1.2 Основні поняття і визначення

Завдання автоматизації полягає в здійсненні автоматичного управління різними технічними процесами.

Будь-який технологічний процес можна розділити на ряд простіших нерівнозначних частин, зв'язаних між собою процесів. У зв'язку з цим говорять, що в технологічному процесі виділяють робочі операції, тобто дії, безпосереднім результатом яких є необхідна обробка матеріалу, енергії, інформації, і операції управління, що забезпечують додання в потрібні моменти потрібних режимів, напрямів і тому подібне.

Робочі операції зв'язані з витратами енергії, і, якщо вони виконуються людиною, то на їх виконання витрачається його фізична сила. На операції управління витрачається інтелектуальна праця людини, і ці операції вимагають певної кваліфікації виконавця.

Заміна праці людини в робочих операціях роботою машин і механізмів називається механізацією.

Сукупність операцій управління утворює процес управління. Таким чином, під управлінням розуміють таку організацію того або іншого процесу, яка забезпечує досягнення певної мети. Заміна праці людини в операціях управління діями технічних пристроїв, що управляють, називається автоматизацією. Технічний пристрій, що виконує операції управління без безпосередньої участі людини, називається автоматичним пристроєм. Сукупність технічних засобів, що виконують даний процес, є об'єктом управління.

Сукупність засобів управління і об'єкту утворює систему управління. Система, в якій всі робочі операції і операції управління виконують автоматичні пристрої, називається автоматичною. Система, в якій автоматизована тільки частина операцій, інша ж їх частина зберігається за людьми, називається автоматизованою (частково автоматичною). Окремим випадком управління є регулювання. При регулюванні координати процесу (тиск, температура, витрата, положення і ін.) підтримуються на заданому значенні за допомогою спеціальних пристроїв – автоматичних регуляторів. Сукупність регульованого об'єкту і автоматичного регулятора утворює систему автоматичного регулювання. Об'єкти регулювання і управління по своїй фізичній природі вельми різноманітні, але принципи побудови систем управління і методи їх дослідження одні і ті ж.

Для наочного схематичного зображення системи автоматичного управління (регулювання) використовують структурні схеми, в яких окремі елементи системи зображаються у вигляді прямокутників, а зв'язки між елементами – лініями із стрілками, що показують напрям передачі сигналу (рис. 1.1).

Основними елементами системи автоматичного регулювання є об'єкт і регулюючий пристрій (регулятор).

Рис. 1.1 Приклади структурних схем: а – один елемент системи; б – декілька елементів системи

Рис. 1.2 Приклади зображення об'єктів з вхідними і вихідними сигналами: а – однозв’язний – характеризується наявністю векторів, що мають по одній координаті; б – багатозв'язний – характеризується декількома взаємозв'язаними координатами

Будь-який елемент системи характеризується вхідною координатою (сигналом) і вихідною координатою яка залежить від вхідного сигналу. У свою чергу вхідна координата може носити і збурюючий характер, і управляючий (регулюючий). Збурююча дія (збурення) викликає відхилення керованої (регульованої) координати від заданого значення. Управляюча (регулююча ) дія служить для підтримки керованої (регульованою) координати відповідно до деякого закону управління (підтримка регульованої координати на заданому рівні) (рис. 1.2).

Об'єктами управління є в процесах хімічної технології – механізми, машини і апарати, в яких протікають технологічні процеси (подрібнення, перемішування, кристалізація, сушка і ін.); виробництва сірчаної кислоти, автомобільних шин і т.п.; підприємства – заводи, фабрики і цілі галузі – хімічна, нафтопереробна і тому подібне