3. Классификация и назначение систем автоматики.

По функциональным признакам СА классифицируют на:

Информационные АСУ - используют техничес­кие средства и системы измерения, контроля и сигнализации.

Информационные функции:

- контроль за соответствием режимных параметров процесса;

- информирование при возникновении несоответствий и фиксация времени отклонения важнейших параметров за допустимые пределы;

- измерение или регистрация параметров, характеризующих состояние технологического процесса и оборудования;

- вычисление по вызову опера­тора комплексных показателей, не поддающихся непосредственному измерению.

Управляющие АСУ (САР) - используют системы ре­гулирования, дистанционного управления, защиты, блокировки.

Управляющие функции:

- автоматическое регулирование па­раметров в соответствии с регламентом производства;

- дистанционный пуск и остановка оборудования;

- согла­сование режимов работы рассматриваемого аппарата (машины) с осталь­ным оборудованием линии (участка).

САР подразделяют на системы стабилизации, программного управ­ления и слежения.

Системы стабилизации предназначены для поддержания регулируемой величины на постоянном уровне с заданной точностью.

Системы программного регулирования предназначены для изменения управляе­мой величины по заранее составленной программе.

Следящие системы предназначены для управления регулируемой величиной по закону, который заранее неизвестен. Они строятся по принципу отклонения или как системы комбинированного регулирования, т. е. всегда имеют замкнутый контур регулирования.

По назначению системы локальной автомати­зации классифицируют:

Система автоматического измерения предназначена для измерения параметров ОУ и снабжена регистрирующим измерительным прибором.

Система автоматического контроля кроме измерительного устройства содержит элемент сравнения, задатчик информации, который помнит требуемое значение технологического параметра

Системы сигнализации информируют о состоянии параметров технологического процесса (технологическая сигнализация) и состоянии оборудования (производственная сигнализация).

Система дистанционного управления состоит из совокупности уст­ройств, позволяющих оператору управлять объектом на расстоянии.

Системы автоматической защиты и блокировки предназначены для обеспечения безопасной, безаварийной эксплуатации оборудова­ния.

4. Объект управления. Параметры, характеризующие его работу.

Центральным понятием теории управления является объект управ­ления (ОУ). Под ОУ понимают устройство или совокупность устройств, свя­занных единым технологическим процессом или единством решаемых задач, нуждающихся во внешних воздей­ствиях для достижения заданных целей функционирования. Совокупность ОУ и управляющего устройства (УУ) образуют сис­тему.

Обобщенная система управления представлена на рисунке 1.

f

y

ОУ

g

v

u

УУ

y – управляемая величина; u – управляющее воздействие; v – задающее воздействие; g, f – возмущающие воздействия

Рисунок 1 - Обобщенная структура сис­темы управления и среды

Свойства, характеристики ОУ и назначение автоматической (авто­матизированной) системы определяют структуру и другие свойства УУ.

Структура системы – это совокупность связей между элементами системы. Элементы, не включенные в систему, но оказывающие на нее влияние, называют внешней средой.

Управление объектом осуществляется на основании получаемой информации об его состоянии или параметрах. Параметры - это величины, характеризующие свойства технических устройств или происходящих в них процессов. Параметры подразделяются на каче­ственные и количественные.

Качественные параметры оцениваются органолептическим путем. К таким параметрам обычно относят вкус, запах, цвет. Качественные параметры постепенно переходят в категорию количе­ственных.

Количественные параметры получают в результате измерения, дающего не­посредственную числовую оценку. К количественным параметрам обычно относятся физические величины, характеризующие технологи­ческий процесс: температура, давление, влажность, расход и т. п.

Воздействия внешней среды на ОУ называют возмущениями. Воз­мущения подразделяют на нагрузку и помехи. Нагрузка, обусловлена работой объекта по назначению. Возмущения подразделяются на контролируемые g и не­контролируемые f.

Целенаправленное влияние управляющего устройства на ОУ назы­вают управляющим воздействием и. Переменные состоя­ния, которые изменяются или поддерживаются пос­тоянными, называются управляемыми (выход­ными, регулируемыми) величинами у. В качестве управляемых переменных часто выбирают показатели качества технологического про­цесса.

Для технологических объектов цель управления определя­ется алгоритмом функционирования, Если факти­ческое состояние ОУ не соответствует поставленной цели, то УУ на основе информации о переменных g и у вырабатывает управляющее воздействие и, направленное на устранение неудовлетворенности этого состояния. При этом УУ функционирует в соот­ветствии с четко определенными правилами — ал­горитмом управления, т. е. совокупностью правил, оп­ределяющих ход технологического процесса.

5. Принципы построения АСУ ТП. Их преимущества и недостатки.

В зависимости от использования контроль­ной информации о состоянии объекта и действующих на него возму­щений системы управления разделяют на ин­формационные и детерминированные.

f

y

ОУ

g

v

u

УУ

y – управляемая величина; u – управляющее воздействие; v – задающее воздействие; g, f – возмущающие воздействия

Рисунок 1 - Обобщенная структура сис­темы управления и среды

В основе построения информационных систем управления лежат два основных принципа управления: по возмущению и по отклонению управляемой величины. Одновременное их применение обеспечивает комбинированный принцип.

Принцип управления по возмущению состоит в форми­ровании управляющего воздействия и на основе информации о контро­лируемых возмущениях g, определяемой задающим воздействием v. Управление состоит в компенсации возмущений на управляемую величину у. Эти системы, называют системами ком­пенсации.

Системы компенсации могут удовлетворительно работать только при отсутствии неконтролируемых возмущений.

В системах компенсации выходная величина у не измеряется и управляющее воздействие и не зависит от него. Это системы с разомк­нутым контуром передачи информации, поскольку в них УУ воздей­ствует на ОУ и изменяет выходную величину, не получая информации о ней. Наличие неконтролируемых возмущений приводит к появлению ошибок.

Системы компенсации обладают относительно высоким быстродей­ствием. поскольку УУ вступает в действие непосредственно после поступления информации о возмущении, не дожидаясь пока это возмущение приведет к изме­нению регулируемой величины. Принцип управления по возмущению используется в системах автоматического контроля, сигнализации, блокировки, защиты, пуска и остановки.

В системах управления по отклонению ОУ имеет устройство для измерения управляемого параметра, т.е. информация с выхода ОУ подается на вход УУ. Такая связь называется обратной связью. Сис­тема управления, по отклонению является замк­нутой системой: информация с выхода ОУ поступает на вход УУ, а с выхода УУ на вход ОУ.

В технологических ОУ возму­щения приводят к относительно медленному изменению выход­ного параметра, поэтому замкнутые системы обладают меньшим быст­родействием, чем разомкнутые. Замкнутые системы склонны к коле­баниям, расчет и реализа­ция таких систем сложнее, чем разомкнутых.

Важнейшим преимуществом систем с обратной связью является их способность выполнять задачу регулирования без измерения возмуще­ний: УУ регистрирует сам факт появления ошибки, не интересуясь при­чинами ее возникновения, и предпринимает меры для устранения рас­согласования. Замкнутые системы управления имеют упрощенное математичес­кое описание.

Преимущества обоих систем управления используют системы, работающие по принципу комбинированного управления, в которых обратная связь обеспечивает эффективное управление при нали­чии неконтролируемых возмущений и нестабильности характеристик ОУ, а компенсация главного возмущающего фактора повышает быстро­действие и точность работы системы.

Детерминированные системы управления.

В детерминированных системах отсутствует контроль о фактичес­ком состоянии ОУ и действующих на него возмущений, управ­ление осуществляется по программе, не зависящей от действительного хода технологического процесса.

6. Алгоритм и программа управления технологическим процессом.

Обобщенная система управления представлена на рисунке 1.

f

y

ОУ

g

v

u

УУ

y – управляемая величина; u – управляющее воздействие; v – задающее воздействие; g, f – возмущающие воздействия

Рисунок 1 - Обобщенная структура сис­темы управления и среды

Управление объектом осуществляется на основании получаемой информации об его состоянии или параметрах. Параметры - это величины, характеризующие свойства технических устройств или происходящих в них процессов. Параметры подразделяются на каче­ственные и количественные.

Качественные параметры оцениваются органолептическим путем. К таким параметрам обычно относят вкус, запах, цвет. Качественные параметры постепенно переходят в категорию количе­ственных.

Количественные параметры получают в результате измерения, дающего не­посредственную числовую оценку. К количественным параметрам обычно относятся физические величины, характеризующие технологи­ческий процесс: температура, давление, влажность, расход и т. п.

Воздействия внешней среды на ОУ называют возмущениями. Воз­мущения подразделяют на нагрузку и помехи. Нагрузка, обусловлена работой объекта по назначению. Возмущения подразделяются на контролируемые g и не­контролируемые f.

Целенаправленное влияние управляющего устройства на ОУ назы­вают управляющим воздействием и. Переменные состоя­ния, которые изменяются или поддерживаются пос­тоянными, называются управляемыми (выход­ными, регулируемыми) величинами у. В качестве управляемых переменных часто выбирают показатели качества технологического про­цесса.

Для технологических объектов цель управления определя­ется алгоритмом функционирования, Если факти­ческое состояние ОУ не соответствует поставленной цели, то УУ на основе информации о переменных g и у вырабатывает управляющее воздействие и, направленное на устранение неудовлетворенности этого состояния. При этом УУ функционирует в соот­ветствии с четко определенными правилами — ал­горитмом управления, т. е. совокупностью правил, оп­ределяющих ход технологического процесса.