1. Понятие автоматической системы. Основные виды автоматических систем. Аналоговые и цифровые системы.

Автоматизи́рованная систе́ма (АС) — система, состоящая из персонала, комплекса средств автоматизации его деятельности и регламентов работы, реализующаяинформационную технологию выполнения установленных функций.

Автоматизи́рованная систе́ма (АС) — это организованная совокупность средств, методов и мероприятий, используемых для регулярной обработки информации для решения задачи.

Если автоматизируемый процесс связан в основном с обработкой информации, то такая система называется автоматизированной информационной системой.

Главной целью создания АС является не упрощение, а категоризация и стандартизация автоматизируемого процесса, что позволяет обеспечивать стабильность работы системы, прозрачность её контроля и анализа слабых мест и основания для её развития либо свёртывания (списания, замены).

Как правило, автоматизация повышает требования к квалификации исполняющего персонала, в том числе повышая их ответственность.

В случае правильной автоматизации деятельности организаций, она упрощает принятие решений и уменьшает требуемое время для решения проблем для руководителей любого уровня.

Исходным документом на разработку автоматизированной системы служит техническое задание (ТЗ на АС), которое является разновидностью технического задания на технические объекты. Требования к содержанию технического задания на автоматизированную систему определяет ГОСТ34.602-89. Зарубежным аналогом ГОСТ 34.602-89 ТЗ на АС является стандарт IEEE Std 830 и стандарт IEEE Std 1233-1998 - Guide for Developing System Requirements Specifications.

2. Виды автоматических систем

2.1 Регулирующие системы автоматического управления

Это наиболее распространенные системы, которые иначе называют автоматическими регуляторами. В автоматических регуляторах используется принцип отрицательной обратной связи - основной принцип всех кибернетических систем. Напомним, что отрицательная обратная связь называется так потому, что при увеличении выходного параметра управляющее устройство воздействует на вход, таким образом, чтобы значение выходного параметра уменьшилось. Так, в нашем примере с печью при увеличении температуры в печи управляющее устройство выключает электрический ток, в результате чего температура в печи падает. И, наоборот - при понижении температуры электрический ток включается и происходит нагрев. Такие системы используются для поддержания каких либо параметров объекта на заданном уровне. Например, температуры, давления, уровня, скорости и т.п.

2.2 Автоматические системы управления технологическими процессами (АСУ ТП)

Эти системы управляют множеством механизмов и агрегатов одного или нескольких технологических процессов изготовления продукции, например, спичек, напитков, химических веществ и т.п. В таких системах с помощью датчиков собирается информация о положении рабочих органов, состоянии продукции, параметрах процесса. В управляющем устройстве (обычно это программируемый контроллер) заложена программа - алгоритм управления, в соответствии с которой, в зависимости от показаний датчиков, выдаются управляющие сигналы на исполнительные механизмы. С помощью таких систем создаются как поточные линии, так и отдельные агрегаты автоматизированных производств.

2.3 Следящие системы

В следящих системах осуществляется регулирование одного параметра в зависимости от значения другого параметра. Например, в автоматической линии изготовления лекарств количество одного компонента должно строго в определенной пропорции соответствовать количеству другого компонента. Или, например, в крылатой ракете высота полета изменяется в соответствии с изменением рельефа. Другой пример следящей системы - положение руля корабля изменяется рулевой машиной в соответствии с положением штурвала в рулевой рубке. Автопилот самолета это тоже следящая система. На прокатных станах постоянно контролируется толщина прокатанной ленты и, при отклонении от заданного значения в результате износа валков, изменяется положение валков. Толщина ленты снова соответствует заданной.

2.4 Системы автоматического контроля и сигнализации

Важнейшей частью автоматизации любого процесса является автоматический контроль его параметров. Эти системы позволяют освободить человека от наблюдения за технологическим процессом,>состоянием различных устройств, механизмов и систем или облегчить эту работу. Системы автоматического контроля с помощью датчиков собирают следующую информацию количественную оценку физико-химических свойств твердых тел, жидкостей, газов (давление, плотность, вязкость, температура, влажность, концентрация примесей и т.д.);

определение геометрических размеров деталей в процессе и после обработки, поиск дефектов структуры изделий; оценка качества сборочных и других работ с целью вовремя обнаружить брак и предотвратить потери и т.п.

Данные выводятся в удобной форме на общий пульт управления, где оператор может их видеть и принимать решение. Кроме этого, при отклонении параметров от заданных значений система сигнализирует об этом звуковыми и световыми сигналами.

В основном это диспетчерские системы. Например, на химическом производстве, на пульте управления процессом оператор видит на, так называемой, мнемосхеме положение кранов, вентилей трубопроводов химических веществ (закрыт - открыт), состояние насосов (включен - выключен), значение параметров процесса в разных точках (температура, давление, концентрация примеси и т.п.). Или другой пример - на железной дороге у диспетчера на общей мнемосхеме станции видно положение стрелок, состояние семафоров, положение составов.

На станочных агрегатах типа «обрабатывающий центр» имеется система контроля состояния режущего инструмента, которая контролирует геометрические размеры инструмента и при недопустимом износе выдается сигнал на замену инструмента.

Среди систем автоматического контроля выделяются системы автоматической сигнализации. В их задачу входит оповещение обслуживающего персонала о ходе технологического процесса, о возникновении опасности, об аварийных режимах работы оборудования, требующих принятия неотложных мер. Виды сигналов зависят от степени опасности. При поступлении сигналов о наиболее опасных недопустимых режимах для привлечения внимания обслуживающего персонала, как правило, применяются прерывистые звуковые сигналы, яркие вспышки ламп, звонки, сирены.

2.5 Автоматические системы защиты

Автоматические системы защиты не только подают сигналы обслуживающему персоналу об аварийных режимах работы оборудования, но и останавливают его. Автоматическая защита применяется повсеместно в промышленности и в быту, на транспорте и в энергетике. Автоматические системы играют важную роль в обеспечении безопасности, не только производства, но и для работающих на предприятиях сотрудников и населения ближайших территорий. Системы аварийной защиты таких объектов, как атомный реактор, играют важную роль и значение для безопасности уже в масштабе не только одной страны, а нескольких. Эти системы имеют автономное питание, собственные датчики, и исполнительные механизмы. От них требуется высокие быстродействие и надежность. Для повышения надежности системы делаются многоканальными, т.е. функции дублируются.[2]

Аналоговые и Цифровые системы

Выделяют два класса в телекоммуникационных системах связи (коммутации). Это аналоговые и цифровые системы.

   Аналоговые системы передачи и связи (коммутации)

В аналоговых системах все процессы ( прием, передача, связь) основана на аналоговых сигналах. Примеров таких систем множество: телевизионное вещание, радио, телефонная коммутация (связь).

   Цифровые системы передачи и связи (коммутации)

В цифровых системах все процессы происходят от цифровых (дискретных) сигналов. Примерами являются - современные объекты связи, цифровая телефония, цифровое телевидение. Эволюционный процесс перехода от аналоговых систем к цифровым связан:

1. век новых технологий, соответственно в технике все большее распространяются микропроцессорные технологии обработки сигналов;M

2. создается высокоскоростная паутина цифровых телекоммуникационных сетей;

Соединительными нитками паутины являются магистрали, которые представляют собой набор цифровых каналов коммутации (связи) глобального и локального масштаба. Обращение к этим каналам разрешено различным государственным структурам, предприятиям бизнеса, частным пользователям. Качество передачи и связи соответственно очень высокое. Давайте все-таки приведем преимущества цифровых систем передачи и обработки данных над аналоговыми системами:

1. надежность передачи данных, а так же высокая помехоустойчивость;

2. хранение данных на высочайшем уровне;

3. завязана на вычислительной технике;

4. минимизация возникновения ошибок при обработке, передачи, коммутации (связи) данных;