Основные виды систем автоматизации

Основные  виды систем автоматизации 

  Управление  - это совокупность действий, направленных па поддержание или улучшение режима работы объекта.

  Управлять объектом может человек или техническое  устройство. В первом случае управление называется ручным, во втором - автоматическим. При описании устройства и принципа действия систем автоматизации применяются термины «автоматическое управление» и «автоматическое регулирование».

  Автоматическое  управление представляет собой процесс автоматического поддержания на заданных уровнях нескольких управляемых параметров объекта или изменение их по заданным законам (программам).

  Автоматическое  регулирование  - процесс автоматического поддержания на заданном уровне только одного управляемого параметра или изменение его по заданному закону (программе).

  В одних системах автоматизации функции  управления объектом полностью выполняют технические устройства, в других часть функций управления объектом выполняет человек, а часть - технические устройства. В связи с этим принято различать автоматические и автоматизированные системы.

  Система автоматического  управления (САУ) представляет собой систему автоматизации, которая автоматически управляет объектом по нескольким параметрам. В качестве примеров можно привести системы автоматического управления микроклиматом в животноводческих помещениях и овощехранилищах (системы автоматизации управляют температурой и влажностью воздуха), системы автоматического управления, которыми оснащены автогрейдеры, асфальтоукладчики (автоматически поддерживаются на заданных уровнях угол продольною и угол поперечного наклона рабочих органов).

  Автоматизированная  система управления (АСУ)    совокупность экономико-математических методов, технических средств (ЭВМ,   средств  связи,  устройств  отображения   информации и т. д.) и организационных комплексов, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом (процессом) в соответствии с заданной целью. АСУ состоит из основы и функциональной части. В основу входят информационная база, техническая база, математическое обеспечение, экономико-математическая база. Функциональной частью является набор взаимосвязанных программ, автоматизирующих конкретные функции управления (планирование, финансово-бухгалтерскую деятельность и др.). Наиболее важной целью АСУ является повышение эффективности управления объектом (производственным, административным и др.) на основе роста производительности труда и совершенствования методов планирования и регулирования процесса управления. Различают АСУ: технологическими процессами - АСУ ТП, предприятием - АСУП, отраслью - ОАСУ, а также функциональные автоматизированные системы, например проектирования, плановых расчетов, материально-технического снабжения и др. Автоматизированные системы применяются для управления технологическими процессами на животноводческих комплексах с использованием диспетчера-оператора. Отдельные операции, например дозирование, приготовление кормов, их раздача, доение, учет надоя, удаление навоза, взвешивание животных и т. д., выполняются в автоматическом режиме, без участия оператора в управлении. Другие операции, например сбор информации, ее обработка на ЭВМ, принятие решений по изменению программы управления отдельными операциями, согласование оперативных данных с руководством комплекса и хозяйства и т. д., выполняются диспетчером-оператором для обеспечения оперативного управления. В распоряжении диспетчера имеются следующие технические средства:

• табло сигнализации (мнемоническая схема), обеспечивающее подачу световых сигналов о включении машин, установок и поточных технологических линий. По табло диспетчер определяет процессы, которые сбиваются с установившегося графика, и принимает меры по ликвидации нарушения;
• переговорное устройство, позволяющее осуществлять двустороннюю связь с подразделениями и специалистами комплекса и проводить оперативные совещания без отхода от рабочего места;
• автоматическая телефонная станция, обеспечивающая спя и. диспетчера, начальника и специалистов комплекса с внешними организациями;
• радиосвязь с мобильными кормозаготовительными, гране портными и ремонтными бригадами;
• телевизионные установки для визуального контроля за ходом технологических процессов, работой обслуживающего персонала и состоянием животных.

  При четком оперативном руководстве  устраняются длительные простои оборудования, машин и технологических линий, сокращаются сроки проведения технических осмотров, плановых и аварийных ремонтов, заготовки кормов и за счет этого повышается качество и эффективность работы специалистов, улучшаются технико-экономические показатели комплекса.

  Система автоматического  регулирования  (САР) представляет собой систему автоматизации, которая автоматически управляет объектом только по одному параметру. В одних системах автоматического регулирования управляемый параметр поддерживается на заданном уровне с незначительными отклонениями от заданного значения, в других он имеет два заданных значения (уровня) и изменяется от х_min до х_max. Например, в системе автоматизации (параграф 11.4), которой оснащены теплогенераторы типа ТГ, минимально рекомендуемое отклонение температуры от заданного значения должно составлять 1,5... .. .2 °С. В системах водоснабжения ферм предел изменения уровня воды в напорном резервуаре весьма значительный, т. с. задается минимальный уровень Н\ и максимальный Н₂. В безбашенных насосных установках ВУ задаются два значения давления воздуха в воздушно-водяном резервуаре: максимальное и минимальное.

  Система автоматического  контроля (САК) - система автоматизации, которая обеспечивает автоматическое измерение параметров объекта с целью установления их отклонений оч за данных или номинальных значений. Примером может служить система автоматического контроля частоты вращения рабочих органов зерноуборочных комбайнов «Дон». Автоматический

контроль  в таких системах автоматизации  сочетается, как правило, с автоматической сигнализацией.

  Система автоматической сигнализации (САС) — система автоматизации, которая обеспечивает автоматическое оповещение обслуживающего персонала об отклонениях параметров объекта от его заданных (номинальных) значений. В системах автоматизации используется световая, звуковая или комбинированная автоматическая сигнализация.

  Автоматическая  сигнализация может совмещаться  не только с системами автоматического  контроля, но и с другими системами автоматизации. Например, в системе автоматического регулирования уровня воды в башенной водокачке используется автоматическая сигнализация, которая световым сигналом ламп визуально отмечает изменение уровня воды в резервуаре. Совместно с системой автоматического регулирования температуры воды, используемой в установке ВЭТ-200, применяется звуковая сигнализация, которая оповещает обслуживающий персонал о максимальной температуре нагрева воды и т. д. 

Понятие системы автоматизации и ее структура

  Автомат (от греч. - самодействующий) - устройство (совокупность устройств), выполняющее по заданной программе без непосредственного участия человека все операции в процессах получения, преобразования, передачи и распределения (использования) энергии, материалов или информации. Программа автомата задается в его конструкции (часы, торговый автомат) или извне - посредством перфокарт, магнитных лент и т. п. (ЭВМ, станок с программным управлением), копировальными или моделирующими устройствами (АВМ, следящая система, интерполятор).

  Аналоговая  вычислительная машина (АВМ) обрабатывает информацию, представленную в аналоговой (непрерывной) форме, посредством воспроизведения характерных для данного класса задач соотношений между непрерывно изменяющимися физическими величинами - аналогами исходных данных.

  Интерполятор  (от лат. т*егро1о - переделываю) - аналоговое или цифровое вычислительное устройство для нахождения

координат точки, движущейся непрерывно по кривой, заданной аналитически. Применяется  как управляющее устройство в  технических системах с программным управлением.

  Следящая  система - система автоматического регулирование ^управления), в которой регулируемая (выходная) величина с помощью обратной связи воспроизводит с определенной точностью задающую (входную) величину, изменяющуюся по неизвестному заранее закону. Используется в измерительной технике, следящих электроприводах, системах наведения ракет ит. д.

  Следящий  электропривод  обеспечивает воспроизведение механических перемещений контролируемого или управляемого объекта посредством исполнительного электродвигателя. Он включает задающее устройство, измерительный преобразователь, орган сравнения, усилитель и исполнитель - двигатель. Применяется в системах автоматического управления, передачи информации и измерения.

  Создание  и использование автоматов - новый, более высокий этап машинного  производства, называемый автоматизацией. Автоматизация развивается на базе механизации и электрификации сельскохозяйственного производства.

  Система автоматизации - это устройство, состоящее  из объекта регулирования и автоматического регулятора. Содержание системы автоматизации рассматривается на примере системы автоматического регулирования, представленной в общем виде следующей структурной схемой (рис. 2.1).

  Буквенные символы на рис. 2.1 имеют следующие  значения: ОР - объект регулирования; АР - автоматические регулятор; и(1) - управляющее воздействие; - нагрузка; х(() - управляемый параметр объекта; () - помеха (возмущающие воздействия); х₀(() - заданное значение управляемого параметра; г(() -отклонение действительного значения регулируемого параметра от его заданного значения.

  Автоматический  регулятор - это совокупность технических средств (устройств), обеспечивающих заданное значение управляемого параметра.

  Возмущающие воздействия (параграф 1.4) действуют  на объект регулирования таким образом, что выводят его из равновесия, т. е. регулируемый параметр объекта отклоняется от его заданного значения. Автоматический регулятор постоянно следит за регулируемым параметром объекта и, измеряя его действительное значение, сравнивает с заданным. В случае возникновения отклонения е(() вступают в работу все функциональные элементы автоматического регулятора. В результате вырабатывается управляющее воздействие и{1) и нейтрализуется возникшее отклонение между действительным значением регулируемого параметра и его заданным значением, т. е. объект регулирования возвращается в равновесное заданное состояние. В системах автоматического регулирования действует один канал, по которому проходит сигнал, пропорциональный изменению регулируемого параметра. Этот канал обозначен на функциональной схеме (рис. 2.1) линиями со стрелками, которые отражают направление прохождения сигнала в системе автоматизации.

  Канал в автоматическом регуляторе представляет собой непрерывный контур, образованный техническими средствами автоматизации (электрическими, гидравлическими, пневматическими, механическими), т. е. теми техническими средствами (элементами), из которых конструктивно выполнен регулятор. При работе регулятора последовательно срабатывают его элементы (далее, а также параграф 2.4), образуя канал для прохождения сигнала. 
 

Обратные  связи

    Обратной  связью (ОС) называется процесс передачи в системе автоматизации или ее некоторой части выходного сигнала обратно на вход.

    Обратная  связь весьма широко применяется  в автоматике, радиоэлектронике, технике. Она также широко используется при  объяснении многих общественных и биологических  явлений. Обратная связь действует  во всех живых организмах.

    Различают положительную и отрицательную, главную и местную, жесткую и гибкую обратные связи.

    Положительная обратная связь  - это процесс передачи в системе автоматизации или ее части выходного сигнала обратно на вход, в результате которого увеличивается входной сигнал.

    Отрицательная обратная связь  - это процесс передачи в системе автоматизации или ее части выходного сигнала обратно на вход, в результате которого уменьшается входной сигнал.

    Главная обратная связь - это связь в системе автоматизации между выходом и входом объекта, образующая замкнутый контур управления. Выходной сигнал управляемого параметра объекта проходит через все элементы функциональной структуры автоматического регулятора и возвращается на вход объекта.

    Местная обратная связь - это связь между выходом и входом любого функционального элемента или нескольких функциональных элементов автоматического регулятора. Местные обратные связи используются в системах автоматизации для улучшения их работы, а также для повышения устойчивости и точности, уменьшения ошибок и запаздывания в процессе работы. Иногда в литературе местные связи называют корректирующими элементами, что более полно раскрывает их сущность.

    Жесткая обратная связь  действует в системе автоматизации в переходном и установившемся режимах работы объекта.

    Гибкая  обратная связь  (изодромная, или упругая, связь, действует только в неустановившемся режиме работы объекта. Сначала гибкая связь осуществляется в системе автоматизации как жесткая, а затем ее действие ослабевает и исчезает в установившемся режиме.