У дома · Инструмент · Автоматика и технически средства за автоматизация. Технически средства за автоматизация Информация и методи за нейното преобразуване

Автоматика и технически средства за автоматизация. Технически средства за автоматизация Информация и методи за нейното преобразуване

Въпрос 1 Основни понятия и дефиниции на A&C

Автоматизация- една от областите на научно-техническия прогрес, която използва саморегулиращи се технически средства и математически методи с цел освобождаване на хората от участие в процесите на получаване, преобразуване, пренос и използване на енергия, материали или информация или значително намаляване на степента на това участие или сложността на извършваните операции. Автоматизацията позволява да се повиши производителността на труда, да се подобри качеството на продуктите, да се оптимизират процесите на управление и да се отстранят хората от производствените процеси, които са опасни за здравето. Автоматизацията, с изключение на най-простите случаи, изисква интегриран, систематичен подход за решаване на проблем. Системите за автоматизация включват сензори (сензори), входни устройства, управляващи устройства (контролери), задвижващи механизми, изходни устройства и компютри. Използваните изчислителни методи понякога копират нервните и умствените функции на хората. Целият този комплекс от инструменти обикновено се нарича системи за автоматизация и управление.

Всички системи за автоматизация и управление се основават на такива понятия като обект на управление, комуникационно устройство с обект на управление, управление и регулиране на технологични параметри, измерване и преобразуване на сигнали.

Обектът на управление се разбира като технологично устройство или набор от тях, в които се извършват (или с помощта на които се извършват) стандартни технологични операции на смесване, разделяне или тяхното взаимно комбиниране с прости операции. Такъв технологичен апарат, заедно с технологичния процес, който протича в него и за който се разработва системата автоматично управлениеи се нарича обект на управление или обект на автоматизация. От набора от входни и изходни величини на контролиран обект могат да се разграничат контролирани величини, управляващи и смущаващи въздействия и смущения. Контролирана стойносте изходна физическа величина или параметър на контролиран обект, който по време на работа на обекта трябва да се поддържа на определено определено ниво или да се променя по даден закон. Контролно действиее материален или енергиен входен поток, чрез промяна на който е възможно да се поддържа контролираната стойност на дадено ниво или да се променя по даден закон. Извиква се автоматично устройство или регулатор техническо средство, което позволява без човешка намеса да се поддържа стойността на даден технологичен параметър или да се променя по зададен закон. Устройството за автоматично управление включва набор от технически средства, които изпълняват определени функции в системата.Системата за автоматично управление включва: Чувствителен елемент или сензор, който служи за преобразуване на изходната стойност на контролирания обект в пропорционален електрически или пневматичен сигнал, Елемент за сравнение- да се определи големината на несъответствието между текущите и зададените стойности на изходното количество. Елемент за настройкаслужи за задаване на стойността на параметъра на процеса, която трябва да се поддържа на постоянно ниво. Усилвателно-преобразуващелементът служи за генериране на регулиращ ефект в зависимост от големината и знака на несъответствието, дължащо се на външен източник на енергия. Изпълнителен елементслужи за осъществяване на регулиращо въздействие. произведени от UPE. Регулиращ елемент– за промяна на материалния или енергийния поток, за да се поддържа изходната стойност на дадено ниво. В практиката на автоматизациятаПо време на производствените процеси системите за автоматично управление са оборудвани със стандартни общопромишлени устройства, които изпълняват функциите на горните елементи. Основният елемент на такива системи е компютър, който получава информация от аналогови и дискретни сензори за технологични параметри. Същата информация може да бъде изпратена до аналогови или цифрови устройства за представяне на информация (вторични устройства). Операторът на процеса има достъп до тази машина с помощта на дистанционно управление, за да въведе информация, която не е получена от автоматични сензори, с искане на необходимата информация и съвети за управление на процеса. Работата на автоматизираната система за управление се основава на получаване и обработка на информация.





Основни видове системи за автоматизация и управление:

· автоматизирана системапланиране (ASP),

· автоматизирана система научно изследване(ASNI),

· система компютърно проектиране(CAD),

· автоматизиран експериментален комплекс (АЕК),

гъвкаво автоматизирано производство (GAP) и автоматизирана система за контрол на процесите ( APCS),

· автоматизирана система за управление на работата (ACS)

· система за автоматично управление (ACS).

Въпрос 2 Състав на технически средства за автоматизация и управление на автоматизирани системи за управление.

Технически средстваавтоматизацията и управлението са устройства и инструменти, които могат или да бъдат сами средства за автоматизация, или да бъдат част от хардуерен и софтуерен комплекс.

Типичните инструменти за автоматизация и контрол могат да бъдат технически, хардуерни, софтуерни и системни.

Техническите средства за автоматизация и управление включват:

− сензори;

− изпълнителни механизми;

− регулаторни органи (RO);

− комуникационни линии;

− вторични инструменти (показващи и записващи);

− аналогови и цифрови устройства за управление;

− програмни блокове;

− логико-командни управляващи устройства;

− модули за събиране и първична обработка на данни и мониторинг на състоянието на обект на технологично управление (ТОУ);

− модули за галванична изолация и нормализиране на сигнала;

− преобразуватели на сигнали от една форма в друга;

−модули за представяне на данни, индикация, запис и генериране на управляващи сигнали;

− буферни запаметяващи устройства;

− програмируеми таймери;

− специализирани изчислителни устройства, устройства за предпроцесорна подготовка.

Техническите средства за автоматизация и управление могат да бъдат систематизирани, както следва:


CS – система за управление.
Памет – Главно устройство (бутони, екрани, превключватели).

UIO – Устройство за показване на информация.
UIO – Устройство за обработка на информация.

USPU – Конверторно / усилвателно устройство.
CS – Комуникационен канал.
OU – Контролен обект.
IM – Актуатори.

РО – Работни органи (Манипулатори).

D – Сензори.
VP – Вторични преобразуватели.

от функционално предназначениете са разделени на следните 5 групи:

Входни устройства. Те включват - ZU, VP, D;

Изходни устройства. Те включват - IM, USPI, RO;

Устройства на централната част. Те включват - UPI;

съоръжения индустриални мрежи. Те включват - KS;

Устройства за изобразяване на информация – UIO.

TSAiU изпълнява следните функции: 1. събиране и трансформиране на информация за състоянието на процеса; 2. предаване на информация по комуникационни канали; 3. преобразуване, съхраняване и обработка на информация; 4. формиране на управленски екипи в съответствие с избраните цели (критерии за функциониране на системите); 5. използване и представяне на командна информация за повлияване на процеса и комуникация с оператора с помощта на изпълнителни механизми. Следователно всички промишлени средства за автоматизация на технологичните процеси, въз основа на връзката им със системата, се обединяват в съответствие със стандарта в следните функционални групи: 1. средства на входа на системата (сензори); 2. средства на изхода на системата (изходни преобразуватели, средства за извеждане на информация и команди за управление на процеси, до реч); 3. системи за вътрешносистемно управление (осигуряващи взаимовръзка между устройства с различни сигнали и различни машинни езици), например имат релейни изходи или изходи с отворен колектор; 4. средства за предаване, съхранение и обработка на информация.
Такова разнообразие от групи, видове и конфигурации на системи за управление води до много алтернативни проблеми при проектирането техническа поддръжкаАСУ ТП във всяка конкретен случай. Един от най важни критерииИзборът на TSAiU може да се основава на тяхната цена.

По този начин техническите средства за автоматизация и контрол включват устройства за запис, обработка и предаване на информация в автоматизирано производство. С тяхна помощ автоматизираните производствени линии се наблюдават, регулират и контролират.

Основно условие е въвеждането в предприятията на технически средства, позволяващи автоматизация на производствените процеси ефективна работа. Разнообразие съвременни методиавтоматизацията разширява обхвата на тяхното приложение, докато разходите за механизация обикновено са оправдани краен резултатпод формата на увеличаване на обема на произвежданите продукти, както и подобряване на тяхното качество.

Организациите, които следват пътя на технологичния прогрес, заемат водещи позиции на пазара и осигуряват по-добро качество условията на труди минимизиране на нуждата от суровини. Поради тази причина вече не е възможно да си представим големи предприятия без реализиране на проекти за механизация - изключения важат само за малки занаятчийски производства, където автоматизацията на производството не се оправдава поради основния избор в полза на ръчното производство. Но дори и в такива случаи е възможно частично да се включи автоматизацията на някои етапи от производството.

Основи на автоматизацията

В широк смисъл автоматизацията включва създаването на такива условия в производството, които ще позволят определени задачи за производство и освобождаване на продукти да се изпълняват без човешка намеса. В този случай ролята на оператора може да бъде решаването на най-критичните задачи. В зависимост от поставените цели автоматизацията на технологичните процеси и производството може да бъде пълна, частична или комплексна. Изборът на конкретен модел се определя от сложността на техническата модернизация на предприятието поради автоматичното попълване.

В заводи и фабрики, където се прилага пълна автоматизация, обикновено механизирани и електронни системиуправлението се прехвърля цялата функционалност за контрол на производството. Този подход е най-рационален, ако условията на работа не предполагат промени. В частична форма автоматизацията се въвежда на отделни етапи от производството или по време на механизацията на автономните технически компонент, без да е необходимо създаването на сложна инфраструктура за управление на целия процес. Обикновено се прилага цялостно ниво на автоматизация на производството в определени зони - това може да бъде отдел, цех, линия и т.н. В този случай операторът контролира самата система, без да засяга прекия работен процес.

Автоматизирани системи за управление

Като начало е важно да се отбележи, че такива системи изискват пълен контролнад предприятие, фабрика или завод. Техните функции могат да се разширят до конкретно оборудване, конвейер, цех или производствена зона. В този случай системите за автоматизация на процеси получават и обработват информация от обслужвания обект и въз основа на тези данни оказват коригиращо въздействие. Например, ако работата на производствения комплекс не отговаря на параметрите на технологичните стандарти, системата ще използва специални канали, за да промени режимите си на работа според изискванията.

Обекти на автоматизация и техните параметри

Основната задача при въвеждането на средства за механизация на производството е поддържането на качествените параметри на съоръжението, което в крайна сметка ще се отрази на характеристиките на продукта. Днес експертите се опитват да не навлизат в същността технически параметриразлични обекти, тъй като теоретично внедряването на системи за управление е възможно във всеки компонент на производството. Ако разгледаме в това отношение основите на автоматизацията на технологичните процеси, тогава списъкът на обектите за механизация ще включва същите работилници, конвейери, всички видове устройства и инсталации. Може само да се сравни степента на сложност на внедряването на автоматизация, която зависи от нивото и мащаба на проекта.

По отношение на параметрите, с които работят автоматичните системи, можем да разграничим входни и изходни индикатори. В първия случай е така физически характеристикипродуктите, както и свойствата на самия обект. Във втория това са преките показатели за качество на готовия продукт.

Регулиращи технически средства

Устройствата, които осигуряват регулиране, се използват в системите за автоматизация под формата на специални аларми. В зависимост от предназначението си те могат да наблюдават и контролират различни параметри на процеса. По-специално, автоматизацията на технологични процеси и производство може да включва аларми температурни индикатори, налягане, характеристики на потока и др. Технически устройствата могат да бъдат изпълнени като безмащабни устройства с електрически контактни елементи на изхода.

Принципът на действие на контролните аларми също е различен. Ако разгледаме най-често срещаните температурни устройства, тогава можем да различим манометрични, живачни, биметални и термисторни модели. Конструктивният дизайн, като правило, се определя от принципа на работа, но условията на работа също оказват значително влияние върху него. В зависимост от посоката на работа на предприятието, автоматизацията на технологичните процеси и производството може да бъде проектирана, като се вземат предвид специфичните условия на работа. Поради тази причина устройствата за управление са разработени с акцент върху употребата при условия висока влажност, физически натискили въздействието на химикали.

Програмируеми системи за автоматизация

Качеството на управление и контрол на производствените процеси значително се повиши на фона на активното снабдяване на предприятията с изчислителни устройства и микропроцесори. От гледна точка на индустриалните нужди, възможностите на програмируемия хардуер позволяват не само да се осигури ефективен контрол на технологичните процеси, но и да се автоматизира проектирането, както и да се провеждат производствени тестове и експерименти.

Компютърни устройства, които се използват на модерни предприятия, решават проблеми на регулиране и управление на технологични процеси в реално време. Такива средства за автоматизация на производството се наричат ​​изчислителни системи и работят на принципа на агрегацията. Системите включват унифицирани функционални блокове и модули, от които могат да бъдат съставени различни конфигурациии адаптиране на комплекса за работа в определени условия.

Възли и механизми в системите за автоматизация

Директното изпълнение на работните операции се осъществява от електрически, хидравлични и пневматични устройства. Според принципа на действие класификацията включва функционални и порционни механизми. IN Хранително-вкусовата промишленостТакива технологии обикновено се прилагат. Автоматизацията на производството в този случай включва въвеждането на електрически и пневматични механизми, чиито конструкции могат да включват електрически задвижвания и регулаторни органи.

Електрически двигатели в системи за автоматизация

Основата на задвижващите механизми често се формира от електрически двигатели. В зависимост от вида на управлението те могат да бъдат представени в безконтактен и контактен вариант. Устройствата, които се управляват от релейни контактни устройства, могат да променят посоката на движение на работните части, когато се манипулират от оператора, но скоростта на операциите остава непроменена. Ако се предполага автоматизация и механизация на технологичните процеси с помощта на безконтактни устройства, тогава се използват полупроводникови усилватели - електрически или магнитни.

Табла и контролни табла

Да се ​​инсталира оборудване, което трябва да осигурява контрол и наблюдение производствен процесВ предприятията се монтират специални конзоли и панели. Те съдържат устройства за автоматично управление и регулиране, контролно-измервателна апаратура, защитни механизми, както и различни елементикомуникационна инфраструктура. По дизайн такъв щит може да бъде метален шкафили плосък панел, върху който е инсталирано оборудване за автоматизация.

Дистанционното от своя страна е център за дистанционно- това е един вид контролна зала или операторска зона. Важно е да се отбележи, че автоматизацията на технологичните процеси и производство трябва да осигурява и достъп до поддръжка от страна на персонала. Именно тази функция до голяма степен се определя от конзоли и панели, които ви позволяват да правите изчисления, да оценявате производствените показатели и като цяло да наблюдавате работния процес.

Проектиране на системи за автоматизация

Основният документ, който служи като ръководство за технологична модернизацияпроизводство с цел автоматизация е схемата. Той показва структурата, параметрите и характеристиките на устройствата, които по-късно ще действат като средства за автоматична механизация. В стандартната версия диаграмата показва следните данни:

  • ниво (мащаб) на автоматизация в конкретно предприятие;
  • определяне на експлоатационните параметри на съоръжението, което трябва да бъде обезпечено със средства за управление и регулиране;
  • характеристики на управление - пълно, дистанционно, операторско;
  • възможност за блокиране на изпълнителни механизми и възли;
  • конфигурация на местоположението на техническото оборудване, включително на конзоли и панели.

Спомагателни средства за автоматизация

Въпреки второстепенната роля, допълнителни устройстваосигуряват важни контролни и управленски функции. Благодарение на тях се осигурява еднаква връзка между изпълнителните механизми и човек. По отношение на оборудването със спомагателни устройства автоматизацията на производството може да включва бутонни станции, контролни релета, различни превключватели и командни панели. Има много дизайни и разновидности на тези устройства, но всички те са фокусирани върху ергономичен и безопасен контрол на ключови единици на място.

Класификацията на техническите средства за автоматизация не е нещо твърде сложно и натоварено. Въпреки това, като цяло технологични средстваавтоматизацията имат доста широка класификационна структура. Нека се опитаме да го разберем.

Съвременни средстваавтоматизацията се разделя на две групи: комутирани и некомутирани (програмирани) технически средства за автоматизация:

1) Превключвано оборудване за автоматизация

Регулатори

Релейни вериги

2) Програмирани инструменти за автоматизация

ADSP процесори

ADSP процесорите са средство за автоматизация, което се използва за комплексен математически анализ на процесите в системата. Тези процесори имат високоскоростни входно/изходни модули, които могат да предават данни на високи честоти към централния процесор, който използва сложна математика, за да анализира работата на системата. Пример са системите за диагностика на вибрации, които използват серии на Фурие за анализ, спектрален анализи брояч на импулси. По правило такива процесори се изпълняват под формата на отделна PCI карта, която се монтира в съответния слот на компютъра и използва CPU за математическа обработка.

PLC (програмируем логически контролер)

PLC са най-разпространените инструменти за автоматизация. Имат собствено захранване, централен процесор, RAM, мрежова карта, входно/изходни модули. Предимството е висока надеждност на системата, адаптиране към индустриални условия. Освен това се използват програми, които работят циклично и имат така наречения Watch Dog, който се използва за предотвратяване на замръзване на програмата. Освен това програмата работи последователно и няма паралелни връзки и стъпки на обработка, които биха могли да доведат до негативни последици.

PKK (Програмируеми компютърни контролери)

PKK - компютър с входно/изходни карти, мрежови карти, които служат за въвеждане/извеждане на информация.

ОПАКОВАЙТЕ

PAK ( програмирани автоматизирани контролери) – PLC+PKK. Имат разпределена мрежова структура за обработка на данни (няколко PLC и PC).

· Специализирани контролери

Специализираните контролери не са свободно програмируеми инструменти за автоматизация, а използват стандартни програми, в които могат да се променят само някои коефициенти (параметри на PID контролера, време на работа на изпълнителния механизъм, закъснения и др.). Такива контролери са ориентирани предварително известна системарегулиране (вентилация, отопление, топла вода). В началото на новото хилядолетие тези технически средства за автоматизация станаха широко разпространени.

Характеристика на ADSP и PKK е използването на стандартни езици за програмиране: C, C++, Assembler, Pascal, тъй като те са създадени на компютър. Тази характеристика на инструментите за автоматизация е както предимство, така и недостатък.

Предимството е, че с помощта на стандартни езици за програмиране можете да пишете по-сложни и гъвкав алгоритъм. Недостатъкът е, че за да работите с тях трябва да създадете драйвери и да използвате език за програмиране, което е по-сложно. Предимството на PLC и PAC е използването на инженерни програмни езици, които са стандартизирани от IEC 61131-3. Тези езици не са предназначени за програмист, а за електроинженер.

Принцип на трансформация на информацията

Принципите на управление се основават на принципа на трансформация на информацията.

Преобразувателите са устройства, използвани за преобразуване на количества от едно физическо естество в друго и обратно.

Сензорите са устройства, които издават дискретен сигнал в зависимост от кода на технологичния процес или въздействието на информация върху тях.

Информация и методи за нейното преобразуване

Информацията трябва да съдържа следното Имоти:

1. Информацията трябва да бъде разбираема в съответствие с възприетата система за кодиране или нейното представяне.

2. Каналите за предаване на информация трябва да са шумоизолирани и да предотвратяват проникването на невярна информация.

3. Информацията трябва да е удобна за обработка.

4. Информацията трябва да е удобна за съхранение.

За предаване на информация се използват комуникационни канали, които могат да бъдат изкуствени, естествени или смесени.

Ориз. 3. Комуникационни канали

Ще говорим по-подробно за каналите за комуникация малко по-късно.

Оборудването за техническа автоматизация (TAA) е предназначено за създаване на системи, които изпълняват определени технологични операции, при които на хората се възлагат главно функции за контрол и управление.

Въз основа на вида на използваната енергия техническото оборудване за автоматизация се класифицира на: електрически, пневматичен, хидравличниИ комбинирани. Електронните средства за автоматизация се класифицират като отделна група, тъй като те, използвайки електрическа енергия, са предназначени да изпълняват специални изчислителни и измервателни функции.

По функционално предназначение техническото оборудване за автоматизация може да бъде разделено според стандартна схемасистеми за автоматично управление за изпълнителни механизми, усилватели, коригиращи и измервателни уреди, конвертори, изчислителни и интерфейсни устройства.

Изпълнителен елемент -Това е устройство в система за автоматично регулиране или управление, което действа директно или чрез съгласуващо устройство върху регулаторен елемент или обект на системата.

Регулиращ елементизвършва промяна в режима на работа на управлявания обект.

Електрическо задвижване с механичен изход - електрически мотор- използва се като терминален усилвател на механична мощност. Ефектът, упражняван от предмет или механично натоварване върху задвижващия механизъм, е еквивалентен на действието на вътрешно или естествено, обратна връзка. Този подход се използва в случаите, когато е необходим подробен структурен анализ на свойствата и динамичните особености на изпълнителните елементи, като се вземе предвид действието на товара. Електрически задвижващ механизъм с механичен изход е неразделна част от автоматичното задвижване.

Електрическо задвижване -Това е електрически задвижващ механизъм, който преобразува управляващия сигнал в механично действие, като същевременно го усилва в мощност поради външен източник на енергия. Задвижването няма специална главна връзка за обратна връзка и е комбинация от усилвател на мощност, електрически задвижващ механизъм, механична трансмисия, източник на енергия и спомагателни елементи, обединени от определени функционални връзки. Изходните величини на електрическото задвижване са линейна или ъглова скорост, теглителна сила или въртящ момент, механична мощности др. Електрическото задвижване трябва да има подходящ резерв от мощност, необходим за въздействие върху контролирания обект в принудителен режим.

Електрически сервомеханизъме серво задвижване, което обработва входния управляващ сигнал с усилване на неговата мощност. Елементите на електрическия сервомеханизъм са обхванати от специални елементи за обратна връзка и могат да имат вътрешна обратна връзка поради натоварването.

Механична трансмисияЕлектрическото задвижване или сервомеханизмът координира вътрешното механично съпротивление на задвижващия механизъм с механичния товар - регулаторния орган или контролния обект. Механичните трансмисии включват различни скоростни кутии, манивела, лостови механизми и други кинематични елементи, включително трансмисии с хидравлични, пневматични и магнитни опори.

Електрически захранванияизпълнителните механизми, устройства и сервомеханизми се разделят на източници с практически безкрайна мощност, със стойност на вътрешното им съпротивление, близка до нула, и източници с ограничена мощност със стойност на вътрешно съпротивление, различна от нула.

Пневматичните и хидравличните задвижващи механизми са устройства, които използват съответно газ и течност под определено налягане като енергиен носител. Тези системи заемат силно място сред другото оборудване за автоматизация поради своите предимства, които на първо място включват надеждност, устойчивост на механични и електромагнитни влияния, високо съотношение на развитата задвижваща мощност към собственото тегло и безопасност при пожар и експлозия.

Основната задача на изпълнителния механизъм е да усили сигнала, постъпващ на неговия вход, до ниво на мощност, достатъчно за оказване на необходимото въздействие върху обекта в съответствие с поставената цел на управление.

Важен фактор при избора на изпълнителен механизъм е осигуряването на зададените показатели за качество на системата с наличните енергийни ресурси и допустимите претоварвания.

Характеристиките на задвижващия механизъм трябва да се определят от анализа на автоматизирания процес. Такива характеристики на задвижващи механизми и сервомеханизми са енергийни, статични, динамични характеристики, както и технически, икономически и експлоатационни характеристики.

Задължително изискване за задвижването на актуатора е да се минимизира мощността на двигателя, като същевременно се осигурят необходимите обороти и въртящи моменти. Това води до минимизиране на енергийните разходи. Много важни фактори при избора на задвижващ механизъм или сервомеханизъм са ограниченията на теглото, габаритни размерии надеждност.

Важни компоненти на системите за автоматизация са устройствата за усилване и коригиране. Общите задачи, решавани от устройствата за коригиране и усилване на системите за автоматизация, са формирането на необходимите статични и честотни характеристики, синтез на обратна връзка, координация с товара, осигуряване на висока надеждност и унификация на устройствата.

Усилвателни устройствамощността на сигнала се усилва до нивото, необходимо за управление на задвижващия механизъм.

Специални изисквания към коригиращите елементи на системи с променливи параметри са възможността и лекотата на преструктуриране на структурата, програмата и параметрите на коригиращите елементи. Усилвателните устройства трябва да отговарят на определени технически спецификациипо специфична и максимална изходна мощност.

Структурата на усилващото устройство като правило е многостъпален усилвател със сложни връзки за обратна връзка, които се въвеждат за подобряване на неговите статични, динамични и експлоатационни характеристики.

Усилвателните устройства, използвани в системите за автоматизация, могат да бъдат разделени на две групи:

1) електрически усилватели с електрически източници на енергия;

2) хидравлични и пневматични усилватели, използващи съответно течност или газ като основен енергиен носител.

Източникът на енергия или енергийният носител определя най-съществените характеристики на усилвателните устройства за автоматизация: статични и динамични характеристики, специфична и максимална мощност, надеждност, експлоатационни и технико-икономически показатели.

Електрическите усилватели включват електронни вакуумни, йонни, полупроводникови, диелектрични, магнитни, магнитно-полупроводникови, електрически машинни и електромеханични усилватели.

Квантовите усилватели и генератори представляват специална подгрупа устройства, използвани като усилватели и преобразуватели на слаби радио и други сигнали.

Коригиращи устройствагенерира коригиращи сигнали за статичните и динамичните характеристики на системата.

В зависимост от вида на включване в системата линейните коригиращи устройства се разделят на три вида: последователни, паралелни коригиращи елементи и коригираща обратна връзка. Използването на един или друг тип коригиращи устройства се определя от удобството на техническото изпълнение и експлоатационните изисквания.

Препоръчително е да се използват коригиращи елементи от последователен тип, ако сигналът, чиято стойност е функционално свързана със сигнала за грешка, е немодулиран електрически сигнал. Синтезът на устройство за последователна корекция в процеса на проектиране на система за управление е най-простият.

Коригиращите елементи от паралелен тип са удобни за използване при формиране на сложен закон за управление с въвеждането на интеграл и производни на сигнала за грешка.

Коригиращата обратна връзка, обхващаща усилватели или изпълнителни механизми, е най-широко използвана поради простотата на техническата си реализация. В този случай входът на елемента за обратна връзка получава сигнал с относително високо ниво, например от изходния етап на усилвател или двигател. Използването на коригираща обратна връзка позволява да се намали влиянието на нелинейностите на онези системни устройства, които са обхванати от тях, следователно в някои случаи е възможно да се подобри качеството на процеса на управление. Коригиращата обратна връзка стабилизира статичните коефициенти на обхванатите устройства при наличие на смущения.

Системите за автоматично регулиране и управление използват електрически, електромеханични, хидравлични и пневматични коригиращи елементи и устройства. Устройствата за електрическа корекция се изпълняват най-просто с помощта на пасивни четириполюсници, които се състоят от резистори, кондензатори и индуктивности. Сложните електрически коригиращи устройства включват също разделящи и съгласуващи електронни елементи.

Електромеханичните коригиращи устройства, в допълнение към пасивните четириполюсници, включват тахогенератори, работни колела, диференциращи и интегриращи жироскопи. В някои случаи може да се реализира електромеханично коригиращо устройство под формата на мостова верига, в едно от рамената на която е свързан електрически двигател на задвижващия механизъм.

Хидравличните и пневматичните коригиращи устройства могат да се състоят от специални хидравлични и пневматични филтри, включени в контурите за обратна връзка на основните елементи на системата, или под формата на гъвкави контури за обратна връзка за налягане (разлика в налягането), дебит на работния флуид или въздух.

Коригиращи елементи с регулируеми параметри осигуряват адаптивност на системата. Изпълнението на такива елементи се извършва с помощта на релейни и дискретни устройства, както и компютри. Такива елементи обикновено се наричат ​​логически коригиращи елементи.

Компютър, работещ в реално време в затворен контролен контур, има практически неограничени изчислителни и логически възможности. Основната функция на управляващия компютър е да изчислява оптимални контроли и закони, които оптимизират поведението на системата в съответствие с един или друг критерий за качество по време на нейния процес. нормална употреба. Високата скорост на управляващия компютър позволява, наред с основната функция, да изпълнява редица спомагателни задачи, например с внедряването на сложен линеен или нелинеен филтър за цифрова корекция.

При липса на компютри в системите е най-препоръчително да се използват нелинейни коригиращи устройства, тъй като те имат най-големи функционални и логически възможности.

Регулиращи устройстваТе са комбинация от изпълнителни механизми, усилващи и коригиращи устройства, преобразуватели, както и изчислителни и интерфейсни блокове.

Информацията за параметрите на обекта на управление и за възможни външни въздействия, които го засягат, постъпва на устройството за управление от измервателния уред. Измервателни уредив общия случай те се състоят от чувствителни елементи, които възприемат промените в параметрите, чрез които се регулира или контролира процесът, както и допълнителни преобразуватели, които често изпълняват функции за усилване на сигнала. Заедно с чувствителните елементи тези преобразуватели са предназначени да преобразуват сигнали от едно физическо естество в друго, съответстващо на вида енергия, използвана в системата за автоматично регулиране или управление.

В автоматизацията преобразуващи устройстваили конверториТова са елементи, които не изпълняват директно функциите за измерване на регулирани параметри, усилване на сигнали или коригиране на свойствата на системата като цяло и нямат пряко въздействие върху регулиращия орган или контролирания обект. Преобразуващите устройства в този смисъл са междинни и изпълняват спомагателни функции, свързани с еквивалентното преобразуване на количество от едно физическо естество във форма, по-удобна за формиране на регулаторен ефект или с цел координиране на устройства, които се различават по вида на енергията при изхода на едно и входа на друго устройство.

Компютърните устройства за оборудване за автоматизация като правило се изграждат на базата на микропроцесорни инструменти.

Микропроцесор- софтуерно контролиран инструмент, който осъществява процеса на обработка и управление на цифрова информация, изграден върху една или повече интегрални схеми.

Основните технически параметри на микропроцесорите са битовата дълбочина, адресируемият капацитет на паметта, универсалността, броят на вътрешните регистри, наличието на микропрограмно управление, броят на нивата на прекъсване, вида на стековата памет и броя на основните регистри, както и съставът на софтуера. Въз основа на тяхната ширина на думата микропроцесорите се разделят на микропроцесори с фиксирана ширина на думата и модулни микропроцесори с променлива ширина на думата.

Чрез микропроцесорни средстваса конструктивно и функционално завършени продукти от компютърна и управляваща техника, изградени под формата или на базата на микропроцесорни интегрални схеми, които от гледна точка на изискванията за изпитване, приемане и доставка се разглеждат като едно цяло и се използват при изграждането на по-сложни микропроцесорни инструменти или микропроцесорни системи.

В структурно отношение микропроцесорните средства са направени под формата на микросхема, едноплатков продукт, моноблок или стандартен комплекс, а продуктите от по-ниското ниво на структурната йерархия могат да се използват в продукти от най-високо ниво.

Микропроцесорни системи -Това са изчислителни или контролни системи, изградени на базата на микропроцесорни инструменти, които могат да се използват автономно или интегрирани в контролиран обект. Структурно микропроцесорните системи са направени под формата на микросхема, едноплатков продукт, моноблоков комплекс или няколко продукта от посочените типове, вградени в оборудването на контролирания обект или направени автономно.

Според обхвата на приложение техническите средства за автоматизация могат да бъдат разделени на технически средства за автоматизация на работата промишлено производствои технически средства за автоматизация на друга работа, чийто най-важен компонент е работа в екстремни условия, където човешко присъствие е животозастрашаващо или невъзможно. В последния случай автоматизацията се извършва на базата на специални стационарни и мобилни роботи.

Технически средства за автоматизация на химическото производство: справка. изд./В.С.Балакирев, Л.А.Барски, А.В.Бугров и др. - М.: Химия, 1991. –272 с.

Обща информация за автоматизацията на процесите

процеси хранителна продукция

Основни понятия и дефиниции на автоматизацията

машина(на гръцки automatos - самодействащ) е устройство (комплект от устройства), което функционира без човешка намеса.

Автоматизацияе процес в развитието на машинното производство, при който функциите за управление и контрол, изпълнявани преди това от хората, се прехвърлят на инструменти и автоматични устройства.

Целта на автоматизацията– повишаване на производителността на труда, подобряване на качеството на продуктите, оптимизиране на планирането и управлението, премахване на хората от работа в опасни за здравето условия.

Автоматизацията е едно от основните направления на научно-техническия прогрес.

Автоматизациякак учебна дисциплинае област на теоретични и приложни знания за автоматичното работещи устройстваи системи.

Историята на автоматизацията като технологичен клон е тясно свързана с развитието на автоматичните машини, автоматични устройстваи автоматизирани комплекси. В началния си етап автоматизацията се основава на теоретичната механика и теорията електрически веригии системи и решени проблеми, свързани с регулиране на налягането в парни котли, ход на парното бутало и скорост на въртене електрически машини, контрол на работата на автомати, автоматични телефонни централи, устройства за релейна защита. Съответно техническите средства за автоматизация през този период са разработени и използвани във връзка със системите за автоматично управление. Интензивното развитие на всички отрасли на науката и технологиите в края на първата половина на 20-ти век предизвика и бързото развитие на технологията за автоматично управление, чието използване става всеобщо.

Втората половина на 20 век е белязана от по-нататъшно усъвършенстване на техническите средства за автоматизация и широко, макар и неравномерно за различните индустрии Национална икономика, разпространението на устройства за автоматично управление с прехода към по-сложни автоматични системи, особено в индустрията - от автоматизация на отделни агрегати до комплексна автоматизация на цехове и фабрики. Особеност е използването на автоматизация в съоръжения, които са географски отдалечени един от друг, например големи промишлени и енергийни комплекси, селскостопански съоръжения за производство и преработка на селскостопански продукти и др. За комуникация между отделните устройства в такива системи се използва телемеханика, която заедно с устройствата за управление и контролираните обекти образуват телеавтоматични системи. Голямо значениев същото време те придобиват технически (включително телемеханични) средства за събиране и автоматична обработка на информация, тъй като много задачи в сложни системиавтоматичното управление може да бъде решено само с помощта на компютърна технология. И накрая, теорията на автоматичното управление отстъпва място на обобщена теория на автоматичното управление, която обединява всички теоретични аспекти на автоматизацията и формира основата обща теорияуправление.

Въвеждането на автоматизация в производството значително увеличи производителността на труда и намали дела на работниците, заети в различни области на производството. Преди въвеждането на автоматизацията, замяната на физическия труд ставаше чрез механизация на основните и спомагателните операции на производствения процес. Интелектуална работа за дълго времеостана немеханизирана. В момента операциите на интелектуалния труд стават обект на механизация и автоматизация.

Съществуват различни видовеавтоматизация.

1. Автоматичен контролвключва автоматична аларма, измерване, събиране и сортиране на информация.

2. Автоматична аларма има за цел да уведоми за гранични или аварийни стойности на всякакви физически параметри, относно местоположението и характера на техническите нарушения.

3. Автоматично измерванеосигурява измерване и предаване на специални записващи устройства на контролирани стойности физични величини.

4. Автоматично сортиранеизвършва контрол и разделяне на продукти и суровини по размер, вискозитет и други показатели.

5. Автоматична защита Това е набор от технически средства, които осигуряват прекратяване на контролиран технологичен процес при възникване на извънредни или аварийни условия.

6. Автоматичен контролвключва набор от технически средства и методи за управление на оптималното протичане на технологичните процеси.

7. Автоматично регулиранеподдържа стойностите на физическите величини на определено ниво или ги променя според необходимия закон без пряко човешко участие.

Тези и други понятия, свързани с автоматизацията и управлението, са обединени от кибернетика– наука за управление на сложни развиващи се системи и процеси, изучаваща общите математически закони на управлението на обекта от различен характер(кибернетас (гръцки) – управител, кормчия, кормчия).

Автоматична система за управление(ACS) е набор от контролни обекти ( OU) и устройства за управление ( UU), взаимодействащи помежду си без човешко участие, чието действие е насочено към постигане на конкретна цел.

Автоматична система за управление(SAR) – съвкупност OUи автоматичен контролер, взаимодействайки помежду си, гарантира, че параметрите на ТР се поддържат на дадено ниво или се променят според изисквания закон, и също така работи без човешка намеса. ATS е вид самоходно оръдие.