Введение
Управление любым технологическим процессом или объектом в форме ручного или автоматического воздействия возможно лишь при наличии измерительной информации об отдельных параметрах, характеризующих процесс или состояние объекта. Параметры эти весьма разнообразны. К ним относятся электрические (сила тока, напряжение, сопротивление, мощность и др.) и технологические (температура, давление, расход, уровень и др.) параметры, а также параметры, характеризующие свойства и состав веществ (плотность, вязкость, электрическая проводимость, оптические характеристики, количество вещества и др.). Измерение параметров осуществляется с помощью самых разнообразных технических средств, обладающих нормированными метрологическими свойствами.
Технологические измерения и измерительные приборы используются при управлении (ручном или автоматическом) многими технологическими процессами в различных отраслях народного хозяйства.
Средства измерений играют важную роль при построении современных автоматических систем регулирования отдельных технологическим параметров и процессов (АСР) и особенно автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), которые требуют представления большого количества необходимой измерительной информации в форме, удобной для сбора, дальнейшего преобразования, обработки и представления ее, а в ряде случаев для дистанционной передачи в выше- или нижестоящие уровни иерархической структуры управления различными производствами.
В основе измерений параметров и физических величин лежат различные физические явления и закономерности. Измерительные схемы строятся с использованием современных достижений микроэлектронной техники: микроминиатюрных схем, твердых или полупроводниковых интегральных схем, новых электрохимических элементов, оптоэлектронных схем (оптронов) и др.
Отечественное приборостроение обеспечивает народное хозяйство страны широким ассортиментом средств измерений, насчитывающим несколько тысяч типов измерительных устройств. При этом развитие приборостроения базируется на принципах построения Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации, которая призвана решить проблему обеспечения техническими средствами системы контроля, регулирования и управления технологическими процессами для различных отраслей народного хозяйства наиболее экономичными и технически обоснованными путями.
В пищевой промышленности широко применяется общепромышленные приборы и средства автоматизации для измерения и автоматического регулирования температуры, давления, расхода, уровня и т.д. (в основном приборы и средства автоматизации для анализа состава и свойств исходного сырья, полуфабрикатов и готовых пищевых продуктов).
Использование измерительных устройств - приборов, измерительных преобразователей и других технических средств - способствует техническому прогрессу, росту производительности труда, повышению культуры производства.
Назначение курса «Технологические измерения и приборы отрасли» состоит в том, чтобы дать изучающему основные достаточно глубокие сведения об измерениях, т.е. о методах и способах нахождения значения физической величины опытным путем с помощью соответствующих специальных технических средств - измерительных приборов, преобразователей и других измерительных устройств.
Изучение вопросов, связанных с измерениями и техническими средствами измерений, требует глубокого знания основ физики, химии, ряда разделов математики, а также теоретической механики, теорий механизмов и машин и других общеинженерных дисциплин, изучаемых в вузах. Освоение курса также тесно связано с такими специальными дисциплинами, как «Теория автоматического регулирования», «Промышленная электроника» и др. автоматизация технологический крахмальный сырье
В последние годы широкое развитие получает новое направление в области измерений, так называемая квалиметрия, которая предусматривает количественную оценку качественных показателей различных изделий. В квалиметрии используются как достаточно хорошо известные методы и способы измерений физических величин и параметров, так и специальные вычислительные методы оценки комплексных показателей, характеризующих те или иные изделия.
Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСТП) - человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор, обработку информации и управление технологическими объектами в соответствии с принятыми критериями.
Задачи систем управления технологическими процессами - повышение оперативности принимаемых решений по управлению технологическими объектами, получение оперативной информации о функционировании участков, цехов и предприятий в целях получения стандартной продукции, а так же снижение трудоемкости при переработке плановой и учетной информации.
Система управления - это соединение отдельных элементов в определенную конфигурацию, обеспечивающую заданные характеристики. В основе ее анализа лежит теория линейных систем, предполагающая наличие причинно-следственных связей между элементами. Вход [объект управления] выход. Связь между входом и выходом - это, по сути, преобразование одного сигнала (причины) в другой (следствие), причем довольно часто с усилением мощности. В разомкнутой системе управления для получения желаемой реакции объекта обычно используется регулятор или исполнительное устройство: Желаемое значение выхода [исполнительное устройство] [объект управления] выход. В разомкнутой системе обратная связь отсутствует.
В отличие от разомкнутой, в замкнутой системе производится измерение действительного значения выходного сигнала, которое затем уравнивается с его желаемым значением. Измеренное значение выхода называют сигналом обратной связи. Замкнутая система стремится поддержать заданное соотношение между двумя переменными путем сравнения функций от этих переменных и использования их разности в качестве их уравнивающего сигнала. Чаще всего разность между заданным значением выходной переменной и ее действительным значением усиливается и используется для воздействия на объект управления, в результате чего эта разность постоянно уменьшается. Принцип обратной связи лежит в основе анализа и синтеза систем управления.