logo search
4Курс_Автоматизац_Ч-1

Лекция № 1 Введение. Основные понятия. Терминология

Вопросы, выносимые на лекцию:

Обогатительные фабрики как объекты автоматизации. Задачи автоматических систем контроля и автоматизации. Терминология и понятия автоматики. Локальные системы автоматического регулирования и их задачи. Понятие объектов автоматического регулирования. Структурные и функциональные схемы систем регулирования.

Введене.

Под автоматизацией понимают комплекс организационных и технических мероприятий, обеспечивающих освобождение человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами с передачей этих функций автоматическим устройствам, в состав которых входят системы автоматического контроля, регулирования, управления, сигнализации и защиты агрегатов и технологических установок.

Автоматизация на обогатительных фабриках, как и на других производствах, развивается от создания локальных автоматических систем регулирования (АСР) отдельных операций обогатительной технологии до создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и обогатительной фабрикой в целом.

Излагаются особенности и задачи автоматизации обогатительных фабрики

Основные понятия автоматики, терминология

Технологический процесс, как и режимы работы машин, характеризуются совокупностью физических или химических параметров, влияющих на эффективность процесса. В течение технологического процесса эти параметры не должны выходить за пределы заданных значений, которые определяются режимной картой процесса.

Задачей автоматизации в данном случае и является сведение к минимуму отклонения основных параметров процесса, влияющих не его ход, от требуемых значений.

В автоматизации различают автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУТП) и автоматические системы регулирования (АСР) некоторого фактора (параметра).

Автоматическим регулированием называют поддержание на заданном уровне некоторой физической (химической) величины, характеризующей процесс, или изменение ее по заданному закону.

Автоматическое управление – более широкое понятие, в этом случае осуществляется совокупность воздействий на процесс, выбранных из множества возможных.

Как правило, АСУТП (высший уровень управления) включает в себя ряд локальных АСР (нижний уровень), которые могут осуществлять:

Линейными автоматическими системами называют такие системы, которые можно описать с достаточной точностью линейными уравнениями (алгебраическими, дифференциальными, уравнениями в конечных разностях и т. д.).

Нелинейные системы - автоматические системы, динамика которых описывается нелинейными уравнениями. Большинство автоматиче­ских систем являются нелинейными. Однако во многих случаях, особенно в системах с обратными связями при малых отклонениях, нелинейности оказывают несущественное влияние, и такие системы можно считать линейными.

Объект управления (регулирования) — это совокупность технических средств (машин, аппаратов, устройств), которая нуждается в оказании специально организованных воздействий извне для достижения поставленной цели управления.

Регулируемая (выходная) величина – физический параметр, который целенаправленно изменяется или сохраняется постоянным в процессе управления. Условимся обозначать данный параметр через Y(t).

Входная величина объекта регулирования (канал управления) – физическая величина на входе объекта регулирования, значение которой влияет на регулируемую величину объекта. Этот параметр будем обозначать как X(t).

Текущее значение регулируемой величины (Yт) – абсолютное значение параметра в данный момент времени.

Заданное значение регулируемой величины (Yз) – абсолютное значение выходного параметра, которое является целью управления данным объектом.

Воздействием в автоматике принято называть взаимодействие между автоматической системой (а также между ее частями) и внешней средой.

Возмущающее воздействие (возмущение, Zв) – физический или химический параметр, воздействующий на объект регулирования и вызывающий отклонение регулируемой величины.

Автоматический регулятор – устройство, вырабатывающее управляющий сигнал для изменения (регулирования) выходного параметра.

Исполнительный механизм – электрический, пневматический или гидравлический привод, вырабатывающий управляющее воздействие, которое через регулирующий орган воздействует на канал управления объекта регулирования и изменяет его состояние.

Регулирующий орган – технологический элемент, расположенный, как правило, непосредственно на объекте регулирования, служит для изменения входной физической величины, влияющей на регулируемый параметр.

Управляющее воздействие (μ(t)) – это перемещение рабочего элемента регулирующего органа, что вызывает изменение входной величины объекта регулирования.

Обратная связь – любой элемент автоматики, передающий сигнал (информацию) с выхода какого либо объекта на его вход. Если сигнал обратной связи имеет тот же знак, что и знак сигнала основной цепи, то обратная связь называется положительной. При противоположном знаке сигнала обратной связи она именуется отрицательной.

Сигнал рассогласования (Δ(y)) – векторная разница между текущим значением параметром и заданным. Данный сигнал обычно поступает на вход регулирующего устройства.

Переходной процесс – аналитическое или графическое представление поведения регулируемой величины при поступлении на вход ступенчатого задающего либо возмущающего воздействия.

Устойчивость АСР – способность АСР не допускать бесконечного отклонения регулируемой величины от заданного значения при любом реальном возмущении на систему.

Вид переходного процесса и устойчивость характеризуют качество работы АСР.

Для пояснения идеи устройства и принципа действия автоматических систем применяют функциональные и структурные схемы.

Функциональная схема, или блок-схема, составляется из функциональных блоков, которые представляют собой конструктивно обособленные части (элементы или устройства) автоматических систем, выполняющие определенные функции. Функциональные блоки на схеме обозначают прямоугольниками, внутри которых надписывают их наименование в соответствии с выполняемыми функциями.

Функциональные схемы могут представляться в укрупненном виде (рис. 1.2) и развернутом.

Из схемы видно, что регулятор выполняет функцию обратной связи (сигнал с выхода объекта поступает на его вход). Обратная связь, образованная регулятором, обычно называется главной обратной связью (ГОС).

Структурная схема – это совокупность элементарных звеньев и связей между ними. Под элементарным звеном понимают часть системы управления, которая реализует элементарную функцию. Элементарные звенья изображаются прямоугольниками, а связи между ними – сплошными линиями со стрелками, показывающими направление действия звена. Иногда в поле прямоугольника вписывают математическое представление закона преобразования сигнала в звене, в этом случае схема иногда именуется алгоритмической.

Контрольные вопросы

  1. Какими особенностями характеризуется процесс автоматизации обогатительных фабрик.

  2. Выполните анализ обогатительного производства как объекта автоматизации.

  3. Перечислите задачи, решаемые при автоматизации обогатительных фабрик.

  4. Дайте характеристику системы АСУТП и АСР.

  5. Разъясните понятие объекта управления, привести примеры.

  6. Дайте определение понятиям: регулируемая величина, канал управления, текущее и заданное значение выходной величины.

  7. Приведите основные виды воздействий в АСР, дайте характеристику.

  8. Охарактеризуйте элементы АСР: автоматический регулятор, исполнительный механизм, регулирующий орган.

  9. Виды обратной связи, понятие.

  10. Дайте характеристику структурным и функциональным схемам систем автоматического регулирования.

Литература к теме: [1], [2], [4]