Тема 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

М.В. Груцынов, В.А. Курнаков

АВТОМАТИЗАЦИЯ УСТАНОВОК

И КОМПЛЕКСОВ

УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Часть 1

Новочеркасск 2006

УДК 681.5 (075.8)

Рецензент – канд. техн. наук, доц. Ю.С. Корнев

Груцынов М.В., Курнаков В.А.

Автоматизация установок и комплексов: учеб. – метод. пособие для самостоятельного изучения курса «Автоматизация установок и комплексов». Ч. 1 / М.В. Груцынов, В.А. Курнаков; Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. - 63 с.

Рассматриваются принципы построения систем автоматического управления технологическими процессами. Приведены основные понятия и определения. Дан материал по информационному обеспечению процесса автоуправления, рассмотрены методы идентификации технологических объектов управления, а также алгоритмы управления этими объектами.

Предназначено для студентов специальности 140604 "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов".

УДК 681.5 (075.8)

© Шахтинский институт ЮРГТУ, 2006

© Груцынов М.В., Курнаков В.А., 2006

ВВЕДЕНИЕ

Автоматика – это наука, которая изучает способы и средства управления машинами и процессорами без непосредственного участия человека.

Управление – это некоторое воздействие на работающий объект (машину или процессор), направленное на достижение определенной цели.

Виды управления: ручное, дистанционное, автоматизированное, автоматическое.

Значение автоматизации:

– повышает производительность труда;

– улучшает качество продукции;

– уменьшает себестоимость;

– уменьшает удельные затраты энергии и материалов;

– увеличивает долговечность машин;

– улучшает условия труда.

Вместе с тем автоматизация требует:

· дополнительных затрат;

· улучшение качества машин и установок;

· упорядочение и строгое соблюдение технологии;

· повышение образовательного уровня и культуры труда.

История развития автоматизации в горной промышленности. До 20-х годов не было почти никакой механизации, за исключением паровых машин на подъеме. Следовательно, никакой автоматизации не могло быть, т.к. ручной труд нельзя автоматизировать. 20 – 30-е годы – начало применения электрической энергии. Появились врубмашины, качающиеся конвейеры, электровозы, буровые станки, электропривод подъема. К этому времени относятся первые разработки по теории автоматизации горного оборудования. Применения не было, так как не было элементной базы.

Начало развития автоматизации в угольной промышленности относится к началу 50-х годов. К этому времени и механизация вышла на более высокий уровень. Появились комбайны, механические крепи, затем струги, широкое развитие получил электрический привод. Кроме того, была создана элементная база средств автоматизации: малогабаритные реле, контакторы, полупроводниковые приборы, диоды, транзисторы и т.п.

В настоящее время от 80 до 90 % машин и процессов на угольных шахтах автоматизировано, хотя не на каждой шахте имеются все 80 – 90% средств автоматизации.

Различают 3 уровня или этапа автоматизации:

– частичная;

– комплексная;

– полная автоматизация.

Мы находимся на первом этапе, т.к. пока что нет даже полной механизации. Другие причины: низкое качество машин и автоматических систем; недостатки технологий; отсутствие компактного взрывобезопасного регулируемого электропривода; низкая культура труда. Основная причина – отсутствие системного подхода к созданию технологии механизации и автоматизации.

Вместе с тем значение автоматизации все возрастает. Во-первых, потому, что ухудшаются условия труда, увеличивается глубина работ, уменьшается мощность пластов, увеличивается опасность выброса угля и газа, увеличивается нарушенность пластов. Во-вторых, создается новое оборудование, которое не может работать без автоматизации. Это: комбайны при скорости более 5 м/мин; струги при еще большей скорости; конвейерные линии большой протяженности; на открытых работах роторные экскаваторы огромной производительности. Человек с его физическими и умственными способностями не в состоянии управлять ими. В-третьих, в настоящее время очень сильно возросли технические возможности автоматизации в связи с достижениями электроники и микропроцессорной техники. Разработаны новые принципы измерения параметров и автоматизации процессов. Автоматизация с применением роботов и манипуляторов позволит ликвидировать последние участки ручного труда. В-четвертых, происходит слияние сферы автоматизации машин и автоматизации управления предприятием. Без средств автоматизации нельзя внедрять АСУ предприятия.

Для решения задач автоматизации инженер-электромеханик должен знать:

– технологию автоматизируемого процесса;

– работу установок и комплексов автоматизируемого производства;

– электронику, преобразовательную и микропроцессорную технику;

– электропривод машин и установок;

– основы электроснабжения;

– технические средства управления и автоматизации;

– теорию автоматического управления и др.

Тема 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическим процессом. Это человеко-машинная система, обеспечивающая сбор и переработку технологической информации, формирование сигналов управления для оптимизации работы машин и процессов.

Есть еще АСУ управления предприятием (АСУП) и отраслью (ОАСУ), отличающиеся по объектам управления и типам информации. Основное отличие в том, что в АСУП и ОАСУ производится управление не машинами и процессами, а коллективами людей. Информация в таких системах передается в виде всевозможных документов.

Система – греческое слово, означает целое, составленное из частей соединение. В технике – это совокупность взаимосвязанных технических объектов (машин, процессов, приборов, вычислительных устройств, средств связи, автоматики управления и т.д.), объединенных единой целью и общим алгоритмом функционирования. В автоматике алгоритмом называется последовательность точно указанных действий, следующих друг за другом в точно установленном порядке.

Процесс – это временная последовательность преобразования и передачи вещества, энергии и информации

Процессы характеризуются некоторыми физическими величинами, которые называются еще параметрами (масса, размеры, скорость, ток, мощность, количество информации и т.д.).

В техническом процессе за счет соответствующих изменений входных (задающих) величин (параметров) достигается требуемое значение выходных (управляемых) параметров.

Назначение АСУ ТП ясно из определения. Очевидно, основной критерий целесообразности применения для большинства АСУ ТП – экономический. Может быть также безопасность труда, экология и др.

Классификация АСУ ТП примерно та же, что и в ТАУ:

– системы стабилизации;

– системы программного управления;

– следящие системы;

– системы оптимального управления;

Дополняя, а в дальнейшем заменяя человека, АСУ в известной мере копирует его функциональную структуру.

Структура управления технологическим объектом представлена на рис. 1.

Человек имеет априорную информацию об объекте (память), получает исходную внешнюю информацию (значение параметров), принимает решения (мышление), управляет объектом (с помощью рук, ног, голоса). Естественно, охватить всю информацию он не всегда в состоянии.

По аналогичному принципу строится и АСУ. Основной ее узел – процессор, в котором идет арифметическая и логическая обработка всей информации и выработка управляющих воздействий.

Управляющие воздействия

Управляющее устройство

Внут ренние

пара метры

Текущая информация

рис. 1.1. Структура управления технологическим объектом

Если процесс детерминированный простой, то и система простая, если в процессе возможны некоторые отклонения случайного характера, то система существенно усложняется. В такой системе априорная информация должна содержать такую математическую модель процесса и такой алгоритм управления, которые позволяют определить наилучший путь достижения поставленной цели управления. Уровень совершенства АСУ зависит от совершенства ее структуры и совершенства ее элементов. Только одновременное совершенствование системы управления и технологического процесса может привести к созданию надежно функционирующих автоматических управляющих комплексов.

Поиск по сайту: