Виды автоматических систем

Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский государственный технический университет Кафедра АПП им. профессора Ф. В Бырьки

Реферат

На тему: « Виды автоматических систем»

Проверил: НурмаганбетоваГ.С.

Выполнил: ст. гр ЭЭ-10−1

Сулейменова А.А.

1. Введение

2. Виды автоматических систем

2.1 Регулирующие системы автоматического управления

2.2 Автоматические системы управления технологическими процессами

2.3 Следящие системы

2.4 Системы автоматического контроля и сигнализации

2.5 Автоматические системы защиты

3. Классификация автоматических систем

4. Заключение

5. Список литературы

Введение

Автоматика — (от греческого слова автоматос) — самодвижущийся. Первые сведения об автоматических устройствах появились во 2 в. н. э. В трудах Александрийского, где описывались автоматы по открытию дверей храма, дозировки воды.

Промышленное внедрение автоматики связано с промышленным переворотом в Европе (регулятор уровня воды, регулятор скорости паровой машины).

Основные этапы развития автоматики:

— появление автоматики связано с изобретением Яковлева электродвигателя постоянного тока, Шиллинга — электромагнитного реле, Далибо-Добровольского — асинхронного 3-х фазного двигателя.

— появление радиоэлектроники связано с открытием Яблочковым явления фотоэффекта и Поповым лампочки

— появление ЭВМ в качестве основного устройства для вычислительной техники и управления технологическими процессами. Винер в 1946 г. Опубликовал книгу «Кибернетика или контроль связи у животных и машин. Найдена аналогия между процессами происходящими в мозгу человека и автоматического устройства. Методы кибернетики, которые включают теорию автоматического регулирования, математического моделирования процессов и явлений, применимы до настоящего времени.

Современный этап состояния автоматизации в области химической технологии включает:

— внедряются и эксплуатируются системы приборов, которые реализуют основные функции АС.

— широко внедряются процессорные контроллеры, которые реализуют функции преобразователя сигнала в цифровые коды, регулируют логическое управление, которое легко адаптируется к изменению процесса, т.к. является программируемым устройством.

— разработка и внедрение автоматических систем управления технологическими процессами (АСУТП). Основой АСУТП является ЭВМ, который осуществляет сбор информации, ее обработку по соответствующим параметрам. Данная информация используется оператором для управления процессом, а также с помощью ЭВМ определяется оптимальный режим протекания химико-технологического процесса. Автоматизированный — это значит что в контуре есть оператор.

В настоящее время внедряются такие АСУТП, где используются информационный, управляющий режим (первый является предпочтительным). 1]

2. Виды автоматических систем

2.1 Регулирующие системы автоматического управления Это наиболее распространенные системы, которые иначе называют автоматическими регуляторами. В автоматических регуляторах используется принцип отрицательной обратной связи — основной принцип всех кибернетических систем. Напомним, что отрицательная обратная связь называется так потому, что при увеличении выходного параметра управляющее устройство воздействует на вход, таким образом, чтобы значение выходного параметра уменьшилось. Так, в нашем примере с печью при увеличении температуры в печи управляющее устройство выключает электрический ток, в результате чего температура в печи падает. И, наоборот — при понижении температуры электрический ток включается и происходит нагрев. Такие системы используются для поддержания каких либо параметров объекта на заданном уровне. Например, температуры, давления, уровня, скорости и т. п.

2.2 Автоматические системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) Эти системы управляют множеством механизмов и агрегатов одного или нескольких технологических процессов изготовления продукции, например, спичек, напитков, химических веществ и т. п. В таких системах с помощью датчиков собирается информация о положении рабочих органов, состоянии продукции, параметрах процесса. В управляющем устройстве (обычно это программируемый контроллер) заложена программа — алгоритм управления, в соответствии с которой, в зависимости от показаний датчиков, выдаются управляющие сигналы на исполнительные механизмы. С помощью таких систем создаются как поточные линии, так и отдельные агрегаты автоматизированных производств.

2.3 Следящие системы В следящих системах осуществляется регулирование одного параметра в зависимости от значения другого параметра. Например, в автоматической линии изготовления лекарств количество одного компонента должно строго в определенной пропорции соответствовать количеству другого компонента. Или, например, в крылатой ракете высота полета изменяется в соответствии с изменением рельефа. Другой пример следящей системы — положение руля корабля изменяется рулевой машиной в соответствии с положением штурвала в рулевой рубке. Автопилот самолета это тоже следящая система. На прокатных станах постоянно контролируется толщина прокатанной ленты и, при отклонении от заданного значения в результате износа валков, изменяется положение валков. Толщина ленты снова соответствует заданной.

2.4 Системы автоматического контроля и сигнализации Важнейшей частью автоматизации любого процесса является автоматический контроль его параметров. Эти системы позволяют освободить человека от наблюдения за технологическим процессом,>состоянием различных устройств, механизмов и систем или облегчить эту работу. Системы автоматического контроля с помощью датчиков собирают следующую информацию количественную оценку физико-химических свойств твердых тел, жидкостей, газов (давление, плотность, вязкость, температура, влажность, концентрация примесей и т. д.);

определение геометрических размеров деталей в процессе и после обработки, поиск дефектов структуры изделий; оценка качества сборочных и других работ с целью вовремя обнаружить брак и предотвратить потери и т. п.

Данные выводятся в удобной форме на общий пульт управления, где оператор может их видеть и принимать решение. Кроме этого, при отклонении параметров от заданных значений система сигнализирует об этом звуковыми и световыми сигналами.

В основном это диспетчерские системы. Например, на химическом производстве, на пульте управления процессом оператор видит на, так называемой, мнемосхеме положение кранов, вентилей трубопроводов химических веществ (закрыт — открыт), состояние насосов (включен — выключен), значение параметров процесса в разных точках (температура, давление, концентрация примеси и т. п.). Или другой пример — на железной дороге у диспетчера на общей мнемосхеме станции видно положение стрелок, состояние семафоров, положение составов.

На станочных агрегатах типа «обрабатывающий центр» имеется система контроля состояния режущего инструмента, которая контролирует геометрические размеры инструмента и при недопустимом износе выдается сигнал на замену инструмента.

Среди систем автоматического контроля выделяются системы автоматической сигнализации. В их задачу входит оповещение обслуживающего персонала о ходе технологического процесса, о возникновении опасности, об аварийных режимах работы оборудования, требующих принятия неотложных мер. Виды сигналов зависят от степени опасности. При поступлении сигналов о наиболее опасных недопустимых режимах для привлечения внимания обслуживающего персонала, как правило, применяются прерывистые звуковые сигналы, яркие вспышки ламп, звонки, сирены.

2.5 Автоматические системы защиты Автоматические системы защиты не только подают сигналы обслуживающему персоналу об аварийных режимах работы оборудования, но и останавливают его. Автоматическая защита применяется повсеместно в промышленности и в быту, на транспорте и в энергетике. Автоматические системы играют важную роль в обеспечении безопасности, не только производства, но и для работающих на предприятиях сотрудников и населения ближайших территорий. Системы аварийной защиты таких объектов, как атомный реактор, играют важную роль и значение для безопасности уже в масштабе не только одной страны, а нескольких. Эти системы имеют автономное питание, собственные датчики, и исполнительные механизмы. От них требуется высокие быстродействие и надежность. Для повышения надежности системы делаются многоканальными, т. е. функции дублируются. 2]

3. Классификация автоматических систем Механизация — замена ручного труда работой машин и механизмов. В механизации процессами работы машин управляет человек.

Автоматизация — замена человеческой функции управления машинами, специальными техническими устройствами.

Совокупность технологического процесса с техническими средствами для его управления называется автоматизированной системой (АС).

По принципу действия и по назначению АС подразделяются на следующие типы:

— дистанционное управление — со сравнительно небольшого расстояния (в пределах видимости). Например, управление конвейером. В условиях частичной автоматизации этот метод является основным. В условиях полной автоматизации — дублирующий. Как правило, все АС дублируются ручным управлением, и оно включается при отказе основной системы.

— телеуправление — со сравнительно большого расстояния. При этом по 1 каналу связи нужно передать большое число команд из пульта управления на объект управления. На пульте применяется специальное кодировочное устройство, а на пультерасшифровывающее устройство. Пример: насосная станция, тепловой пункт.

Автоматическое управление — управление с помощью технических средств без участия человека.

Схема соединения основных элементов данной автоматической системы приведена рисунке ОУ ИУ УУ КС ОУ — объект управления ИУ — исполнительное устройство УУ — управляющее устройство КС — командный сигнал КС в УУ преобразуется в управляющее воздействие, которое поступает в ИУ. Данное устройство воздействует на объект, изменяя режим его работы в соответствии с величиной КС.

— автоматический контроль — предназначен для автоматического измерения параметров процессов и аппаратов, для учета энергоресурсов и т. д.

Схема соединения элементов данной системы приведена на рисунке ОУ Д ВП Д — датчик ВП — вторичный прибор Датчики воспринимают текущее значение технологического параметра и преобразовывает его в сигнал, удобный для дальнейшей его передачи и усиления. Данный сигнал от Д поступает в ВП, в которой на диаграмме отражается величина данного технологического параметра. Шкала ВП градуируется в единицах измеряемого параметра.

— автоматическое регулирование — обеспечивает поддержание на заданном уровне какого-либо параметра без участия человека и с помощью устройств автоматического регулятора.

ОР — объект регулирования СУ — сравнивающее устройство ЗУ — задающее устройство ПР — преобразователь УС — усилитель УМ — исполнительный механизм РО — регулирующий орган Д воспринимает величину технологического параметра и преобразовывает ее в электрический сигнал соответствующий значению данного параметра. ЗУ формирует электрический сигнал пропорционально заданному значению технологического параметра в ОФ. Оба сигнала сравниваются в СУ и на выходе формируется сигнал равный разности сигналов

— рассогласование или ошибка регулирования.

Она возникает, когда текущее значение параметра отличается от заданного его значения, согласно технологическому регламенту.

Цель работы данной системы — устранить, чтобы в ОР поддерживалось заданное значение параметра. преобразовывается в ПР по заданному закону регулирования, усиливается в УС и на выходе регулятора формируется регулируемое воздействие М функции от величины .

Сигнал пропорциональный М поступает в ИМ, который жестко связан РО. Данный РО приводится в движение ИМ и изменяемый сигнал поступает в ОР. Следовательно, изменяется значение регулирующей величины и будет изменяться до тех пор пока =.

— автоматическая защита — для отключения оборудования, находящегося в аварийной ситуации (защита от короткого замыкания). [3]

4.

Заключение

Автоматическая система комплекс взаимодействующих между собой механизмов управляемого объекта и автоматического устройства, предназначена для управления объектом (летательным аппаратом, силовой установкой и т. д.) без вмешательства человека. Автоматические системы находят широкое применение в военном деле (например, в зенитных ракетных комплексах, в системах самонаведения ракет). 1]

Примерами автоматических систем могут служить:

а) автомат включения освещения, в котором имеется фотоэлемент, реагирующий на силу дневного света, и специальное устройство для включения освещения, срабатывающее от определенного сигнала фотоэлемента;

б) автомат, выбрасывающий какие-либо предметы (билеты, шоколад) при опускании в него определенной комбинации монет;

в) автоматический регулятор скорости вращения двигателя, поддерживающий постоянную угловую скорость двигателя независимо от внешней нагрузки (аналогично — регуляторы температуры, давления, напряжения, частоты и пр.);

г) автопилот, поддерживающий определенный курс и высоту полета самолета без помощи летчика;

д) следящая система, на выходе которой с определенной точностью воспроизводится произвольное во времени изменение какой-нибудь величины, подан ной па вход;

е) система самонаведения снаряда на цель и пр. 4]

5.

Список литературы

автоматическое управление контроль защита

1. В. А. Лукас. Теория автоматического управления. — М.: «Недра», 1990.-416 с.

2. Цыпкин Я. З. Основы теории автоматических систем. — М.:"Наука", 1977.

3. Бесекерский. Теория автоматического управления. Учебник для вузов Издательство Москва 1998. — 200 с.

4. Блинов И. Н., Гаскаров Д. В., Мозгалевский А. В. Автоматический контроль систем управления.-1988. — 151с.