Элементы автоматических устройств

ВИДЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Во второй половине XX века в общественное производство во всем мире все шире внедряется автоматизация технологических процессов. Под автоматизацией в широком смысле этого слова понимают комплекс технических, организационных и других мероприятий, дающих возможность вести производственные процессы без непосредственного участия человека. В узком смысле автоматизация — применение технических средств автоматики (электрических датчиков (см. § 4.17), механических чувствительных элементов, усилителей, электрических реле и др.) для контроля, регулирования и управления производственными процессами. Часто автоматизация осуществляется совместно с телемеханизацией, связывающей в единую систему с помощью средств телемеханики разделенные большим расстоянием объекты. Освобождая человека от выполнения рутинных и тяжелых операций, автоматизация облегчает труд человека, увеличивает производительность, повышает культуру труда и способствует улучшению качества продукции.

Примерами внедрения автоматизации является создание автоматизированных линий в машиностроении, автопилотов в авиации и автоматическое управление энергосистемами.

Широкое распространение получил простейший вид автоматизации — автоматический контроль за работой машин, механизмов, аппаратов и установок. При автоматическом контроле автомат с помощью датчиков следит за ходом технологического процесса, отображая его на шкалах измерительных и регистрационных приборов. Автоматический контроль широко используется в энергетике, промышленности, на транспорте и в связи.

Разновидностью автоматического контроля является автоматическая сигнализация — подача и воспроизведение сигналов различными приборами и аппаратами. При автоматической сигнализации контролируются только некоторые предельные (максимальные и минимальные) или промежуточные (в частности, номинальные) значения параметров, например температура в случае пожарной сигнализации. При использовании автоматической сигнализации на производстве автомат не вмешивается в ход технологического процесса, а лишь следит за ним. Такой вид автоматического контроля является пассивным. В последнее время все более широкое распространение получает активный автоматический контроль, который обеспечивает быструю подстройку оператором органов управления и регулирования машин и аппаратов при изменении параметров технологических процессов.

Следующей, более высокой ступенью автоматизации является автоматическое регулирование — поддержание без вмешательства человека требуемых значений физических величин, характеризующих режим работы машин, аппаратов и установок, посредством устройств, называемых регуляторами. Совокупность объектов регулирования и регулятора образует систему автоматического регулирования. Структурная схема этой системы приведена на рисунке 9.1.1.

Рис. 9.1.1.

Возмущающие воздействия на объект регулирования вызывают отклонения регулируемой величины от заданного постоянного значения или заданного закона изменения, определяемого управляющим воздействием. Через цепь обратной связи регулируемая величина подается на устройство сравнения, где сравнивается с управляющим воздействием. На выходе устройства сравнения возникает сигнал ошибки, который поступает на вход регулятора. Регулирующее воздействие с выхода регулятора подается на объект регулирования и изменяет его работу таким образом, чтобы уменьшить сигнал ошибки. Системы автоматического регулирования в зависимости от характера управляющего воздействия подразделяют на три класса: системы автоматической стабилизации, в которых управляющее воздействие представляет собой постоянную величину; системы программного регулирования, в которых управляющее воздействие является заданной функцией времени; следящие системы, в которых характер изменения управляющего воздействия определяется процессами, протекающими вне рассматриваемой системы, и заранее не может быть определен.

В системах автоматизации широко используется автоматическое управление началом действия, последовательностью и прекращением отдельных операций рабочего процесса (пуск и остановка машин и механизмов, их торможение, равновесие и т. п.) посредством комплекса приборов и устройств без непосредственного участия человека. В сочетании со средствами вычислительной техники программное управление (управление по определенной программе) позволяет создать высокоорганизованные системы автоматического управления, обладающие способностью автоматически выбирать наивыгоднейшие режимы работы как отдельного агрегата или установки, так и целого производственного участка, цеха, завода или объединения предприятий.

Автоматизация называется комплексной, если автоматизированы не только основные технологические процессы, но и большинство или все вспомогательные операции. Комплексная автоматизация включает несколько или все виды автоматизации: управление, контроль, регулирование. В нашей стране имеются комплексно-автоматизированные гидроэлектростанции, тяговые подстанции и др.