- •М инистерство образования и науки Украины Национальная металлургическая академия Украины
- •Днепропетровск – 2009 содержание
- •Введение
- •1 АвтоматизациЯ производственных процессов
- •1.1 Процесс управления
- •Необходимость автоматизации современного производства
- •Особенности металлургических объектов автоматизации
- •Предпосылки успешной автоматизации:
- •Экономическая оценка эффективности автоматизации
- •1.6 Основные требования к автоматизации
- •2 Технологический объект и системы управления
- •2.1 Описание технологического объекта управления (тоу)
- •2.2 Математическая модель тоу и основная задача автоматизации
- •2.3 Классификация систем автоматического управления
- •I. По целям управления и виду алгоритмов
- •II. По типу систем автоматического управления
- •По виду математического описания
- •IV. По виду сигналов
- •V. По характеру задающего воздействия
- •VI. По методу управления
- •VII. Статические и астатические системы управления
- •VIII. Уровни асу
- •3 Переходные процессы и оценка их качества
- •3.1 Статическое и динамическое состояние системы
- •3.2 Виды переходных процессов
- •3.3 Типовые воздействия на объект
- •3.4 Оценка качества процесса управления
- •4 ФункцИональнЫе схемЫ автоматизацИи
- •4.1 Назначение и виды функциональных схем автоматизации
- •4.2 Обозначения элементов автоматики
- •4.3 Принципы составления функциональных схем автоматизации
- •4.4 Структурные схемы контроля и управления
- •4.4.1 Аср температуры в печи
- •4.4.2 Аср давления в рабочем пространстве печи
- •4.4.3 Аср соотношения «топливо-воздух»
- •4.4.4 Автоматическая защита и сигнализация
- •5 Принципы и режимы управления
- •5.1 Принцип разомкнутого управления (по заданию)
- •5.2 Управление по отклонению (принцип обратной связи)
- •5.3 Управление по возмущению (принцип компенсации)
- •5.4 Пример реализации принципов управления
- •5.5 Оптимальное и адаптивное управление
- •5.6 Режимы функционирования систем автоматизации
- •6 Типовые динамические звенья
- •6.1 Свойства типовых динамических звеньев
- •6.2 Понятие передаточной функции
- •6.3 Динамические звенья первого порядка
- •6.3.1 Пропорциональное звено
- •6.3.2 Апериодическое (инерционное) звено первого порядка
- •6.3.3 Идеальное интегрирующее звено
- •6.3.5 Идеальное дифференцирующее звено
- •6.3.7 Звено чистого запаздывания
- •6.4 Класификация динамических звеньев второго порядка
- •6.5 Передаточные функции соединений динамических звеньев
- •6.5.3 Встречно-параллельное соединение звеньев
- •7 Частотные характеристики систем управления
- •7.1 Амплитудная и фазовая частотные характеристики
- •7.2 Совмещенная частотная характеристика
- •7.3 Частотная передаточная функция
- •7.4 Частотные функции соединений звеньев
- •7.5 Логарифмические частотные характеристики
- •8 Устойчивость систем автоматического управления
- •8.1 Понятие равновесия и устойчивости
- •8.2 Математические критерии устойчивости
- •8.3 Области устойчивости сау в фазовом пространстве
- •9 Технические средства автоматизации
- •9.1 Состав и функции технических средств
- •9.2 Общие требования к тса
- •9.3 Требования к технологическим датчикам
- •9.4 Исполнительные устройства и требования к ним
- •9.5 Регулирующие органы
- •9.6 Разработка технических средств автоматизации
- •10 Автоматические регулирующие устройства
- •10.1 Типовые оптимальные переходные процессы регулирования
- •10.2 Законы регулирования и автоматические регуляторы
- •10.3 Синтез законов регулирования
- •10.4 Оптимальное управление
- •Микропроцессорная техника
- •11.1 Синтез логических управляющих устройств
- •11.2 Микропроцессорные системы
- •11.3 Структура и основные функции микроконтроллеров
- •12 Управляющие вычислительные комплексы
- •12.1 Принципы построения управляющих вычислительных комплексов
- •12.2 Технические и программные компоненты увк
- •Основные технические компоненты обеспечивают процесс измерения и обработку полученной информации. К ним относятся:
- •Общее прикладное по увк представляет собой организованную совокупность программных модулей, реализующих:
- •12.3 Требования к увк
- •Рекомендуемая литература
4.4.4 Автоматическая защита и сигнализация
АСР теплового режима агрегата предусматривает аварийное отключение подачи газа при падении давления газа и воздуха ниже допустимого предела. Падение давления газа или воздуха фиксируется сигнализаторами падения давления, соответственно, 1а и 2а (рис. 4.5), которые своими контактами включают световую НL1, HL2 и звуковую НА сигнализацию, а также разрывают цепь питания электромагнита 16 при газовом отсечном клапане 1в. При этом линия подачи сжатого воздуха в отсечной клапан перекрывается, а сама линия сообщается с атмосферой. Давление в линии падает и под действием пружины отсечной клапан закрывается, что приводит к прекращению подачи газа в агрегат.
\.,
Рис. 4.5. Функциональная схема автоматической блокировки и
сигнализации
После восстановления нормального давления газа (воздуха) включение подачи воздуха осуществляется кнопкой SB1. При этом подается питание на электромагнит 16 и линия подачи сжатого воздуха отключается от атмосферы. Сжатый воздух подается в отсечной клапан, который открывается, и подача топлива в агрегат восстанавливается. Звуковой сигнал снимается кнопками SB2 и SB3. Кнопка SB4 служит для проверки этого сигнала.
5 Принципы и режимы управления
Все многообразие систем управлении основано на трех фундаментальных принципах. Эти всеобщие принципы применяют для управления не только техническими, но и любыми другими объектами: биологическими, социальными, интеллектуальными и др.
Фундаментальные принципы различаются видом исходной информации и способом ее использования для управления объектом.
5.1 Принцип разомкнутого управления (по заданию)
Принцип разомкнутого управления состоит в том, что управляющее воздействие v(t) вырабатывается автоматическим устройством (АУ) на основании информации только о заданном значении g(t) – уставке величины y(t)
v = (g). (5.1)
Рис. 5.1. Схема разомкнутого управления
Схема управления при этом имеет вид разомкнутой цепочки (рис. 5.1), в которой автоматическое (управляющее) устройство приводится в действие специальным задающим устройством (задатчиком) и воздействует на объект управления так, чтобы значение управляемой величины было равно или близко к заданной.
Как видим, алгоритм управления не увязан ни с выходом объекта, ни с возмущениями, действующими на него. Разомкнутая цепь далеко не всегда обеспечивает требуемую точность выполнения алгоритма функционирования, особенно при значительных возмущениях, под действием которых выходная величина может заметно отклониться от заданной.
В качестве примера использования рассматриваемого принципа можно рассмотреть такое управление нагревательной печью, при котором по известной методике рассчитывают расход газа, обеспечивающий при некоторых заданных (базовых) параметрах процесса (давление в газопроводе, теплотворная способность газа, температура подаваемого воздуха и т.п.) достижение требуемой температуры в печи.
Затем устанавливают запорную арматуру на газопроводе в положение, соответствующее этому расчетному значению. На этом процесс управления заканчивается. Очевидно, что любое отклонение параметров процесса нагрева от базовых значений приведет к соответствующему отклонению температуры печи от заданной.
И все же, несмотря на очевидные недостатки, разомкнутое управление, благодаря своей простоте, используется достаточно широко для решения простых задач автоматизации (сигнализация, контроль, пуск и остановка агрегатов). По разомкнутому циклу работают торговые автоматы, автоматические станочные линии и др.
Общим для таких систем является то, что выполнение заданий не контролируется, возмущения не измеряются и не используются для выработки управляющих воздействий.