Автоматическое регулирование технологических процессов

Технологический процесс производства продукции протекает в ком­плексе производственного оборудования: машин для транспортировки, агре­гатов для физического и химического превращения веществ и изменения их свойств, связанных в единую технологическую цепочку материальными и энергетическими потоками.

В зависимости от принципа регулирования функционального назначе­ния и используемого в контуре регулирования энергии все системы регули­рования можно разделить на ряд классов.

По принципу регулирования различают: автоматические системы ре­гулирования (АСР), работающие по отклонению регулируемой величины; АСР, работающие по возмущению и комбинированные АСР, сочетающие оба принципа.

По функциональному признаку АСР подразделяют на стабилизирую­щие, программные и следящие (непрямого и прямого действия).

В зависимости от вида используемой энергии АСР подразделяются на пневматические, электрические, гидравлические и комбинированные.

В зависимости от характера перемещения регулирующего органа АСР могут быть непрерывного и дискретного действия — импульсные и релей­ные АСР.

В АСР под действием возмущений и регулятора регулируемые пере­менные изменяются во времени по определенному закону. Различают устой­чивые, неустойчивые и АСР, находящиеся на границе устойчивости.

Устойчивой называют систему регулирования, которая возвращается к заданному состоянию равновесия с точностью статической погрешности.

К неустойчивой АСР относят системы, которые не могут вернуться к состоянию равновесия и с течением времени удаляется от него все дальше.

Системы регулирования, совершающие незатухающие периодические колебания (после воздействия возмущения) относительно состояния равно­весия, относят к АСР, находящиеся на границе устойчивости.

Устойчивость является необходимым условием работоспособности АСР, но с точки зрения качества регулирования — недостаточным.

К прямым показателям качества регулирования относят:

—время регулирования достижения заданного значения;

—динамическую ошибку, максимальное отклонение регулируемой ве­личины в переходном процессе;

—статическую ошибку, остаточное отклонение регулируемой величи­ны после окончания переходного процесса.

В качестве косвенных показателей используют:.

— степень затухания, интегральная оценка, квадратичная интегральная
оценка и др.

Задачей промышленных АСР является поддержание оптимального технологического режима в объекте управления. Возмущающие воздействия в промышленных АСР — изменение режимов работы аппаратов, изменение характеристик материальных и энергетических потоков и т.д. Объектом ре­гулирования могут быть технологический процесс или аппарат, часть аппа­рата или совокупность аппаратов и т.д.

Кроме АСР, в промышленности используют и автоматизированные системы управления (АСУ), представляющие собой совокупность техниче­ских средств и алгоритмов сбора, обработки и представления информации, которая обеспечивает управления предприятием или отдельными процесса­ми.

Многофункциональность АСУ определяется:

—наличием отдельных подсистем;

—большим количеством связей между подсистемами;

—централизацией управления отдельными объектами;

—использованием одних и тех же технологических средств для вы­полнения различных функций.

В зависимости от объекта управления различают системы управления технологическими процессами (АСУТП) и управления предприятием (АСУП).

Автоматизированные системы управления, в отличие от автоматиче­ских систем, являются человеко-машинными, т.е. функции управления де­лятся между человеком и техническими средствами. В АСУ применяют про­граммно-управляемые вычислительные машины. Структурно-алгоритмиче­ская часть АСУ отражает функции системы и находит свое воплощение в программном обеспечении АСУ. Материальная часть в виде соответствую­щих технических средств (в основном, в виде ЭВМ, УВМ) служит для реали­зации функций АСУ.

Основные функции АСУ заключаются в обработке информации с це­лью выработки-близких к оптимальным воздействий.

В АСУТП взаимосвязь подсистем может быть выражена рамками от­дельных uexoeV» распространяется только на два уровня иерархии управле­ния:

— на верхнем — решается задача статической оптимизации техноло­
гических режимов, а на нижнем — задачи стабилизации выходных перемен­
ных.

В зависимости от выбранного технологического процесса алгоритмами АСУ могут быть:

—управление процессами приготовления сырья;

—контроль работы основного технологического оборудования:

—автоматический сбор информации о протекании технологического процесса;

—расчет технико-экономических показателей процесса;

—автоматическое управление режимами;

—поддержание оптимального уровня заданных показателей;

—оптимальное распределение нагрузок между параллельно работаю­щими аппаратами;

—поиск «узкого места»;

—определение резервов производства;

—расчет материального баланса;

—распределение энергетических потоков;

—анализ предаварийных ситуаций;

—оптимизация технологического процесса и ряд других.

В соответствии с выбранными для рассматриваемого технологического процесса алгоритмами осуществляют выбор структурной схемы реализации системы, например, (см рис. 15) и ее аппаратурное оформление.