Link Building
Школа автоматчиков » Blog Archive » Урок 2. Основы автоматизации.Часть 1. Как это называть?

Урок 2. Основы автоматизации.
Часть 1. Как это называть?

Хочется подчеркнуть, что наши уроки будут чередоваться: теоретические основы, их практическое применение. Я это делаю сознательно, для того, чтобы вы не учили лишь теорию, а понимали глубже практическую реализацию. Я не могу в полном объеме сделать из вас специалистов в области автоматизации, но «загрузить» вас «правильными» подходами, объяснить, «почему так», попробую.
Итак, базовыми элементами теории автоматизации, будем ее называть правильно теорией автоматического управления, являются:

  • Объект управления. Под объектом управления будем понимать технологическую систему, которая имеет законченный цикл превращения входного параметра в тот, который необходимо получить (выходной параметр).
    Например:

    • Объект – приточная система вентиляции: на входе теплый (летом) или холодный (зимой) уличный воздух – на выходе очищенный до необходимой степени воздух с заданной температурой.
    • Объект – насосная станция холодного водоснабжения: на входе холодная вода со значением давления наружной сети – на выходе холодная вода с нужным расходом, который зависит от ее потребления и заданным давлением, зависящее от высоты здания.
    • Объект – электроснабжение – на входе трехфазное напряжение 10 кВ – на выходе трех- или однофазное напряжение с перераспределенными нагрузками между фидерами.

    Исходя из определения, задача автоматчика управлять объектами управления так, чтобы обеспечить из входного продукта выходной продукт заданного качества.

  • Система управления. Системой управления будем называть тот комплект технических средств, который необходимо применить для обеспечения задачи по управлению данным объектом управления.
  • Управление. Под управлением будем понимать те действия системы управления, которые ей необходимо осуществить, чтобы выполнить задачи по автоматизации данных объектов управления.

Тут надо сказать, что все задачи по автоматизации в таких системах можно свести к двум типам управления:

  • Управление состоянием (дискретное управление) – это такое воздействие на технологический процесс, при котором он переходит, в отличное от текущего, на заведомо определенное состояние.
    Например:

    • включить или выключить вентилятор,
    • включить насос,
    • выключить систему освещения.

    Такое управление состоянием принято называть дискретным.

  • Регулирование (аналоговое управление). Под регулированием мы будем понимать поддержание какого-то технологического параметра на заданном или вычисленном по какому-нибудь алгоритму значении.
    Например:

    • регулирование давления в системе холодного водоснабжения,
    • регулирование температуры обратного теплоносителя в системе отопления по сетевому графику (что это такое – будет освещено далее).

    Такой вид управления часто еще называют аналоговым, хотя само регулирование может быть как аналоговым, так и дискретным.

Вообще-то понятно, что регулирование, скажем так, более интеллектуальная задача, чем дискретное управление. Поэтому начнем из более сложной части теории автоматического управления – регулирования.

Регулирование или поддержание технологического параметра на заданном или вычисленном уровне (без участия человека) осуществляется с помощью технических средств, называемых регуляторами. Такая система называется системой автоматического регулирования (САР).

Нарисуем самую простую САР:

система автоматического регулирования

где, Х – регулируемая величина,
Хзад. – заданное значение регурируемой величины,
∆Х – сигнал рассогласования (Хзад.−Х),
М – воздействие регулятора (Р) на объект управления (ОУ).

Поскольку регулирование происходит в реальном режиме времени (непрерывно), то имеет смысл рассматривать все величины, как функции от времени, тоесть x(t), Δx(t), M(t).

Рассмотрим данную систему на примере регулирования в системе приточной вентиляции.

система автоматического регулирования

где, Т – температура приточного воздуха,
Тзад. – заданная температура приточного воздуха,
Тзад.−Т – сигнал рассогласования,
М – управляющее воздействия на регулирующий клапан теплоносителя.

Система автоматического регулирования работает следующим образом – регулятор постоянно измеряет значение Т приточного воздуха и сравнивает его с заданным. Если (Тзад.−Т)<0, т.е. Т приточного воздуха больше, чем заданная, то регулятор дает команду на закрытие клапана. Если наоборот (Тзад.−Т)>0, то клапан открывается.

Условия движения клапана простые – Тзад.>Т – клапан открывается, Тзад.<Т – клапан закрывается.

Причем процесс этот происходит непрерывно и до тех пор, пока Тзад. на станет равно Т, т.е. Тзад.=Т.

Таким образом, условие покоя клапана: Тзад.=Т.
Как видите, на самом простом примере мы рассмотрели основополагающие принципы САР. Так что не все так страшно.
Теперь мы с вами уже знаем самые основные принципы, такие как управление, регулирование, возмущение, объект управления.

И дальше стандартная ситуация – «Если все так просто – стану автоматчиком», - решает слесарь-электрик или теплотехник.

Однако, если бы это было правдой, нечего было бы учиться 6 лет в институте.
Пока еще этого мало для того, чтобы грамотно построить систему управления. Все объекты очень разные по своим характеристикам. Но нам с вами повезло – те технологические системы, которые мы рассмотрели, достаточно исследованы и легко поддаются изучению.

В дальнейшем мы, конечно, перейдем к изучению и более сложных систем. А пока давайте передохнем. Кофейку выпьем или чайку…

Ромуальд с чашечкой кофе

Конечно же, у вас возникнут вопросы, и я с удовольствием на них отвечу.

Пишите. И до новых встреч!

Комментарии к публикации «Урок 2. Основы автоматизации.
Часть 1. Как это называть?»

  1. 1950

    Скажите, как автоматчик управляет таким объектом, как “система электроснабжения”?

  2. Ромуальд

    Дорогой, 1950, с точки зрения ПИД-регулирования, конечно никак. А вот регулировать распределение нагрузки между вводами – это целая наука. О ней поговорим в будущих уроках.

Задать вопрос
или оставить свой комментарий