ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ГСП. СТРУКТУРА ГСП

Широкое внедрение в пищевую промышленность автоматизации технологических процессов, основанное на использовании различных технических средств, явилось предпосылкой создания и внед­рения ГСП.

ГСП разработана с целью наиболее экономически целесообраз­ного решения проблемы обеспечения техниче­скими средствами ав­томатических систем контроля, регулирования и управления техно­логическими процессами различных отраслей народного хозяйст­ва. В настоящее время ГСП определяет направления разви­тия оте­чественного приборостроения,, требования к которому непрерывно возрастают как по номенклатуре изделий, так и по их качественным показателям.

В основе построения ГСП лежат определенные системотехни­ческие принципы, направленные на создание системы универсаль­ных технических средств автоматизации, которые могут быть сфор­мулированы следую­щим образом:

разделение приборов и средств автоматизации по функциональ­ным признакам на основе типизации сис­тем автоматизации;

минимизация номенклатуры с учетом более полного удовлетво­рения потребностей отраслей народного хо­зяйства путем создания параметрических рядов, унифицированных систем и агрегатированных комплексов приборов и средств автоматизации;

блочно-модульное построение изделий ГСП на основе типовых унифицированных блоков и модулей;

агрегатированное построение сложных устройств на основе ти­повых унифицированных блоков и прибо­ров;

совместимость приборов и средств автоматизации ГСП при ра­боте в автоматических системах контроля, ре­гулирования и управ­ления. Эта совместимость обеспечивается путем унификации сигна­лов между электриче­скими, пневматическими и гидравлическими приборами, конструктивных и присоединительных разме­ров, а так­же технических и эксплуатационных требований к ним.

По функциональным признакам (или назначению) изделия ГСП разделяются на следующие группы уст­ройств:

1—для получения информации о состоянии процессов;

2 — для приема, преобразования и передачи информации по ка­налам связи;

3 — для преобразования, хранения и обработки информации и формирования команд управления;

4 — для использования командной информации в целях, воздей­ствия на процесс, т. е. исполнительные уст­ройства.

По виду энергии, используемой для питания устройств и форми­рования сигналов, ГСП подразделяется на несколько больших

групп, так называемых ветвей: электрическую, пневматическую, ги­дравлическую, а также ветвь приборов и устройств, работающих без источников вспомогательной энергии.

В системах автоматизации управления сложными технологичес­кими процессами применяются, как пра­вило, одновременно техни­ческие устройства и приборы всех ветвей. Связь электрических, пне­вматических и гидравлических устройств и приборов между собой осуществляется с помощью специальных преобразователей сиг­налов.

Создание параметрических рядов, унифицированных систем и агрегатированных комплексов приборов и средств автоматизации значительно сокращает номенклатуру ГСП.

При конструировании устройств ГСП принят блочно-модульный принцип построения изделий. Его примене­ние делает изделия более универсальными, по­зволяет использовать при их разработке рациональный минимум конструктив­ных элементов. Вместе с тем использование этого принципа позволяет легко и просто заменять отдельные унифицированные блоки и модули устройств при необходимости, т. е. повышает их ремонто­пригодность и расширяет круг решае­мых ими задач.

Агрегатирование является эффективным средством унификации и достижения универсальности средств ГСП, обеспечивающих построение сложных централи­зованных и телемеханических автоматических и автоматизи­рованных систем конт­роля, регулирования и управления, предназначенных для обработки большого объ­ема измерительной и управляющей информации. Разработка целой серии (около 20) агрегатированных комплек­сов на базе последних достижений микро­электроники направлена в первую очередь на повышение эффек­тивности ГСП в условиях широкого внедрения автоматизированных систем управления (АСУ) различных уровней и особенно автоматизированных систем управления техноло­гическими процессами (АСУ ТП). Агрегатиро­ванные комплексы, таким образом, рассматриваются как подсистемы ГСП, полностью отвечающие общим системным принципам ГСП и имеющие согласованную с ней общую функциональную направленность.

Принципы построения ГСП и технические требования к различ­ным видам изделий отображены в ряде госу­дарственных и отрас­левых стандартов (ГОСТ и ОСТ), которых в настоящее время насчитывается около 200. Комплекс этих стандартов гарантирует и оп­ределяет функциональную, информационную, конструктив­ную, энер­гетическую и метрологическую совместимость изделий ГСП в ав­томатических системах контроля, регулирования и управления.

Действующие ГОСТы и ОСТы подразделяются на следующие группы;

общие стандарты, нормирующие общие технические требования к надежно­сти, метрологии, условиям экс­плуатации, установке, транспортировке, хранению и т. д.;

стандарты, нормирующие входные и выходные сигналы;

стандарты, нормирующие требования к функциональным группам; изделий;

стандарты, нормирующие требования к различным видам конструктивного исполнения;

стандарты, нормирующие требования к типовым деталям и узлам изделий

Унификация сигналов измерительной информации (определяе­мая соответствующими стандартами) обеспе­чивает, передачу и об­мен информацией, а также дистанционную связь между устройст­вами управления, передачу результатов измерений от средств получения информации к устройствам контроля и управления, а также управляющих сигналов на исполнительные механизмы. Классифи­кация основных унифицированных ин­формационных сигналов ГСП показана на рис. III.1.

Из электрических сигналов наибольшее распространение полу­чили унифицированные сигналы постоян­ного тока и напряжения.

Классификация унифицированных информационных сигналов ГСП

Они используются как для передачи информации от средств полу­чения информации к устройствам управле­ния и от них к исполни­тельным устройствам, так и для обмена информацией между уст­ройствами управ­ления.

В меньшей степени применяются сигналы переменного напря­жения. Частотные же сигналы используются главным образом в телемеханической аппаратуре и некоторых специализированных комплекса технических средств.

 

6.Автоматической системой регулирования (АСР) называется совокупность объекта регулирования и регулятора, взаимодействующих между собой (В.Л.Петров).

Технологическая установка, в которой необходимо осуществить регулирование того или иного параметра, называется объектом регулирования.

Регулирование автоматическое - разновидность автоматического управления: автоматическое поддержание постоянства или изменение по требуемому закону некоторой физической величины, характеризующей управляемый процесс (БЭС).

Регулятор автоматический – устройство (или комплекс устройств) в системе автоматического регулирования, которое вырабатывает воздействие на объект в соответствии с требуемым законом регулирования (БЭС, 2000 г).

 

Рис. 1 Структурная схема АСР

y_т – текущее значение регулируемой величины;

u_з – заданное значение регулируемой величины;

z_в – возмущающее воздействие;

x_р – регулирующее воздействие; x_р=y_т-u_з

 

Для объектов управления (регулирования) различают величины входные x_р, z_в и выходные y_т. Под входными величинами объектов химической технологии понимают изменение расхода вещества, его состава, количество подаваемого тепла и т.п.

К выходным величинам относятся температура вещества, его уровень в аппарате, давление, концентрация, влажность и др.

Состояние объекта в каждый момент времени определяется значениями выходных величин y_т. Для нормального функционирования объекта они должны поддерживаться на определенном заранее заданном значении u_з или изменяться по определенной программе.

Во время работы выходные величины отклоняются от заданных значений под действием возмущений z_в и появляется рассогласование между текущими y_т и заданными u_з значениями выходных величин объекта.

Если при наличии возмущений z_в объект самостоятельно обеспечивает нормальное функционирование, т.е. самостоятельно устраняет возникающие рассогласования (y_т-u_з), то он не нуждается в управлении. Если же объект не обеспечивает выполнение условий нормальной работы, то для нейтрализации влияния возмущений на него налагают управляющее воздействие x_р, изменяя с помощью исполнительного устройства материальные или тепловые потоки объекта. Таким образом, в процессе управления на объект наносятся воздействия которые компенсируют возмущения и обеспечивают поддержание нормального режима его работы.

 

Рис. 2 Одноконтурная АСР

В общем случае в состав простейшей АСР должны входить следующие элементы:

- объект регулирования (ОР), характеризующийся регулируемой величиной y_т;

- измерительное устройство (ИУ), измеряющее регулируемую величину и преобразующее ее в форму, удобную для дистанционной передачи;

- задающее устройство (ЗУ), из которого поступает сигнал u_з, определяющий заданное значение или закон изменения регулируемой величины;

- суммирующее устройство (СУ), в котором действительное значение регулируемой величины y_т сравнивается с заданным значением и выявляется отклонение =y_т –u_з;

- регулирующее устройство (РУ), вырабатывающее при поступлении на его вход отклонения регулирующее воздействие, которое необходимо подать на объект регулирования, чтобы устранить имеющееся отклонение регулируемой величины y_т от заданного значения u_з;

- исполнительный механизм (ИМ) – устройство, непосредственно осуществляющее механическое перемещение (или поворот) регулирующего органа объекта управления (БЭС);

- регулирующий орган (РО), служащий для изменения притока вещества или энергии в объект регулирования, осуществляя тем самым регулирующее воздействие на объект;

- линия связи, через которые сигналы передаются от элемента к элементу в автоматической системе.

Из состава элементов АСР следует, что для автоматической системы характерно наличие замкнутого контура регулирования «объект регулирования – измерительное устройство – суммирующее устройство – регулирующее устройство – исполнительный механизм – регулирующий орган – объект регулирования».

На структурной схеме (рис.2) элементы автоматической системы изображены прямоугольниками, в которые вписаны условные обозначения элементов. Суммирующее устройство СУ принять изображать в виде круга, разделенного на секторы, в которые входят суммирующиеся сигналы или из которых выходят результирующие воздействия. Секторы, в которые отрицательные воздействия, зачерняют.

 

Обратная связь в АСР

В замкнутом контуре регулирования (рис. 1) сигнал с выхода объекта поступает на вход регулятора, а выхода регулятора он снова подается на вход объекта связи. Такое соединение двух элементов АСР называется соединением по принципу обратной связи. Выходной сигнал регулятора (регулирующее воздействие) должен компенсировать влияние возмущающего воздействия, т.е. должен действовать на объект в обратном направлении (со знаком «минус») по сравнению с возмущающем воздействием. Такой вид обратной связи, когда сигнал с выхода объекта возвращается регулятором на его вход обратной связи, когда сигнал с выхода объекта возвращается регулятором на его вход с обратным (по отношению к возмущающему воздействию) знаком, называется отрицательной обратной связью.

Подключение регулятора к объекту по принципу отрицательной обратной связи придает АСР ценное свойство: регулятор воздействует на объект таким образом, чтобы устранить погрешность регулирования независимо от того, каким возмущающими воздействиями она вызвана.

 

Рассмотрим действие обратной связи в АСР уровня в емкости.

Поплавок 1 перемещается вместе с уровнем,

а клапан 4 изменяет расход жидкости на притоке.

Поплавок связан с клапаном через поворотный

рычаг 2 и прикрепленный к нему шток 3.

 

Пусть первоначально расходы на притоке и потребление одинаковы, а уровень равен заданному. Если возникает случайное возмущение, например, потребление уменьшиться, то уровень начнет расти. Если бы обратной связи не существовало, т.е. поплавок не был связан с клапаном, то рост уровня продолжался бы все время, пока потребление из емкости было меньше притока, вплоть до ее переполнения. Действие же обратной связи приводит к тому, что по мере роста уровня клапан будет все больше и больше прикрываться, уменьшая тем самым расход на притоке.

Этот расход будет уменьшаться до тех пор, пока не прекратится рост уровня, т.е. снова не наступит равенство притока и потребления. Таким образом, в результате действия обратной связи рост уровня, вызванный возмущением со стороны потребления, прекратится. При этом положение клапана будет отличаться от первоначального (он будет больше прикрыт), а т.к. клапан жестко связан с поплавком, измеряющим уровень, то и значение уровня станет иным, чем заданное. Отсюда следует, что такая АСР уровня компенсирует вредное действие возмущения не полностью: рост уровня прекращается, но он не возвращается к заданному значению.

Если в рассмотренном примере изменить конструкцию клапана таким образом, чтобы при движении штока вверх он открывался, а при движении вниз – закрывался, то обратная связь станет положительной. Положительная обратная связь приводит к неустойчивой работе системы, т.е. она противоречит основному назначению АСР – уменьшению рассогласования.

 

⇐ Предыдущая12345678

Поделиться:

Популярное:

1. I. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2. I.2. Основные интерпретации катарсиса.
3. II. Основные принципы и правила служебного поведения государственных служащих
4. II. ЦЕЛИ, ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ЗАДАЧИ ПРОФСОЮЗА
5. IV. Основные способы и средства защиты населения в чрезвычайных ситуациях.
6. MS Excel. Для автоматического построения диаграммы по выделенным данным
7. V. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА.
8. V1: 2. Основные этапы становления и развития финансовой системы России
9. XI. Основные виды и жанры аниме
10. А по методике построения сетей они бывают распределенными, многоуровневыми и локальными.
11. А. Основные принципы создания и деятельности союза
12. Административная юрисдикция. Понятие и основные черты.