1.5 Вимоги до об’єктів керування

Високоефективна система автоматичного керування може бути створена тільки в тому випадку, якщо об’єкт керувания є підготовлений до автоматизації. Це означає, що він повинен бути повністю механізованим і по можливості неперервно діючим.

В об’єктах періодичної дії окремі операції процесу проводяться в одному і тому ж апараті в різний час, що викликає необхідність періодичної перенастройки його роботи (закривають одні магістралі і відкривають інші; змінюють задані значення регулюючих величин і самі величини і т. д.). Це заважає підтримувати нормальний технологічний режим, ускладнює автоматизацію, а в деяких випадках робить її неможливою. Тому об’єкт керування повинен бути з манімальним числом збурень, їх величиною та частотою. З цією метою в окремих випадках встановлюють проміжні додаткові апарати (наприклад, ресивери), в яких вхідні параметри процесу усереднюються.

Отже, сформулюємо необхідні умови для впровадження автоматизації:

1. Завершення комплексної механізації виробництва.

1. Наявність типових, високоефективних та довговічних технічних засобів автоматики.

2. Масовість та однотипність продукції.

2. Наявність однотипних (неперервних або циклічних) технологічних процесів та їх відпрацьованість і досконалість.

3. Оснащеність виробництва машинами та агрегатами з силовими приводами, що піддаються автоматизації: пневмо- і гідроприводом та регульованим електроприводом.

4. Мінімальний вплив неконтрольованих збурюючих дій на технологічні процеси, нестабільність характеристик сировини та параметрів процесів, перерви з постачанням енергоносіїв: електроенергії, пари, стисненого повітря тощо.

3. Наявність необхідних умов для роботи автоматичних засобів.

5. Можливість забезпечення висококваліфікованим технічним обслуговуванням нової техніки.

4. Забезпечення вимог сангігієни та техніки безпеки.

10. Можливість отримання економічного ефекту або звільнення людини від важкої та шкідливої праці.

Недотримання цих умов не лише зменшує ефективність вкладених коштів, що приводить до матеріальних збитків, але і дискредитує саму ідею автоматизації, чим наносить їй моральну шкоду.

1.6 Види і рівні автоматизації

Всі осмислені дії у природі відбуваються згідно з відповідними умовами функціонування. Автоматичне керування як різновидність функціонування також повинно здійснюватися згідно з наперед заданими умовами та правилами. Сукупність цих правил та математичних залежностей, які показують, як необхідно змінювати вхідні величини щоб забезпечити потрібну зміну вихідних величин, котрі відповідають вимогам технології, економіки, екології, техніки безпеки і іншим, називається алгоритмом керування.

Алгоритми керування пов'язані з рівнями автоматизації. Чим вищий рівень, тим складнішою мусить бути апаратура, яка зможе забезпечити виконання заданого алго­ритму керування. Найдавнішим і найпростішим алгоритмом автоматичного керування вважається стабілізація процесу, тобто підтримання постійного заданого значення ре­гульованої величини (рис. 1.3.). Пізніше з'явились алгоритми програмного керування - підтримання змінного заданого значення регульованої величини в часі, та його різно­видності: слідкуюче та логіко-програмне керування.

Рис. 1.3. Алгоритми керування технологічними процесами.

Розвиток теорії автоматичного регулювання та поява нових технічних засобів ав­томатики дозволили розробити і реалізувати більш складні та ефективні алгоритми керування: оптимальні та адаптивні. Останні забезпечують не тільки автоматичне регу­лювання параметрів, але і дослідження та аналіз процесу, а сама система у процесі керування здатна змінювати свої параметри і навіть структуру.

Вибір оптимального рівня автоматизації залежить від багатьох факторів. Необхід­но враховувати не лише сучасний рівень технологічних процесів і засобів автоматиза­ції, але і перспективи їх розвитку і вдосконалення, а також попередній досвід впровад­ження автоматизації в даній галузі та ефективність цих заходів.

Автоматизований процес може бути простим (наприклад, автоматична підтримка постійної температури) і дуже складним (автоматичне керування підприємством).

Якщо автоматизація здійснює тільки одну автоматичну операцію, яка виконується окремими машинами, і робота яких не зв’язана між собою в масштабі всього виробничого процесу то вона називається частковою (технологічні апарати, які працюють в автоматичному режимі, але з участю людини).

Автоматизація, яка здійснюється для ряду технологічних операцій зв’язаних між собою умовами виробничого процесу, називається комплексною (лінії по виготовленні напівфабрикатів).

При повній автоматизації забезпечується не тільки взаємозв’язок основних і додаткових ділянок виробництва, але і упрвління їх роботою.

Рівні автоматизації:

Перший (найнижчий) ступінь ієрархічної структури створюють типові технологічні процеси (механічні, гідродинамічні, теплові, масообмінні та хімічні) в окремому апаратурному оформленні і локальні системи автоматичного керування. Задача керування підсистемами в основному зводиться до локальної стабілізації технологічних параметрів типових процесів за допомогою АСР.

Основу другого ступеня ієрархії становлять агрегати, комплекси, АСК технологічними процесами (АСКТП) та ін. Агрегати і комплекси являють собою сукупність взаємопов'язаних окремих типових технологічних процесів та апаратів, у разі взаємодії яких виникають статично розподілені в часі збурення. На цьому ступені збільшуються складність і жорсткість зв'язків між апаратами, що потребує використання керуючих електронних обчислювальних машин (ЕОМ). Лише за такої умови можна досягти стійкої та надійної роботи системи, зменшення ймовірності аварійних зупинок і виконання технологічного процесу на високоефективному оптимальному рівні.

Третій (найвищий) ступінь ієрархічної структури становлять системи оперативного керування підприємством або сукупністю його підрозділів. Мета третього ступеня - організувати виробництво, планування та реалізацію продуктів. Такі системи називаються автоматизованими системами керування підприємством (АСКП).