Вопрос 4. Понятие исполнительного устройства( механизма)
Исполнительное устройство или механизм (actuator) преобразует электрическую энергию в механическую или в физическую величину для воздействия на управляемый процесс. Электродвигатели, управляющие "суставами" промышленного робота, и есть исполнительные механизмы. В химических процессах оконечными управляющими элементами могут быть клапаны, задающие расход реагентов. Следует подчеркнуть, что исполнительные устройства обычно лишь опосредованно влияют на переменные физических процессов, измеряемые датчиками. Например, датчики измеряют температуру, координаты или химическую концентрацию, а исполнительные устройства управляют подводом тепла, движением или потоками исходных реагентов. И уже от динамики физической системы зависит, как измеряемые величины изменятся из-за управляющих воздействий исполнительных устройств.
В составе исполнительного устройства можно выделить две части (рис. 1.2): во-первых, преобразователь (transducer) и/или усилитель (amplifier), во-вторых, силовой преобразователь (converter) и/или исполнительный механизм (actuator). Преобразователь превращает входной сигнал в механическую или физическую величину, например электромотор преобразует электрическую энергию во вращательное движение. Усилитель изменяет маломощный управляющий сигнал, получаемый от выходного интерфейса компьютера, до значения, способного привести в действие преобразователь. В некоторых случаях усилитель и преобразователь конструктивно составляют одно целое. Таким образом, некоторые оконечные управляющие элементы могут представлять собой самостоятельную систему управления – выходной сигнал компьютера является опорным значением для оконечного управляющего элемента.
Рис. 1.2. Составные элементы исполнительного устройства.
Требования к исполнительным устройствам – потребляемая мощность, разрешающая способность, повторяемость результата, рабочий диапазон и т. д. – могут существенно различаться в зависимости от конкретного приложения. Для успешного управления процессом правильно выбрать исполнительные устройства так же важно, как и датчики.
Для перемещения клапанов часто применяется сжатый воздух. Если необходимо развивать значительные усилия, обычно используют гидропривод. Электрический сигнал компьютера должен быть преобразован в давление или расход воздуха либо масла. Бинарное управление обеспечивается электромеханическими реле или электронными переключателями.
5. Понятие об управлении производственным процессом. Общая структурная схема автоматизированного управления
Современное развитие отраслей пищевой промышленности направлено на внедрение прогрессивных технологий и гибких производств с автоматизацией управления на базе использования быстродействующих программируемых технических средств повышенной надежности.
Создание высокоэффективных промышленных комплексов, обеспечивающих интенсификацию технологических процессов, базируется на разработке и внедрении методов исследования и построения автоматизированных систем управления технологическими процессами.
Автоматика - отрасль науки и техники, охватывающая теорию и принципы построения систем управления, действующих без непосредственного участия человека.
В узком смысле понятие «автоматика» можно определить как совокупность методов и технических средств, исключающих непосредственное участие человека в выполнении операций конкретного процесса.
Внедрение автоматики в производственный процесс называется автоматизацией, т.е. это этап машинного производства, в котором функции управления выполняются автоматическими устройствами.
Научные основы методов автоматизации можно разбить на три группы:
1. Методы изучения объектов управления - их закономерностей, статических и динамических характеристик, устойчивости, зависимости поведения от воздействия внешних и внутренних возмущающих факторов.
2. Определение экономической целесообразности разработки и внедрения системы автоматизации, выбор цели и методов управления, определение критериев управления.
Критерий управления - соотношение, характеризующее качество работы технологического объекта управления в целом и принимающее числовые значения в зависимости от используемых управляющих воздействий.
Цели управления состоят в достижении максимальной производительности процесса, стабилизации высокого качества выпускаемой продукции, наибольшего коэффициента использования энергии, сырья и оборудования, максимального объема реализации продукции и снижения затрат на единицу продукции.
3. Определение информационных и управляющих функций, выбор функциональной, технической и конструктивной структуры.
Системы управления в отрасли пищевой промышленности могут иметь сложную иерархическую структуру и включать в себя множество подсистем, каждая из которых является локальной системой автоматического управления (САУ). При этом обычно система в целом оказывается автоматизированной — на верхнем уровне находится человек-оператор, в то время как отдельные подсистемы выполняют свои функции полностью автоматически (рис. 1.).