Ministria e Arsimit Profesional

Universiteti Politeknik Tomsk

Skorospeshkin M.V.

Bazat e automatizimit të proceseve industriale

Shënime leksioni

Pjesa 1. Teoria e Kontrollit Automatik (TAC)

1. Termat dhe përkufizimet bazë të TAU.

1.1. Konceptet bazë.

Sistemet e kontrollit për proceset moderne teknologjike karakterizohen nga një numër i madh i parametrave teknologjikë, numri i të cilave mund të arrijë disa mijëra. Për të ruajtur mënyrën e kërkuar të funksionimit, dhe në fund të fundit cilësinë e produkteve, të gjitha këto sasi duhet të mbahen konstante ose të ndryshohen sipas një ligji të caktuar.

Madhësitë fizike që përcaktojnë ecurinë e një procesi teknologjik quhen parametrat e procesit . Për shembull, parametrat e procesit mund të jenë: temperatura, presioni, rrjedha, tensioni, etj.

Një parametër i procesit teknologjik që duhet të mbahet konstant ose të ndryshohet sipas një ligji të caktuar quhet ndryshore e kontrolluar ose parametër i rregullueshëm .

Vlera e sasisë së kontrolluar në momentin e konsideruar në kohë quhet vlerë e menjëhershme .

Vlera e sasisë së kontrolluar e marrë në momentin e konsideruar në kohë bazuar në të dhënat e ndonjë pajisjeje matëse quhet e saj vlera e matur .

Shembulli 1. Skema e kontrollit manual të temperaturës së kabinetit të tharjes.

Është e nevojshme të ruani manualisht temperaturën në kabinetin e tharjes në nivelin e vendosur T.

Operatori njerëzor, në varësi të leximeve të termometrit të merkurit RT, ndez ose fik elementin ngrohës H duke përdorur çelësin P. 

Bazuar në këtë shembull, mund të vendosni përkufizime:

Objekti i kontrollit (objekt rregullimi, OU) - një pajisje, mënyra e kërkuar e funksionimit të së cilës duhet të mbështetet nga jashtë nga veprime kontrolli të organizuara posaçërisht.

Kontrolli – formimi i veprimeve të kontrollit që sigurojnë mënyrën e kërkuar të funksionimit të op-amp.

Rregullore – një lloj i veçantë kontrolli kur detyra është të sigurojë qëndrueshmërinë e çdo vlere dalëse të op-amp.

Kontroll automatik – kontroll i kryer pa pjesëmarrje të drejtpërdrejtë njerëzore.

Ndikimi në hyrje (X)– ndikimi i aplikuar në hyrjen e një sistemi ose pajisjeje.

Ndikimi në dalje (Y) – ndikimi i prodhuar në daljen e një sistemi ose pajisjeje.

Ndikimi i jashtëm – ndikimi i mjedisit të jashtëm në sistem.

Diagrami bllok i sistemit të kontrollit për shembull 1 është paraqitur në Fig. 1.2.

Shembulli 2. Skema e kontrollit automatik të temperaturës së kabinetit të tharjes.

Qarku përdor një termometër merkuri me kontakte RTK. Kur temperatura rritet në një temperaturë të caktuar, kontaktet mbyllen nga një kolonë merkuri, spiralja e elementit rele RE ngacmohet dhe qarku i ngrohësit H hapet nga kontakti RE. Kur temperatura bie, kontaktet e termometrit hapen, releja çaktivizohet, duke rifilluar furnizimin me energji të objektit (shih Fig. 1.3). 

R
është. 1.3

Shembulli 3. Qarku i temperaturës ASR me urë matëse.

Kur temperatura e objektit është e barabartë me atë të dhënë, ura matëse M (shih Fig. 1.4) është e balancuar, nuk merret sinjal në hyrjen e amplifikatorit elektronik dhe sistemi është në ekuilibër. Kur temperatura devijon, rezistenca e termistorit R T ndryshon dhe ekuilibri i urës prishet. Në hyrjen e EC shfaqet një tension, faza e të cilit varet nga shenja e devijimit të temperaturës nga ajo e vendosur. Tensioni i përforcuar në EC furnizohet me motorin D, i cili lëviz motorin e autotransformatorit AT në drejtimin e duhur. Kur temperatura të arrijë vlerën e caktuar, ura do të balancohet dhe motori do të fiket.

(ushtrim)

Vlera e vlerës së temperaturës së caktuar vendoset duke përdorur setin e rezistencës R. 

Bazuar në shembujt e përshkruar, është e mundur të përcaktohet një bllok diagram tipik i një sistemi kontrolli automatik me një qark (shih Fig. 1.5). Emërtimet e pranuara:

x - veprimi referues (detyrë), e = x - y - gabimi i kontrollit, u - veprimi i kontrollit, f - ndikimi shqetësues (shqetësimi).

Përkufizimet:

Vendosja e ndikimit (njëlloj si ndikimi i hyrjes X) - ndikimi në sistem që përcakton ligjin e kërkuar të ndryshimit të ndryshores së kontrolluar).

Veprimi i kontrollit (u) - ndikimi i pajisjes së kontrollit në objektin e kontrolluar.

Pajisja e kontrollit (CD) - një pajisje që ndikon në objektin e kontrollit për të siguruar mënyrën e kërkuar të funksionimit.

Ndikim shqetësues (f) - një ndikim që tenton të prishë marrëdhënien e kërkuar funksionale midis ndikimit të referencës dhe ndryshores së kontrolluar.

Gabim kontrolli (e = x - y) - ndryshimi midis vlerave të përshkruara (x) dhe aktuale (y) të ndryshores së kontrolluar.

Rregullatori (P) - një grup pajisjesh të lidhura me një objekt të rregulluar dhe që sigurojnë mirëmbajtjen automatike të vlerës së caktuar të ndryshores së tij të kontrolluar ose ndryshimin automatik të tij sipas një ligji të caktuar.

Sistemi i kontrollit automatik (ASR) - një sistem automatik me një qark të mbyllur ndikimi, në të cilin kontrolli (u) gjenerohet si rezultat i krahasimit të vlerës së vërtetë të y me një vlerë të dhënë x.

Një lidhje shtesë në diagramin strukturor të ASR, e drejtuar nga dalja në hyrjen e seksionit të konsideruar të zinxhirit të ndikimeve, quhet reagime (FE). Reagimet mund të jenë negative ose pozitive.

Automatizimi i proceseve të prodhimit është drejtimi kryesor përgjatë të cilit po lëviz aktualisht prodhimi në të gjithë botën. Gjithçka që më parë kryente vetë njeriu, funksionet e tij, jo vetëm fizike, por edhe intelektuale, kalojnë gradualisht në teknologji, e cila vetë kryen cikle teknologjike dhe i kontrollon ato. Ky është tani drejtimi i përgjithshëm i teknologjisë moderne. Roli i një personi në shumë industri tashmë është reduktuar në vetëm një kontrollues pas një kontrolluesi automatik.

Në përgjithësi, koncepti i "kontrollit të procesit teknologjik" kuptohet si një grup operacionesh të nevojshme për fillimin, ndalimin e procesit, si dhe ruajtjen ose ndryshimin në drejtimin e kërkuar të sasive fizike (treguesit e procesit). Makinat individuale, njësitë, pajisjet, pajisjet, komplekset e makinerive dhe pajisjet që kryejnë procese teknologjike që duhet të kontrollohen quhen objekte kontrolli ose objekte të kontrolluara në automatizim. Objektet e menaxhuara janë shumë të ndryshme në qëllimin e tyre.

Automatizimi i proceseve teknologjike– zëvendësimi i punës fizike të njeriut të shpenzuar për kontrollin e mekanizmave dhe makinerive me punën e pajisjeve speciale që sigurojnë këtë kontroll (rregullimi i parametrave të ndryshëm, marrja e produktivitetit dhe cilësisë së produktit të caktuar pa ndërhyrjen njerëzore).

Automatizimi i proceseve të prodhimit bën të mundur rritjen shumëfish të produktivitetit të punës, rritjen e sigurisë së saj, mirëdashjen mjedisore, përmirësimin e cilësisë së produktit dhe përdorimin më efikas të burimeve të prodhimit, përfshirë potencialin njerëzor.

Çdo proces teknologjik krijohet dhe kryhet për të arritur një qëllim specifik. Prodhimi i produktit përfundimtar, ose për të marrë një rezultat të ndërmjetëm. Kështu, qëllimi i prodhimit të automatizuar mund të jetë klasifikimi, transporti dhe paketimi i një produkti. Automatizimi i prodhimit mund të jetë i plotë, kompleks ose i pjesshëm.

Automatizimi i pjesshëm ndodh kur një operacion ose një cikël i veçantë prodhimi kryhet automatikisht. Në të njëjtën kohë, lejohet pjesëmarrja e kufizuar njerëzore në të. Më shpesh, automatizimi i pjesshëm ndodh kur procesi vazhdon shumë shpejt që vetë personi të marrë pjesë plotësisht në të, ndërsa pajisjet mekanike mjaft primitive të drejtuara nga pajisjet elektrike përballen mirë me të.

Automatizimi i pjesshëm, si rregull, përdoret në pajisjet ekzistuese dhe është një shtesë e tij. Sidoqoftë, ai tregon efikasitetin më të madh kur përfshihet në sistemin e përgjithshëm të automatizimit që në fillim - zhvillohet, prodhohet dhe instalohet menjëherë si pjesë përbërëse e tij.

Automatizimi gjithëpërfshirës duhet të mbulojë një zonë të veçantë të madhe prodhimi, kjo mund të jetë një punishte ose termocentral i veçantë. Në këtë rast, i gjithë prodhimi funksionon në mënyrën e një kompleksi të vetëm të automatizuar të ndërlidhur. Automatizimi kompleks i proceseve të prodhimit nuk është gjithmonë i këshillueshëm. Fusha e tij e aplikimit është prodhimi modern shumë i zhvilluar, i cili përdor jashtëzakonishtpajisje të besueshme.

Prishja e njërës prej makinerive ose njësive ndalon menjëherë të gjithë ciklin e prodhimit. Një prodhim i tillë duhet të ketë vetërregullim dhe vetëorganizim, i cili kryhet sipas një programi të krijuar më parë. Në këtë rast, një person merr pjesë në procesin e prodhimit vetëm si një kontrollues i përhershëm, duke monitoruar gjendjen e të gjithë sistemit dhe pjesëve të tij individuale, dhe ndërhyn në prodhim për fillimin dhe kur lindin situata emergjente ose kur ekziston një kërcënim. të një dukuri të tillë.

Niveli më i lartë i automatizimit të proceseve të prodhimit - automatizimi i plotë. Me të, vetë sistemi kryen jo vetëm procesin e prodhimit, por edhe kontrollin e plotë mbi të, i cili kryhet nga sistemet e kontrollit automatik. Automatizimi i plotë është i këshillueshëm në prodhimin me kosto efektive dhe të qëndrueshme me procese teknologjike të vendosura me një mënyrë funksionimi të vazhdueshëm.

Të gjitha devijimet e mundshme nga norma duhet të parashikohen paraprakisht dhe duhet të zhvillohen sisteme për mbrojtje ndaj tyre. Automatizimi i plotë është gjithashtu i nevojshëm për punën që mund të kërcënojë jetën e njeriut, shëndetin e tij, ose kryhet në vende të paarritshme për të - nën ujë, në një mjedis agresiv, në hapësirë.

Çdo sistem përbëhet nga komponentë që kryejnë funksione specifike. Në një sistem të automatizuar, sensorët marrin lexime dhe i transmetojnë ato për të marrë një vendim mbi kontrollin e sistemit, komanda kryhet nga disku. Më shpesh kjo është pajisje elektrike, pasi është më e përshtatshme të kryhen komanda me ndihmën e rrymës elektrike.

Është e nevojshme të bëhet dallimi midis sistemeve të kontrollit të automatizuar dhe atyre automatikë. Në sistemi i automatizuar i kontrollit sensorët transmetojnë lexime në tastierën e operatorit, dhe ai, pasi ka marrë një vendim, transmeton komandën në pajisjen ekzekutive. Në sistem automatik– analizohet sinjali me anë të aparateve elektronike, dhe pas marrjes së një vendimi u japin komandën aparateve ekzekutuese.

Pjesëmarrja njerëzore në sistemet automatike është ende e nevojshme, megjithëse si kontrollues. Ai ka aftësinë të ndërhyjë në procesin teknologjik në çdo kohë, ta korrigjojë ose ta ndalojë atë.

Pra, sensori i temperaturës mund të dështojë dhe të japë lexime të pasakta. Në këtë rast, elektronika do t'i perceptojë të dhënat e saj si të besueshme pa e vënë në dyshim atë.

Mendja e njeriut është shumë herë më e lartë se aftësitë e pajisjeve elektronike, megjithëse është inferiore ndaj tyre për sa i përket shpejtësisë së reagimit. Operatori mund të kuptojë se sensori është i gabuar, të vlerësojë rreziqet dhe thjesht ta fikë pa ndërprerë procesin. Në të njëjtën kohë, ai duhet të jetë plotësisht i sigurt se kjo nuk do të çojë në një aksident. Përvoja dhe intuita, të cilat janë të paarritshme për makinat, e ndihmojnë atë të marrë një vendim.

Një ndërhyrje e tillë e synuar në sistemet automatike nuk mbart ndonjë rrezik serioz nëse vendimi merret nga një profesionist. Sidoqoftë, fikja e të gjithë automatizimit dhe kalimi i sistemit në modalitetin e kontrollit manual është i mbushur me pasoja serioze për shkak të faktit se një person nuk mund t'i përgjigjet shpejt kushteve në ndryshim.

Një shembull klasik është aksidenti në termocentralin bërthamor të Çernobilit, i cili u bë fatkeqësia më e madhe e shkaktuar nga njeriu i shekullit të kaluar. Ndodhi pikërisht sepse u çaktivizua modaliteti automatik, kur programet e zhvilluara tashmë për parandalimin e situatave emergjente nuk mund të ndikonin në zhvillimin e situatës në reaktorin e uzinës.

Automatizimi i proceseve individuale filloi në industri në shekullin e nëntëmbëdhjetë. Mjafton të kujtojmë rregullatorin automatik centrifugal për motorët me avull të projektuar nga Watt. Por vetëm me fillimin e përdorimit industrial të energjisë elektrike, u bë i mundur automatizimi më i gjerë, jo i proceseve individuale, por i cikleve të tëra teknologjike. Kjo është për shkak të faktit se më parë forca mekanike u transmetua në makina që përdornin transmetime dhe disqe.

Prodhimi i centralizuar i energjisë elektrike dhe përdorimi i tij në industri, në përgjithësi, filloi vetëm në shekullin e njëzetë - para Luftës së Parë Botërore, kur çdo makinë ishte e pajisur me motorin e saj elektrik. Ishte kjo rrethanë që bëri të mundur mekanizimin jo vetëm të procesit të prodhimit në makinë, por edhe mekanizimin e kontrollit të saj. Ky ishte hapi i parë drejt krijimit makinat automatike. Mostrat e para të të cilave u shfaqën në fillim të viteve 1930. Pastaj u ngrit vetë termi "prodhim i automatizuar".

Në Rusi - atëherë ende në BRSS - hapat e parë në këtë drejtim u hodhën në vitet 30-40 të shekullit të kaluar. Për herë të parë, makinat automatike u përdorën në prodhimin e pjesëve mbajtëse. Pastaj erdhi prodhimi i parë plotësisht i automatizuar në botë i pistonëve për motorët e traktorëve.

Ciklet teknologjike u kombinuan në një proces të vetëm të automatizuar, duke filluar me ngarkimin e lëndëve të para dhe duke përfunduar me paketimin e pjesëve të gatshme. Kjo u bë e mundur falë përdorimit të gjerë të pajisjeve elektrike moderne në atë kohë, stafetë të ndryshme, çelsat në distancë dhe natyrisht disqet.

Dhe vetëm ardhja e kompjuterëve të parë elektronikë bëri të mundur arritjen e një niveli të ri automatizimi. Tani procesi teknologjik ka pushuar së konsideruari thjesht si një koleksion i operacioneve individuale që duhet të kryhen në një sekuencë të caktuar për të marrë një rezultat. Tani i gjithë procesi është bërë një.

Aktualisht, sistemet e kontrollit automatik jo vetëm që kryejnë procesin e prodhimit, por edhe e kontrollojnë atë dhe monitorojnë shfaqjen e situatave jonormale dhe emergjente. Ata fillojnë dhe ndalojnë pajisjet teknologjike, monitorojnë mbingarkesat dhe kryejnë veprime në rast aksidentesh.

Kohët e fundit, sistemet e kontrollit automatik e kanë bërë mjaft të lehtë rindërtimin e pajisjeve për të prodhuar produkte të reja. Ky është tashmë një sistem i tërë, i përbërë nga sisteme të veçanta automatike me shumë mënyra të lidhura me një kompjuter qendror, i cili i lidh ato në një rrjet të vetëm dhe lëshon detyra për ekzekutim.

Çdo nënsistem është një kompjuter i veçantë me softuerin e vet të krijuar për të kryer detyrat e veta. Është tashmë modulet e prodhimit fleksibël. Ata quhen fleksibël sepse mund të rikonfigurohen për procese të tjera teknologjike dhe në këtë mënyrë të zgjerojnë prodhimin dhe ta diversifikojnë atë.

Kulmi i prodhimit të automatizuar është. Automatizimi ka përshkuar prodhimin nga lart poshtë. Linja e transportit për dërgimin e lëndëve të para për prodhim funksionon automatikisht. Menaxhimi dhe dizajni i automatizuar. Përvoja njerëzore dhe inteligjenca përdoren vetëm aty ku elektronika nuk mund ta zëvendësojë atë.

Libri shkollor i kushtohet shqyrtimit të çështjeve të automatizimit të proceseve teknologjike për prodhimin e produkteve mikroelektronike. Autorët e konsideruan të përshtatshme të pasqyrohen çështje të tilla si proceset kryesore teknologjike të fazës së përpunimit të prodhimit të produkteve mikroelektronike për të marrë struktura të integruara, sisteme të automatizimit të procesit, mjete teknike të automatizimit dhe kontrollit, kontrollues dhe sisteme softuerësh dhe harduerësh nga vendas dhe të huaj. prodhuesit e përdorur në sistemet e kontrollit të procesit, menaxhimin e sistemeve të dispeçimit dhe mbledhjen e të dhënave. Për studentët që studiojnë në specialitetet 220201 (210100) "Menaxhment dhe shkenca kompjuterike në sistemet teknike" (specialist), 210104 (200100) "Mikroelektronikë dhe elektronikë në gjendje të ngurtë" (specialist), 210107 (200500) "inxhiniere elektronike)," 220301 (210200 ) "Automatizimi i proceseve teknologjike dhe prodhimit (nga industria)" (specialist), 210100 (550700) "Elektronikë dhe mikroelektronikë" (bachelor), 220200 (550200) "Automatizimi i dobishëm për dhe kontroll" (bebachelor) studentë të diplomuar, studiues dhe inxhinierë.

Hapi 1. Zgjidhni libra nga katalogu dhe klikoni butonin "Bli";

Hapi 2. Shkoni te seksioni "Shporta";

Hapi 3. Specifikoni sasinë e kërkuar, plotësoni të dhënat në blloqet Marrësi dhe Dorëzimi;

Hapi 4. Klikoni butonin "Vazhdo te Pagesa".

Për momentin, në faqen e internetit të ELS-së mund të blini libra të printuar, akses elektronik ose libra si dhuratë në bibliotekë vetëm me paradhënie 100%. Pas pagesës, do t'ju jepet akses në tekstin e plotë të tekstit shkollor brenda Bibliotekës Elektronike ose ne do të fillojmë të përgatisim një porosi për ju në shtypshkronjë.

Kujdes! Ju lutemi, mos e ndryshoni mënyrën tuaj të pagesës për porositë. Nëse keni zgjedhur tashmë një mënyrë pagese dhe nuk keni arritur të përfundoni pagesën, duhet të rivendosni porosinë tuaj dhe ta paguani atë duke përdorur një mënyrë tjetër të përshtatshme.

Ju mund të paguani për porosinë tuaj duke përdorur një nga metodat e mëposhtme:

1. Metoda pa para:
   • Kartë bankare: duhet të plotësoni të gjitha fushat e formularit. Disa banka ju kërkojnë të konfirmoni pagesën - për këtë, një kod SMS do të dërgohet në numrin tuaj të telefonit.
   • Banking online: bankat që bashkëpunojnë me shërbimin e pagesave do të ofrojnë formularin e tyre për të plotësuar. Ju lutemi shkruani saktë të dhënat në të gjitha fushat.
     Për shembull, për " class="text-primary">Sberbank Online Kërkohet numri i telefonit celular dhe emaili. Për " class="text-primary">Alfa Bank Do t'ju duhet një hyrje në shërbimin Alfa-Click dhe një email.
   • Portofoli elektronik: nëse keni një portofol Yandex ose Qiwi, mund të paguani për porosinë tuaj nëpërmjet tyre. Për ta bërë këtë, zgjidhni mënyrën e duhur të pagesës dhe plotësoni fushat e dhëna, më pas sistemi do t'ju ridrejtojë në një faqe për të konfirmuar faturën.

Futja e mjeteve teknike në ndërmarrje që lejojnë automatizimin e proceseve të prodhimit është një kusht themelor për punë efektive. Shumëllojshmëria e metodave moderne të automatizimit zgjeron gamën e aplikimit të tyre, ndërsa kostot e mekanizimit, si rregull, justifikohen nga rezultati përfundimtar në formën e një rritje të vëllimit të produkteve të prodhuara, si dhe një rritje të cilësisë së tyre. .

Organizatat që ndjekin rrugën e progresit teknologjik zënë pozicione drejtuese në treg, ofrojnë kushte më të mira pune dhe minimizojnë nevojën për lëndë të para. Për këtë arsye, nuk është më e mundur të imagjinohen ndërmarrjet e mëdha pa zbatuar projekte mekanizimi - përjashtime zbatohen vetëm për industritë e vogla artizanale, ku automatizimi i prodhimit nuk justifikohet për shkak të zgjedhjes themelore në favor të prodhimit manual. Por edhe në raste të tilla, është e mundur të ndizni pjesërisht automatizimin në disa faza të prodhimit.

Bazat e Automatizimit

Në një kuptim të gjerë, automatizimi përfshin krijimin e kushteve të tilla në prodhim që do të lejojnë që disa detyra për prodhimin dhe lëshimin e produkteve të kryhen pa ndërhyrjen njerëzore. Në këtë rast, roli i operatorit mund të jetë të zgjidhë detyrat më kritike. Në varësi të qëllimeve të vendosura, automatizimi i proceseve teknologjike dhe prodhimit mund të jetë i plotë, i pjesshëm ose gjithëpërfshirës. Zgjedhja e një modeli specifik përcaktohet nga kompleksiteti i modernizimit teknik të ndërmarrjes për shkak të mbushjes automatike.



Në impiantet dhe fabrikat ku zbatohet automatizimi i plotë, i gjithë funksionaliteti i kontrollit të prodhimit zakonisht transferohet në sistemet e mekanizuara dhe elektronike të kontrollit. Kjo qasje është më racionale nëse kushtet e funksionimit nuk nënkuptojnë ndryshime. Në formë të pjesshme, automatizimi zbatohet në faza individuale të prodhimit ose gjatë mekanizimit të një komponenti teknik autonom, pa kërkuar krijimin e një infrastrukture komplekse për menaxhimin e të gjithë procesit. Një nivel gjithëpërfshirës i automatizimit të prodhimit zakonisht zbatohet në zona të caktuara - kjo mund të jetë një departament, punëtori, linjë, etj. Në këtë rast, operatori kontrollon vetë sistemin pa ndikuar në procesin e drejtpërdrejtë të punës.

Sisteme të automatizuara të kontrollit



Për të filluar, është e rëndësishme të theksohet se sisteme të tilla marrin kontroll të plotë mbi një ndërmarrje, fabrikë ose fabrikë. Funksionet e tyre mund të shtrihen në një pjesë specifike të pajisjes, transportues, punishte ose zonë prodhimi. Në këtë rast, sistemet e automatizimit të procesit marrin dhe përpunojnë informacion nga objekti i servisuar dhe, bazuar në këto të dhëna, kanë një efekt korrigjues. Për shembull, nëse funksionimi i një kompleksi prodhimi nuk plotëson parametrat e standardeve teknologjike, sistemi do të përdorë kanale speciale për të ndryshuar mënyrat e funksionimit të tij sipas kërkesave.

Objektet e automatizimit dhe parametrat e tyre

Detyra kryesore gjatë futjes së mjeteve të mekanizimit të prodhimit është ruajtja e parametrave të cilësisë së objektit, të cilat në fund të fundit do të ndikojnë në karakteristikat e produktit. Sot, ekspertët përpiqen të mos thellohen në thelbin e parametrave teknikë të objekteve të ndryshme, pasi teorikisht zbatimi i sistemeve të kontrollit është i mundur në çdo komponent të prodhimit. Nëse marrim parasysh në këtë drejtim bazat e automatizimit të proceseve teknologjike, atëherë lista e objekteve të mekanizimit do të përfshijë të njëjtat punëtori, transportues, të gjitha llojet e pajisjeve dhe instalimeve. Mund të krahasohet vetëm shkalla e kompleksitetit të zbatimit të automatizimit, e cila varet nga niveli dhe shkalla e projektit.



Për sa i përket parametrave me të cilët funksionojnë sistemet automatike, mund të dallojmë treguesit hyrës dhe dalës. Në rastin e parë, këto janë karakteristikat fizike të produktit, si dhe vetitë e vetë objektit. Në të dytën, këta janë tregues të drejtpërdrejtë të cilësisë së produktit të përfunduar.

Rregullimi i mjeteve teknike

Pajisjet që ofrojnë rregullim përdoren në sistemet e automatizimit në formën e alarmeve speciale. Në varësi të qëllimit të tyre, ata mund të monitorojnë dhe kontrollojnë parametra të ndryshëm të procesit. Në veçanti, automatizimi i proceseve teknologjike dhe prodhimit mund të përfshijë alarme për temperaturën, presionin, karakteristikat e rrjedhës, etj. Teknikisht, pajisjet mund të zbatohen si pajisje pa shkallë me elementë kontakti elektrik në dalje.

Parimi i funksionimit të alarmeve të kontrollit është gjithashtu i ndryshëm. Nëse marrim parasysh pajisjet më të zakonshme të temperaturës, mund të dallojmë modelet manometrike, merkur, bimetalike dhe termistor. Dizajni strukturor, si rregull, përcaktohet nga parimi i funksionimit, por kushtet e funksionimit gjithashtu kanë një ndikim të rëndësishëm në të. Në varësi të drejtimit të punës së ndërmarrjes, automatizimi i proceseve teknologjike dhe prodhimit mund të projektohet duke marrë parasysh kushtet specifike të funksionimit. Për këtë arsye, pajisjet e kontrollit janë projektuar me fokus në përdorimin në kushte të lagështisë së lartë, presionit fizik ose veprimit të kimikateve.

Sisteme automatizimi të programueshme

Cilësia e menaxhimit dhe kontrollit të proceseve të prodhimit është rritur ndjeshëm në sfondin e furnizimit aktiv të ndërmarrjeve me pajisje kompjuterike dhe mikroprocesorë. Nga pikëpamja e nevojave industriale, aftësitë e pajisjeve të programueshme bëjnë të mundur jo vetëm sigurimin e kontrollit efektiv të proceseve teknologjike, por edhe automatizimin e projektimit, si dhe kryerjen e testeve dhe eksperimenteve të prodhimit.



Pajisjet kompjuterike që përdoren në ndërmarrjet moderne zgjidhin problemet e rregullimit dhe kontrollit të proceseve teknologjike në kohë reale. Mjete të tilla të automatizimit të prodhimit quhen sisteme kompjuterike dhe funksionojnë në parimin e grumbullimit. Sistemet përfshijnë blloqe dhe module të unifikuara funksionale, nga të cilat mund të krijoni konfigurime të ndryshme dhe të përshtatni kompleksin për të punuar në kushte të caktuara.

Njësitë dhe mekanizmat në sistemet e automatizimit

Ekzekutimi i drejtpërdrejtë i operacioneve të punës kryhet me pajisje elektrike, hidraulike dhe pneumatike. Sipas parimit të funksionimit, klasifikimi përfshin mekanizma funksionale dhe pjesë. Teknologji të ngjashme zakonisht zbatohen në industrinë ushqimore. Automatizimi i prodhimit në këtë rast përfshin futjen e mekanizmave elektrikë dhe pneumatikë, modelet e të cilave mund të përfshijnë disqet elektrike dhe organet rregullatore.

Motorët elektrikë në sistemet e automatizimit

Baza e aktuatorëve shpesh formohet nga motorët elektrikë. Në varësi të llojit të kontrollit, ato mund të paraqiten në versione pa kontakt dhe kontakt. Njësitë që kontrollohen nga pajisjet e kontaktit me stafetë mund të ndryshojnë drejtimin e lëvizjes së pjesëve të punës kur manipulohen nga operatori, por shpejtësia e funksionimit mbetet e pandryshuar. Nëse supozohet automatizimi dhe mekanizimi i proceseve teknologjike duke përdorur pajisje pa kontakt, atëherë përdoren amplifikatorët gjysmëpërçues - elektrikë ose magnetikë.

Panelet dhe panelet e kontrollit

Për të instaluar pajisje që duhet të sigurojnë menaxhimin dhe kontrollin e procesit të prodhimit në ndërmarrje, janë instaluar tastierë dhe panele speciale. Ato strehojnë pajisje për kontroll dhe rregullim automatik, instrumente, mekanizma mbrojtës, si dhe elementë të ndryshëm të infrastrukturës së komunikimit. Sipas dizajnit, një mburojë e tillë mund të jetë një kabinet metalik ose një panel i sheshtë mbi të cilin janë instaluar pajisjet e automatizimit.



Konsola, nga ana tjetër, është qendra për telekomandë - është një lloj dhome kontrolli ose zona operatori. Është e rëndësishme të theksohet se automatizimi i proceseve teknologjike dhe prodhimit duhet të sigurojë gjithashtu akses në mirëmbajtje nga personeli. Është ky funksion që përcaktohet kryesisht nga tastierat dhe panelet që ju lejojnë të bëni llogaritjet, të vlerësoni treguesit e prodhimit dhe në përgjithësi të monitoroni procesin e punës.

Dizajni i sistemeve të automatizimit

Dokumenti kryesor që shërben si udhëzues për modernizimin teknologjik të prodhimit me qëllim automatizimi është diagrami. Ai tregon strukturën, parametrat dhe karakteristikat e pajisjeve, të cilat më vonë do të veprojnë si mjete të mekanizimit automatik. Në versionin standard, diagrami shfaq të dhënat e mëposhtme:

• niveli (shkalla) e automatizimit në një ndërmarrje specifike;
• përcaktimin e parametrave të funksionimit të objektit, të cilat duhet të pajisen me mjete kontrolli dhe rregullimi;
• karakteristikat e kontrollit - të plotë, të largët, operator;
• mundësia e bllokimit të aktivizuesve dhe njësive;
• konfigurimi i vendndodhjes së pajisjeve teknike, përfshirë në tastierë dhe panele.

Mjete ndihmëse të automatizimit



Pavarësisht nga roli i tyre dytësor, pajisjet shtesë ofrojnë funksione të rëndësishme monitorimi dhe kontrolli. Falë tyre, sigurohet e njëjta lidhje midis aktivizuesve dhe një personi. Për sa i përket pajisjes me pajisje ndihmëse, automatizimi i prodhimit mund të përfshijë stacione me butona, stafetë kontrolli, çelësa të ndryshëm dhe panele komandimi. Ka shumë dizajne dhe lloje të këtyre pajisjeve, por të gjitha ato janë të fokusuara në kontrollin ergonomik dhe të sigurt të njësive kryesore në vend.

PARATHËNIE

PREZANTIMI

Kapitulli 1. INFORMACION I PËRGJITHSHËM RRETH KONTROLLIT AUTOMATIK TË PROCESET TË PRODHIMIT, KLASIFIKIMI I SISTEMEVE AUTOMATIKE TË KONTROLLIT (ACS)

1.1 Konceptet dhe përkufizimet bazë të teorisë së kontrollit automatik

1.1 Parimet rregullatore

1.3 Algoritmi (ligji) i rregullimit5

1.4 Kërkesat themelore për sistemet e kontrollit automatik

2 Funksionet e transferimit të një sistemi linear. Bllok diagramet dhe transformimet e tyre

3 Statika e sistemeve të kontrollit automatik

3.1 Karakteristikat statike të elementeve dhe lidhjeve ACS

3.2 Karakteristikat statike të lidhjeve të lidhjeve

4 Koncepti i stabilitetit të sistemeve të kontrollit automatik

Kapitulli 2. KARAKTERISTIKAT METROLOGJIKE TË MATJEVE TEKNIKE

2.1 Termat dhe përkufizimet bazë metrologjike. Koncepti i matjes

2 Llojet e instrumenteve matëse (MI)

3 Sistemet dhe njësitë e madhësive fizike

4 Karakteristikat metrologjike të instrumenteve matëse. Kalibrimi dhe verifikimi i instrumenteve matëse

Kapitulli 3. SENZORËT ELEKTRIKE TË SASËVE MEKANIKE

3.1 Sensorët e zhvendosjes lineare dhe këndore

2 Sensorë të forcës

3 Sensorë të shpejtësisë së rrotullimit

Kapitulli 4. METODAT DHE MJETET PËR MATJEN E PARAMETRAVE BAZË TEKNOLOGJIKE

4.1 Metodat e matjes elektrike

2 Metodat dhe mjetet e matjes së temperaturës

3 Metodat dhe mjetet e matjes së nivelit

4 Metodat dhe mjetet e matjes së presionit

4.1 Metodat e matjes së presionit direkt

4.2 Metodat për matjet indirekte të presionit

5 Metodat dhe mjetet e matjes së rrjedhës

5.1 Matësit e rrjedhës me presion të ndryshueshëm

5.2 Matësit e rrjedhës së presionit diferencial konstant

5.3 Matësit e rrjedhës elektromagnetike

5.4 Matësit e rrjedhës tejzanor

5.5 Matësit e rrjedhës së nivelit të ndryshueshëm

5.6 Matësit e rrjedhës termike

5.7 Matësit e rrjedhës Vortex

5.8 Matësit e rrjedhës Coriolis

Kapitulli 5. METODAT DHE MJETET PËR MATJEN E LIDHJEVE

5.1 Metodat e matjes së dridhjeve

2 Mjete për matjen e dridhjeve

Kapitulli 6. MATJA E VETITË FIZIKE DHE KIMIKE TË LËNGJEVE DHE GAZRAVE

6.1 Matja e vetive fizike dhe kimike të naftës dhe ujërave të formacionit

1.1 Matja e vetive fizike dhe kimike të vajit

1.2 Matja e vetive fizike dhe kimike të ujit të prodhuar

2 Matja e vetive fizike dhe kimike të gazeve

Kapitulli 7. ELEMENTET RELE

7.1 Reletë elektromagnetike për rrymë direkte dhe alternative

1.1 Reletë elektromagnetike të përhershme (neutrale)

1.2 Reletë elektromagnetike AC

2 kontakte magnetike (çelsat e kallamit)

Kapitulli 8. TRANSMETIMI I INFORMACIONIT NË SISTEMET E AUTOMATIVE

8.1 Informacion bazë për sistemet e telemekanikës

2 Ndërfaqet e të dhënave

Kapitulli 9. MIKROPRECESORËT

9.1 Informacion bazë për mikroprocesorët

2 Shndërrimi i informacionit nga analog në dixhital dhe dixhital në analog

PËRFUNDIM

LITERATURA

APLIKACIONET

Shtojca 1. Materialet e testimit

Shtojca 2. Lista e punës praktike dhe laboratorike

Shtojca 3. Lista e temave për llogaritje dhe punime grafike (abstrakte)

Shtojca 4. Lista e literaturës bazë dhe shtesë


PARATHËNIE


Teksti mësimor “Bazat e automatizimit të proceseve teknologjike në prodhimin e naftës dhe gazit” përmban një prezantim sistematik të disiplinës akademike me të njëjtin emër, është plotësisht në përputhje me kurrikulën dhe, në fakt, është libri kryesor edukativ mbi këtë disiplinë. Ai pasqyron njohuritë bazë të përcaktuara nga njësitë didaktike të Standardit Federal të Arsimit Shtetëror në drejtimin 131000 “Inxhinieri e Naftës dhe Gazit”, specialiteti “Operimi dhe mirëmbajtja e objekteve të prodhimit të naftës”. Përmbajtja e tekstit përfshin një përshkrim të metodave për marrjen dhe përdorimin e njohurive në fushën e automatizimit të proceseve teknologjike, bazat metodologjike të metodave themelore dhe modeleve të funksionimit të instrumenteve matëse dhe sistemeve të automatizimit dhe zhvillimin e fushave të veprimtarisë të pasqyruara në to. , si dhe problemet kryesore dhe tendencat më të rëndësishme në zhvillimin e industrisë së naftës dhe gazit.

Qëllimi i tekstit shkollor është të ofrojë ndihmë metodologjike për studentët në krijimin e bazës së nevojshme fillestare të njohurive teorike për studentët mbi parimet themelore të ndërtimit të sistemeve të automatizimit për proceset e prodhimit, si dhe mbi mjetet teknike të automatizimit në bazë të të cilave u përmendën. janë ndërtuar sisteme. Gjatë studimit të materialit arsimor, studenti do të marrë informacion në lidhje me bazat e automatizimit të proceseve matëse, llojet dhe metodat e matjes, dizajnin dhe veçoritë e funksionimit të sensorëve specifikë të parametrave bazë teknologjikë, pajisjeve dytësore dhe teknologjisë së mikroprocesorit.

Qëllimi i manualit është t'u ofrojë studentëve mundësinë për të studiuar strukturën dhe parimin e funksionimit të pajisjeve specifike dhe pajisjeve të automatizimit, si dhe disa rregulla për funksionimin e tyre.

Në procesin e studimit të materialit, studentët duhet të njihen me bazat dhe klasifikimin e metodave dhe instrumenteve matëse; merrni një ide të qartë të kompleksit teknologjik, pikat ku mblidhet sinjali i parametrave të procesit teknologjik; për të kuptuar diagramet bazë të pajisjeve, parimet e funksionimit të sensorëve dhe releve, aftësitë teknike të pajisjeve mikroprocesorike dhe pajisjeve të automatizimit, rregullat për ndërtimin e diagrameve bllok, kriteret e rregullimit, perspektivat për futjen e kompjuterëve në zhvillimin dhe funksionimin e puseve , rregullat për funksionimin teknikisht kompetent të pajisjeve dhe pajisjeve të automatizimit; fitojnë aftësi në kryerjen e një analize krahasuese të kontrolleve dhe automatizimit; të mësojnë për vështirësitë e përdorimit të mjeteve të automatizimit dhe perspektivat e zhvillimit të tyre.

Bazuar në njohuritë e fituara teorike, studentët duhet të mësojnë të kryejnë punë praktike dhe laboratorike, dhe më pas të jenë në gjendje të instalojnë pajisje të thjeshta, të deshifrojnë dhe analizojnë diagramet e regjistrimit të pajisjeve, të vlerësojnë informacionin e marrë, të rregullojnë mënyrat e zhvillimit dhe funksionimit të sistemeve të automatizimit për vaj dhe proceset e prodhimit të gazit duke përdorur pajisje të specializuara.


PREZANTIMI


Automatizimi i proceseve teknologjike është një faktor vendimtar në rritjen e produktivitetit të punës dhe përmirësimin e cilësisë së produkteve.

Proceset teknologjike të objekteve moderne industriale kërkojnë monitorim të një numri të madh parametrash dhe janë të vështira për t'u menaxhuar. Në këtë drejtim, gjatë projektimit dhe funksionimit të instalimeve industriale, një rëndësi e jashtëzakonshme i kushtohet çështjeve të profesionalizmit të specialistëve që punojnë në ndërmarrjet komplekse të karburantit dhe energjisë.

Me kalimin e viteve të zhvillimit të përpunimit të naftës dhe industrisë petrokimike, proceset janë bërë më komplekse, gjë që kërkon menaxhim më të saktë të tyre. Në gjysmën e parë të shekullit të 20-të, u shfaqën instrumentet për regjistrimin dhe monitorimin e parametrave, të ashtuquajturat pajisje instrumentimi dhe kontrolli. Origjina, formimi dhe zhvillimi i pajisjeve të matjes dhe kontrollit, procesi nga kontrolli automatik në sistemet e automatizuara të kontrollit dhe kontrolli në nivele makro dhe mikro është pjesë përbërëse e proceseve të prodhimit të naftës dhe gazit, përpunimit të naftës dhe petrokimikeve.

Përmirësimi i mëtejshëm i instrumenteve për regjistrimin, monitorimin dhe kontrollin e parametrave çoi në automatizimin dhe telemekanizimin e rafinimit të naftës dhe petrokimikeve. Kjo e fundit çoi në kompjuterizimin dhe menaxhimin e proceseve, domethënë në sistemet e automatizuara të kontrollit (ACS).

Dhe, natyrisht, përparimi në inxhinierinë e instrumenteve dhe aparateve në sistemet e kontrollit të automatizuar është një detyrë interesante, zgjidhja e së cilës është e nevojshme për të përcaktuar perspektivat e mëtejshme të zhvillimit bazuar në tejkalimin e problemeve të menaxhimit global në sektorin e naftës dhe gazit.

Gjashtë problemet kryesore moderne të menaxhimit operacional të prodhimit dhe automatizimit në prodhimin e naftës dhe gazit janë formuluar:

Kontabiliteti për prodhimin, lëvizjen dhe përdorimin e lëndëve të para hidrokarbure, naftës, gazit, produkteve të naftës, për zgjidhjen e të cilave është e rëndësishme të sigurohet aftësia për të monitoruar operacionet e kontabilitetit, duke përfshirë nga zonat e licencuara, si dhe sigurimin e auditimeve të brendshme dhe të jashtme e kontabilitetit të naftës, e cila nga ana tjetër kërkon zhvillimin e instrumenteve matëse përkatëse, si dhe një softuer dhe sistem informacioni.

Menaxhimi i pasurive territoriale, organizimi i mirëmbajtjes dhe riparimit teknik të pajisjeve, garantimi i sigurisë së prodhimit dhe personelit. Për të zgjidhur këtë problem, është e nevojshme të zhvillohen softuer dhe mjete informacioni që ofrojnë kontabilitet, planifikimin e mirëmbajtjes dhe riparimeve, monitorimin e gjendjes së aseteve të prodhimit dhe punën e kryer; kontroll mbi lidhjen dhe zbatimin e kontratave me kontraktorët për kryerjen e punës; kontroll mbi praninë e personelit në objektet e prodhimit; mundësia e trajnimit të personelit në terren duke përdorur simulatorë; disponueshmëria në vendin e punës e dokumentacionit të përditësuar mbi përdorimin e pajisjeve, mbi teknologjinë për kryerjen e procedurave dhe operacioneve.

Niveli i lartë i konsumit të energjisë në prodhim dhe nevoja për masa të kursimit të energjisë dhe efiçiencës së energjisë. Për të zgjidhur këtë problem, nevojiten softuer dhe mjete informacioni për të siguruar kontabilitetin, planifikimin e mirëmbajtjes dhe riparimeve, monitorimin e gjendjes së konsumit të energjisë sipas elementeve të procesit teknologjik; identifikimi i objekteve të konsumit të energjisë me nivele të tepërta të konsumit të energjisë elektrike; kontroll mbi zbatimin e masave të kursimit të energjisë.

Një shumëllojshmëri e sistemeve të automatizuara të kontrollit të procesit, modelimit dhe sistemeve të informacionit. Ky problem kërkon zhvillimin e softuerit dhe mjeteve të informacionit që sigurojnë formimin e një sërë informacionesh fillestare për planet e menaxhimit strategjik (planet e zhvillimit dhe vendndodhjes së prodhimit), afatmesme (planet vjetore dhe mujore) dhe operative (planet ditore dhe me turne); plotësimi i kërkesave për përbërjen dhe strukturën e dokumenteve në përputhje me rregulloret e brendshme të ndërmarrjes, kërkesat për standardizimin e aksionarëve; unifikimi i aksesit dhe diferencimi i pushteteve gjatë punës me dokumente.

Minimizimi i kostos së funksionimit të sistemit duke maksimizuar nivelin e shërbimit të informacionit të ofruar për vendimmarrësit. Për të zgjidhur problemin, kërkohet: zhvillimi i një metodologjie për kryerjen e punës në zhvillimin e nivelit të MASH-it, automatizimi i objekteve të prodhimit të paautomatizuar më parë dhe mjeteve softuerike dhe informacionit që sigurojnë: mbajtjen e bazave të të dhënave të përditësuara dhe softuerin e sistemit në punë. gjendje; kontrolli i funksionimit të softuerit të sistemit (për shkëmbimin e informacionit me sisteme të automatizuara të kontrollit të procesit, ERP, etj.); regjistrimi i veprimeve të personelit të përfshirë në funksionimin e sistemit.

Rritja e fondeve dhe punës së kërkuar për nxjerrjen e çdo ton nafte, për faktin se fushat e lira të naftës në Siberinë Perëndimore, të zbuluara në fund të viteve 1950, janë varfëruar gradualisht. Në rajonin naftëmbajtës ka kryesisht rezerva me nxjerrje të vështirë që kërkojnë zgjidhje të reja teknologjike dhe investime kapitale shtesë. Për të zgjidhur këtë problem, është e nevojshme të rritet efikasiteti i investimeve kapitale dhe të lehtësohet administrimi i rikuperimit të naftës; rritja e efikasitetit të investimeve kapitale dhe lehtësimi i menaxhimit të nxjerrjes së naftës nga nëntoka përmes një përqasjeje të quajtur “fusha inteligjente”, “fusha të zgjuara”, “fusha të zgjuara nafte”, “puse inteligjente”; optimizoni funksionimin e të gjitha objekteve në terren: puset, rezervuarët, tubacionet dhe objektet e tjera sipërfaqësore.

Kapitulli 1. INFORMACION I PËRGJITHSHËM RRETH KONTROLLIT AUTOMATIK TË PROCESET TË PRODHIMIT, KLASIFIKIMI I SISTEMEVE AUTOMATIKE TË KONTROLLIT (ACS)


1Konceptet dhe përkufizimet bazë të teorisë së kontrollit automatik


Dihet se një proces teknik karakterizohet nga një grup të dhënash, sasish dhe treguesish. Tërësia e operacioneve për fillimin, ndalimin e një procesi, mbajtjen konstante të treguesve të procesit ose ndryshimin e tyre sipas një ligji të caktuar quhet kontroll.

Ruajtja e treguesve në një nivel të caktuar ose ndryshimi i tyre sipas një ligji të caktuar quhet rregullim, d.m.th. rregullimi është pjesë e menaxhimit. Dhe nëse këto procese kontrolli kryhen pa pjesëmarrjen e njeriut (operatorit), atëherë ato quhen automatike.

Një pajisje që kryen një proces teknologjik, treguesit e të cilit duhet të kontrollohen ose rregullohen, quhet objekt kontrolli ose objekt i kontrolluar. Objektet e kontrollit mund të jenë një pompë shpimi, një pajisje shpimi, një makinë shpimi, etj., ose përbërësit e tyre individualë që kryejnë operacione të caktuara të procesit teknologjik, për shembull, një çikrik i një pajisjeje shpimi.

Një pajisje teknike që kryen kontrollin në përputhje me një program (algoritëm) quhet pajisje e kontrollit automatik.

Kombinimi i një objekti kontrolli dhe një pajisje kontrolli quhet një sistem kontrolli automatik (ACS).

Ne nuk jemi të interesuar për të gjitha operacionet e kontrollit automatik, por vetëm për rregullimin, pra ato operacione që kanë të bëjnë me mirëmbajtjen ose ndryshimin e treguesve të procesit.

Mund të kryhet çdo proces rregullues

· pa kontroll të rezultatit - rregullim i hapur;

· me kontrollin e rezultatit - rregullim me qark të mbyllur.

Një shembull i rregullimit të qarkut të hapur pa kontroll të rezultatit (rrjedha Q) është stabilizimi i furnizimit të lëngut shpëlarës Q kur pompa e pistonit funksionon me kapacitet të plotë kur shpejtësia përkatëse e marsheve është e ndezur (makinë e pakontrolluar dhe pa lëng shpëlarës shkarkimi). Këtu, në rast të ndryshimeve të rëndësishme (jo emergjente) në karakteristikat e rrugës hidraulike (për shkak të llumit në vrimën e poshtme, rënies së copave të shkëmbinjve nga muret e pusit, etj.), shkalla e rrjedhës së lëngu shpëlarës mbetet konstant.

Në shembullin e dhënë, objekti i kontrollit është një pompë shpimi me një makinë fikse (njësi pompimi). Trupi i kontrollit (rregullator), i cili duhet të përmbajë një objekt për të kontrolluar furnizimin e lëngut shpëlarës, është kutia e shpejtësisë.

Rregullimi i qarkut të hapur përdoret shumë më rrallë se rregullimi me unazë të mbyllur për shkak të paqëndrueshmërisë së karakteristikave të elementeve. Elementet e sistemit janë subjekt i llojeve të ndryshme të shqetësimeve. Në shembullin e dhënë, ky mund të jetë një ndryshim në faktorin e mbushjes së cilindrave të pompës për shkak të ndryshimeve në parametrat e lëngut shpëlarës ose në rrugën e thithjes.

Le të shqyrtojmë një shembull të rregullimit të qarkut të mbyllur me kontrollin e rezultatit - shpejtësia e rrjedhës Q. Në Fig. Figura 1.1 tregon një bllok diagram të rregullatorit (stabilizatorit) për rrjedhën e lëngut shpëlarës Q. Këtu, rrjedha Q kontrollohet nga një sensor i rrjedhës DR. Nga rregulluesi Z duke rregulluar tensionin U bythë caktohet shpejtësia e kërkuar e rrjedhës Q Shpejtësia e boshtit të motorit n (dhe rrjedhimisht shpejtësia e rrjedhës Q) përcaktohet nga ngarkesa dhe voltazhi U G , e cila varet nga vlera e ∆U.

∆U = U bythë -U os1 , (1.1)


ku U os1 - Tensioni në daljen e sensorit (U d ), proporcionale me shpejtësinë e rrjedhës Q, dhe quhet tension i reagimit. Dhe kjo lidhje në këtë rast është negative (e treguar në mënyrë konvencionale duke lyer sektorin): zvogëlon vlerën e U bythë . Kur shpejtësia e rrjedhës Q devijon nga vlera e specifikuar, edhe U ndryshon os1 , e cila çon në një ndryshim në n dhe kështu në rivendosjen e konsumit Q.

Mirëmbajtja automatike e një ligji të caktuar të ndryshimit të treguesve të procesit duke përdorur reagime quhet rregullim automatik. Në shembullin e konsideruar, një tregues është Q. Dhe quhet ndryshorja e kontrolluar.

Pra, bazuar në shembullin e marrë, do të supozojmë se një pajisje automatike që kryen rregullim automatik quhet rregullator automatik.

Nga ana tjetër, objekti i kontrolluar nga rregullatori quhet objekt i rregulluar.

Kombinimi i një objekti të rregulluar dhe një rregullatori automatik përbën një sistem kontrolli automatik (ACS).

Sipas qëllimit të tyre funksional, sistemet automatike ndahen në sisteme të kontrollit automatik me qark të hapur, sisteme të kontrollit automatik me lak të mbyllur dhe sisteme të kontrollit automatik.

Le të shohim shembuj që demonstrojnë funksionimin e qarqeve të konsideruara.

1.Shembull. Stabilizues i rrymës së filamentit për tubat elektronikë. Diagrami tregon kontrollin e qarkut të hapur.

Mbajtja e një rryme konstante të filamentit I N ndodh pa pjesëmarrjen e operatorit, d.m.th. nuk ushtrohet kontroll.

Shembull Kontrolli manual i shpejtësisë ω boshti i motorit elektrik.

Frekuenca e rrotullimit ω Boshti i motorit lëvizës D është një funksion i tensionit në terminalet e gjeneratorit U G , i cili në një frekuencë konstante të rrotullimit të armaturës ( ω VD = konst) përcaktohet nga rryma në mbështjelljen e ngacmimit të gjeneratorit. Për të rregulluar ose mbajtur shpejtësi konstante ω operatori monitoron leximet e voltmetrit V, të kalibruar në dimensionet e shpejtësisë rrotulluese ω dhe, duke ndryshuar manualisht rrymën I me një reostat P ovg në mbështjelljen e ngacmimit, arrin vlerën e kërkuar ω.

Këtu shohim një sistem rregullator të mbyllur. Por një sistem i tillë kontrolli manual ka një pengesë të rëndësishme: saktësinë e ulët të kontrollit dhe praninë e padëshirueshme të një operatori. Për më tepër, ka një sërë ndikimesh shqetësuese: ndryshimi i çift rrotullues në boshtin e motorit M ME , ndryshimi i temperaturës së ambientit, konsumimi i furçave në makinat elektrike etj., pra pasaktësia e sistemit të kontrollit; Sistemi nuk është i aplikueshëm për procese të shpejta.

Shembujt e shqyrtuar na lejojnë të ofrojmë një bazë për shqyrtimin e çështjes së parimeve rregullatore.


1.1.1 Parimet rregullatore

Gjatë funksionimit të sistemeve të diskutuara më sipër, ndikimi i faktorëve të jashtëm (ndikimet shqetësuese) bëhet i dukshëm. Zgjidhja më e thjeshtë për të marrë parasysh çdo shqetësim është instalimi i një sensori të përshtatshëm. Megjithatë, kjo qasje nuk është gjithmonë e realizueshme. Si një rrugëdalje nga kjo situatë, zakonisht përdoren teknika sipas të cilave devijimi nga një vlerë e caktuar matet fillimisht duke instaluar një sensor, dhe më pas futet një korrigjim bazuar në devijimin e matur (të ngjashëm me shembullin me ndryshimin e pozicionit të rrëshqitësi i reostatit P).

Dallohen këto parime themelore të rregullimit:

· nga devijimi;

· nga indinjata;

· kompensim;

· të kombinuara.

Figura 1.4 tregon një qark për rregullimin (stabilizimin) automatik të shpejtësisë së boshtit të motorit duke përdorur një sensor për monitorimin e devijimit të shpejtësisë nga vlera e vendosur, i cili është një tahogjenerator.

Kjo skemë, në fakt, është një transformim i skemës së kontrollit manual (Fig. 1.3) në një skemë kontrolli automatik (Fig. 1.4). Këtu operatori zëvendësohet nga një sistem kontrolli elektrik dhe një sistem për ndikimin e reostatit R. Reostatet R futen në qark 1 dhe P 2, një motor i kthyeshëm RD, një përforcues elektronik i njësisë së fuqisë dhe një reduktues Red, i cili është i lidhur mekanikisht me motorin e reostatit R.

Le të shqyrtojmë elementët kryesorë rregullues (Fig. 1.4):

· objekti i rregullimit, që është motori, të gjithë elementët e tjerë përfshihen në rregullatorin e sistemit;

· tregues i procesit të rregullimit, që është shpejtësia këndore ω , d.m.th. një sasi e kontrolluar, e cila mund të jetë ose konstante ose të ndryshojë në përputhje me çdo ligj;

· një organ rregullator, rolin e të cilit e luan zinxhiri i armaturës së motorit, duke ndryshuar pozicionin ose gjendjen e të cilit, ndryshorja e kontrolluar mund të ndryshohet;

· ndikimi rregullues - tensioni në qarkun e armaturës së motorit;

· vlera e vendosjes (ndikimi) i sistemit - U bythë ; dmth është një sasi që lidhet proporcionalisht ose funksionalisht me sasinë e kontrolluar dhe shërben për ndryshimin e nivelit të kësaj të fundit; nëpërmjet U bythë specifikohet një vlerë specifike ω.

Nëse ∆U = U bythë -U OS = 0, atëherë do të ndodhë një gjendje ekuilibri. U OS - ky është voltazhi kthyes, i cili është proporcional me vlerën e kontrolluar ω. Kur ndryshon ω ( për shkak të një ndryshimi në momentin M Me rezistenca në boshtin e motorit) ndryshon tensioni kthyes U i gjeneruar nga takogjeneratori OS , ekuilibri është i prishur (∆U ≠ 0), i cili të çon përgjatë zinxhirit (EU - RD - Red - R - I ovg ) në një ndryshim në tensionin U të gjeneruar nga gjeneratori G dhe për rikthimin e ndryshores së kontrolluar ω.

Në qarkun e konsideruar, ndryshorja e kontrolluar kontrollohet në mënyrë aktive, dhe qarku i transmetimit të sinjalit nga dalja në hyrje të sistemit quhet reagimi kryesor.

Parimi i rregullimit, i cili është i ngulitur në diagram (Fig. 1.4), quhet parimi i rregullimit me devijim. Sistemet që ndërtohen sipas këtij parimi përmbajnë gjithmonë reagime. Kjo do të thotë se ato funksionojnë në një cikël të mbyllur.

Me sistem kontrolli automatik të bazuar në devijim nënkuptojmë një sistem gjatë funksionimit të të cilit matet devijimi i një sasie të kontrolluar nga një vlerë e caktuar dhe në funksion të vlerës së devijimit krijohet një veprim rregullues i caktuar që redukton këtë devijim. në një vlerë minimale.

Le të vërejmë dhe të kujtojmë se sistemet e kontrollit të devijimit duhet të përmbajnë gjithmonë reagimet kryesore negative.

Një parim tjetër i kontrollit, i cili përdoret shumë më rrallë në rregullatorët automatikë, është parimi i kontrollit të shqetësimit ose parimi i kompensimit, si dhe kompensimi i shqetësimeve.

Në Fig. Figura 1.5 tregon qarkun e një gjeneratori DC. Ky ilustrim shpjegon parimin e kontrollit të shqetësimeve. Këtu gjeneratori funksionon me një ngarkesë të ndryshme R n . Tensioni U është një ndryshore e rregullueshme. Emf i gjeneratorit është proporcional me fluksin e ngacmimit Φ V E G = k Φ V .

U = E - I n R A , (1.2)

E = U + I n R A =I n R n +I n R A =I n (R A + R n ) (1.3)


Le të supozojmë se kur ndryshon rryma I n tension U = U O = konst. Atëherë kushti duhet të plotësohet


E=U O + Δ E = U O +I n R A = k ( Φ në + ΔΦ V ). (1.4)


Do të thotë, Δ E do të ndryshojë për shkak të


Φ V · U O =k Φ në Dhe ΔΦ V = (R A /k)·I n = c I n , (1.5)


ato. ndryshimi i ndryshores së kontrolluar ΔΦ duhet të jetë proporcional me rrymën e ngarkesës I n . Ky kusht plotësohet për shkak të mbështjelljes së përbërë, e cila siguron fluks shtesë ngacmimi Φ shtesë , proporcionale me ngarkesën e shqetësimit - rryma I N . Bazuar në këtë, mbështjellja kryesore (fluksi kryesor i ngacmimit F bazë ) ka për qëllim të krijojë një tension fillestar U RRETH. Kuptimi Δ E përcaktohet nga dredha-dredha e përbërë. Të dy mbështjelljet krijojnë një fluks magnetik total F në.

Si rezultat i ndryshimit të rrymës së ngarkesës I N prurja totale F ndryshon në , dhe tensionin U O vazhdimisht. Ky është një shembull i zbatimit të parimit të kompensimit në rregullim, kur gjatë matjes së një ngarkese (efekti shqetësues) në funksion të vlerës së matur, gjenerohet një efekt i caktuar rregullator që lejon që vlera e kontrolluar të mbetet konstante. Sistemet që funksionojnë sipas këtij parimi kompensimi janë sisteme të hapura që nuk kanë reagime.

Avantazhi kryesor i sistemeve të tilla është shpejtësia e tyre. Sidoqoftë, sistemi ka gjithashtu një sërë disavantazhesh:

· për faktin se objekti ka disa ndikime shqetësuese dhe për sistemet e kompensimit është e nevojshme të matet çdo ndikim shqetësues veçmas dhe, në funksion të tij, të zhvillohet një ndikim rregullator, i cili e ndërlikon ndjeshëm sistemin;

· problemi i matjes së shqetësimeve jo elektrike;

· paqartësia dhe kompleksiteti i varësisë së ndikimit rregullator nga ndikimi shqetësues.

Për shkak të këtyre mangësive, sistemet e konsideruara përdoren shumë më rrallë në krahasim me sistemet që zbatojnë parimin e rregullimit me devijime.

Parimi i tretë i rregullimit është i kombinuar (një kombinim i dy parimeve të para). Përdoret edhe më rrallë se dy të parat. Përparësitë dhe disavantazhet janë të njëjta. Sistemet janë mjaft komplekse dhe studimi i tyre ende nuk është siguruar.


1.2 Klasifikimi i sistemeve të kontrollit automatik

Sipas ligjit të riprodhimit (ndryshimit) të ndryshores së kontrolluar, sistemet e mbyllura të kontrollit ndahen në tre lloje:

· sistemet e stabilizimit,

· sistemet e kontrollit të programit,

· sistemet e gjurmimit.

Ato ndryshojnë nga njëri-tjetri jo thelbësisht, por vetëm në mënyrën e tyre të funksionimit dhe dizajnit. Ata kanë një teori të përbashkët dhe studiohen duke përdorur të njëjtat metoda.

Sistemi i stabilizimit është një sistem për ruajtjen e qëndrueshmërisë së ndryshores së kontrolluar. Sistemet e diskutuara më sipër lidhen me sistemet e stabilizimit.

Në sistemet e kontrollit të programit, sasia e kontrolluar duhet të ndryshojë sipas një programi të njohur më parë në kohë.

Sistemi i përcjelljes. Këtu sasia e kontrolluar ndryshon sipas një ligji arbitrar të panjohur. Ligji përcaktohet nga disa ndikime të jashtme referuese (në mënyrë arbitrare).

Në varësi të natyrës së ndikimit rregullator në elementin ekzekutiv, sistemet e kontrollit automatik ndahen në:

· sistemet e vazhdueshme,

· pulsin dhe

· rregullimi i stafetës.

Në sistemet e kontrollit të vazhdueshëm, sinjalet në dalje të të gjithë elementëve të sistemit janë funksione të vazhdueshme të sinjaleve në hyrje të elementeve.

Sistemet e kontrollit të pulsit dallohen nga fakti se në to, në intervale të caktuara, laku i kontrollit hapet dhe mbyllet nga një pajisje e veçantë. Koha e kontrollit ndahet në impulse, gjatë të cilave proceset zhvillohen në të njëjtën mënyrë si në sistemet e kontrollit të vazhdueshëm, dhe në intervale, gjatë të cilave pushon ndikimi i rregullatorit në sistem. Rregullatorë të tillë përdoren për të rregulluar proceset që ndodhin ngadalë (rregullimi i temperaturës në furrat industriale, temperatura dhe presioni në kaldaja).

Në sistemet e kontrollit rele, qarku i kontrollit hapet nga një nga elementët e sistemit (elementi rele) në varësi të ndikimit të jashtëm.

Në varësi të rezultateve të marra gjatë rregullimit automatik, dallohen dy lloje të rregullimit automatik:

· statike dhe

· astatike.

Static është një kontroll automatik në të cilin sasia e kontrolluar, nën ndikime të ndryshme konstante të jashtme në objektin e kontrolluar, merr vlera të ndryshme në fund të procesit kalimtar, në varësi të madhësisë së ndikimit të jashtëm (për shembull, ngarkesa).

Në Fig. 1.6, dhe është paraqitur rregullatori i nivelit të ujit në rezervuar. Në rregullatorin e nivelit të ujit, me një rritje të rrjedhës së ujit q, niveli zvogëlohet, një valvul hapet përmes një notues dhe një levë, prurja q 1 rritet dhe anasjelltas.

Sistemi i kontrollit statik ka këto karakteristika karakteristike:

ekuilibri i sistemit është i mundur në vlera të ndryshme të ndryshores së kontrolluar;

Çdo vlerë e sasisë së kontrolluar korrespondon me një pozicion të vetëm specifik të organit rregullator.

Për të zbatuar një lidhje të tillë ndërmjet sensorit dhe aktuatorit, qarku i kontrollit duhet të përbëhet nga të ashtuquajturat lidhje statike, në të cilat, në një gjendje ekuilibri, vlera e daljes varet në mënyrë unike nga hyrja: . Kjo shpjegohet me faktin se rrjedha e ujit q është e barabartë me prurjen q1 në një nivel specifik H të përcaktuar rreptësisht. Rrjedha do të ndryshojë, niveli do të ndryshojë, prurja do të jetë e barabartë me rrjedhën - dhe ekuilibri do të vijë përsëri.

Një kontrollues që kryen kontroll statik quhet kontrollues statik.

Për të karakterizuar shkallën e varësisë së devijimit të ndryshores së kontrolluar nga ngarkesa në teorinë e kontrollit, përdoret koncepti i pabarazisë ose staticizmi i rregullimit.

Lejo që grafiku i varësisë së vlerave të gjendjes së qëndrueshme të ndryshores së kontrolluar x nga ngarkesa q (karakteristika e kontrollit) të ketë formën e treguar në Fig. 1.6, b (karakteristika e kontrollit është dhënë në koordinata specifike për nivelin e ujit rregullatori në rezervuar më poshtë jepen koordinatat në formë të përgjithshme, për çdo rregullator statik). Vlera maksimale e ndryshores së kontrolluar xmax korrespondon me shpejtësinë boshe të objektit (pa ngarkesë); vlera minimale - ngarkesa e vlerësuar - qnom.

Për të përcaktuar statizmin e rregullimit, ne do të përdorim koordinatat relative:


ku φ është vlera relative e ndryshores së kontrolluar;

Vetë ndryshorja e kontrolluar;

Vlera minimale e ndryshores së kontrolluar (në modalitetin nominal);

dhe qnom - vlerat bazë të sasive;

λ - vlera relative e ngarkesës.

Atëherë pabarazia δ (ose staticizmi) i sistemit në rastin e përgjithshëm është derivati ​​i pjesshëm në një pikë të caktuar (ose pjerrësia relative e karakteristikës së kontrollit në këtë pikë):


Nëse karakteristika e kontrollit është lineare, atëherë droop do të jetë një vlerë konstante për të gjitha vlerat e ngarkesës. Dhe mund të përkufizohet kështu:


Një kontrollues statik nuk ruan një vlerë strikte konstante të ndryshores së kontrolluar, por me një gabim, i cili quhet gabim statik i sistemit. Kështu, rënia e rregullimit është një gabim relativ statik kur ngarkesa ndryshon nga boshe në nominale.

Në disa sisteme, një gabim statik (edhe nëse vetëm të qindtat e përqindjes) është i padëshirueshëm, atëherë ata kalojnë në rregullim në të cilin është i barabartë me zero - në rregullimin astatik. Karakteristika e kontrollit të një sistemi të tillë përfaqësohet nga një vijë paralele me boshtin e ngarkesës.

Kontrolli astatik është kontroll automatik në të cilin, në vlera të ndryshme konstante të ndikimit të jashtëm në objekt, devijimi i sasisë së kontrolluar nga vlera e caktuar në fund të procesit të tranzicionit bëhet e barabartë me zero.

Në një rregullator astatik të nivelit të ujit H në rezervuar (Fig. 1.7), notuesi lëviz rrëshqitësin e reostatit në një drejtim ose në një tjetër në varësi të ndryshimit të nivelit nga vlera e caktuar, duke fuqizuar kështu motorin që kontrollon pozicionin e amortizues. Motori do të fiket kur niveli i ujit të arrijë vlerën e caktuar.

Sistemi i kontrollit astatik ka këto karakteristika karakteristike:

ekuilibri i sistemit ndodh vetëm në një vlerë të ndryshores së kontrolluar, e barabartë me vlerën e dhënë;

organi rregullator ka aftësinë për të zënë pozicione të ndryshme me të njëjtën vlerë të ndryshores së kontrolluar.

Në kontrollorët realë, kushti i parë plotësohet me disa gabime. Për të përmbushur kushtin e dytë, një e ashtuquajtur lidhje astatike futet në qarkun e kontrollit. Në shembullin e dhënë, një motor ka vetinë që në mungesë të tensionit boshti i tij është i palëvizshëm në çdo pozicion, dhe në prani të tensionit ai rrotullohet vazhdimisht.

Në varësi të burimit të energjisë së marrë nga rregullatori, ekzistojnë

· direkte dhe

· rregullimi indirekt.

Në sistemet e kontrollit të drejtpërdrejtë, energjia për lëvizjen e elementit të kontrollit merret nga një sensor (për shembull, një rregullator statik i nivelit të ujit).

Në sistemet e kontrollit indirekt, energjia për riorganizimin e elementit të kontrollit merret nga një burim i jashtëm (për shembull, një rregullator niveli i ujit astatik).

Sistemet e kontrollit automatik me disa sasi të kontrolluara (për shembull, presioni i avullit në kazan, furnizimi me ujë në bojler, karburanti dhe furnizimi me ajër në furre) ndahen në sisteme kontrolli të palidhura dhe të bashkuara.

Sistemet e kontrollit të palidhura janë ato në të cilat rregullatorët e krijuar për të rregulluar sasi të ndryshme nuk janë të lidhur me njëri-tjetrin dhe mund të ndërveprojnë vetëm përmes një objekti të përbashkët kontrolli. Nëse në një sistem rregullimi pa lidhje, një ndryshim në një nga sasitë e kontrolluara sjell një ndryshim në sasi të tjera të kontrolluara, atëherë një sistem i tillë quhet i varur; dhe nëse nuk nënkupton, atëherë sistemi quhet i pavarur.

Sistemet e kontrollit të çiftëzuar janë ato në të cilat rregullatorët e sasive të ndryshme të kontrolluara janë të lidhur me njëri-tjetrin dhe përveç objektit të rregullimit.

Një sistem rregullimi i kombinuar quhet autonom nëse lidhjet ndërmjet rregullatorëve përbërës të tij janë të tilla që një ndryshim në njërën nga sasitë e rregulluara gjatë procesit të rregullimit nuk shkakton ndryshim në sasitë e mbetura të rregulluara.

Sistemet e kontrollit autonome me qark të mbyllur që kanë vetëm një reagim (kryesor) quhen me një lak. Sistemet e kontrollit automatik që, përveç një reagimi kryesor, kanë një ose më shumë reagime kryesore ose lokale quhen multi-loop.

Në varësi të llojit të karakteristikave të elementeve që përbëjnë sistemet, të gjitha sistemet ndahen në:

· lineare dhe

· jolineare.

Sistemet lineare janë ato që përbëhen vetëm nga elementë që kanë karakteristika lineare; proceset kalimtare në elementë të tillë përshkruhen me ekuacione diferenciale lineare.

Sistemet jolineare janë ato që kanë një ose më shumë elementë me karakteristika jolineare; Proceset kalimtare në sisteme të tilla përshkruhen me ekuacione diferenciale jolineare.

Kur klasifikohen sipas llojit të energjisë së përdorur, të gjitha sistemet mund të ndahen në:

· elektrike,

· hidraulike,

· pneumatike,

· elektrohidraulike,

· elektro-pneumatike etj.

Në varësi të numrit të sasive të kontrolluara të sistemit të kontrollit automatik (ACS):

njëdimensionale,