(5 курс заочной формы обучения)

для обучающихся заочной формы обучения направления

19.03.02 «Продукты питания из растительного сырья»

профиль подготовки

«Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»

Составитель: Юсупов Р. Р.

Уфа 2017

Лекция 1

Основные понятия и определения автоматизации

Введение в дисциплину

Дисциплина изучается на 5 курсе в 9 и 10 семестрах. В рамках дисциплины предусмотрены 4 лекции, 4 лабораторных работы, 1 РГР и зачет.

При изучении дисциплины понадобится следующая литература (слайды).

1. Б, М. М. Информационные технологии систем управления технологическими процессами. – М. : Высш. шк., 2005. - 768 с.

2. Оборудование и автоматизация перерабатывающих производств. А. А. Курочкин [и др.]. – М. : КолосС, 2007.

3. Юсупов, Р.Р. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине Б1.В.ОД.13 Системы управления технологическими процессами и информационные технологии. – Уфа: БГАУ, 2017. – 52 с.

4. Семенова, О.Л. Методические указания к контрольной работе по дисциплине Б1.В.ОД.13 Системы управления технологическими процессами и информационные технологии. – Уфа: БГАУ, 2015. – 20 с.

1.1. Основные понятия и определения автоматизации

Центральной задачей автоматизации производства является создание и управление высокоинтенсивными технологическими процессами и средствами производства, исключающими ручной труд. Для решения этих задач необходимы конкретные знания данного производства, его технологии, а также знание технических средств автоматизации, принципов и методов управления.

Автоматизация пищевых производств позволяет реализовать для технологического процесса ряд функций: (слайд)

1) автоматический контроль и сигнализация предназначены для выполнения непрерывного измерения, записи параметров, характеризующих состояние и работу технологического оборудования, а также для формирования предупредительных сигналов при отклонении этих величин от допустимых пределов;

2) автоматическое регулирование поддерживает постоянство или закономерное изменение регулируемых величин, обеспечивающих безопасность, надежность и эффективность эксплуатации технологического оборудования;

3) автоматический пуск и остановка обеспечивают запуск в действие технологического оборудования по сигналу из пункта управления. При этом соблюдаются последовательность операций и координация их между собой;

4) автоматическая защита предохраняет действующее оборудование от аварий. Она выводит из действия все технологическое оборудование или его часть, которой непосредственно грозит авария из-за неисправности автоматизированного оборудования, порчи регуляторов или неправильных действий обслуживающего персонала.

Система автоматического регулирования (САР) состоит из объекта регулирования ОР и автоматического регулирующего устройства (регулятора) (рис. 1.1) (слайд). Объект регулирования – машина, аппарат, установка, где протекает некоторый технологический процесс. На ОР действуют некоторые внешние факторы (возмущения) f(t). Они стремятся вывести его из равновесного состояния.

Рис. 1.1. Структурная схема САР

Целью САР является поддержание постоянной некоторой величины (параметра), характеризующей процесс или изменение ее по заданному закону (алгоритму), при котором регулируемая величина мало отличается от заданного значения. (слайд)

Существуют три принципа построения САР: (слайд)

– принцип регулирования по возмущению (компенсации возмущений);

– принцип регулирования по отклонению;

– комбинированный принцип регулирования.

Рассмотрим САР, работающую по принципу отклонения и реализующую пропорциональный закон управления (рис. 1.2). (слайд)

Регулируемый параметр y(t) сравнивается с заданным значением x(t), определяется разность (рассогласование) ε(t) = x(t) – y(t), и регулятор вырабатывает регулирующее воздействие u(t), т. е. для формирования регулирующего воздействия необходимо наличие ошибки, что является недостатком. Наличие обратной связи в цепи регулирования вносит запаздывание в формирование u(t) и снижает быстродействие САР.

Рис. 1.2. Блок-схема системы автоматического регулирования

Регулирующее устройство (Регулятор) – автоматическое устройство, реагирующее на отклонения регулируемого параметра от заданного значения и изменяющее приток вещества или энергии в объект регулирования для поддержания требуемого состояния. Регулирующее устройство состоит из измерительного и управляющего устройств, исполнительного механизма ИМ, регулирующего органа РО и линий связи.

Измерительное устройство (Датчик) осуществляет измерение регулируемого параметра с помощью чувствительного элемента (ЧЭ), преобразует и усиливает полученное сформированное воздействие при помощи усилителя-преобразователя (УП) для управления последующими элементами регулятора.

Управляющее устройство (УУ) воспринимает воздействие от измерительного устройства y(t), сравнивает его с воздействием x(t) от задающего элемента (Задатчика) в элементе сравнения (сумматоре С) и формирует сигнал их разности (рассогласования) ε(t) = x(t) – y(t). Этот сигнал усиливается в усилителе Ус и таким образом формируется сигнал управления, пропорциональный рассогласованию. Управляющее устройство управляет подачей вещества или энергии с помощью исполнительного механизма ИМ.

Исполнительный механизм предназначен для перемещения регулирующего органа (РО) под воздействием сигнала рассогласования, полученного от управляющего устройства.

Регулирующий орган служит для воздействия на объект регулирования (ОР) посредством увеличения или уменьшения подачи вещества или энергии в объект.