Информационные системы

АВТОМАТИЗАЦИЯ

Вопросы 53, 116, 26, 94.

26 – Двух- и трехпроводная схемы подключения термопреобразователей сопротивления к вторичному прибору

53 – Принцип действия механических плотномеров (весовые, поплавковые, гидростатические)

94 – Классификация и сравнительная характеристика регулирующих органов

116 – Классификация и назначение АСУ, АСУП, АСУТП

 

53. Плотномер, прибор для непрерывного (или периодического) измерения плотности веществ в процессе их производства или переработки устанавливается непосредственно в технологических линиях или производственных агрегатах. По принципу действия Плотномер для измерения плотности жидкостей (они наиболее распространены) делятся на следующие основные группы: поплавковые, весовые, гидростатические, радиоизотопные, вибрационные, ультразвуковые.

К Плотномер примыкает группа приборов, предназначенных для измерения концентрации растворов (спиртомеры, сахаромеры, нефтеденсиметры, лактоденсиметры для определения жирности молока и др.).

Весовые плотномеры - принцип действия основан на определении плотности жидкости по измерению массы постоянного объема контролируемой жидкости, исходя из соотношения: r=m / V

где: m- масса жидкости; V-объём.

Рассмотрим схему весового плотномера – рисунок 69.

Контролируемая жидкость пропускается через отрезок трубопровода1,уровновешенный пружиной 2. При изменении плотности жидкости труба 1 отклоняется от своего нейтрального положения, в результате чего перемещается жестко связанный с ней плунжер2, находящийся внутри индукционной катушки 3.

Рисунок 69

Напряжение на выходе является функцией перемещения трубы, а, следовательно, и плотности контролируемой жидкости.

 

Поплавковые Плотномер бывают с плавающим поплавком (представляют собой ареометр постоянной массы, рис. 1) или с погруженным поплавком (ареометр постоянного объёма). Погрешности Плотномер этой группы в зависимости от конструкции составляют ±(0,2—2)% от диапазона значений плотности, охватываемого шкалой прибора. Принцип действия этих плотномеров основан на законе Архимеда. При изменении плотности жидкости изменяется действующая на поплавок выталкивающая сила. В приборах с плавающим поплавком эта сила уравновешивается весом поплавка в зависимости от глубины его погружения, т.е. объёма, погруженного в жидкость. В приборах с погруженным поплавком глубина погружения поплавка остается постоянной, а выталкивающая сила, пропорциональна плотности, уравновешивается помимо веса поплавка специальным устройством. Пермещение поплавка преобразуется в электрическую величину с помощью электрических датчиков.

Рис. 1. Схема плотномера с плавающим поплавком: 1 — входная труба; 2 — переливной сосуд, обеспечивающий постоянство напора жидкости; 3 — диафрагма, устанавливающая скорость потока; 4 — измерительный сосуд с переливным устройством; 5 — металлический поплавок с сердечником 6; 7 — индуктивный датчик, включенный в схему измерительного моста 8; 9 — самопишущий прибор (или автоматический регулятор); 10 — термометр сопротивления для коррекции показаний на изменение температуры.     

Гидростатические плотномеры (рисунок 70) - метод основан на измерении давления столба жидкости постоянной высоты, т.к. давление, создаваемое столбом жидкости пропорционально ее плотности.

Для измерения плотности таким способом нет необходимости поддерживать постоянный уровень измеряемой жидкости в емкости.

Рисунок 70

Достаточно применить в качестве измерительного устройства дифманометр, который измеряет разность давлений DP, создаваемых двумя столбами жидкости H₁и H₂. Ясно, что при любом уровне в ёмкости разность столбов жидкости постоянная и перепад давлений будет зависеть только от плотности жидкости.

94. К основным характеристикам регулирующих органов относятся — перемещающее усилие, диапазон регулирования, расходная характеристика.

Перемещающее усилие — это усилие, которое необходимо приложить к регулирующему органу для его перемещения.
Диапазон регулирования — это изменение расхода вещества при перемещении регулирующего органа из одного крайнего п Диапазон регулирования — это изменение расхода вещества при перемещении регулирующего органа из одного крайнего положения в другое.
Расходной характеристикой называется зависимость между изменением положения регулирующего органа в процентах и расходом подаваемого в объект вещества. Расход подаваемого вещества зависит, однако, не только от положения регулирующего органа, но и от свойств подаваемого вещества, его плотности, вязкости, от условий работы регулирующего органа, в том числе напора, сопротивления среды, перепада давления на регулирующем органе. При постоянном перепаде на регулирующем органе его расходная характеристика является идеальной, по которой регулирующие органы сравниваются между собой. Расходные характеристики могут быть линейными и нелинейными. Наиболее предпочтительным видом характеристики является линейная зависимость между расходом подаваемого в объект компонента и положением регулирующего органа. Если достигнуть этого не удается на всех значениях характеристики от минимального расхода до максимального, то можно ограничиться линейным (или близким к линейному) участком характеристики в рабочем диапазоне, т. е. в наиболее часто встречающемся режиме работы объекта. Если простым сочленением исполнительного механизма с регулирующим органом не удается этого добиться, то используются нелинейные связи (сочленения) с помощью профилированных кулачков и тяг для придания характеристике желательной формы. отложения в другое.

116. 1. Классификация АСУ

 

Информационные системы

 

Цель таких систем – получение оператором информации с высокой достоверностью для эффективного принятия решений. Характерной особенностью для информационных систем является работа ЭВМ в разомкнутой схеме управления. Причём возможны информационные системы различного уровня.

Информационные системы должны, с одной стороны, представлять отчёты о нормальном ходе производственного процесса и, с другой стороны, информацию о ситуациях, вызванных любыми отклонениями от нормального процесса.

Различают два вида информационных систем: информационно-справочные (пассивные), которые поставляют информацию оператору после его связи с системой по соответствующему запросу, и информационно-советующие (активные), которые сами периодически выдают абоненту предназначенную для него информацию.

В информационно справочных системах ЭВМ необходима только для сбора и обработки информации об управляемом объекте. На основе информации, переработанной в ЭВМ и предоставленной в удобной для восприятия форме, оператор принимает решения относительно способа управления объектом.

Системы сбора и обработки данных выполняют в основном те же функции, что и системы централизованного контроля и являются более высокой ступенью их организации. Отличия носят преимущественно качественный характер.

В информационно-советующих системах наряду со сбором и обработкой информации выполняются следующие функции:

определение рационального технологического режима функционирования по отдельным технологическим параметрам процесса;

определение управляющих воздействий по всем или отдельным параметрам процесса;

определение значений (величин) установок локальных регуляторов.

Данные о технологических режимах и управляющих воздействиях поступают через средства отображения информации в форме рекомендаций оператору. Принятие решений оператором основывается на собственном понимании хода технологического процесса и опыта управления им. Схема системы советчика совпадает со схемой системы сбора и обработки информации.

 

Управляющие системы

 

Управляющая система осуществляет функции управления по определённым программам, заранее предусматривающим действия, которые должны быть предприняты в той или иной производственной ситуации. За человеком остаётся общий контроль и вмешательство в тех случаях, когда возникают непредвиденные алгоритмами управления обстоятельства. Управляющие системы имеют несколько разновидностей.

Супервизорные системы управления. АСУ, функционирующая в режиме супервизорного управления, предназначена для организации многопрограммного режима работы ЭВМ и представляет собой двухуровневую иерархическую систему, обладающую широкими возможностями и повышенной надёжностью. Управляющая программа определяет очевидность выполнения программ и подпрограмм и руководит загрузкой устройств ЭВМ.

Системы прямого цифрового управления. ЭВМ непосредственно вырабатывает оптимальные управляющие воздействия и с помощью соответствующих преобразователей передаёт команды управления на исполнительные механизмы. Режим прямого цифрового управления позволяет применять более эффективные принципы регулирования и управления и выбирать их оптимальный вариант; реализовать оптимизирующие функции и адаптацию к изменению внешней среды и переменным параметрам объекта управления; снизить расходы на техническое обслуживание и унифицировать средства контроля и управления.

Одним из главных признаков классификации АСУТП является их разделение по типовым задачам управления, которые ха­рактеризуют их назначения:

1. АСУТП обеспечивающие стабилизацию (поддержание) заданного рационального или оптимального технологического ре­жима, т. е. таких технологических параметров, на которые дейс­твующие возмущения оказывают существенное влияние. Напри­мер, к ним можно отнести системы стабилизации скорости резания при торцовой обработке деталей больших диаметров на металлорежущих станках, системы стабилизации скорости шли­фования при уменьшении диаметра шлифовального круга и др.

2. АСУТП, отрабатывающие с установленной точностью за­данное или непрерывно задаваемое рациональное (оптимальное) изменение технологического процесса. Такие системы програм­много или следящего управления применяются в роботах-мани­пуляторах, станках с ЧПУ, лифтовых подъемниках и пр.

3. АСУТП, самостоятельно (автоматически) выбирающие на­илучший по какому-либо признаку технологический режим и обеспечивающие его поддержание либо автоматически выбираю­щие наилучшую траекторию перемещения рабочего органа и обеспечивающие ее отработку с установленной точностью. К та­ким системам оптимального управления относятся АСУТП агре­гатов оптимального раскроя материала системы дотационной пе­рестройки, рассчитывающие и реализующие оптимальную про­грамму обжатий металла в отдельных клетях стана непрерывной прокатки и т. д.

Следующим признаком классификации АСУТП является ха­рактер производственного процесса — непрерывный и дискрет­ный. К производству с непрерывным циклом относятся, на­пример, следующие: добыча нефти и газа, их транспортировка по трубопроводным системам, крекинг-процессы, производство тепловой и электрической энергии и др. Также весьма широк класс промышленных изделий с технологическими процессами дискретного типа. Различие в объемах выпуска промышленной продукции (от нескольких миллионов до нескольких единиц из­делий) приводит к общепринятому разделению технологических процессов дискретного производства на процессы изготовления массовой и крупносерийной продукции (МКС-производства) и процессы изготовления мелкосерийной и единичной продукции (группа МСЕ-производств). В каждой из этих групп традиционно сложились различные подходы к организации многопродуктово­го производства с широкой номенклатурой выпускаемых изде­лий, контролю и обеспечению планируемого уровня качества го­товой продукции и автоматизации производства.

Структура АСУП

Автоматизация производства - это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.

Цель автоматизации производства заключается в повышении эффективности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, в создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства.

Функции АСУП

Функции АСУП устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУП на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУП. Каждая функция АСУП реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций. Функции АСУП в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):

- планирование и (или) прогнозирование;

- учет, контроль, анализ;

- координацию и (или) регулирование.