Классификация автоматических систем управления
КУРС ЛЕКЦИЙ
ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Введение
Курс «Элементы автоматических устройств» является одним из важнейших. Его влияние на студента очень велико. Дисциплина «Элементы автоматических устройств» занимает важное место в учебном процессе.
Современные энергетические системы относятся к наиболее сложным большим автоматизированным системам, созданным человеком.
Задачи производства, распределения электроэнергии, надежность электроснабжения решаются комплексом автоматических устройств, функционирующих на основе переработки и использования информации о состоянии электроэнергетических управляемых объектов, также о возмущающих воздействиях на них и о состоянии процесса производства, передачи и распределения электроэнергии в целом. Несмотря на большое их разнообразие они функционируют на общих принципах как информационные технические средства.
В курсе основное внимание уделено функциональным элементам устройств автоматического и автоматизированного управления в электроэнергетике, их характеристикам: предъявляемым к ним требования; устройствам переработки и преобразования информации; программируемым логическим контроллерам.
Задача курса заключается в том, чтобы дать общие понятия и представления о системах управления, автоматизации, которые нас окружают в повседневной жизни и как они работают.
|
|
|
Основы построения АСУ
Автоматизированная система (АС) — это система, состоящая из человека и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций. Причем, информационная технология предусматривает применение средств вычислительной техники для сбора, обработки, хранения и использования данных. Таким образом, автоматизированные системы управления (АСУ) предусматривают широкое применение электронных вычислительных машин.
Автоматическая система – это система, в которой управление осуществляется без непосредственного участия человека и сознательно направленное на выполнение алгоритма управления.
При постановке какой-либо задачи из окружающего мира выделяется множество взаимосвязанных элементов, которые объединяются общим решением работы, и предназначаются для выполнения общих для всех элементов целей. При этом каждый элемент в отдельности или их частные комбинации выполняет свои частные цели. Это объединение элементов выполняет какие-либо преобразования тех или иных общих форм существования материи из одних видов в другие.
Система – совокупность элементов, связанных между собой общими режимами работ для достижения общих целей преобразования видов материи при некотором отличии целей и свойств всей системы от целей и свойств отдельных её элементов или частичных комбинаций.
|
|
|
Управление – воздействие на объект для реализации заранее принятых целей, оно осуществляется на основании анализа получаемой информации об объекте и окружающей его внешней среде.
Алгоритм управления – целенаправленное воздействие на управляемые объекты (системы).
Управляемая система – система, являющаяся объектом управления, управление осуществляется для того, чтобы обеспечить надлежащее функционирование управляемой системы.
Управляющая система – система, осуществляющая функции управления.
Система управления – это термин, употребляемый иногда взамен термина "управляющая система". Однако чаще всего более строго он трактуется как система, объединяющая две подчиненные системы: управляющую и управляемую. В дальнейшем этот термин будет использоваться именно в этом смысле (например, станок с ЧПУ, электронный блок).
Архитектура и группы АСУТП
АСУ – человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и переработку информации, необходимой оптимизации управления устройств технологических процессов или информационных потоков.
|
|
|
АСУ технологического процесса (АСУТП) – АСУ для выработки и реализации управляемых воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием качества управления.
В таких системах обеспечивается реализация законов управления и как следствие эффективное ведение технологического процесса. При этом качество выпускаемой продукции не зависит от квалификации обслуживающего персонала. Достигается высокий уровень качества, обеспечивается высокий уровень загрузки оборудования и должен обеспечиваться минимум приведенных затрат.
1. АСУТП обеспечивающая стабилизацию заданного или оптимального технологического режима, т.е. таких технологических параметров, на которые действующие возмущения оказывают существенное влияние.
2. АСУТП обрабатывающие с установленной точностью заданные или непрерывно выдаваемые изменения технологических процессов. (Системы следящего управления.)
3. АСУТП самостоятельно вырабатывающие наилучший технологический режим и обеспечивающие его поддержание автоматически, вырабатывающие наилучшую траекторию ведения процесса.
|
|
|
Многие АСУ имеют взаимные связи с узлами других АС и все системы АСУ имеют иерархическую структуру в которой можно проследить ход управляющего воздействия от центрального органа управления к управляемому органу. (Иерархия автоматизированной системы определяет порядок подчинения взаимосвязанных подсистем с общей системой управления.)
Иерархия
Рис. 1. Архитектура АСУ ТП
Более высокий уровень автоматизированных АСУ это комплексные АСУТП. Как правило, комплексные АСУТП имеют взаимные связи с узловыми АС, а так же дополняются узлами и автоматизированными системами переработки информации, образующими систему управления предприятием.
Каждым видом оборудования осуществляет управление автоматизированная система АСУТП 1-го уровня.
Автоматизированные системы 1-го уровня могут быть связаны между собой и вырабатывают управляющее воздействие на оборудование в зависимости от взаимодействия оборудования.
Основный принцип, по которому строится АСУ это объектная ориентация, т.е. комплекс средств объединяется в один модуль или объект, который выполняет свои функции строго при определенном воздействии. Это воздействие может быть сигналом от управляющей системы более высокого уровня.
Подсистемы АСУ разделяются по функциональному и структурному принципу. Если функции системы ограничены одним механизмом, то эта система называется локальной. Если механизмы, управляющие локальными системами тесно связаны между собой, то их взаимная координация осуществляется узловой АСУТП. Объединение локальных систем осуществляется по территориальным или функциональному признакам.
В последние годы при разработке АСУТП рамки иерархий сокращается, в связи с применением прямого цифрового управления. Происходит замена структурной иерархии арифметической.
Таким образом, АСУ представляет собой комплекс средств технического, информационного, математического и программного обеспечения.
Классификация автоматических систем управления
Большое разнообразие, используемых в технике систем АУ требует применение различных признаков классификации таких систем. Рассмотрим классификации:
1. По характеру алгоритма функционирования:
1.1 Система стабилизации.
Они поддерживают требуемое значение управляемой величины с заданной
точностью. В этих системах задающих воздействие x(t)=const. Стабилизация выходной величины ОУ осуществляет автоматический регулятор.
1.2 Системы программного управления.
Они предназначаются для изменения управляемой величины по определенному предписанию программе, которое составляется заранее на основании требований технического процесса. Сама программа задается при помощи задатчика и представляет собой последовательность команд в соответствии с алгоритмом функционирования ОУ.
1.3 Следящие автоматические системы.
Они предназначаются для изменения управляемой величины по закону, заранее неизвестной функции времени. В таких системах применяется своя терминология:
・ входная величина – ведущая
・ выходная – ведомая
・ окончание процесса – отработка и т.д.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 988; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!