Основные принципы построения локальных систем автоматического регулирования

Всякий технологический процесс характеризуется определенными физическими величинами или параметрами.

При автоматическом регулировании решаются, как правило, задачи трех типов.

Первый тип задач – поддержание технологических параметров на заданном уровне. Автоматические системы регулирования, решающие задачи такого типа, называют системами стабилизации. Примерами систем стабилизации могут служить системы регулирования температуры и влажности воздуха в установках кондиционирования воздуха, давления и температуры перегретого пара в котлоагрегатах, числа оборотов в паровых и газовых турбинах.

Второй тип задач – поддержание соответствия между двумя зависимыми или одной зависимой и другими независимыми величинами. Системы, регулирующие соотношения, получили название следящих автоматических систем, например автоматические системы регулирования соотношения «топливо – воздух» в процессе сжигания топлива или соотношения «расход пара – расход воды» при питании котлов водой.

Третий тип задач – изменение регулируемой величины во времени по определенному закону. Системы, решающие этот тип задач, называют системами программного регулирования. Характерным примером такого типа систем является система регулирования температуры при термической обработке металла.

Максимальный положительный эффект функционирования технологического объекта при минимальных затратах сырья, энергии и т.п. обеспечивают экстремальные (поисковые) автоматические системы, которые получили широкое распространение в последние годы.

Система автоматического регулирования (САР) – совокупность технических средств, с помощью которых одну или несколько регулируемых величин без участия оператора приводят в соответствие с их заданными значениями, путем выработки воздействия на регулируемые величины в результате сравнения их действительных значений с заданными.

В общем случае в состав простейшей САР должны входить следующие элементы:

- объект регулирования (ОР), характеризующийся регулируемой величиной х;

- измерительное устройство (ИУ), измеряющее регулируемую величину и преобразующее ее в форму, удобную для дистанционной передачи;

- задающее устройство (ЗУ), из которого поступает сигнал g(t) определяющий заданное значение или закон изменения регулируемой величины;

- суммирующее устройство (СУ), в котором действительное значение регулируемой величины х сравнивается с предписанным ее значением g(t) и выявляется отклонение e = g(t) – x;

- регулирующее устройство (РУ), вырабатывающее при поступлении на его вход отклонения e регулирующее воздействие, которое необходимо подать на объект регулирования, чтобы устранить имеющееся отклонение регулируемой величины х от предписанного значения g(t);

- исполнительный механизм (ИМ). Регулирующее устройство в общем случае является сложным функциональным элементом, формирующим закон регулирования и обеспечивающим возможно быстрое восстановление предписанного значения регулируемой величины. При этом учитываются характер отклонения, его значение, скорость нарастания отклонения и т.п. Для увеличения быстродействия в РУ при формировании закона регулирования используют маломощные сигналы. Соответственно на выходе РУ регулирующее воздействие имеет небольшую мощность и, кроме того, выдается в форме не пригодной в общем случае для непосредственного воздействия на объект регулирования. Для усиления регулирующего воздействия и преобразования его и форму x_р, пригодную для воздействия на объект регулирования, применяют специальные исполнительные механизмы, являющиеся исполнительными выходными устройствами регулирующего элемента, формирующего закон регулирования;

- регулирующий орган (РО). Исполнительные механизмы выпускаются промышленностью унифицированными. Из-за много разнообразия объектов регулирования в большинстве случаев исполнительный механизм не может непосредственно воздействовать на регулируемую величину. Поэтому объекты регулирования снабжают специальными регулирующими органами РО, через которые ИМ воздействует на регулируемую величину;

- линии связи, через которые сигналы передаются от элемента к элементу в автоматической системе. В качестве линий связи для передачи электрических сигналов в автоматических системах управления технологическими процессами используют электрические кабели, передача пневматических и гидравлических сигналов осуществляется через медные, стальные или пластмассовые трубопроводы с внутренним диаметром 4 ÷ 20 мм.