Примечание
Примечание
В некоторых случаях задающее устройство конструктивно объединено с регулятором.
Регулятор (Р) с помощью элемента сравнения определяет отклонение текущего значения регулируемого параметра от заданного значения и формирует командный сигнал в соответствии с заложенным в нем алгоритмом регулирования. Сигнал, формируемый регулятором, по мощности не всегда достаточен, чтобы управлять ИУ, поэтому регулятор часто снабжается усилителем мощности.
Устройство автоматической системы управления, воздействующее на технологический процесс в соответствии с полученным от регулятора командным сигналом, называется исполнительным устройством (ИУ). Как правило, в нем можно выделить два функциональных элемента: регулирующий орган и исполнительный механизм.
Исполнительный механизм (ИМ) предназначен для усиления мощности командного сигнала, получаемого от регулятора, и воздействия на регулирующий орган (РО).
Исполнительный механизм, перемещающий затвор регулирующего органа, часто называют исполнительным двигателем, или серводвигателем (сервомеханизмом).
|
|
Регулирующий орган (РО) — техническое средство изменения материального или энергетического потока, влияющего на регулируемую величину в ОУ. Это устройство, непосредственно воздействующее на ОУ для поддержания заданного значения регулируемой величины или изменения ее по заданному закону.
При исследовании динамических свойств системы регулирования по каналу задающего воздействия (вход — задающее воздействие , выход — регулируемая величина , возмущающее воздействие отсутствует или является постоянной величиной), систему автоматического управления удобно изображать упрощенной структурной схемой, представленной на рис. 15.
При исследовании динамических свойств системы регулирования по каналу возмущающего воздействия (вход — возмущающее воздействие , выход — регулируемая величина , задающее воздействие является постоянной величиной) САР обычно изображают упрощенной структурной схемой, представленной на рис. 16.
Для повышения устойчивости и улучшения динамических свойств системы управления в нее вводят корректирующие устройства (на рис. 14 не показаны). В зависимости от способов подключения корректирующие устройства делятся на последовательные и параллельные. С помощью последовательных корректирующих устройств происходит преобразование сигнала ошибки, и в управляющее воздействие вводятся составляющие, пропорциональные производной и интегралу от ошибки по времени. Параллельные корректирующие устройства (местные дополнительные обратные связи) подают сигнал с выхода элемента на вход одного из предыдущих. Функции корректирующих устройств могут выполнять компьютеры.
|
|
Рис. 15. Структурная схема САР по каналу задающего воздействия
Рис. 16. Структурная схема САР по каналу возмущающего воздействия
Технической базой построения АСУ ТП и АСУП в различных отраслях промышленности является Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). В основу построения и развития ГСП положены следующие принципы:
1. выделение типовых функций автоматического контроля, регулирования и управления;
2. минимизация номенклатуры технических средств;
3. построение технических устройств на основе типовых унифицированных блоков и модулей;
4. агрегатное построение сложных систем управления на основе унифицированных приборов и устройств;
5. совместимость приборов и устройств ГСП на основе:
а) унификации сигналов связи, используемых для обмена ин
формацией между изделиями ГСП в системах управления (информационная совместимость);
б) унификации конструкций (конструктивная совместимость);
в) унификации эксплуатационных требований (эксплуатационная совместимость);
г) унификации метрологических характеристик средств измерений (обеспечение единства измерений или метрологическая совместимость).
По функциональному признаку технические средства ГСП разделяются на средства:
• получения информации о состоянии ХТП (к ним относят первичные измерительные преобразователи, нормирующие преобразователи, формирующие унифицированный сигнал, измерительные приборы, устройства алфавитно-цифровой информации). Устройства этой группы предназначены для преобразования измеряемой физической величины в удобный для восприятия, передачи и обработки сигнал измерительной информации;
• приема, преобразования и передачи информации по каналам связи (к ним относят различные преобразователи сигналов и кодов, коммутаторы измерительных цепей, шифраторы и дешифраторы, согласующие устройства, устройства для дистанционной передачи и т. д.). Эти средства используют для приема, преобразования и передачи сигналов, содержащих измерительную информацию и несущих команды управления;
• преобразования, обработки, хранения информации и формирования управляющих воздействий, представления информации операторам (к ним относят функциональные и операционные преобразователи), а также логические устройства, анализаторы сигналов, запоминающие устройства, регуляторы (контроллеры), задатчики, управляющие вычислительные устройства. Эти средства представляют центральную часть ГСП;
• использования командной информации для воздействия на технологический процесс (к ним относят исполнительные устройства, состоящие из исполнительных механизмов и регулирующих органов, усилители мощности и вспомогательные устройства к ним).
По роду энергии, используемой в качестве носителя информации при передаче сигналов, устройства ГСП делятся на:
• электрические (обладают быстродействием, высокой точностью, способностью передачи информации на большие расстояния, а также большой «емкостью» каналов передачи информации);
• пневматические (способны работать во взрыво- и пожароопасных производствах);
• гидравлические (обеспечивают точные перемещения исполнительных устройств и большие перестановочные усилия).
Для обеспечения информационного сопряжения в ГСП применяют унифицированные сигналы. Унифицированный сигнал ГСП — сигнал дистанционной передачи информации с унифицированными параметрами. Вид носителя информации и параметры унифицированного сигнала не зависят от вида измеряемой величины, метода измерения и диапазона изменения измеряемой величины. Обычно унифицированные сигналы получаются в результате преобразования и нормирования сигналов первичных измерительных преобразователей при помощи встроенных в датчики или внешних нормирующих преобразователей. В зависимости от вида унифицированных параметров в ГСП применяют унифицированные сигналы четырех групп:
|
|
• сигналы тока и напряжения электрические непрерывные;
• сигналы частотные электрические непрерывные;
• сигналы электрические кодированные;
• пневматические сигналы.
Основные виды унифицированных сигналов ГСП приведены в табл. 1.
Таблица 1. Основные виды унифицированных сигналов ГСП
Электрические сигналы | Пневматический сигнал | ||||
Постоянныйток | Напряжение постоянного тока | Напряжение переменного тока | Частота | ||
мА | мВ | В | В | кГц | кПа |
0...5 | 0...10 | 0...10 | 0...2 | 4...8 | 20... 100 |
0...20 | 0...20 | 0...1 | |||
4...20 | -10... 0...+10 | -1...0...+1 | -1...0...+1 | 2...4 | |
-5...0...+5 |