Основні терміни та визначення

Термін "автоматизація виробництва" має різні тлумачення залежно від того, який аспект загальної проблеми розглядається в конкретній ситуації - розробка, проектування, впровадження системи автоматизації тощо. У загальному плані автоматизація виробництва - це етап машинного виробництва, що характеризується звільненням людини від безпосереднього виконання функцій управління виробничими процесами та передачею цих функцій технічним засобам - автоматичним пристроям і системам. В основі автоматизації виробництва лежить поняття управління (в літературі вживається також менш вдалий для даного випадку термін "керування").

Управління - цілеспрямована дія на процес (об'єкт), яка забезпечує оптимальний чи заданий режим його роботи. Процес управління з точки зору загальних кібернетичних систем складається з ряду елементарних операцій та етапів, які є спільними для технічних систем І систем живої природи. Незалежно від мети, призначення, структури об'єкта процес управління передбачає виконання таких операцій, як:

- одержання та попередня обробка інформації про фактичний стан об'єкта, системи і навколишнього середовища;

- аналіз одержаної інформації, порівняння існуючої виробничої ситуації із заданою (необхідною);

- прийняття рішення про дію на об'єкт у певному напрямку та оцінка можливості реалізації такої дії;

- реалізація управління, тобто формування і здійснення дії за допомогою відповідних технічних засобів.

Якщо людина не бере участі у формуванні управляючої дії, управління називається автоматичним. У складних системах і ситуаціях прийняття остаточних рішень щодо управління залишається за людиною (в літературі - особою, яка приймає оптимальні рішення), тоді управління є автоматизованим. Відповідно до цього системи називаються автоматичними чи автоматизованими. В першому випадку за людиною залишаються лише функції по обслуговуванню системи і контролю за її функціонуванням. В другому - технічні засоби забезпечують людину оперативною інформацією, але остаточне рішення,тобто етапи оцінки ситуації та формування управлінь, приймає вона сама. Автоматичне управління і відповідно автоматичні системи є більш досконалими, вони знаходяться на вищому ступені розвитку. Але складні системи в комп'ютерно-інтегрованому виробництві часто не мають простих однозначних варіантів роботи, в них завжди є високий рівень невизначеності, тому вони і функціонують як автоматизовані. При здійсненні процесу управління часто доводиться спочатку відшукувати потрібний режим роботи, а потім його підтримувати. В окремих випадках для простих об'єктів значення технологічних змінних (параметрів) задаються наперед, тоді системи називаються автоматичними системами регулювання (АСР). Використовують також термін системи автоматичного регулювання (CAP), що можна розцінювати як синоніми.

У вступній частині вже відзначалося, що сучасні системи ав­томатизації об'єднуються у складні комп'ютерно-інтегровані системи, що вони багаторівневі (ієрархічні). Розглядаючи їх, слід, передусім, наголосити на тому, що сукупність взаємозв'язаних і взаємодіючих елементів у них призначена для досягнення певних цілей (розв'язання конкретних задач). Сукупність елементів системи та характер зв'язків між ними визначаються структурою останньої. При створенні й аналізі систем автоматизації виділяють такі структури:

- функціональну - сукупність частин для виконання окремих функцій: одержання інформації, її обробки, передачі і т.д.;

а

б

Рис. 1.1. Загальна структура АСР

- алгоритмічну - сукупність частин для виконання певних алгоритмів обробки інформації;

- технічну (конструктивну) - сукупність необхідних технічних засобів як відображення функціональної та алгоритмічної структур.

Розглянемо загальну структуру CAP як перший рівень ієрархічних систем управління (рис. 1, а).

Об'єкт управління (регулювання) ОУ - технологічний процес чи агрегат, в якому відбуваються перетворення речовини, хімічні реакції, тепло - та масообмін, переміщення речовин тощо з метою одержання продукту або напівпродукту заданої якості в необхідній кількості. Стан об'єкта характеризується сукупністю технологічних параметрів (температура, тиск, рівень...),який позначимо вектором Х = (XI, Х2,...Хп). В окремому випадку n=1,а Х є скаляром. Усі ці параметри відносно об'єкта - вихідні, а для системи -регульовані. В реальних умовах на об'єкт завжди впливають збурення - дії, що порушують його режим роботи. Позначимо вектор збурень Z⁼(Zl,Z2...Zm). 3aзнaчимо, що серед них є вимірювані й не вимірювані величини. До перших належать значення витрати, температури потоків, вмісту певних речовин у потоці тощо, до других - зміна умов тепло - та масообміну, коефіцієнтів хімічних реакцій і т.д. Природно, дію шкідливих збурень необхідно компенсувати (парирувати) за рахунок спеціально створюваних управляючих дій, до яких відносять зміни потоків речовин, енергоносіїв та ін. Ці дії формуються спеціальним пристроєм. В АСР - це автоматичний регулятор АР, яких може бути кілька - за кількістю регульованих величин X. Тоді управління U являє собою вектор U=(Ul,U2,...Uk). Автоматичний регулятор АР формує управління Up як функцію сигналу, що, у свою чергу, залежить від X, його заданого значення Хзад та збурення Z, яке надходить через компенсуючий пристрій КП. Структури АСР можна при потребі деталізувати. На рис. 1, б додатково показані датчики (пристрої для вимірювання) Д1 і Д2, за допомогою яких відповідно вноситься інформація про значення Z та X, виконавчий механізм ВМ і регулювальний орган РО, що формують дії на об'єкт. Задане значення Хзад може вводитися на елемент порівняння ЕП за допомогою спеціального задавача ЗД. ПР - перетворювач.

Процес функціонування АСР полягає в тому, що система повинна забезпечувати найкраще виконання двох умов: з максимальною точністю підтримувати Х_зад і повністю компенсувати (парирувати) збурення. Але це "ідеальна" система, а у реальних наближення до ідеальної оцінюється рядом показників, серед яких основним є похибка (непогодження) ∆Х = Х_зад— X.

Автоматичні системи мають різне призначення, різні структури, реалізуються різними технічними засобами, але для забезпечення працездатності необхідне дотримання таких умов:

- системи повинні бути стійкими, тобто всі перехідні процеси в них мають бути збіжними незалежно від причин, які їх викликали. Стійкість - необхідна, але недостатня умова працездатності АСР: нестійкі системи не використовуються, але для остаточної їх оцінки потрібні інші показники;

- системи повинні забезпечувати якість перехідних процесів, яку характеризують кількісними показниками - величиною відхилень у статиці та динаміці, тривалістю і коливальністю процесів тощо;

- системи мають бути надійними, тобто у змінюваних умовах функціонування повинні зберігати працездатність. Дотримання цих вимог є необхідним і достатнім для оцінки АСР щодо її використання.

Дата добавления: 2014-01-07