Автоматические системы контроля , управления и регулирования

Ранее были рассмотрены алгоритмы, описывающие действия разных исполнителей в самых различных ситуациях — как в быто­вых, так и в производственных. Однако любой из этих алгоритмов воспринимался нами как последовательность команд и указаний, отданных человеком, а некая абстрактная машина, которая ука­зывалась как исполнитель алгоритма, представлялась, скорее, в виде человекообразного робота, слышавшего, понимавшего и вы­полнявшего эти команды своими руками.

Конечно, реальные команды алгоритмов не звучат громкими голосами и для их восприятия машинам не нужны уши. Техниче­ские устройства, выполняющие алгоритмы, используют другие способы передачи и приема информации и действуют не руками. Они объединяются в системы, способные путем выполнения мно­жества алгоритмов решать важнейшие задачи автоматизации про­изводства — контроля, управления и регулирования.

3.1. Основные понятия и определения 3.1.1. Процессы

Как уже указывалось в гл. I, из всего многообразия производ­ственной жизни мы будем рассматривать только то, что непос­редственно связано с созданием, накоплением, преобразованием и транспортированием материалов, изделий и энергии.

Каждая из перечисленных задач требует совершения опреде­ленных операций в определенной последовательности — только в этом случае задача будет выполнена, т.е. будет достигнута постав­ленная цель. При этом под операцией будем понимать действие, совершаемое определенным образом над определенным объектом на определенном оборудовании. Понятие операции может быть более широким или более узким — это зависит от сложившейся в разных отраслях практики и от того, насколько детально описы­ваются этапы решения задачи. Мы делаем акцент на сущность операции — она является структурной единицей процесса.

37

Процесс — последовательность операций, ведущих к достиже­нию цели.

Изготовление бутерброда, сортировка изделий, погрузка кон­тейнеров, заполнение резервуаров, нагрев вещества до заданной температуры — все это технологические процессы.

Есть на предприятиях еще одна группа процессов, которые непосредственно не связаны с производством, но с точки зре­ния автоматизации их можно рассматривать так же, как техно­логические процессы. Например, нагрев детали до заданной тем­пературы — технологический процесс, но точно так же можно обеспечить поддержание нормальной температуры в производ­ственных помещениях. Контроль состояния дискретных испол­нительных механизмов (открыт —закрыт) — элемент технологи­ческого процесса, но по этому же принципу организована сис­тема охраны помещений (и не только на производстве, но и в жилых домах).

Эти примеры показывают, что при творческом подходе можно применить знания, полученные при изучении автоматизации про­изводства, во многих других областях нашей жизни, в том числе не имеющих к производству никакого отношения.

Управление

Последовательность действий, которые следует предпринять для достижения какой-либо цели, нужно сначала разработать (придумать), затем записать и выполнить. Результатом разработ­ки последовательности действий является план действий в голо­ве разработчика, результатом записи — алгоритм, а результатом выполнения — последовательность операций (технологический процесс).

Если технологический процесс выполняет человек, то ему понятно, как обеспечить выполнение последовательности дей­ствий, предусмотренной алгоритмом. Например, вряд ли у вас вызовет вопросы процесс изготовления бутерброда, описанный ранее.

Для выполнения каких-либо действий машиной нужно обес­печить понимание ею алгоритма как последовательности команд, ведущих к достижению цели. Человеку достаточно увидеть алго­ритм в словесной или графической форме, чтобы реализовать тех­нологический процесс. Машина увидеть алгоритм не может. Даже если он записан на алгоритмическом языке, прочитать его коман­ды машине не по силам.

Следовательно, при машинном исполнении алгоритма между ним и технологическим процессом должен быть посредник, кото­рый обеспечит понимание машиной команд алгоритма. Нужен

38

некий переводчик, умеющий переводить команды в такие воз­действия на машину, которые заставят ее выполнять нужные дей­ствия в соответствии с алгоритмом. Функция, которую предстоит выполнять этому переводчику, называется управлением.

Управление — это формирование воздействий на объект в соот­ветствии с заданным алгоритмом.

Объект, на который производится воздействие, называется объектом управления. Им может быть не только машина, но и че­ловек, предприятие, общество, а также процесс, например тех­нологический.

Формировать управляющее воздействие тоже может как чело­век, так и машина.

Человека, выполняющего функции управления, называют по-разному: управляющий, директор, руководитель, а также води­тель, пилот, машинист и т.д. Человека, управляющего автомати­зированной системой, принято называть оператором. В автомати­ческих системах управляющие воздействия формирует управляю­щее устройство.

Водитель управляет автомобилем в соответствии с планом по­ездки для достижения поставленной цели — попадания на нуж­ную улицу или в нужный город. Он воздействует на автомобиль через руль, педаль тормоза, рычаг переключения передач. Води­тель в этом случае — управляющий, а автомобиль — объект уп­равления. Пилот, ведущий самолет, — тоже управляющий, во всяком случае до тех пор, пока он не передаст управление авто­пилоту. Тогда автопилот станет управляющим устройством, объек­том управления которого будет самолет. Машина будет управлять машиной, т.е. самолет станет полностью автоматической систе­мой.

Любая машина, используемая в качестве объекта управления, обычно способна выполнять одно за другим разные действия, а также выполнять одно и то же действие многократно. Последова­тельность действий (операций) — это уже процесс. Поэтому меж­ду управлением машинами и управлением процессом существен­ной разницы нет.

Управление технологическим процессом — это управление последовательностью операций, т.е. формирование управляющих воздействий на тех, кто эти операции выполняет. В цехе, где ра­боты выполняются вручную, управление технологическим про­цессом сводится к управлению руководителем действиями рабо­чих. Если же действия совершают машины, то управление про­цессом представляет собой формирование воздействий на ма­шины, с тем чтобы они выполняли нужные действия в нужной последовательности в соответствии с алгоритмом. В этом случае воздействовать на машины может как оператор, так и управляю­щее устройство.

39

Сигналы

Как уже было сказано ранее, управление — это формирование воздействий на объект управления. Что представляют собой эти воздействия? Ответ зависит от того, кто или что является объек­том управления.

Если объект управления — человек, то воздействие на него в соответствии с алгоритмом представляет собой отданное ему уст­но или письменно распоряжение о выполнении той или иной последовательности действий, т.е. воздействие является инфор­мационным. Если же объект управления — машина, то воздей­ствие должно быть таким, чтобы оно вызвало у машины ответную реакцию в виде совершаемого ею нужного действия.

Под машиной подразумевается устройство, выполняющее за человека ту или иную работу. Но человеку свойственны два вида работы: умственная и физическая. Умственная работа связана с переработкой информации, физическая — с энергетическим воз­действием на объекты материального мира. Соответственно раз­личаются машины, перерабатывающие информацию, которые называются информационными устройствами, и машины, обеспе­чивающие энергетическое воздействие на объекты, которые на­зываются исполнительными механизмами.

Технологические процессы связаны с созданием и преобразо­ванием объектов материального мира. Для выполнения операций технологического процесса исполнительные механизмы затрачи­вают энергию, поэтому управляющее воздействие, которое зас­тавляет их работать, тоже должно быть энергетическим.

Существует множество вариантов такого воздействия: элект­рическое, механическое, гидравлическое и др. Эти воздействия характеризуются различными физическими величинами: элект­рическим напряжением, перемещением, давлением и т.д. Напри­мер, управляющее воздействие может представлять собой подан­ный на исполнительный механизм электрический ток или напря­жение, созданное в трубопроводе давление, перемещение заслонки и т.д.

Напряжение, давление, перемещение могут быть и больши­ми, и маленькими, действовать в течение разных интервалов вре­мени и иметь разные направления, т. е. эти физические величины могут изменяться. Изменения могут быть связаны с состоянием устройств, формирующих эти величины, а значит, они могут со­держать информацию об этих устройствах.

Информация, которая может быть использована в каких-либо полезных целях, называется полезной информацией, а физическая величина, содержащая эту информацию, называется сигналом.

Сигнал — это изменяющаяся физическая величина, значения которой содержат полезную информацию.

40

Изменяющиеся физические величины, не несущие полезной информации, в теории информации относятся к шумам.

Следует отличать сигнал от его носителя. Носителями сигналов являются материальные объекты, обладающие энергией: элект­рический ток, поток жидкости, свет (электромагнитное поле) и т.д. Соответственно сигналы могут быть электрические, гидрав­лические, световые и др. Практически во всех автоматических си­стемах используют электрические сигналы.

Сигнал является одной из характеристик его носителя: сила тока, давление жидкости, интенсивность света, а в некоторых слу­чаях — время существования сигнала.

Таким образом, управляющие воздействия представляют со­бой сигналы, формируемые оператором или управляющим уст­ройством и передаваемые исполнительным механизмам, которые называются сигналами управления, или управляющими сигналами.

В зависимости от того, какое действие должен выполнить ис­полнительный механизм, возможны два вида управляющих сиг­налов: аналоговые и дискретные. Аналоговые сигналы ис­пользуют в случаях, когда выполняемое действие имеет количе­ственную характеристику: «повернуть заслонку на 4Г», «перемес­тить движок реостата на 27 мм», «увеличить частоту вращения двигателя до 600 об/мин» и т.д. В этом случае управляющее воз­действие должно быть изменяемым, чтобы обеспечить именно такую реакцию исполнительного механизма, которая требуется для правильного выполнения данной операции и всего алгорит­ма, т.е. управляющий сигнал должен содержать информацию о количественной характеристике действия.

Например, исполнительный механизм должен переместить за­готовку в зависимости от заданных условий или на 3 мм, или на 5,1 мм, или на 8,2 мм. Изменяя значение управляющего сигнала, например электрического напряжения, мы должны иметь возмож­ность обеспечить нужное перемещение. Другой пример: для нагре­ва детали до заданной температуры мы должны, подавая соответ­ствующий сигнал, оказать на нагревательное устройство воздей­ствие, приводящее именно к этой температуре. И расстояние, и температура могут быть любыми (конечно, в определенных пре­делах), значит, задающие их управляющие сигналы тоже могут иметь любые значения.

Большинство физических величин могут принимать любые зна­чения. Если они изменяются, то их значения могут становиться чуть-чуть больше или чуть-чуть меньше, причем количество чуть-чуть отличающихся различных значений бесконечно. Такие вели­чины называются аналоговыми. Они непрерывны, т.е. их значе­ния не могут изменяться скачками.

Аналоговыми называются величины, которые могут иметь бес­численное множество значений.

41

Следовательно, управляющие сигналы, которые могут иметь любые значения, тоже являются аналоговыми. Понятие «любые значения» здесь не совсем точное, так как сигналы вырабатыва­ются конкретными устройствами с определенными характерис­тиками, ограниченными, например, напряжением питания. По­этому значения сигналов могут быть любыми только в определен­ных пределах.

Сигналы, которые могут принимать любые значения (в опре­деленных пределах), называются аналоговыми.

Каждый исполнительный механизм под действием аналогово­го управляющего сигнала выполняет предписанное действие на­столько, насколько это определено значением сигнала.

Дискретные сигналы используют в случаях, когда вы­полняемое действие не имеет количественной характеристики, т. е. оно может быть выполнено только однозначно — его невоз­можно выполнить ни чуть-чуть больше, ни чуть-чуть меньше (на­пример: «закрыть клапан», «переместить рычаг до упора», «вклю­чить двигатель», «установить инструмент А в позицию № 7» и т.д.). У клапана могут быть только два состояния: он или открыт, или закрыт (его нельзя закрыть чуть-чуть больше). Точно так же нельзя чуть-чуть больше включить двигатель — он или включен, или выключен. И хотя инструмент А может иметь много позиций, каждая из них однозначна — нельзя установить его в позицию № 7 чуть-чуть больше или чуть-чуть меньше.

В этих примерах управляющий сигнал может быть самым про­стым, например в виде подаваемого на исполнительный меха­низм электрического напряжения. Нет напряжения — нет дей­ствия, подано напряжение — выполняется действие. Возможно, в каких-то случаях это напряжение придется подать несколько раз (например, семь импульсов напряжения, чтобы установить инст­румент в позицию № 7). Но значение подаваемого напряжения стандартное, фиксированное, оно определяется только паспорт­ными данными исполнительного механизма, а не производимым им действием. Для управления важно не значение напряжения, а то, есть оно или нет, т. е. такой управляющий сигнал может иметь только одно из двух фиксированных значений: или ноль, или не­которое значение, определяемое характеристиками объекта уп­равления.

Существуют величины, которые характеризуются множеством фиксированных значений, например количество каких-либо объек­тов, которое всегда выражается целыми числами.

Величины, которые имеют два фиксированных значения или более, называются дискретными.

Дискретные величины по своей природе прерывистые, так как между любыми двумя соседними значениями этих величин име­ется разрыв, называемый шагом дискретизации.

42

Сигналы, имеющие два фиксированных значения или более, также называются дискретными.

В системах контроля и управления обычно используются дво­ичные дискретные сигналы, имеющие только два фиксирован­ных значения, как рассмотренные ранее управляющие сигналы.

Можно создать условия, при которых аналоговые величины проявляют себя как дискретные. Например, масса — аналоговая величина. Но если вы купили несколько пакетов молока по 1 кг каждый, то масса вашей покупки становится дискретной — сколько бы ни было у вас пакетов, их общая масса может иметь только фиксированные значения: 2, 3, 4 кг и т.д. Такое преобразование аналоговой величины в дискретную называется дискретизацией.

Таким образом, любая физическая величина по характеру из­менения ее значения может быть или постоянной (если она имеет только одно фиксированное значение), или дискретной (если она может иметь два и.ш более фиксированных значений), или анало­говой (если она м;;;ет иметь бесчисленное множество значений).

В автоматических системах постоянные по значению физиче­ские величины часто используются в качестве эталонных для срав­нения с ними других величин, изменяющихся в ходе различных процессов.

Мы рассмотрели различные виды управляющих сигналов. Од­нако сигналы могут содержать не только информацию, необходи­мую для управления, но и любую другую информацию, которую нужно передать различным техническим устройствам или опера­тору. Например, сигналы, формируемые различными датчиками, несут информацию о значениях технологических параметров, со­стоянии исполнительных механизмов и т.д.

Исполнительные механизмы

Исполнительный механизм (ИМ} — это устройство, воздейству­ющее на объекты в соответствии с полученным управляющим сигналом.

Рассмотрим на примерах, как исполнительные механизмы вос­принимают управляющие сигналы и выполняют предписанные ими действия.

В подразд. 2.2.3 был рассмотрен алгоритм сортировки изделий. Не учитывая организацию повторения цикла и измерения диа­метра изделия, рассмотрим выполнение команд Поместить изде­лие в магазин № 1 и Поместить изделие в магазин № 2. Очевидно, что исполнительный механизм, выполняющий эти действия, дол­жен иметь некий рычаг, сдвигающий изделие с конвейера либо в сторону первого магазина, либо в сторону второго магазина. В та­кой ситуации на ИМ может подаваться сигнал, например, в виде

43

электрического тока, протекающего либо в одном, либо в другом направлении. Электрический ток обладает энергией, за счет кото­рой может производиться перемещение рычага. Информация о номере магазина выражается направлением тока, в зависимости от которого рычаг смещается в ту или другую сторону.

В подразд. 2.2.3 также был рассмотрен алгоритм погрузки кон­тейнеров. Легко представить кран, который поднимает контей­нер, переносит его к вагону и погружает в вагон. Вопрос заключа­ется в том, какие сигналы надо подавать крану для выполнения этих действий.

Пусть подъем и перемещение груза осуществляются с помо­щью электродвигателей, которые являются исполнительными механизмами. Тогда сигнал может представлять собой электриче­ское напряжение, которое подается на двигатель в течение како­го-то времени.

Очевидно, что чем больше это время, тем на большую высоту кран поднимет груз и на большее расстояние его переместит. Сле­довательно, информация в этом сигнале представлена его дли­тельностью, т.е. временем подачи напряжения на электродвига­тель.

Для выполнения команды Поднять очередной контейнер напря­жение подается на двигатель подъема груза в течение времени, необходимого для подъема груза на достаточную высоту. Для вы­полнения следующей команды Переместить контейнер к вагону напряжение подается на двигатель, перемещающий кран с гру­зом, в течение времени, необходимого для перемещения груза от контейнерной площадки до вагона. Для выполнения команды Погрузить контейнер в вагон напряжение подается на двигатель, опускающий груз, в течение времени, необходимого для опуска­ния груза до пола вагона.

Конечно, выполнение алгоритмов представлено здесь упрощен­но, но оно позволяет понять, какими могут быть сигналы и как на них реагируют ИМ.

Наиболее часто в автоматических системах используются электрические ИМ. Однако существуют механизмы, использую­щие в качестве источника энергии сжатый воздух, — пневмопри­воды. В гидроприводах используется энергия жидкости под давлени­ем. Чаще эти механизмы являются комбинированными и исполь­зуют еще и электрическую энергию.

Датчики

В подразд. 2.2.2 был рассмотрен алгоритм изготовления бутерб­рода. Это алгоритм с ветвлением, и выполняемые действия зави­сят от того, есть ли хлеб в хлебнице. Как это проверить?

44

Если исполнителем алгоритма являетесь вы, то вам достаточно заглянуть в хлебницу. Информацию о том, есть ли там хлеб, вы получите с помощью органов зрения — глаз.

У машины глаз нет, поэтому машине — исполнителю алгорит­ма — требуется какое-то устройство, которое сообщало бы ей нужную информацию. В данном случае это должна быть информа­ция типа «есть —нет». Аналогичное устройство необходимо для выполнения алгоритма сортировки изделий, рассмотренного в подразд. 2.2.3 (там нужно было определить наличие изделий на конвейере). Каким может быть такое устройство и как оно может определить наличие или отсутствие хлеба в хлебнице или детали на конвейере, будет рассмотрено далее.

В подразд. 2.2.4 был рассмотрен алгоритм нагрева детали до нуж­ной температуры. В этом алгоритме есть условие Если температура меньше /, то... Как узнать температуру детали? Для этого нужно какое-то устройство, получающее информацию о температуре и передающее ее дальше для использования при выполнении алго­ритма. Причем это уже не простейшая информация типа «есть — нет», а информация о текущем значении температуры, изменяю­щейся в широком диапазоне.

По этим примерам можно сделать вывод, что для выполнения алгоритмов кроме исполнительных механизмов нужны устройства, умеющие получать информацию об объектах окружающего мира, в том числе воспринимать физические величины, характеризую­щие свойства и состояние этих объектов (перемещение, темпера­туру, влажность, давление, электрическое напряжение и т.д.). Полученную информацию они должны передавать тому, кто бу­дет использовать ее для принятия решения о дальнейших дей­ствиях, — оператору или управляющему устройству.

Поскольку в автоматических системах практически всегда ис­пользуются электрические сигналы, именно их мы и будем рас­сматривать далее как носителей полезной информации. Таким об­разом, рассматриваемые устройства должны формировать элект­рические сигналы, которые содержат информацию о свойствах и состоянии объектов окружающего мира. Устройства, выполняю­щие эту функцию, называются датчиками.

Датчики — это устройства, которые преобразуют физические величины, характеризующие свойства и состояние объектов, в сигналы.

Если речь идет об автоматизации технологического процесса, то датчики получают информацию о свойствах и состоянии обра­батываемых материалов, оборудования, реализующего техноло­гический процесс, выпускаемых изделий и т.д. Эти свойства и состояния могут характеризоваться различными физическими ве­личинами, которые называются параметрами технологического процесса, или технологическими параметрами.

45

Параметрами называются физические величины, которые ха­рактеризуют свойства и состояние объектов.

Существуют датчики перемещения, скорости, температуры, давления, влажности и др. (см. гл. 4). В автоматических устройствах их называют датчиками технологических параметров. Так как па­раметры могут быть как аналоговыми, так и дискретными, датчи­ки тоже подразделяются на аналоговые (датчики перемещения, температуры и т.д.) и дискретные (датчики состояния (напри­мер, «включено—выключено»), количества и т.д.).

Каналы связи

Оператор или управляющее устройство с помощью сигналов передает исполнительным механизмам информацию о требуемых действиях, а датчики с помощью сигналов сообщают о состоянии связанных с ними объектов. Как происходит передача сигналов?

При использовании электрических сигналов под каналом свя­зи понимают, как правило, обычную двухпроводную электриче­скую линию, которая конструктивно может как состоять из от­дельной пары проводов, так и являться частью многопроводного кабеля.

В последнее время широко применяются также оптические ка­бельные линии связи с использованием лазеров и волоконной оптики. Они позволяют передавать одновременно огромное коли­чество сигналов, но требуют установки специальной аппаратуры на обоих концах оптоволоконного кабеля. Эта аппаратура тоже является частью канала связи.

Канал связи — это совокупность технических устройств, обес­печивающих передачу сигналов.

В автоматизированных системах каналы связи играют важную роль, особенно если объекты управления занимают большую тер­риторию и отдалены от оператора или управляющего устройства на значительное расстояние.

Именно в каналах связи сигналы подвергаются наибольшим искажениям из-за воздействия естественных (а иногда и искусст­венно создаваемых) помех. Поэтому передача сигналов с высокой точностью и без искажений возможна лишь при правильном вы­боре каналов связи и их грамотном конструктивном исполнении. Например, недопустима прокладка электрических кабелей, по которым передаются слабые информационные сигналы от датчи­ков, рядом с кабелями, передающими мощные сигналы управле­ния к исполнительным механизмам.

По мере прохождения сигналов по линии связи их мощность уменьшается, так как в кабелях происходит затухание сигналов из-за потерь энергии. Затухание сигналов — одна из важных ха-

 рактеристик линий связи. Другой важной характеристикой линий связи является пропускная способность. Она показывает макси­мальное количество информации, которое можно передать без ошибок по линии связи за единицу времени.

Для снижения стоимости каналов связи при их большой про­тяженности в качестве линий связи стремятся использовать ли­нии, предназначенные для других целей. Широко используются телефонные линии (например, для выхода в Интернет) и даже линии электропередачи. Такие линии наряду со своей основной функцией — передачей электроэнергии переменного тока про­мышленной частоты 50 Гц — передают информационные сигна­лы на частотах от 30 до 500 кГц.

В зависимости от возможного направления передачи сигналов каналы связи подразделяются на симплексные (сигналы передают­ся в одном направлении), дуплексные (сигналы могут одновре­менно передаваться в обоих направлениях) и полудуплексные (с переключением направления).

Типы автоматических систем

Автоматические системы подразделяются на три основных типа:

•       системы автоматического контроля;

•      системы автоматического управления;

. системы автоматического регулирования.

Система автоматического контроля (САК) осуществляет авто­матический сбор, обработку, анализ и представление оператору в удобном для него виде информации о параметрах технологиче­ского процесса.

Особенность этой системы заключается в том, что она не про­изводит никакого воздействия на технологический процесс. Ее задача — дать оператору объективную картину о протекании про­цесса и привлечь его внимание в случае выхода технологических параметров за допустимые пределы.

Наряду с контролем параметров самого процесса система кон­троля часто производит диагностический контроль параметров технологического оборудования.

Результаты контроля параметров технологического процесса и оборудования обычно поступают в ЭВМ для регистрации, а при выходе параметров за заданные пределы — выводятся на экран ЭВМ, а нередко — на специальные световые табло и в виде зву­ковых сигналов.

Например, при реализации алгоритма наполнения резервуа­ров (см. подразд. 2.2.3) система автоматического контроля может определять и сообщать оператору уровень жидкости в резервуаре, ее температуру, расход жидкости (если она отводится из резерву-

47

аров для каких-то целей) и другие параметры, причем для каж­дого резервуара в отдельности.

Одновременно система контроля может следить за исправнос­тью оборудования, например за наличием жидкости в трубопро­воде, через который происходит наполнение резервуаров, ее дав­лением и температурой.

Если давление в трубопроводе или уровень жидкости в резер­вуаре превысит предельно допустимое значение, то возможна ава­рия, поэтому система контроля предупреждает оператора о при­ближении параметра к опасному пределу.

Система автоматического управления (САУ) на основе инфор­мации о параметрах технологического процесса осуществляет ав­томатическое воздействие на технологическое оборудование с целью поддержания заданного хода и режимов технологического процесса.

Эта система обеспечивает протекание технологического про­цесса так, как это необходимо для достижения поставленной цели. Именно цель технологического процесса определяет алгоритм ра­боты САУ. Если в какой-то момент выясняется, что для достиже­ния цели алгоритм по каким-то причинам надо изменить, это изменение должно быть реализовано системой управления. Сле­довательно, система должна быть достаточно гибкой и следить за тем, не появились ли какие-то причины для изменения алгорит­ма. Рассмотрим это на примере тех же резервуаров, за состоянием которых следит система контроля.

Основной алгоритм заполнения резервуаров был приведен в подразд. 2.2.3. Что будет происходить после заполнения всех резер­вуаров? Уровень жидкости и другие параметры во всех резервуа­рах будут соответствовать заданным значениям, т. е. цель, постав­ленная в алгоритме, будет достигнута. Но если жидкость отводит­ся из резервуаров, ее уровень будет изменяться. За этим следит система контроля.

Предположим, что система контроля сообщила оператору о падении уровня жидкости в резервуаре № 3. Это означает, что от датчика уровня жидкости резервуара № 3 поступил сигнал с ин­формацией о пониженном уровне жидкости. Какие действия дол­жны быть предприняты? Если целью является полное заполнение резервуаров, то нужно подвести шланг к резервуару № 3, открыть вентиль, подождать появления сигнала о заполнении резервуара, после чего закрыть вентиль. Такие действия есть в алгоритме, и они должны быть выполнены применительно к резервуару № 3.

Таким образом, система автоматического управления должна отреагировать на сигнал, поступивший из системы автоматиче­ского контроля, и выполнить ту часть алгоритма, которая в сло­жившейся ситуации приведет к достижению цели. Без системы контроля система управления работать не может, т. е. она может в

48

начальной стадии выполнить алгоритм целиком и достичь цели, но для постоянного поддержания требуемых параметров техноло­гического процесса она всегда должна быть в контакте с АСК.

Система автоматического регулирования (САР) осуществляет автоматическое поддержание заданного значения контролируемого параметра технологического процесса или его изменение по за­данному закону.

Эту систему можно рассматривать как совокупность микросис­темы контроля и микросистемы управления, работающих только с одним параметром. Часто такое совмещение может быть доста­точно просто реализовано технически, что и привело к широкому распространению САР.

Пример системы автоматического регулирования температу­ры — электрический утюг. Повернув ручку установки температу­ры в положение, соответствующее типу ткани, вы задаете темпе­ратуру, которую система регулирования автоматически поддер­живает в течение всего времени глажения. Аналогичная система может использоваться для поддержания заданной температуры жидкости в резервуарах и трубопроводе, хотя практическая реа­лизация ее в производственных условиях немного иная.

Пример системы автоматического регулирования уровня жид­кости — устройство наполнения смывного бачка в туалете. Как только уровень воды в бачке понижается, открывается клапан и бачок заполняется водой; после достижения требуемого уровня клапан закрывается. Аналогичная система может использоваться и для регулирования уровня жидкости в резервуарах в производ­ственных условиях.

Особенностью САР является ее полная автономность: как бы ни развивались события в технологическом процессе, контроли­руемый системой параметр будет всегда иметь заданное значение или изменяться по заданному закону (в последнем случае система будет более сложной).

Практически при автоматизации технологических процессов используются комбинированные автоматические системы, вклю­чающие в себя системы всех трех рассмотренных типов.