Головні поняття, визначення, терміни та напрямки автоматизації.

АТП характеризується частковою або повною заміною людини-оператора спеціальними технічними засобами контролю, регулювання, механізація, автоматизація у виробничому процесі.

Залежно від функцій, що виконуються спеціальними автоматичними пристроями, розрізняють наступні основні види автоматизації: автоматичний контроль, автоматичний захист, дистанційне і автоматичне керування, телемеханічне управління.

Автоматичний контроль включає автоматичну сигналізацію, вимірювання, сортування і збір інформації.

Автоматична сигналізація призначена для сповіщення обслуговуючого персоналу про граничні або аварійні значення будь-яких фізичних параметрів, місце і характер порушень ТП. Сигнальними пристроями служать лампи, дзвінки, сирени, спеціальні мнемонічні покажчики і інші світлові і звукові пристрої.

Автоматичне вимірювання служить для вимірювання і передачі на спеціальні вказівні або реєструючі прилади значень фізичних величин, що характеризують ТП або роботу машин. Обслуговуючий персонал за свідченнями приладів судить про якість ТП і режиму роботи машин і агрегатів.

Автоматичне сортування призначене для контролю і розділення продукції за розміром, масою, твердістю, в'язкістю і іншими показниками (наприклад, сортування зерна, яєць, фруктів, картоплі і т. п.).

Автоматичний збір інформації необхідний для отримання інформації про хід ТП, якість і кількість продукції, що випускається, і для подальшої обробки, зберігання і видачі інформації обслуговуючому персоналу.

Автоматичний захист є сукупністю технічних засобів, які при виникненні ненормальних або аварійних режимів або припиняють контрольований виробничий процес (наприклад, відключають певні ділянки електроустановки при виникненні на них коротких замикань), або автоматично усувають ненормальні режими.

Автоматичний захист тісно пов'язаний з автоматичним управлінням і сигналізацією. Що впливає на органи управління і оповіщає обслуговуючий персонал про здійснену операцію.

Автоматичний захист, виконаний на основі реле, отримав назву релейний. Такий захист застосовують на електричних станціях, підстанціях, в електричних мережах і різних електроустановках.

Пристрої автоблокування, що входять в автоматичний захист, в основному призначені для запобігання неправильним включенням і відключенням і помилковим діям обслуговуючого персоналу, вони попереджають можливі пошкодження і виникнення аварій.

Об'єктом управління (ОУ) або керованим об'єктом називають окрему сукупність елементів, в якій технологічні процеси піддаються цілеспрямованим діям. До такої сукупності відносять поле, теплицю, сховище продукції, трактор, комбайн, рослину, тварина і тому подібне.

Об'єкт управління і спеціальний пристрій, що управляє, в цій сукупності утворюють автоматичну систему управління (СУ). Різновидом останньою є автоматична система регулювання, яку використовують для автоматичної підтримки будь-яких параметрів в об'єкті на заданому рівні або зміни їх по певному закону.

Автоматичне регулювання здійснюється пристроєм, що управляє, який називають автоматичним регулятором.

Якщо цілеспрямовану дію здійснює людина, то таке управління називають ручним.

У подальшому, в загальне поняття «Автоматичне управління» входить також поняття «Автоматичне регулювання». Теорія, властивості і методи розрахунку автоматичних СУ розглядаються в курсі «Теорія автоматичного управління».

Дистанційне керування об'єднує в собі методи і технічні засоби управління установками і різними об'єктами на відстані. Імпульси на управління (команди) подаються обслуговуючим персоналом по лініях зв'язку за допомогою відповідних кнопок, ключів і іншої командної апаратури.

Телемеханіка — область науки і техніки, що охоплює теорію і технічні засоби автоматичної передачі на відстань команд управління і отримання інформації про стан ОУ. Телемеханічні системи дозволяють об'єднати в один ТП роботу великого числа машин і установок, розташованих одна від одної на значній відстані. Залежно від призначення їх прийнято розділяти на системи телесигналізації, телевимірювання і телекерування.

Всі розглянуті раніше поняття і системи автоматизації об'єднують в новий науково-технічний напрям, який отримав назву технічної кібернетики.

Кібернетика — наука про управління складними процесами і системами, що розвиваються. Кібернетика вивчає загальні математичні закони управління об'єктами різної природи.

Термін «кібернетика» далеко не новий. Ще старогрецький філософ Платон називав кібернетикою мистецтво управління кораблем. У перекладі із старогрецького слово κυβερνητική означає «мистецтво керівництва». Американський математик Н. Вінер додав цьому терміну новий, сучасний сенс, назвавши кібернетикою науку, що вивчає закони управління процесами, що відбуваються в живих організмах і машинах. В даний час кібернетика вивчає загальні закономірності процесів, які відбуваються в техніці, промисловості, живій природі, людському суспільстві, і забезпечує створення систем оптимального управління цими процесами в оптимальному варіанті. Сфера дії кібернетики незвичайно широка. Вона охоплює питання управління машинами і системами машин, виробничими процесами і організованою діяльністю людей, фізіологічними, біохімічними і біофізичними процесами.

Залежно від ступеня автоматизації розрізняють ручне, автоматизоване і автоматичне управління. При ручному управлінні всі функції управління виконує людина-оператор. При автоматизованому управлінні частину функцій виконує людина, а іншу частину — автоматичні пристрої. При автоматичному управлінні всі функції управління виконують автоматичні пристрої. Відповідно до цих понять прийнято розділяти системи управління на автоматизовані і автоматичні.

У сучасній автоматиці системи управління розділяють на автоматизовані системи управління виробництвом (АСУВ) і технологічними процесами (АСУ ТП).

АСУВ – це людино-машинна система, що забезпечує автоматизований збір, обробку і зберігання інформації, необхідної для оптимізації управління в різних сферах, головним чином в організаційно-економічній діяльності людини, наприклад управління господарсько-плановою діяльністю галузі, підприємством, комплексом, територіальним регіоном, тобто управління системою сільськогосподарських підрозділів.

Автоматизована СУ – це теж людино-машинна система, що забезпечує автоматизований збір, зберігання і обробку інформації про хід ТП, а також видачу дій, що управляють, на ТП відповідно до прийнятого критерію управління. Зазвичай АСУ ТП охоплює окремі цехи, тваринницькі і птахівницькі ферми, сховища, господарства в цілому. АСУ ТП допомагає диспетчерові і керівникові підприємства оперативно знаходити рішення по оптимальному управлінню виробничим процесом, спираючись на показники окремих технологічних операцій.

Автоматична СУ ТП представляє собою сукупність автоматичних пристроїв, що управляють ОУ, що взаємодіють без безпосередньої участі людини.

По ступеню автоматичного управління виробничими ТП розрізняють часткову, комплексну і повну автоматизацію.

Часткова автоматизація розповсюджується тільки на окремі виробничі операції або установки. Вона не звільняє людини від участі у виробничому процесі, але істотно полегшує її працю. Прикладом може служити дистанційне керування електроприводами.

Комплексна автоматизація ТП означає автоматичне виконання всього комплексу операцій і установок по обробці матеріалів і їх транспортуванню по заздалегідь заданих програмах за допомогою різних автоматичних пристроїв, що входять в загальну систему управління. В цьому випадку функції людини зводяться до спостереження за ходом процесу, його аналізу і зміні режиму роботи автоматичних пристроїв з метою досягнення якнайкращих техніко-економічних показників. Як приклад можна привести управління післяжнивним очищенням і сушкою зерна, управління агрегатами кормоприготувань.

Повна автоматизація на відміну від комплексної покладає виконання функцій вибору і узгодження режимів роботи окремих машин і агрегатів (як при нормальному режимі, так і в аварійних ситуаціях) не на людину, а на спеціальні автоматичні пристрої. В цьому випадку всі основні і допоміжні установки здатні працювати в автоматичному режимі протягом тривалого періоду без безпосередньої участі людини. За обслуговуючим персоналом залишаються функції періодичного огляду, профілактичного ремонту і перебудови всієї системи на нові режими роботи.

Досвід автоматизації промисловості показує, що при частковій автоматизації витрати на засоби автоматики складають від 1 до 10 % капітальних вкладень на установку в цілому, при комплексній – від 10 до 25 % і при повній – більше 25 %. У сільському господарстві на засоби автоматики і метрологічні прилади витрачається менше 7 %, хоча в теплицях вони складають 15...40 % загальної вартості технологічного устаткування.

 

Питання та завдання для самоконтролю.

 

1. Дайте визначення такому терміну, як кібернетика.

2. Яка особливість телемеханічного управління?

3. Дайте пояснення, що являє собою АСУ ТП?

4. Що являє собою АСУВ?

5. Що таке повна автоматизація?