Stiri Online, Enciclopedie, Revista presei

Noţiuni generale de automatică

in Chimie/Enciclopedie

Automatizarea unui proces tehnologic constă în dotarea instalaţiei tehnologice cu anumite echipamente tehnice speciale în vederea efectuării automate a operaţiei de conducere a acestuia în condiţii prestabilite. Cu alte cuvinte, automatica este o ştiinţă inginerească ce se referă la conducerea proceselor şi are drept studiu automatizarea acestora.

Principalele operaţii impuse de automatizare sunt:

•măsurarea sau determinarea prin calcul a principalelor variabile ale procesului condus;
•semnalizarea depăşirii anumitor limite de către anumite variabile ale procesului;
•reglarea la o anumită valoare constantă sau modificabilă a uneia sau a mai multor variabile supuse influenţei perturbaţiilor;
•modificarea programată a unor variabile;
•modificarea sau menţinerea unor rapoarte determinate între anumite variabile ale procesului;
•menţinerea unor variabile sau funcţii de variabile la o valoare extremă maximă sau minimă;
•protecţia instalaţiei în caz de avarie sau pericol.
Automatizarea poate fi implementată în numeroase variante de realizare, funcţie de următorii parametri:
•natura procesului automatizat;
•gradul de cunoaştere respectiv cantitatea de informaţie avută la dispoziţie referitoare la procesele tehnologice respective;
•echipamentele tehnice puse la dispoziţie de firmele producătoare;
•gradul de pregătire profesională a personalului de proiectare şi de exploatare.

Indiferent de varianta de realizare, întotdeauna automatizarea este şi o problemă de optimizare. Când se implementează o operaţie de automatizare trebuie sa fie a1easă soluţia optimă de automatizare, trebuie sa fie alese echipamentele tehnice optime pentru procesul tehnologic respectiv şi trebuie să se aleagă operarea optimă a echipamentelor tehnice alese.

Automatizarea reprezintă în ultimă instanţă cea mai ridicată treaptă de conducere care poate să asigure performanţe ridicate pentru procesul condus.
Performanţele procesului condus sunt apreciate cu un anumit criteriu, numit criteriu de performanţă.
Criteriul de performanţă trebuie întotdeauna să respecte o serie de restricţii privind ca1itatea producţiei şi securitatea instalaţiilor tehnologice.

Automatizarea se defineşte ca operaţia de introducere într-un flux tehnologic a unor echipamente speciale cu scopul de a realiza conducerea procesului respectiv.

Procesul (P) este instalaţia tehnologică sau utilajul asupra căruia se realizează operaţia de automatizare. Procesul este caracterizat prin una sau mai multe variabile măsurabile care trebuie menţinute la o anumită valoare, modificabilă dupa anumite legi prestabilite. În literatura de specialitate germana, procesul este denumit obiect reglat, iar în literatura engleză şi rusă, element automatizat.

Dispozitivul de automatizare (DA) sau de conducere (DC) este ansamblul echipamentelor tehnice care se ataşează procesului în vederea realizării operaţiei de automatizare.
Sistemul automat (SA) este ansamblul alcătuit din proces şi dispozitivul de automatizare:

Elementul de reglare (ER) este orice element component din cadrul sistemului automat în interiorul căruia se transmite o anumită informaţie. Elementul de reglare prezintă o variabilă de intrare ( i ) care este de obicei o variabilă independentă şi o variabilă de ieşire ( e ) care este o variabilă dependentă. Elementul de reglare stabileşte o anumită dependenţă în regim static şi dinamic între cele două variabile de intrare şi de ieşire.

Dacă procesul prezintă o singură variabilă de ieşire se mai numeşte şi proces univariabil sau univariant.
Dacă procesul prezintă mai multe variabile de ieşire se mai numeşte şi proces multivariabil sau multivariant.

Dezvoltarea investigaţiilor ştiinţifice de-a lungul timpului a permis evidenţierea unor trăsături comune pentru clase întregi de fenomene, fapt ce a permis ulterior tratarea unitară a acestora prin crearea teoriei moderne a sistemelor.

Sistemul se defineşte ca un ansamblu de elemente af1ate în interacţiune, căruia îi sunt specifice o anumită organizare şi un anumit scop. Efectiv interacţiunile din interiorul unui sistem reprezintă fluxurile de masă, energie sau informaţii.

Scopul asociat fiecărui sistem este dependent de destinaţia acestuia. Orice proces tehnologic chimic reprezintă un macrosistem alcătuit din microsisteme cum ar fi utilajele componente, fluxurile de masă, energie, informaţie, comportarea cinetică a diferitelor utilaje, etc., şi echipamentele de automatizare care împreună formează sisteme automate. Sistemele automate sunt microsisteme înglobate în macrosistemul care este procesul tehnologic.

În cadrul teoriei sistemelor, problemele se tratează atât pentru caracterizarea microsistemelor cât şi pentru extrapolarea acestor caracteristici la macrosisteme. Acesta este motivul pentru care din punct de vedere matematic sistemele automate se tratează la fel ca şi sistemele chimice.

Ceea ce nu aparţine unui sistem este numit mediu înconjurăor sau mediu exterior. Între sistem şi mediul exterior exista de regulă schimburi permanente de masă, energie sau informaţie. Unele fluxuri de masă, energie sau informaţie care intră sau ies din sistem sunt utilizate drept comenzi.
În urma modificării acestor comenzi după anumite strategii se asigură evoluţii convenabile ale sistemelor, proprietate numită contrabilitate.

Alte mărimi care pot inf1uenţa sistemul într-un sens nefavorabil cum ar fi impurităţile din materiile prime, anumite debite care se modifică aleator, temperatura şi presiunea mediului ambiant, etc sunt denumite mărimi de perturbaţie sau perturbaţii (z).
Comenzile şi perturbaţiile asociate unui sistem reprezintă mulţimea variabilelor independente numite şi variabile de intrare (i).

Mărimile asociate calităţii produselor şi uneori cantităţii acestora reprezintă mulţimea variabilelor dependente respectiv variabile de ieşire(e).
Dacă variabilele de intrare şi ieşire sunt invariante în raport cu timpul, starea permanentă în care se af1ă procesul este o stare staţionară sau statică.

Dacă în proces au loc fenomene de acumulare de energie sau masă, variabilele de ieşire sau de intrare devin funcţii de timp.

Caracterizarea sistemului sau a procesului în aceasta situaţie este denumită caracterizare dinamică.
Organismele vii şi multe alte sisteme din societate, economie, poartă numele de sisteme care funcţionează cu autoreglare.

Autoreglarea este proprietatea internă a sistemului respectiv de a-şi menţine starea curentă egală cu o anumită stare de referinţă fără nici o intervenţie din afara sistemului.

Sistemele tehnice care fac parte din această clasă sunt alcătuite din două părţi componente: procesul şi dispozitivul de automatizare conectate în opoziţie.

Toate sistemele automate care au conectat dispozitivul de automatizare în opoziţie cu procesul sunt sisteme cu autoreglare. Ele se mai numesc şi sisteme de reglare automata ( SRA ). Schema bloc este prezentată în figura l.2. Variabila de intrare i este uneori denumită şi valoare prescrisă sau valoare dorită xp, iar variabila de ieşire e, mărime reglată sau parametru reglat x.

La modificarea valorii efective a mărimii de perturbaţie se modifică în timp şi valoarea variabilei de ieşire după o anumită funcţie e(t). La intrarea dispozitivului de automatizare este sesizată diferenţa între valoarea efectiva a variabilei de intrare şi valoarea efectivă a variabilei de ieşire.

Dispozitivul de automatizare prelucrează această diferenţă după o anumită lege prestabilită şi acţionează direct asupra procesului în vederea readucerii valorii efective a variabilei de ieşire la valoarea efectivă a variabilei de intrare. Mărimea fizică prin intermediul căreia dispozitivul de automatizare acţionează asupra procesului poartă numele de mărime de execuţie (m).

În industria chimică, mărimea de execuţie cea mai des utilizată este debitul. Drept element de acţionare asupra debitelor se utilizează robinetele de reglare cu ventil.

Principial, dispozitivul de automatizare a cărui schemă bloc este prezentată în figura 1.3, este alcătuit din trei părţi:

•elementul de măsurare (M) este partea dispozitivului de automatizare care vine în contact direct cu procesul, urmărind în mod continuu variaţia variabilei de ieşire;

•regulatorul sau elementul calculator (R) este un microcalculator, care calculează abaterea (i-e) şi prelucrează matematic această abatere după o anumită ecuaţie de dependenţă;

•elementul de execuţie (E) este partea dispozitivului de automatizare care acţionează direct asupra procesului (prin modificarea mărimii de execuţie).
Variabila de ieşire a elementului de măsurare poarta numele de mărime de reacţie (r). Variabila de ieşire a regulatorului este mărimea de comandă (c). Variabila de intrare pentru întregul sistem (pentru regulator) poartă numele de mărime de referinţă (w). Variabila de ieşire a elementului de execuţie, care acţionează direct asupra procesului poarta numele de mărime de execuţie(m).

Conducerea proceselor tehnologice poate fi efectuată astfel:
•cu ajutorul regulatoarelor convenţionale utilizând reglarea automată;
•cu ajutorul regulatoarelor convenţionale însoţită şi de optimizarea procesului (conducerea optimală);
•cu ajutorul calculatoarelor.

Dacă procesul tehnologic este univariant, deci prezintă o singură variabilă de ieşire, trebuie să i se ataşeze un singur dispozitiv de automatizare, deci trebuie să se realizeze un singur sistem de reglare automată.

Se urmăreşte ca procesul să fie menţinut într-o anumită stare permanentă prin menţinerea constantă, la valoarea dorită, a valorilor efective ale variabilei de ieşire. Dispozitivul de automatizare este alcătuit din elementul de măsurare, regulator şi elementul de execuţie. Mărimea de execuţie acţionează direct asupra procesului în momentul în care variabila de ieşire se modifică în raport cu valoarea efectivă a variabilei de intrare. Modificarea variabilei de ieşire este determinată întotdeauna de modificarea efectivă a valorii uneia din mărimile de perturbaţie z1 ,…,zn (indiferent care, acestea devin modificabile).

Funcţionarea sistemului este simplă. În momentul în care una dintre mărimile de perturbaţie se modifică, se modifică şi valoarea variabilei de ieşire, apărând o abatere. Regulatorul prelucrează această abatere după o anumită lege, numită algoritm de conducere, generând mărimea de comandă care acţionează asupra elementului de execuţie. Elementul de execuţie va modifica mărimea de execuţie până în momentul în care valoarea variabilei de ieşire ajunge din nou să fie egală cu valoarea variabilei de intrare.

Acest lucru este valabil pentru procese univariabile, situaţia fiind mai complicată dacă există mai multe variabile de ieşire (temperatură, presiune, debite, concentraţii, pH, nivele).
În această situaţie trebuie să se ataşeze procesului condus atâtea dispozitive de automatizare câte variabile de ieşire se iau în considerare.

Dacă luăm în considerare m variabile de ieşire, ca în figura 1.5 va trebui să ataşăm procesului m dispozitive de automatizare. Cu alte cuvinte va trebui să realizăm m sisteme de automatizare diferite pentru acelaşi proces.

Este suficient ca un singur sistem automat să intre în regim dinamic pentru ca şi celelalte sisteme automate să intre şi ele în regim dinamic. Este posibil ca toate variabilele de ieşire să înceapă să se modifice în timp.

Apar fenomene complexe de interinfluenţă respectiv interdependenţă între cele m sisteme automate care pot să diminueze foarte mult performanţele sistemele automate şi deci performanţele tehnologice ale procesului. Aceste interinfluenţe şi interdependenţe pot să conducă la situaţia în care variabilele de ieşire se modifică periodic oscilant cu amplitudine crescândă provocînd chiar distrugerea instalaţiei tehnologice prin apariţia unor fenomene foarte periculoase de rezonanţă însoţite de vibraţii puternice.

Din punct de vedere al reglării automate se pot lua o serie de măsuri pentru diminuarea acestor interinf1uenţe. Eliminarea completă a acestora poate fi făcută numai prin utilizarea calculatoarelor de proces.

Conducerea optimală urmăreşte menţinerea unei anumite stări a procesului şi conducerea procesului din punct de vedere tehnologic spre starea cea mai bună în vederea obţinerii performanţelor dorite.

În cadrul conducerii optimale trebuie să se aleagă o anumită funcţie obiectiv (funcţie de performanţă) care să fie minimizată sau maximizată. Deci procesul tehnologic trebuie să fie adus automat într-o anumită stare în care să se obţină cele mai ridicate performanţe. Conducerea procesului spre această stare se realizează cu ajutorul unor variabile comandabile faţă de care variabila de ieşire prezintă dependenţe importante.

Între aceste variabile de ieşire şi funcţia obiectiv trebuie să existe relaţii de dependenţă cunoscute şi posibilitatea practică de modificare a variabilei de decizie astfel ca funcţia obiectiv să fie minimizată sau maximizată. .
La conducerea optimală starea procesului nu este constantă, ea este modificabilă în direcţia dorită de operatorul uman.

loading...
DESCARCA APLICATIA CYD PE MOBIL
Aplicatie CYD Google Play

Nu sunt un artist, nu sunt un talentat scriitor, sunt om ca si tine. Doar ca diferentele dintre mine si tine o fac obiceiurile noastre si viata pe care o traim. Nu ne invartim in aceleasi anturaje, nu avem acelasi limbaj, la dracu nici macar nu ne cunoastem, dar sigur avem de impartit idei sau am avut aceleasi idei o data, desi repet nu ne cunoastem.

Nu te stiu, nu te cunosc, nu te vad, nu te ating, nu te caracterizez, nu te critic, nu te injur, nu te admir, nu te laud, dar tu poti sa ma critici, aplauzi, caracterizezi, poate chiar si sa ma apreciezi. E dreptul tau, e timpul tau.

Latest from Chimie

Cuptoarele cu plasmă

Cuptoarele cu plasmă pot fi considerate tehnologii inovative care înlocuiesc tehnologiile convenţionale

Industria aluminiului

Industria aluminiului Eficienţa procesatorilor din industria aluminiului secundar este strâns determinată de
LIKE-ul tau CONTEAZA!Ti-a placut articolul si ai dat LIKE? Inchide aici
Mergi la Sus

Copyright © 2016 by CYD.RO. Toate drepturile sunt rezervate
Designed by Dianys Media Solutions - realizare site web - creare site web