Основы автоматического регулирования
1.4 Требования к промышленным САР

          Для того чтобы технологическое оборудование работало с высоким КПД, с заданной производительностью, давало продукцию необходимого качества и работало надежно, необходимо поддерживать величины, характеризующие процесс, в большинствеслучаев постоянными. Эта важнейшая задача возложена на промышленные системы автоматического регулирования и стабилизации технологических процессов. В системах стабилизации - сигнал заданной точки (задания, уставка регулятора) остается постоянным в течении длительного времени работы. Другой, не менее важной задачей, является задача программного управления технологическим агрегатом, что обеспечивает переход на новые режимы работы. Решение этой проблемы осуществляется с помощью той же системы автоматической стабилизации,задание которой изменяется от программного задатчика. Для большинства промышленных САР необходима достаточно высокая точность их работы ±(1- 1.5)%. При этом главное назначение системы стабилизации - это компенсация внешних возмущающих воздействий, действующих на объект управления.

        Структурная схема одноконтурной САР промышленным объектом управления приведена на рис. 1.7:
            

 Рисунок Рисунок 1.7 - Структурная схема одноконтурной САР промышленным объектом управления

   Пояснения к рисунку 1.7:

  Основные элементы:   ЗДН – задатчик, ПРЗ – программный задатчик, ЭС - элемент сравнения, РЕГ - автоматический регулятор, УМ - усилитель мощности, АР - автоматический регулятор (современные регуляторы обьединяют узлы ЗДН, ПРЗ, РЕГ, УМ, НП), ИМ - исполнительный механизм, РО - регулируемый орган, ОСп - обратная связь по положению регулирующего органа, ОУ - объект управления, Д – датчик (первичный преобразователь), НП - нормирующий преобразователь(в современных микропроцессорных системах управления и регуляторах, является встроенным входных устройством).
Обозначение переменных: SP- задающий сигнал, E - ошибка регулирования, Up- выходной сигнал регулятора, Uу - управляющее напряжение, h - перемещение регулирующего органа, Qт- расход вещества или энергии, Z - возмущающие воздействия, PV=X - регулируемый параметр (например температура), Yос - сигнал обратной связи (выходное напряжение или ток преобразователя).

         Характерной особенностью схемы является наличиенормирующего преобразователя НП, обеспечивающего работу автоматического регулятора со стандартными значениями тока (0-5, 0-20, 4-20mA) или напряжения (0-10 В). Нормирующий преобразователь НП выполняет следующие функции:
     1) преобразует нестандартный входной сигнал (mB, Ом) в стандартный выходной сигнал;
     2) осуществляет фильтрацию входного сигнала;
     3) осуществляет линеаризацию статической характеристики датчика;
      4) применительно к термопаре, осуществляет температурную компенсацию холодного спая.

          В современных промышленныхрегуляторах нормирующий преобразователь НП как правило является обязательной составной частью входного устройства регулятора АР (см. рис. 1.7).

                                         Основные требования к промышленным САР:

    1) Промышленная САР должна обеспечивать устойчивое управление процессом во всем диапазоне нагрузок на технологический обьект.
     2) Система должна обеспечивать в окрестности рабочей точки заданное качество процессов управления (время переходного процесса, перерегулирование и колебательность).
      3) Система должна обеспечивать в установившемсярежиме заданную точность регулирования.  Желательно обеспечить нулевую статическую ошибку регулирования.

          Все эти условия будут выполнятся, если обьект управления является стационарным, либо его вариации параметров достаточно малы и компенсируются запасами устойчивости системы.

          Современные промышленные регуляторы обеспечивают устойчивый процесс  регулирования подавляющего  большинства промышленных объектов при условии, что правильно выбраны  настройки регулятора. Чем выше  требования к качеству регулирования, тем болеесложной и дорогой будет  система.           Поэтому при создании САР стремятся найти разумный компромисс между качеством регулирования и затратами на автоматизацию технологического процесса.