التحكم في المعلمات التكنولوجية الرئيسية وتنظيمها: معدل التدفق والمستوى والضغط ودرجة الحرارة

تشكل مجموعة العمليات الفردية عمليات تكنولوجية محددة. في الحالة العامة ، يتم تنفيذ العملية التكنولوجية عن طريق العمليات التكنولوجية التي تتم بشكل متوازٍ أو متسلسل أو مجتمعة ، عندما يتم تغيير بداية العملية التالية بالنسبة إلى بداية العملية السابقة.

تعد إدارة العمليات مشكلة تنظيمية وتقنية ويتم حلها اليوم عن طريق إنشاء أنظمة إدارة عمليات تلقائية أو مؤتمتة.

يمكن أن يكون الغرض من التحكم في العملية التكنولوجية: تثبيت بعض الكمية المادية ، وتغييرها وفقًا لبرنامج معين أو في الحالات الأكثر تعقيدًا ، تحسين بعض معايير التلخيص ، أعلى إنتاجية للعملية ، أقل تكلفة للمنتج ، إلخ.

تتضمن معلمات العملية النموذجية الخاضعة للتحكم والتنظيم معدل التدفق والمستوى والضغط ودرجة الحرارة وعدد من معلمات الجودة.

تستخدم الأنظمة المغلقة المعلومات الحالية حول قيم المخرجات ، وتحديد الانحراف ε (T) القيمة الخاضعة للرقابة Y (t) من قيمتها المحددة Yo) واتخاذ إجراءات لتقليل ε (T) أو إزالتها تمامًا.

أبسط مثال على نظام مغلق ، يسمى نظام التحكم في الانحراف ، هو نظام تثبيت مستوى الماء في الخزان ، كما هو مبين في الشكل 1. يتكون النظام من محول طاقة للقياس على مرحلتين (مستشعر) ، جهاز تحكم 1 ( منظم) وآلية مشغل 3 ، والتي تتحكم في موضع الجسم المنظم (الصمام) 5.

أرز. 1. مخطط وظيفي لنظام التحكم الآلي: 1 - منظم ، 2 - محول قياس المستوى ، 3 - آلية القيادة ، 5 - تنظيم الجسم.

التحكم في التدفق

تتميز أنظمة التحكم في التدفق بقلة القصور الذاتي ونبضات المعلمات المتكررة.

عادةً ما يقيد التحكم في التدفق تدفق مادة ما باستخدام صمام أو بوابة ، مما يؤدي إلى تغيير الضغط في خط الأنابيب عن طريق تغيير سرعة محرك المضخة أو درجة الالتفافية (تحويل جزء من التدفق عبر قنوات إضافية).

تظهر مبادئ تطبيق منظمات التدفق للوسائط السائلة والغازية في الشكل 2 ، أ ، للمواد السائبة - في الشكل 2 ، ب.

أرز. 2. مخططات التحكم في التدفق: أ - الوسائط السائلة والغازية ، ب - المواد السائبة ، ج - نسب الوسائط.

في ممارسة أتمتة العمليات التكنولوجية ، هناك حالات يكون فيها من الضروري تثبيت نسبة التدفق لوسائط أو أكثر.

في المخطط الموضح في الشكل 2 ، ج ، يكون التدفق إلى G1 هو الرئيسي ، والتدفق G2 = G - العبد ، حيث γ - نسبة معدل التدفق ، والتي يتم تعيينها في عملية التنظيم الثابت للمنظم.

عندما يتغير التدفق الرئيسي G1 ، تغير وحدة التحكم FF بشكل متناسب تدفق الرقيق G2.

يعتمد اختيار قانون التحكم على الجودة المطلوبة لتثبيت المعلمة.

التحكم في المستوى

أنظمة التحكم في المستوى لها نفس خصائص أنظمة التحكم في التدفق. في الحالة العامة ، يتم وصف سلوك المستوى بالمعادلة التفاضلية

D (dl / dt) = الجن - النقرس + جار ،

حيث S هي مساحة الجزء الأفقي من الخزان ، L هي المستوى ، Gin ، النقرس هو معدل تدفق الوسط عند المدخل والمخرج ، Garr - مقدار الوسيط الذي يزيد أو ينقص السعة (يمكن أن يكون يساوي 0) لكل وحدة زمنية T.

يشير ثبات المستوى إلى مساواة كميات السائل الموفر والمستهلك. يمكن ضمان هذا الشرط من خلال التأثير على العرض (الشكل 3 ، أ) أو معدل التدفق (الشكل 3 ، ب) من السائل. في إصدار المنظم الموضح في الشكل 3 ، ج ، يتم استخدام نتائج قياسات عرض السائل ومعدل التدفق لتثبيت المعلمة.

نبضة مستوى السائل تصحيحية ، باستثناء تراكم الأخطاء بسبب الأخطاء الحتمية التي تحدث عندما يتغير العرض ومعدل التدفق. يعتمد اختيار قانون التنظيم أيضًا على الجودة المطلوبة لتثبيت المعلمات. في هذه الحالة ، من الممكن استخدام ليس فقط أدوات التحكم التناسبية بل الموضعية أيضًا.

أرز. 3. مخططات أنظمة التحكم في المستوى: أ - مع تأثير على مصدر الطاقة ، ب و ج - مع تأثير على معدل تدفق الوسيط.

تنظيم الضغط

يشير ثبات الضغط ، مثل ثبات المستوى ، إلى التوازن المادي للكائن. في الحالة العامة ، يتم وصف التغيير في الضغط بالمعادلة:

V (dp / dt) = الجن - النقرس + جار ،

حيث VE هو حجم الجهاز ، p هو الضغط.

طرق التحكم في الضغط تشبه طرق التحكم في المستوى.

التحكم في درجة الحرارة

درجة الحرارة هي مؤشر للحالة الديناميكية الحرارية للنظام. تعتمد الخصائص الديناميكية لنظام التحكم في درجة الحرارة على المعلمات الفيزيائية والكيميائية للعملية وتصميم الجهاز. إن خصوصية مثل هذا النظام هي القصور الذاتي الكبير للكائن وغالبًا ما يكون لمحول طاقة القياس.

تتشابه مبادئ تنفيذ منظمات الحرارة مع مبادئ تنفيذ منظمات المستوى (الشكل 2) ، مع مراعاة التحكم في استهلاك الطاقة في المنشأة. يعتمد اختيار القانون التنظيمي على زخم الكائن: فكلما زاد ، زاد تعقيد القانون التنظيمي. يمكن تقليل ثابت الوقت لمحول طاقة القياس عن طريق زيادة سرعة حركة المبرد ، وتقليل سمك جدران الغطاء الواقي (الكم) ، إلخ.

تنظيم تكوين المنتج ومعايير الجودة

عند تعديل تكوين أو جودة منتج معين ، يكون الموقف ممكنًا عندما يتم قياس معلمة (على سبيل المثال ، رطوبة الحبوب) بشكل منفصل. في هذه الحالة ، لا مفر من فقدان المعلومات وتقليل دقة عملية التعديل الديناميكي.

المخطط الموصى به لمنظم يعمل على استقرار بعض المعلمات الوسيطة Y (t) ، والتي تعتمد قيمتها على المعلمة الرئيسية الخاضعة للرقابة - يظهر مؤشر جودة المنتج Y (ti) في الشكل 4.

أرز. 4. مخطط نظام مراقبة جودة المنتج: 1 - كائن ، 2 - محلل جودة ، 3 - مرشح استقراء ، 4 - جهاز حوسبة ، 5 - منظم.

يقوم جهاز الحوسبة 4 ، باستخدام نموذج رياضي للعلاقة بين المعلمات Y (t) و Y (ti) ، بتقييم تقييم الجودة بشكل مستمر. يعطي مرشح الاستقراء 3 معلمة جودة المنتج المقدرة Y (ti) بين قياسين.