סיווג מערכות בקרה אוטומטיות

קבוצת מכשירי הבקרה האוטומטיים ואובייקט הבקרה המחוברים ומקיימים ביניהם אינטראקציה בהתאם לאלגוריתם הבקרה נקראת מערכת בקרה אוטומטית (ACS).

ניתן לסווג מערכות בקרה אוטומטיות לפי שיטת הבקרה והמאפיינים הפונקציונליים. על פי שיטת הבקרה, כל המערכות מחולקות לשתי מחלקות גדולות: רגילה (לא מווסתת עצמית) ומווסתת עצמית (אדפטיבית).

מערכות רגילות השייכות לקטגוריה הפשוטה אינן משנות את המבנה שלהן במהלך הניהול. הם המפותחים והנפוץ ביותר בבתי יציקה ובסדנאות תרמיות. מערכות בקרה אוטומטיות נפוצות מחולקות לשלוש תת-סיווגים: מערכות בקרה פתוחות, סגורות ומשולבות.

מערכות בקרה אוטומטיות בלולאה פתוחה, בתורן, מחולקות למערכות בקרה קשיחה אוטומטית (SZHU) ומערכות בקרת הפרעות.

במערכות הראשונות, הרגולטור פועל על אובייקט הבקרה ללא קשר לתוצאה המתקבלת, כלומר ערך המשתנה הנשלט וההפרעה החיצונית. מערכות בקרת הפרעות פועלות על פי העיקרון שפעולת הבקרה נוצרת בהתאם להפרעות החיצוניות המשפיעות על אובייקט הבקרה.

כדוגמה, שקול את מערכת החימום של בית יציקה או סדנה תרמית. במקרה זה, צריכת המים החמים בצינור החימום של החנות תלויה בתנאי מזג האוויר החיצוניים. ככל שבחוץ קר יותר, כך מסופקים יותר מים חמים לרדיאטורים ולהיפך.

מערכות בקרה אוטומטיות סגורות הפועלות על עיקרון הסטייה נקראות גם מערכות בקרה אוטומטיות (ACS). המאפיין המבחין שלהם הוא נוכחות של מחזור סגור של מעבר אות, כלומר נוכחות של ערוץ החזרה שדרכו מועבר מידע על מצב המשתנה הנשלט לכניסה של אלמנט ההשוואה.

מערכות בקרה אוטומטיות נועדו לפתור שלוש בעיות: ייצוב הערך המבוקר (ייצוב ATS), שינוי הערך המבוקר לפי תוכניות ידועות (מתוכנתות ATS) או לא ידועות (מעקב ATS).

בייצוב ATS, נקודת ההגדרה של המשתנה המבוקרת קבועה. דוגמה למערכת כזו היא מערכת בקרת הטמפרטורה בחלל העבודה של תנור תרמי. בתוכנת ATS, ערכו של המשתנה הנשלט משתנה עם הזמן לפי תוכנית מתוכננת מראש (ידועה).

במערכות סרוו, הערך המוגדר של המשתנה הנשלט משתנה עם הזמן בהתאם לתוכנית לא ידועה בעבר.ATSs מעקב ותוכנה שונים מייצבים בעקרון עיבוד אות הייחוס.

הדוגמה האופיינית ביותר לבקרת סרוו היא שמירה אוטומטית על יחס נתון בין צריכת הדלק והאוויר בעת ויסות תהליך הבעירה בתנורים להמסה וחימום דלק.

מערכות בקרה אוטומטיות: a - פתוח, b - הטיה פתוחה, c - סגור, d - משולב, d - ויסות עצמי, P - בקר, OU - אובייקט בקרה, ES - אלמנט השוואה, מל"ט - מכשיר לניתוח פעולת הבקרה : VU — מכשיר מחשוב, IU הוא התקן מנהלים, AUU הוא התקן בקרה אוטומטי, AUO הוא מכשיר ניתוח אובייקטים בקרה.

מערכות משולבות משלבות את היתרונות של מערכות בקרת סטייה והפרעות, מה שמגביר את דיוק הבקרה. ההשפעה של שיבושים לא מתוכננים במערכות משולבות מפוצה או מוחלשת על ידי בקרת הטיה.

ניתן לחלק מערכות מווסתות (אדפטיביות) לשלוש תת-סיווגים: מערכות קיצוניות, מערכות כוונון עצמי ומערכות כוונון עצמי.

מערכות ויסות קיצוניות נקראות מערכות ייצוב, מעקב או מתוכנתות שבהן חוק ההגדרה, התוכנית או ההעתקה משתנים אוטומטית בהתאם לשינויים בתנאים החיצוניים או למצב הפנימי של המערכת כדי ליצור את אופן הפעולה המועדף (האופטימלי) ביותר של אובייקט בקרה.

במערכות כאלה, במקום הגדרה או תוכנית קבועה, מותקן מכשיר חיפוש אוטומטי, המנתח כל מאפיין של האובייקט (יעילות, פרודוקטיביות, חסכון וכו') ובהתאם לתוצאה המתקבלת, מספק את הערך הנדרש של משתנה מבוקר למכשיר הבקרה, כך שלמאפיין זה יש ערך יוצא דופן עם שינוי מתמשך בהשפעות מטרידות שונות המשפיעות על תנאי הפעולה של המערכת.

במערכות עם פרמטרים של כוונון עצמי, כאשר התנאים החיצוניים או המאפיינים של האובייקט הנשלט משתנים, חל שינוי אוטומטי (שלא על פי תוכנית שנקבעה מראש) בפרמטרים המשתנים של התקן הבקרה כדי להבטיח פעולה יציבה של המערכת ותחזוקה הערך הנשלט ברמה נתונה או אופטימלית.

במערכות בעלות מבנה מתכוונן עצמית, כאשר התנאים והמאפיינים החיצוניים של אובייקט הבקרה משתנים, האלמנטים בסכימת החיבור מוחלפים או מוכנסים לתוכה אלמנטים חדשים. מטרת השינויים (הבחירה) הללו של המבנה היא להשיג פתרון טוב יותר לבעיית הניהול.

בחירת המבנה נעשית על ידי חיפוש אוטומטי תוך שימוש בפעולות חישוביות והגיוניות. מערכות כאלה חייבות לא רק להתאים את עצמן לכל השינויים בתנאים החיצוניים והמאפיינים של האובייקט, אלא גם לתפקד כרגיל אפילו בנוכחות תקלות או נזק לאלמנטים בודדים, וליצור מעגלים חדשים שיחליפו את השבורים. ניתן לגרום למערכות לוויסות עצמי להשתפר, "לצבור ניסיון" על ידי ניסיון מהיר של מספר אפשרויות, בחירה ו"זכור" הטוב ביותר.

סיווג פונקציונלי כל מערכות הבקרה האוטומטיות מחולקות לארבעה מחלקות:

• מערכות לתיאום עבודת המנגנונים,

• מערכות לוויסות הפרמטרים של תהליכים טכנולוגיים,

• מערכות בקרה אוטומטיות,

• מערכות הגנה וחסימה אוטומטיות.

מערכות שנועדו לתאם את פעולתם של מנגנונים בודדים של המפעל או המפעל בכללותו מערכות בקרה קשיחה אוטומטית (SZHU).

תהליכים טכנולוגיים של מערכות בקרה אוטומטיות (ACS) מבטיחים את שמירה על הערך המבוקר ברמה נתונה או שינוי שלו בהתאם לתוכנית נתונה.

מערכות בקרה אוטומטיות (ACS) מכילות אמצעים ושיטות לקבלת מידע על הערכים העדכניים של פרמטרים טכנולוגיים של תהליך (טמפרטורה, לחץ, אבק או תכולת גז באוויר וכו') ללא מעורבות אנושית ישירה.

מערכות הגנה אוטומטיות (SAZ) ומערכות חסימה (SAB) מונעות התרחשות של מצבי חירום בעת הפעלת ציוד במצב יציב.