व्यावसायिक शिक्षा मंत्रालय

टॉम्स्क पॉलिटेक्निक यूनिवर्सिटी

स्कोरोस्पेश्किन एम.वी.

उत्पादन प्रक्रियाओं के स्वचालन की मूल बातें

लेक्चर नोट्स

भाग 1. स्वचालित नियंत्रण का सिद्धांत (TAU)

1. टीएयू की मूल शर्तें और परिभाषाएं।

1.1. बुनियादी अवधारणाओं।

आधुनिक तकनीकी प्रक्रियाओं के लिए नियंत्रण प्रणाली बड़ी संख्या में तकनीकी मानकों की विशेषता है, जिनकी संख्या कई हजार तक पहुंच सकती है। आवश्यक ऑपरेटिंग मोड और अंततः उत्पादों की गुणवत्ता को बनाए रखने के लिए, इन सभी मूल्यों को एक निश्चित कानून के अनुसार स्थिर या परिवर्तित किया जाना चाहिए।

तकनीकी प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को निर्धारित करने वाली भौतिक मात्राओं को कहा जाता है प्रक्रिया पैरामीटर ... उदाहरण के लिए, तकनीकी प्रक्रिया के पैरामीटर हो सकते हैं: तापमान, दबाव, प्रवाह दर, वोल्टेज, आदि।

तकनीकी प्रक्रिया का पैरामीटर, जिसे एक निश्चित कानून के अनुसार स्थिर या परिवर्तित रखा जाना चाहिए, कहलाता है समायोज्य मूल्यया समायोज्य पैरामीटर .

नियत समय पर नियंत्रित चर का मान कहलाता है तात्कालिक मूल्य .

एक निश्चित माप उपकरण के डेटा के आधार पर विचाराधीन समय में प्राप्त नियंत्रित चर का मान कहलाता है मापित मान .

उदाहरण 1।सुखाने कैबिनेट के तापमान के मैनुअल विनियमन की योजना।

टी बैक स्तर पर सुखाने वाले कैबिनेट में तापमान को मैन्युअल रूप से बनाए रखना आवश्यक है।

पारा थर्मामीटर आरटी की रीडिंग के आधार पर मानव ऑपरेटर, स्विच पी का उपयोग करके हीटिंग तत्व एच को चालू या बंद करता है।

इस उदाहरण के आधार पर, आप परिभाषाएँ दर्ज कर सकते हैं:

नियंत्रण वस्तु (विनियमन की वस्तु, OU) - एक उपकरण, जिसके लिए आवश्यक ऑपरेटिंग मोड को विशेष रूप से संगठित नियंत्रण क्रियाओं द्वारा बाहर से समर्थित होना चाहिए।

नियंत्रण - नियंत्रण क्रियाओं का गठन जो ओएस के आवश्यक ऑपरेटिंग मोड को सुनिश्चित करता है।

विनियमन - एक विशेष प्रकार का नियंत्रण, जब कार्य ओए के किसी भी आउटपुट मूल्य की स्थिरता सुनिश्चित करना है।

स्वत: नियंत्रण - प्रबंधन प्रत्यक्ष मानव भागीदारी के बिना किया जाता है।

इनपुट क्रिया (एनएस)- सिस्टम या डिवाइस के इनपुट पर लागू होने वाला प्रभाव।

आउटपुट प्रभाव (यू) - किसी सिस्टम या डिवाइस के आउटपुट पर उत्पन्न होने वाला प्रभाव।

बाहरी प्रभाव - सिस्टम पर बाहरी वातावरण का प्रभाव।

उदाहरण 1 के लिए नियंत्रण प्रणाली का ब्लॉक आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 1.2.

उदाहरण 2।सुखाने कैबिनेट के स्वचालित तापमान नियंत्रण की योजना।

सर्किट आरटीके संपर्कों के साथ एक पारा थर्मामीटर का उपयोग करता है। जब तापमान पूर्व निर्धारित मान तक बढ़ जाता है, तो संपर्क पारा के एक स्तंभ द्वारा बंद हो जाते हैं, रिले तत्व आरई का तार सक्रिय होता है और हीटर सर्किट एच संपर्क आरई द्वारा खोला जाता है। जब तापमान गिरता है, तो थर्मामीटर के संपर्क खुल जाते हैं, रिले डी-एनर्जेटिक हो जाता है, जिससे वस्तु को ऊर्जा की आपूर्ति फिर से शुरू हो जाती है (चित्र 1.3 देखें)। मैं

आर
है। 1.3

उदाहरण 3.मापने वाले पुल के साथ तापमान एसीपी सर्किट।

दिए गए एक के बराबर वस्तु के तापमान पर, मापने वाला पुल एम (चित्र 1.4 देखें) संतुलित है, सिग्नल इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायर ईयू के इनपुट पर नहीं पहुंचता है, और सिस्टम संतुलन में है। जब तापमान में विचलन होता है, तो थर्मिस्टर R T का प्रतिरोध बदल जाता है और सेतु का संतुलन गड़बड़ा जाता है। यूरोपीय संघ के इनपुट पर एक वोल्टेज दिखाई देता है, जिसका चरण सेट से तापमान विचलन के संकेत पर निर्भर करता है। ईआई में प्रवर्धित वोल्टेज इंजन डी में जाता है, जो ऑटोट्रांसफॉर्मर एटी की मोटर को उचित दिशा में ले जाता है। जब निर्धारित तापमान पर पहुंच जाता है, तो पुल संतुलित हो जाएगा और इंजन बंद हो जाएगा।

(व्यायाम)

सेट तापमान मान का मान एक रोकनेवाला R सेट का उपयोग करके सेट किया जाता है। मैं

वर्णित उदाहरणों के आधार पर, एकल-सर्किट एसीपी का एक विशिष्ट ब्लॉक आरेख निर्धारित करना संभव है (चित्र 1.5 देखें)। स्वीकृत पद:

x सेटिंग क्रिया (कार्य) है, e = x - y नियंत्रण त्रुटि है, u नियंत्रण क्रिया है, f परेशान करने वाली क्रिया (अशांति) है।

परिभाषाएं:

सेटिंग प्रभाव (इनपुट एक्शन एक्स के समान) - सिस्टम पर प्रभाव, जो नियंत्रित चर की भिन्नता के आवश्यक कानून को निर्धारित करता है)।

नियंत्रण प्रभाव (यू) - नियंत्रण वस्तु पर नियंत्रण उपकरण का प्रभाव।

नियंत्रण उपकरण (यूयू) - एक उपकरण जो ऑपरेशन के आवश्यक मोड को सुनिश्चित करने के लिए नियंत्रण वस्तु को प्रभावित करता है।

परेशान करने वाला प्रभाव (एफ) - संदर्भ कार्रवाई और नियंत्रित मूल्य के बीच आवश्यक कार्यात्मक संबंध को बाधित करने वाली कार्रवाई।

नियंत्रण त्रुटि (e = x - y) नियंत्रित चर के निर्धारित (x) और वास्तविक (y) मानों के बीच का अंतर है।

रेगुलेटर (पी) - एक विनियमित वस्तु से जुड़े उपकरणों का एक सेट और एक निश्चित कानून के अनुसार इसके विनियमित मूल्य या इसके स्वचालित परिवर्तन के दिए गए मूल्य का स्वत: रखरखाव प्रदान करना।

स्वचालित विनियमन प्रणाली (एसीपी) एक बंद सर्किट के साथ एक स्वचालित प्रणाली है, जिसमें x के दिए गए मान के साथ y के सही मान की तुलना करने के परिणामस्वरूप नियंत्रण (यू) उत्पन्न होता है।

एसीपी के संरचनात्मक आरेख में एक अतिरिक्त कनेक्शन, आउटपुट से प्रभावों की श्रृंखला के माना अनुभाग के इनपुट के लिए निर्देशित, प्रतिक्रिया (ओएस) कहा जाता है। प्रतिक्रिया नकारात्मक या सकारात्मक हो सकती है।

उत्पादन प्रक्रियाओं का स्वचालन वह मुख्य दिशा है जिसमें उत्पादन वर्तमान में दुनिया भर में बढ़ रहा है। सब कुछ जो पहले एक व्यक्ति द्वारा स्वयं किया जाता था, उसके कार्य, न केवल शारीरिक, बल्कि बौद्धिक भी, धीरे-धीरे प्रौद्योगिकी की ओर बढ़ रहे हैं, जो स्वयं तकनीकी चक्र करता है और उन पर नियंत्रण रखता है। यह अब आधुनिक तकनीकों की मुख्य धारा है। कई उद्योगों में एक व्यक्ति की भूमिका पहले से ही एक स्वचालित नियंत्रक पर केवल एक नियंत्रक के लिए कम हो गई है।

सामान्य मामले में, "प्रक्रिया नियंत्रण" की अवधारणा को प्रक्रिया को शुरू करने, रोकने के साथ-साथ भौतिक मात्रा (प्रक्रिया संकेतक) की आवश्यक दिशा में बनाए रखने या बदलने के लिए आवश्यक संचालन के एक सेट के रूप में समझा जाता है। व्यक्तिगत मशीनों, इकाइयों, उपकरणों, उपकरणों, मशीनों और उपकरणों के परिसरों को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है, जो तकनीकी प्रक्रियाओं को अंजाम देते हैं, स्वचालन में नियंत्रण वस्तुएं या नियंत्रित वस्तुएं कहलाती हैं। प्रबंधित वस्तुएं अपने उद्देश्य में बहुत विविध हैं।

तकनीकी प्रक्रियाओं का स्वचालन- इस नियंत्रण को सुनिश्चित करने वाले विशेष उपकरणों के संचालन द्वारा तंत्र और मशीनों को नियंत्रित करने पर खर्च किए गए व्यक्ति के शारीरिक श्रम का प्रतिस्थापन (विभिन्न मापदंडों का विनियमन, मानव हस्तक्षेप के बिना किसी उत्पादकता और उत्पाद की गुणवत्ता प्राप्त करना)।

उत्पादन प्रक्रियाओं का स्वचालन कई बार श्रम उत्पादकता बढ़ाने, इसकी सुरक्षा, पर्यावरण मित्रता में सुधार, उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार और मानव क्षमता सहित उत्पादन संसाधनों का अधिक कुशलता से उपयोग करने की अनुमति देता है।

कोई भी तकनीकी प्रक्रिया एक विशिष्ट उद्देश्य के लिए बनाई और की जाती है। अंतिम उत्पाद का निर्माण, या एक मध्यवर्ती परिणाम प्राप्त करने के लिए। तो स्वचालित उत्पादन का उद्देश्य उत्पाद की छँटाई, परिवहन, पैकेजिंग हो सकता है। उत्पादन स्वचालन पूर्ण, जटिल और आंशिक हो सकता है।

आंशिक स्वचालनतब होता है जब एक ऑपरेशन या एक अलग उत्पादन चक्र स्वचालित मोड में किया जाता है। इस मामले में, इसमें किसी व्यक्ति की सीमित भागीदारी की अनुमति है। अक्सर, आंशिक स्वचालन तब होता है जब प्रक्रिया बहुत तेज़ी से आगे बढ़ती है ताकि व्यक्ति स्वयं इसमें पूरी तरह से भाग ले सके, जबकि विद्युत उपकरण द्वारा संचालित आदिम यांत्रिक उपकरण इसके साथ एक उत्कृष्ट कार्य करते हैं।

आंशिक स्वचालन, एक नियम के रूप में, पहले से ही काम कर रहे उपकरणों पर उपयोग किया जाता है, यह इसके अतिरिक्त है। हालांकि, यह सबसे बड़ी दक्षता दिखाता है जब इसे शुरू से ही सामान्य स्वचालन प्रणाली में शामिल किया जाता है - इसे तुरंत विकसित, निर्मित और इसके अभिन्न अंग के रूप में स्थापित किया जाता है।

जटिल स्वचालनएक अलग बड़े उत्पादन क्षेत्र को कवर करना चाहिए, यह एक अलग कार्यशाला, बिजली संयंत्र हो सकता है। इस मामले में, सभी उत्पादन एकल इंटरकनेक्टेड स्वचालित परिसर के मोड में संचालित होते हैं। उत्पादन प्रक्रियाओं का व्यापक स्वचालन हमेशा उचित नहीं होता है। इसके आवेदन का क्षेत्र आधुनिक अत्यधिक विकसित उत्पादन है, जो अत्यधिक उपयोग करता हैविश्वसनीय उपकरण।

किसी एक मशीन या इकाई के टूटने से पूरा उत्पादन चक्र तुरंत बंद हो जाता है। इस तरह के उत्पादन में स्व-नियमन और स्व-संगठन होना चाहिए, जो पहले से बनाए गए कार्यक्रम के अनुसार किया जाता है। उसी समय, एक व्यक्ति केवल एक निरंतर नियंत्रक के रूप में उत्पादन प्रक्रिया में भाग लेता है, पूरे सिस्टम और उसके व्यक्तिगत भागों की स्थिति की निगरानी करता है, स्टार्ट-अप और स्टार्ट-अप के लिए उत्पादन में हस्तक्षेप करता है और आपातकालीन स्थितियों की स्थिति में, या ऐसी घटना की धमकी के साथ।

उत्पादन प्रक्रियाओं के स्वचालन का उच्चतम स्तर - पूर्ण स्वचालन... उसके साथ, सिस्टम न केवल उत्पादन प्रक्रिया का प्रयोग करता है, बल्कि उस पर पूर्ण नियंत्रण भी करता है, जो स्वचालित नियंत्रण प्रणाली द्वारा किया जाता है। पूर्ण स्वचालन एक निरंतर संचालन मोड के साथ अच्छी तरह से स्थापित तकनीकी प्रक्रियाओं के साथ लागत प्रभावी, टिकाऊ उत्पादन में समझ में आता है।

आदर्श से सभी संभावित विचलन को पहले से ही देखा जाना चाहिए, और उनके खिलाफ सुरक्षा प्रणाली विकसित की जानी चाहिए। इसके अलावा, काम के लिए पूर्ण स्वचालन आवश्यक है जो मानव जीवन, स्वास्थ्य को खतरे में डाल सकता है, या उसके लिए दुर्गम स्थानों पर किया जाता है - पानी के नीचे, आक्रामक वातावरण में, अंतरिक्ष में।

प्रत्येक प्रणाली उन घटकों से बनी होती है जो विशिष्ट कार्य करते हैं। एक स्वचालित प्रणाली में, सेंसर रीडिंग लेते हैं और उन्हें सिस्टम को नियंत्रित करने के तरीके के बारे में निर्णय लेने के लिए प्रेषित करते हैं, कमांड पहले से ही ड्राइव द्वारा निष्पादित किया जाता है।अक्सर, यह विद्युत उपकरण होता है, क्योंकि यह विद्युत प्रवाह की सहायता से आदेशों को निष्पादित करने के लिए अधिक उपयुक्त होता है।

स्वचालित नियंत्रण प्रणाली और स्वचालित को अलग करना आवश्यक है। पर स्वचालित नियंत्रण प्रणालीसेंसर रीडिंग को कंट्रोल पैनल को ऑपरेटर तक पहुंचाता है, और वह निर्णय लेने के बाद कमांड को कार्यकारी उपकरण तक पहुंचाता है। पर स्वचालित प्रणाली- इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों द्वारा सिग्नल का विश्लेषण किया जाता है, वे निर्णय लेने के बाद, निष्पादन उपकरणों को एक आदेश देते हैं।

नियंत्रक के रूप में यद्यपि स्वचालित प्रणालियों में मानवीय भागीदारी आवश्यक है। वह किसी भी समय तकनीकी प्रक्रिया में हस्तक्षेप करने, उसे ठीक करने या रोकने की क्षमता रखता है।

तो, तापमान संवेदक विफल हो सकता है और गलत रीडिंग दे सकता है। इस मामले में, इलेक्ट्रॉनिक्स अपने डेटा को बिना किसी सवाल के विश्वसनीय मानेगा।

मानव मन इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की क्षमताओं से कई गुना बेहतर है, हालांकि प्रतिक्रिया की गति के मामले में यह उनसे कमतर है। ऑपरेटर समझ सकता है कि सेंसर दोषपूर्ण है, जोखिमों का आकलन करें, और प्रक्रिया को बाधित किए बिना इसे बंद कर दें। साथ ही उसे पूरा यकीन होना चाहिए कि इससे दुर्घटना नहीं होगी। अनुभव और अंतर्ज्ञान, जो मशीनों के लिए दुर्गम हैं, उसे निर्णय लेने में मदद करते हैं।

यदि किसी पेशेवर द्वारा निर्णय लिया जाता है तो स्वचालित प्रणालियों में इस तरह का लक्षित हस्तक्षेप गंभीर जोखिम पैदा नहीं करता है। हालांकि, सभी स्वचालन को बंद करना और सिस्टम को मैनुअल कंट्रोल मोड में स्थानांतरित करना इस तथ्य के कारण गंभीर परिणामों से भरा है कि कोई व्यक्ति स्थिति में बदलाव का तुरंत जवाब नहीं दे सकता है।

एक उत्कृष्ट उदाहरण चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में दुर्घटना है, जो पिछली शताब्दी की सबसे बड़ी मानव निर्मित आपदा बन गई। यह स्वचालित मोड के बंद होने के कारण ठीक हुआ, जब आपात स्थिति की रोकथाम के लिए पहले से विकसित कार्यक्रम स्टेशन के रिएक्टर में स्थिति के विकास को प्रभावित नहीं कर सके।

उद्योग में व्यक्तिगत प्रक्रियाओं का स्वचालन उन्नीसवीं शताब्दी की शुरुआत में शुरू हुआ।वाट द्वारा डिजाइन किए गए भाप इंजनों के लिए स्वचालित केन्द्रापसारक नियामक को वापस बुलाने के लिए यह पर्याप्त है। लेकिन केवल बिजली के औद्योगिक उपयोग की शुरुआत के साथ ही व्यक्तिगत प्रक्रियाओं का नहीं, बल्कि संपूर्ण तकनीकी चक्रों का अधिक व्यापक स्वचालन संभव हो गया। यह इस तथ्य के कारण है कि इससे पहले ट्रांसमिशन और ड्राइव का उपयोग करके यांत्रिक बल को मशीन टूल्स में प्रेषित किया गया था।

बिजली का केंद्रीकृत उत्पादन और उद्योग में इसका उपयोग, कुल मिलाकर, बीसवीं शताब्दी में ही शुरू हुआ - प्रथम विश्व युद्ध से पहले, जब प्रत्येक मशीन अपनी इलेक्ट्रिक मोटर से लैस थी। यह वह परिस्थिति है जिसने मशीन पर न केवल उत्पादन प्रक्रिया को मशीनीकृत करना संभव बनाया, बल्कि इसके नियंत्रण को भी यंत्रीकृत करना संभव बना दिया। बनाने की दिशा में यह पहला कदम था स्वचालित मशीनें... जिसके पहले नमूने 1930 के दशक की शुरुआत में सामने आए थे। तब "स्वचालित उत्पादन" शब्द का उदय हुआ।

रूस में, उस समय यूएसएसआर में, इस दिशा में पहला कदम पिछली शताब्दी के 30 और 40 के दशक में बनाया गया था। पहली बार, असर वाले भागों के उत्पादन में स्वचालित मशीन टूल्स का उपयोग किया गया था। इसके बाद ट्रैक्टर इंजन के लिए पिस्टन का दुनिया का पहला पूर्ण स्वचालित उत्पादन हुआ।

तकनीकी चक्रों को एक एकल स्वचालित प्रक्रिया में जोड़ा गया था, जो कच्चे माल की लोडिंग से शुरू होकर तैयार भागों की पैकेजिंग के साथ समाप्त होती थी। यह उस समय के आधुनिक विद्युत उपकरणों के व्यापक उपयोग, विभिन्न रिले, रिमोट स्विच और, ज़ाहिर है, ड्राइव के लिए संभव हो गया।

और केवल पहले इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटरों की उपस्थिति ने स्वचालन के एक नए स्तर तक पहुंचना संभव बना दिया। अब तकनीकी प्रक्रिया को केवल व्यक्तिगत कार्यों का एक संग्रह माना जाना बंद हो गया है जिसे परिणाम प्राप्त करने के लिए एक निश्चित क्रम में किया जाना चाहिए। अब पूरी प्रक्रिया एक हो गई है।

वर्तमान में, स्वचालित नियंत्रण प्रणाली न केवल उत्पादन प्रक्रिया का संचालन करती है, बल्कि इसे नियंत्रित भी करती है, आपातकालीन और आपातकालीन स्थितियों की घटना की निगरानी करती है।वे तकनीकी उपकरणों को शुरू और बंद करते हैं, ओवरलोड की निगरानी करते हैं, और दुर्घटनाओं के मामले में कार्रवाई का अभ्यास करते हैं।

हाल ही में, स्वचालित नियंत्रण प्रणाली ने नए उत्पादों के उत्पादन के लिए उपकरणों का पुनर्निर्माण करना आसान बना दिया है। यह पहले से ही एक पूरी प्रणाली है, जिसमें एक केंद्रीय कंप्यूटर से जुड़े अलग-अलग स्वचालित मल्टी-मोड सिस्टम शामिल हैं, जो उन्हें एक ही नेटवर्क में जोड़ता है और निष्पादन के लिए कार्य जारी करता है।

प्रत्येक सबसिस्टम अपने स्वयं के कार्यों को करने के लिए डिज़ाइन किए गए अपने स्वयं के सॉफ़्टवेयर के साथ एक अलग कंप्यूटर है। यह पहले से ही है लचीला उत्पादन मॉड्यूल।उन्हें लचीला कहा जाता है क्योंकि उन्हें अन्य तकनीकी प्रक्रियाओं के लिए पुन: कॉन्फ़िगर किया जा सकता है और इस प्रकार उत्पादन का विस्तार किया जा सकता है, इसे सत्यापित किया जा सकता है।

स्वचालित उत्पादन का शिखर है। स्वचालन ने ऊपर से नीचे तक उत्पादन में प्रवेश किया है। उत्पादन के लिए कच्चे माल की डिलीवरी के लिए एक परिवहन लाइन स्वचालित रूप से काम करती है। प्रबंधन और डिजाइन स्वचालित हैं। मानव अनुभव और बुद्धि का उपयोग केवल वहीं किया जाता है जहां इलेक्ट्रॉनिक्स इसे प्रतिस्थापित नहीं कर सकते।

परिचय ( प्रक्रिया स्वचालन की मूल बातें)

वर्तमान में, स्व-अभिनय मशीनों और उपकरणों के उत्पादन और उपयोग का तेजी से विकास हो रहा है, मानव रहित प्रौद्योगिकी के प्रकार के अनुसार किए गए उत्पादन प्रक्रियाओं की संख्या में वृद्धि हुई है। विभिन्न स्वचालित उपकरण विज्ञान, उत्पादन और रोजमर्रा की जिंदगी सहित मानव गतिविधि के सभी क्षेत्रों में प्रवेश करते हैं। किसी भी विशेषता के इंजीनियर के लिए, अपने पेशेवर हितों के संबंध में सैद्धांतिक नींव और स्वचालन के व्यावहारिक अनुप्रयोगों से खुद को परिचित करना आवश्यक हो गया। यह स्वचालित इलेक्ट्रिक ड्राइव के क्षेत्र में विशेषज्ञता वाले इलेक्ट्रिकल इंजीनियरों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि उनकी अधिकांश व्यावसायिक गतिविधि में विभिन्न तकनीकी प्रक्रियाओं के स्वचालन, उत्पादन वातावरण में इसके समायोजन और संचालन के लिए उपकरण बनाना शामिल है।

तकनीकी प्रक्रियाओं के स्वचालन का सामान्य पाठ्यक्रम एक निश्चित उत्पादन की तकनीक पर आधारित है: मशीन-निर्माण, धातुकर्म, रसायन, कपड़ा, आदि। प्रक्रिया उपकरण नियंत्रण प्रणाली। ऑटोमेटेड इलेक्ट्रिक ड्राइव के विशेषज्ञों के लिए ऑटोमेशन सिस्टम में इलेक्ट्रिक ड्राइव के स्थान के बारे में आधुनिक अत्यधिक मशीनीकृत और स्वचालित उत्पादन में ऑटोमेशन द्वारा हल किए गए सामान्य कार्यों का एक विचार प्राप्त करना महत्वपूर्ण है। उन्हें तकनीकी प्रक्रियाओं के स्वचालन के सिद्धांत की मूल बातों का अध्ययन करना चाहिए और सीखना चाहिए कि डिजाइन से जुड़ी सरल तकनीकी समस्याओं को कैसे हल किया जाए, स्वचालित सिस्टम के लिए हार्डवेयर की पसंद, विशिष्ट परिचालन स्थितियों में उनके संचालन के लिए एल्गोरिदम और सॉफ्टवेयर का विकास।

अवधि स्वचालनश्रम और अन्य मानवीय गतिविधियों के आयोजन के लिए उत्पादन प्रक्रियाओं और अन्य प्रणालियों के एक बहुत व्यापक वर्ग को संदर्भित करता है, जिसमें ऊर्जा, सामग्री और विशेष रूप से जानकारी प्राप्त करने, परिवर्तित करने, स्थानांतरित करने और उपयोग करने की प्रक्रियाओं से संबंधित संचालन की एक महत्वपूर्ण मात्रा विशेष तकनीकी को हस्तांतरित की जाती है। उपकरण, मशीनीकरण और नियंत्रण मशीनें ... प्रबंधन, विनियमन और (आंशिक रूप से) उन पर नियंत्रण सहित स्वचालित प्रक्रियाएं, पहले से तैयार किए गए कार्यक्रम के अनुसार स्वायत्त रूप से आगे बढ़ती हैं और एक विशेष कार्यक्रम वाहक पर पेश की जाती हैं, ताकि उनके सामान्य कामकाज में प्रत्यक्ष मानव भागीदारी की आवश्यकता न हो। रखरखाव कर्मियों को केवल सामान्य नियंत्रण के कार्यों के साथ छोड़ दिया जाता है, और यदि आवश्यक हो, मरम्मत और समायोजन। मशीनीकरण, जिसमें मैनुअल श्रम की जगह, मशीन संचालन वाले व्यक्ति के शारीरिक प्रयास शामिल हैं, स्वचालन का एक अनिवार्य तत्व है। सरल मशीनीकरण के विपरीत, स्वचालन में पहले से तैयार किए गए लक्ष्य के अनुसार स्वचालित होने वाली प्रक्रिया को नियंत्रित करने और व्यवस्थित करने के लिए मशीनों को नियंत्रित करने के लिए संचालन का हस्तांतरण शामिल है और संभवतः, प्रक्रिया के कार्यान्वयन के दौरान परिष्कृत किया जाता है। स्वचालन के लक्ष्य कई गुना हैं। वे श्रम उत्पादकता और दक्षता बढ़ाने, उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार, प्रबंधन का अनुकूलन, मानव श्रम गतिविधि की सुरक्षा सुनिश्चित करने, पर्यावरण की रक्षा करने आदि की समस्याओं को हल करना शामिल कर सकते हैं।

स्वचालन लक्ष्यों का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है स्वचालित नियंत्रण प्रणाली(एसीएस), एसीएस गणितीय विधियों, तकनीकी साधनों (मुख्य कंप्यूटर और अन्य माइक्रोप्रोसेसर डिवाइस हैं), उनके सॉफ्टवेयर और संगठनात्मक परिसरों का एक सेट है जो उनके घोषित लक्ष्य के अनुसार स्वचालित वस्तुओं के मापदंडों का नियंत्रण और निगरानी प्रदान करते हैं। स्वायत्त कामकाज। स्वचालन की वस्तुओं में से हैं:

तकनीकी, ऊर्जा, परिवहन और अन्य उत्पादन प्रक्रियाएं;

विभिन्न इकाइयों और मशीनों, जहाजों, इमारतों और अन्य संरचनाओं, औद्योगिक परिसरों का डिजाइन;

एक दुकान, उद्यम, निर्माण स्थल, सैन्य इकाई, आदि के भीतर संगठन, योजना और प्रबंधन;

वैज्ञानिक और तकनीकी अनुसंधान, चिकित्सा निदान, सांख्यिकीय डेटा का लेखा और प्रसंस्करण, प्रोग्रामिंग, घरेलू उपकरण, सुरक्षा प्रणाली, आदि।

सभी सूचीबद्ध स्वचालित वस्तुओं में से, हम केवल औद्योगिक उत्पादन की तकनीकी प्रक्रियाओं पर विचार करेंगे। उत्तरार्द्ध के स्वचालन के साथ, पहले मनुष्यों द्वारा किए गए नियंत्रण और निगरानी कार्यों को स्वचालित नियंत्रण उपकरणों और इंस्ट्रूमेंटेशन में स्थानांतरित कर दिया जाता है। इसी समय, व्यक्तिगत कामकाजी कार्यों के मशीनीकरण में सुधार किया जा रहा है। नियंत्रण उपकरण, निगरानी के मापदंडों में परिवर्तन के बारे में प्रतिक्रिया चैनलों के माध्यम से जानकारी प्राप्त करना, जैसे कि संसाधित उत्पादों का आकार, प्रसंस्करण गति, तापमान, रूप, निर्दिष्ट प्रसंस्करण कार्यक्रम के अनुसार, नियंत्रण संकेत जो प्रसंस्करण कार्यक्रम के निष्पादन को सुनिश्चित करते हैं। इष्टतम ऑपरेटिंग मोड।

पहला अध्याय तकनीकी प्रक्रियाओं के स्वचालन, प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली के मुख्य कार्यों और संरचना के सामान्य मुद्दों पर चर्चा करता है। चूंकि एक तकनीकी प्रक्रिया का नियंत्रण वर्तमान तकनीकी प्रक्रिया के समानांतर गठित सूचना प्रक्रियाओं के लिए संभव हो जाता है, दूसरा अध्याय सूचना प्रबंधन प्रक्रियाओं के गठन के संबंध में सूचना सिद्धांत के तत्वों की जांच करता है। बाइनरी कोड में जानकारी कोडिंग के मुद्दों पर यहां विशेष ध्यान दिया जाता है, क्योंकि ये कोड सभी आधुनिक नियंत्रण उपकरणों के कामकाज का आधार हैं। प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली के ढांचे के भीतर संचार चैनलों के माध्यम से इसके प्रसारण के माध्यम से सूचना के आदान-प्रदान को व्यवस्थित करने के तरीकों की जांच के साथ अध्याय समाप्त होता है।

एक नियंत्रित तकनीकी वस्तु (टीओ) के गुणों और विशेषताओं के पर्याप्त सटीक और विस्तृत विवरण के बिना एक स्वचालित प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली का निर्माण असंभव है। इसलिए, तीसरा अध्याय टीओ मॉडल बनाने के लिए विश्लेषणात्मक और प्रयोगात्मक तरीकों की प्रस्तुति के लिए समर्पित है जो निर्दिष्ट गुणों और विशेषताओं को दर्शाता है।

पाठ्यपुस्तक में केंद्रीय स्थान पर अध्याय 4 और 5 का कब्जा है, जो प्रक्रिया नियंत्रण प्रणालियों के लिए नियंत्रण एल्गोरिदम के विश्लेषण और संश्लेषण के तरीकों के लिए समर्पित है। नियंत्रण एल्गोरिदम मापदंडों और रखरखाव मोड के स्थिरीकरण और कार्यक्रम नियंत्रण के लिए प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली की समस्याओं को हल करने के लिए नियोजित तरीकों को प्रदर्शित करता है, जो कि इष्टतमता के दिए गए मानदंड के अनुसार तकनीकी प्रक्रियाओं के प्रवाह को सुनिश्चित करता है। रैखिक और गैर-रेखीय विशेषताओं के साथ टीओ के संचालन के तरीकों को अनुकूलित करने और नियंत्रण एल्गोरिदम के ब्लॉक आरेखों के निर्माण के तरीकों पर विशेष ध्यान दिया जाता है। उत्तरार्द्ध स्वचालन प्रणाली के हार्डवेयर की प्रोग्रामिंग की प्रक्रिया में नियंत्रण कार्यक्रम बनाने का आधार हैं।

छठा अध्याय एक स्वचालित प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली को डिजाइन करने के चरणों को शामिल करता है, जो एक स्वचालित प्रक्रिया नियंत्रण प्रणाली के निर्माण के लिए आवश्यक तकनीकी साधनों के चयन से शुरू होता है, एक तकनीकी विनिर्देश विकसित करता है और विस्तृत डिजाइन के साथ समाप्त होता है। अंत में, सातवें अध्याय में, सीएनसी और प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर्स पर आधारित मैकेनिकल इंजीनियरिंग में ऑटोमेशन सिस्टम के निर्माण के मुद्दों को एक उदाहरण के रूप में माना जाता है।

प्रस्तावना

परिचय

अध्याय 1. उत्पादन प्रक्रियाओं के स्वचालित नियंत्रण के बारे में सामान्य जानकारी, स्वचालित विनियमन प्रणाली का वर्गीकरण (एसएआर)

1.1 स्वचालित नियंत्रण के सिद्धांत की बुनियादी अवधारणाएँ और परिभाषाएँ

1.1 विनियमन के सिद्धांत

1.3 विनियम 5 . का एल्गोरिथम (कानून)

1.4 स्वचालित नियंत्रण प्रणाली के लिए बुनियादी आवश्यकताएं

2 एक रैखिक प्रणाली के स्थानांतरण कार्य। संरचनात्मक आरेख और उनके परिवर्तन

3 स्वचालित नियंत्रण प्रणाली के स्टैटिक्स

3.1 एटीएस तत्वों और लिंक्स की स्थिर विशेषताएं

3.2 लिंक कनेक्शन की स्थिर विशेषताएं

4 स्वचालित नियंत्रण प्रणाली की स्थिरता की अवधारणा

अध्याय 2. तकनीकी माप के मेट्रोलॉजिकल लक्षण

2.1 बुनियादी मेट्रोलॉजिकल शब्द और परिभाषाएँ। मापन अवधारणा

2 प्रकार के मापक यंत्र (एसआई)

3 सिस्टम और भौतिक मात्रा की इकाइयाँ

4 माप उपकरणों की मेट्रोलॉजिकल विशेषताएं। माप उपकरणों का अंशांकन और सत्यापन

अध्याय 3. यांत्रिक मूल्यों के विद्युत सेंसर

3.1 रैखिक और कोण एन्कोडर

2 बल सेंसर

3 स्पीड सेंसर

अध्याय 4. बुनियादी तकनीकी मानकों को मापने के तरीके और साधन

4.1 विद्युत माप के तरीके

2 तापमान मापने के तरीके और साधन

स्तर माप के 3 तरीके और साधन

4 दबाव मापने के तरीके और साधन

4.1 प्रत्यक्ष दबाव माप के तरीके

4.2 अप्रत्यक्ष दबाव माप के तरीके

प्रवाह मापने के 5 तरीके और साधन

5.1 विभेदक दबाव प्रवाह मीटर

5.2 लगातार अंतर दबाव प्रवाहमापी

5.3 विद्युतचुंबकीय प्रवाहमापी

5.4 अल्ट्रासोनिक प्रवाह मीटर

5.5 चर स्तर मीटर

5.6 थर्मल फ्लो मीटर

5.7 भंवर प्रवाहमापी

5.8 कोरिओलिस प्रवाहमापी

अध्याय 5. कंपन मापने के तरीके और उपकरण

5.1 कंपन माप के तरीके

2 कंपन मापने के उपकरण

अध्याय 6. द्रवों और गैसों के भौतिक और रासायनिक गुणों का मापन

6.1 तेल और गठन जल के भौतिक और रासायनिक गुणों का मापन

1.1 तेल के भौतिक और रासायनिक गुणों का मापन

1.2 गठन जल के भौतिक-रासायनिक गुणों का मापन

2 गैसों के भौतिक और रासायनिक गुणों का मापन

अध्याय 7. रिले तत्व

7.1 एसी और डीसी विद्युत चुम्बकीय रिले

1.1 लगातार विद्युत चुम्बकीय रिले (तटस्थ)

1.2 एसी विद्युत चुम्बकीय रिले

2 चुंबकीय रूप से संचालित संपर्क (रीड स्विच)

अध्याय 8. स्वचालन प्रणाली में सूचना का प्रसारण

8.1 टेलीमैकेनिक्स सिस्टम के बारे में बुनियादी जानकारी

2 डेटा इंटरफेस

अध्याय 9. माइक्रोप्रोसेसर

9.1 माइक्रोप्रोसेसरों के बारे में बुनियादी जानकारी

2 एनालॉग-टू-डिजिटल और डिजिटल-टू-एनालॉग सूचना का रूपांतरण

निष्कर्ष

साहित्य

उपभवन

परिशिष्ट 1. नियंत्रण और माप सामग्री

परिशिष्ट 2. व्यावहारिक और प्रयोगशाला कार्यों की सूची

परिशिष्ट 3. निपटान और ग्राफिक कार्यों के लिए विषयों की सूची (सारांश)

परिशिष्ट 4. बुनियादी और अतिरिक्त साहित्य की सूची

प्रस्तावना

पाठ्यपुस्तक "तेल और गैस उत्पादन की तकनीकी प्रक्रियाओं के स्वचालन के मूल सिद्धांत" में एक ही नाम के शैक्षणिक अनुशासन की एक व्यवस्थित प्रस्तुति है, जो पूरी तरह से पाठ्यक्रम से मेल खाती है, और वास्तव में, अनुशासन के लिए मुख्य पाठ्यपुस्तक है। यह 131000 "तेल और गैस व्यवसाय", विशेषता "तेल उत्पादन सुविधाओं के संचालन और रखरखाव" के क्षेत्र में संघीय राज्य शैक्षिक मानक की उपदेशात्मक इकाइयों द्वारा परिभाषित बुनियादी ज्ञान को दर्शाता है। पाठ्यपुस्तक की सामग्री में तकनीकी प्रक्रियाओं के स्वचालन के क्षेत्र में ज्ञान प्राप्त करने और उपयोग करने के तरीकों का विवरण शामिल है, बुनियादी तरीकों की पद्धतिगत नींव और माप उपकरणों और स्वचालन प्रणालियों के कामकाज के पैटर्न और गतिविधि के क्षेत्रों के विकास में परिलक्षित होता है। उन्हें, साथ ही साथ तेल और गैस उद्योग के विकास में प्रमुख समस्याएं और प्रमुख रुझान।

ट्यूटोरियल का उद्देश्य प्रशिक्षुओं को उत्पादन प्रक्रियाओं के लिए स्वचालन प्रणाली के निर्माण के बुनियादी सिद्धांतों के साथ-साथ स्वचालन के तकनीकी साधनों के आधार पर प्रशिक्षुओं के लिए आवश्यक प्रारंभिक सैद्धांतिक ज्ञान आधार बनाने में पद्धतिगत सहायता प्रदान करना है, जिसके आधार पर उल्लेखित सिस्टम बनाए गए हैं। शैक्षिक सामग्री का अध्ययन करते समय, छात्र को मापने की प्रक्रियाओं के स्वचालन की मूल बातें, माप के प्रकार और तरीके, उपकरण और मुख्य तकनीकी मापदंडों, माध्यमिक उपकरणों और माइक्रोप्रोसेसर प्रौद्योगिकी के विशिष्ट सेंसर के संचालन की विशेषताओं के बारे में जानकारी प्राप्त होगी।

मैनुअल का उद्देश्य छात्रों को डिवाइस और विशिष्ट उपकरण और स्वचालन उपकरण के संचालन के सिद्धांत के साथ-साथ उनके संचालन के कुछ नियमों का अध्ययन करने का अवसर प्रदान करना है।

सामग्री का अध्ययन करने की प्रक्रिया में, छात्रों को मूल बातें और विधियों और माप उपकरणों के वर्गीकरण से परिचित होना चाहिए; तकनीकी प्रक्रिया मापदंडों के सिग्नल पिकअप के बिंदुओं के बारे में तकनीकी परिसर के बारे में स्पष्ट विचार प्राप्त करने के लिए; उपकरण के योजनाबद्ध आरेख, सेंसर और रिले के संचालन के सिद्धांत, माइक्रोप्रोसेसर उपकरण और स्वचालन साधनों की तकनीकी क्षमताओं, संरचनात्मक आरेखों के निर्माण के नियम, विनियमन मानदंड, विकास और संचालन में कंप्यूटर की शुरूआत की संभावनाएं मास्टर कुओं, उपकरण और स्वचालन के तकनीकी रूप से सक्षम संचालन के लिए नियम; नियंत्रण और स्वचालन का तुलनात्मक विश्लेषण करने का कौशल हासिल करना; स्वचालन उपकरणों के उपयोग की जटिलताओं और उनके विकास की संभावनाओं के बारे में जानें।

प्राप्त सैद्धांतिक ज्ञान के आधार पर, छात्रों को सीखना चाहिए कि व्यावहारिक और प्रयोगशाला कार्य कैसे करें, और बाद में सरल उपकरण माउंट करने, उपकरण रिकॉर्डिंग आरेखों को समझने और विश्लेषण करने, प्राप्त जानकारी का मूल्यांकन करने, स्वचालन प्रणाली के विकास और संचालन मोड को सही करने में सक्षम होना चाहिए। विशेष उपकरणों का उपयोग करके तेल और गैस उत्पादन प्रक्रियाएं ...

परिचय

श्रम उत्पादकता बढ़ाने और उत्पादों की गुणवत्ता में सुधार के लिए तकनीकी प्रक्रियाओं का स्वचालन एक निर्णायक कारक है।

आधुनिक औद्योगिक सुविधाओं की तकनीकी प्रक्रियाओं के लिए बड़ी संख्या में मापदंडों के नियंत्रण की आवश्यकता होती है और इसे नियंत्रित करना मुश्किल होता है। इस संबंध में, औद्योगिक प्रतिष्ठानों के डिजाइन और संचालन में, ईंधन और ऊर्जा परिसर के उद्यमों में काम करने वाले विशेषज्ञों की व्यावसायिकता के मुद्दों को असाधारण महत्व दिया जाता है।

तेल शोधन और पेट्रोकेमिकल उद्योग के विकास के वर्षों में, प्रक्रियाएं अधिक जटिल हो गई हैं, जिसके लिए उन्हें अधिक सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। XX सदी की पहली छमाही में, मापदंडों के पंजीकरण और नियंत्रण के लिए उपकरण दिखाई दिए, तथाकथित इंस्ट्रूमेंटेशन - इंस्ट्रूमेंटेशन। माप और नियंत्रण उपकरणों की उत्पत्ति, गठन और विकास, स्वचालित विनियमन से स्वचालित नियंत्रण प्रणाली और मैक्रो और सूक्ष्म स्तरों पर नियंत्रण की प्रक्रिया तेल और गैस उत्पादन, तेल शोधन और पेट्रोकेमिस्ट्री की प्रक्रियाओं का एक अभिन्न अंग है।

मापदंडों की रिकॉर्डिंग, निगरानी और नियंत्रण के लिए उपकरणों में और सुधार से तेल शोधन और पेट्रोकेमिस्ट्री के स्वचालन और टेलीमैकेनाइजेशन का मार्ग प्रशस्त हुआ है। बाद वाले ने कम्प्यूटरीकरण और प्रक्रिया नियंत्रण, यानी स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (एसीएस) को जन्म दिया।

और, ज़ाहिर है, एसीएस में उपकरण और उपकरण इंजीनियरिंग में प्रगति एक दिलचस्प काम है, जिसका समाधान तेल और गैस क्षेत्र में वैश्विक प्रबंधन समस्याओं पर काबू पाने के आधार पर आगे की विकास संभावनाओं को निर्धारित करने के लिए आवश्यक है।

तेल और गैस उत्पादन में उत्पादन और स्वचालन के परिचालन प्रबंधन की छह मुख्य आधुनिक समस्याएं तैयार की गई हैं:

हाइड्रोकार्बन कच्चे माल, तेल, गैस, पेट्रोलियम उत्पादों के उत्पादन, संचलन और उपयोग के लिए लेखांकन, जिसके समाधान के लिए लाइसेंस प्राप्त क्षेत्रों सहित लेखांकन कार्यों की निगरानी करने की क्षमता सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है, साथ ही साथ संचालन सुनिश्चित करना तेल लेखांकन पर आंतरिक और बाहरी ऑडिट, जिसके लिए उपयुक्त माप उपकरणों के विकास के साथ-साथ एक सॉफ्टवेयर और सूचना प्रणाली की आवश्यकता होती है।

क्षेत्रीय संपत्तियों का प्रबंधन, उपकरणों के रखरखाव और मरम्मत का संगठन, उत्पादन और कर्मियों की सुरक्षा सुनिश्चित करना। इस समस्या को हल करने के लिए, सॉफ्टवेयर और सूचना उपकरण विकसित करना आवश्यक है जो लेखांकन, नियोजन रखरखाव और मरम्मत प्रदान करते हैं, उत्पादन संपत्ति की स्थिति और प्रदर्शन किए गए कार्य की निगरानी करते हैं; काम के प्रदर्शन के लिए ठेकेदारों के साथ अनुबंध के समापन और कार्यान्वयन का नियंत्रण; उत्पादन सुविधाओं पर कर्मियों की उपस्थिति पर नियंत्रण; सिमुलेटर का उपयोग करने वाले कर्मियों के साइट पर प्रशिक्षण की संभावना; कार्यस्थलों पर उपकरणों के उपयोग पर अप-टू-डेट दस्तावेज़ीकरण, प्रदर्शन प्रक्रियाओं और संचालन के लिए प्रौद्योगिकी पर उपलब्धता।

उत्पादन की ऊर्जा खपत का उच्च स्तर और ऊर्जा बचत और ऊर्जा दक्षता उपायों की आवश्यकता। इस समस्या को हल करने के लिए, तकनीकी प्रक्रिया के तत्वों द्वारा ऊर्जा खपत की स्थिति की निगरानी के लिए लेखांकन, नियोजन रखरखाव और मरम्मत प्रदान करने के लिए सॉफ्टवेयर और सूचना उपकरण की आवश्यकता होती है; बिजली की खपत के मानक स्तर से अधिक के साथ ऊर्जा खपत की वस्तुओं की पहचान; ऊर्जा बचत उपायों के कार्यान्वयन पर नियंत्रण।

एपीसीएस, मॉडलिंग और सूचना प्रणाली के विभिन्न प्रकार के साधन। इस समस्या के लिए सॉफ्टवेयर और सूचना उपकरणों के विकास की आवश्यकता है जो रणनीतिक (उत्पादन के विकास और स्थान के लिए योजनाएं), मध्यम अवधि (वार्षिक और मासिक योजनाएं) और परिचालन (दैनिक और शिफ्ट योजनाओं) के लिए प्रारंभिक जानकारी की एक सरणी का गठन प्रदान करते हैं। प्रबंधन योजनाएं; उद्यम के आंतरिक नियमों, शेयरधारकों के मानकीकरण की आवश्यकताओं के अनुसार दस्तावेजों की संरचना और संरचना के लिए आवश्यकताओं को पूरा करना; दस्तावेजों के साथ काम करते समय पहुंच और शक्तियों के भेदभाव का एकीकरण।

निर्णय लेने वालों को प्रदान की जाने वाली सूचना सेवा के स्तर को अधिकतम करते हुए सिस्टम के संचालन की लागत को कम करना। समस्या को हल करने के लिए, निम्नलिखित की आवश्यकता है: एमईएस-स्तर के विकास पर काम करने के लिए एक पद्धति का विकास, पहले गैर-स्वचालित उत्पादन सुविधाओं का स्वचालन और सॉफ्टवेयर और सूचना उपकरण जो प्रदान करते हैं: डेटाबेस को अप-टू-डेट रखना और सिस्टम सॉफ़्टवेयर की संचालन योग्य स्थिति; सिस्टम सॉफ्टवेयर के कामकाज पर नियंत्रण (एपीसीएस सिस्टम, ईआरपी, आदि के साथ सूचना के आदान-प्रदान के लिए); सिस्टम के संचालन में शामिल कर्मियों के कार्यों की रिकॉर्डिंग।

प्रत्येक टन तेल की निकासी के लिए धन और श्रम में वृद्धि इस तथ्य के कारण है कि पश्चिमी साइबेरिया में 1950 के दशक के अंत में खोजे गए सस्ते तेल के क्षेत्र धीरे-धीरे समाप्त हो रहे हैं। तेल-असर वाले क्षेत्र में, मुख्य रूप से कठिन उत्पादन वाले भंडार हैं, जिन्हें नए तकनीकी समाधानों और अतिरिक्त पूंजी निवेश की आवश्यकता होती है। इस समस्या को हल करने के लिए, पूंजी निवेश की दक्षता में सुधार करना और तेल वसूली के प्रबंधन को सुविधाजनक बनाना आवश्यक है; पूंजी निवेश की दक्षता में वृद्धि और "स्मार्ट फील्ड", "स्मार्ट फील्ड", "स्मार्ट ऑयल फील्ड", "स्मार्ट कुएं" नामक दृष्टिकोण के माध्यम से उप-भूमि से तेल निष्कर्षण के प्रबंधन की सुविधा प्रदान करना; सभी क्षेत्र सुविधाओं के संचालन का अनुकूलन करें: कुएं, जलाशय, पाइपलाइन और अन्य सतह सुविधाएं।

अध्याय 1. उत्पादन प्रक्रियाओं के स्वचालित नियंत्रण के बारे में सामान्य जानकारी, स्वचालित विनियमन प्रणाली का वर्गीकरण (एसएआर)

1स्वचालित नियमन के सिद्धांत की मूल अवधारणाएँ और परिभाषाएँ

यह ज्ञात है कि तकनीकी प्रक्रिया को डेटा, मूल्यों, संकेतकों के एक सेट की विशेषता है। प्रक्रिया को शुरू करने, रोकने, प्रक्रिया संकेतकों की स्थिरता बनाए रखने या किसी दिए गए कानून के अनुसार उन्हें बदलने के लिए संचालन के सेट को नियंत्रण कहा जाता है।

किसी दिए गए स्तर पर संकेतकों को बनाए रखना या किसी दिए गए कानून के अनुसार उन्हें बदलना नियमन कहलाता है, अर्थात। नियमन शासन का अंग है। और अगर इन नियंत्रण प्रक्रियाओं को किसी व्यक्ति (ऑपरेटर) की भागीदारी के बिना किया जाता है, तो उन्हें स्वचालित कहा जाता है।

एक उपकरण जो एक तकनीकी प्रक्रिया को लागू करता है, जिसके संकेतकों को नियंत्रित या विनियमित करने की आवश्यकता होती है, उन्हें नियंत्रित वस्तु या नियंत्रित वस्तु कहा जाता है। नियंत्रण की वस्तुएं एक मिट्टी पंप, एक ड्रिलिंग रिग, एक ड्रिलिंग रिग ड्राइव, आदि, या उनकी व्यक्तिगत इकाइयाँ हो सकती हैं जो एक तकनीकी प्रक्रिया के कुछ संचालन करती हैं, उदाहरण के लिए, एक ड्रिलिंग रिग चरखी।

एक तकनीकी उपकरण जो एक प्रोग्राम (एल्गोरिदम) के अनुसार नियंत्रण करता है उसे स्वचालित नियंत्रण उपकरण कहा जाता है।

एक नियंत्रण वस्तु और एक नियंत्रण उपकरण के संयोजन को एक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (ACS) कहा जाता है।

हम सभी स्वचालित नियंत्रण कार्यों में रुचि नहीं रखते हैं, लेकिन केवल विनियमन में, यानी वे संचालन जो प्रक्रिया मापदंडों को बनाए रखने या बदलने से संबंधित हैं।

किसी भी नियामक प्रक्रिया को अंजाम दिया जा सकता है

· परिणाम नियंत्रण के बिना - ओपन-लूप विनियमन;

· परिणाम नियंत्रण के साथ - बंद लूप विनियमन।

परिणाम (प्रवाह दर क्यू) के नियंत्रण के बिना ओपन-लूप नियंत्रण का एक उदाहरण फ्लशिंग तरल पदार्थ क्यू के प्रवाह का स्थिरीकरण है जब पिस्टन पंप पूरी क्षमता पर काम कर रहा है जब संबंधित गियरबॉक्स गति चालू होती है (अनियंत्रित ड्राइव और कोई फ्लशिंग नहीं) द्रव निर्वहन)। यहां, हाइड्रोलिक पथ की विशेषताओं में महत्वपूर्ण (गैर-आपातकालीन) परिवर्तन के साथ (नीचे के छेद के घोल के कारण, कुएं की दीवारों से चट्टान के टुकड़े गिरने आदि) के कारण, ड्रिलिंग द्रव की प्रवाह दर स्थिर रहती है .

दिए गए उदाहरण में, नियंत्रण का उद्देश्य एक निश्चित ड्राइव (पंपिंग यूनिट) के साथ एक मिट्टी पंप है। नियंत्रण (विनियमन) निकाय, जिसमें फ्लशिंग तरल पदार्थ की आपूर्ति को नियंत्रित करने के लिए एक वस्तु होनी चाहिए, एक गियरबॉक्स है।

तत्वों की विशेषताओं की अस्थिरता के कारण बंद-लूप नियंत्रण की तुलना में ओपन-लूप नियंत्रण का उपयोग बहुत कम बार किया जाता है। प्रणाली के तत्व विभिन्न प्रकार की गड़बड़ी के अधीन हैं। दिखाए गए उदाहरण में, यह फ्लशिंग तरल या सक्शन पथ के मापदंडों में बदलाव के कारण पंप सिलेंडर के फिलिंग फैक्टर में बदलाव हो सकता है।

आइए परिणाम के नियंत्रण के साथ बंद-लूप नियंत्रण के एक उदाहरण पर विचार करें - प्रवाह दर क्यू। अंजीर में। 1.1 फ्लशिंग तरल Q की प्रवाह दर के नियामक (स्टेबलाइज़र) का एक ब्लॉक आरेख दिखाता है। यहाँ प्रवाह दर Q को फ्लो सेंसर DR द्वारा नियंत्रित किया जाता है। वोल्टेज विनियमन के माध्यम से सेटपॉइंट जेड यू पीठ आवश्यक प्रवाह दर क्यू सेट है। मोटर शाफ्ट गति एन (इसलिए प्रवाह दर क्यू) लोड और वोल्टेज यू द्वारा निर्धारित की जाती है जी , जो U के मान पर निर्भर करता है।

यू = यू पीठ - उ ओएस1 , (1.1)

जहां तुम ओएस1 - सेंसर आउटपुट पर वोल्टेज (यू .) डी ), प्रवाह दर क्यू के आनुपातिक, और प्रतिक्रिया वोल्टेज कहा जाता है। और इस मामले में यह संबंध नकारात्मक है (पारंपरिक रूप से क्षेत्र को छायांकित करके दर्शाया गया है): U . का मान घटाता है पीठ ... जब प्रवाह दर क्यू निर्धारित मूल्य से विचलित हो जाती है, तो यू भी बदल जाता है ओएस1 , जो n . में परिवर्तन की ओर ले जाता है और इस प्रकार प्रवाह दर को बहाल करने के लिए Q.

फीडबैक का उपयोग करके प्रक्रिया संकेतकों में परिवर्तन के किसी दिए गए कानून के स्वचालित रखरखाव को स्वचालित विनियमन कहा जाता है। माना उदाहरण में, एक संकेतक Q है और इसे नियंत्रित चर कहा जाता है।

इसलिए, सुविचारित उदाहरण के आधार पर, हम यह मानेंगे कि एक स्वचालित उपकरण जो स्वचालित विनियमन करता है उसे स्वचालित नियामक कहा जाता है।

बदले में, नियामक द्वारा नियंत्रित वस्तु को विनियमित वस्तु कहा जाता है।

नियंत्रित वस्तु का सेट और स्वचालित नियामक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (ACS) बनाते हैं।

उनके कार्यात्मक उद्देश्य से, स्वचालित सिस्टम को ओपन-लूप स्वचालित नियंत्रण प्रणाली, बंद-लूप स्वचालित नियंत्रण प्रणाली और स्वचालित नियंत्रण प्रणाली में उप-विभाजित किया जाता है।

आइए उन उदाहरणों पर विचार करें जो माना सर्किट के संचालन को प्रदर्शित करते हैं।

1.उदाहरण। इलेक्ट्रॉनिक ट्यूब फिलामेंट करंट स्टेबलाइजर। आरेख खुले लूप विनियमन को दर्शाता है।

एक निरंतर फिलामेंट करंट बनाए रखना I एन ऑपरेटर की भागीदारी के बिना होता है, अर्थात। कोई नियंत्रण नहीं किया जाता है।

उदाहरण मैनुअल गति नियंत्रण ω इलेक्ट्रिक मोटर शाफ्ट।

रोटेशन आवृत्ति ω ड्राइव मोटर शाफ्ट डी जनरेटर टर्मिनलों पर वोल्टेज का एक कार्य है U जी , जो आर्मेचर के घूर्णन की निरंतर आवृत्ति पर ( ω वीडी = कास्ट) ओवीजी जनरेटर की उत्तेजना वाइंडिंग में करंट द्वारा निर्धारित किया जाता है। गति को नियमित करने या स्थिर रखने के लिए ω ऑपरेटर घूर्णी गति के आयामों में स्नातक वाल्टमीटर वी के रीडिंग की निगरानी करता है ω और, मैन्युअल रूप से रिओस्तात पी वर्तमान I को बदलना ovg उत्तेजना घुमावदार में, आवश्यक मूल्य प्राप्त करता है ω.

यहां हम एक बंद नियंत्रण प्रणाली देखते हैं। लेकिन इस तरह के मैनुअल कंट्रोल सिस्टम में एक महत्वपूर्ण खामी है: कम नियंत्रण सटीकता और ऑपरेटर की अवांछनीय उपस्थिति। इसके अलावा, कई परेशान करने वाले प्रभाव हैं: मोटर शाफ्ट M . पर एक बदलते टोक़ साथ , माध्यम के तापमान में परिवर्तन, विद्युत मशीनों के ब्रशों का घिसाव, आदि, इसलिए नियंत्रण प्रणाली की अशुद्धि; सिस्टम तेज प्रक्रियाओं के लिए लागू नहीं है।

चर्चा किए गए उदाहरण नियामक सिद्धांतों पर विचार करने के लिए एक आधार प्रदान करते हैं।

1.1.1 विनियमन के सिद्धांत

ऊपर मानी गई प्रणालियों के संचालन के दौरान, बाहरी कारकों (अशांतकारी प्रभाव) का प्रभाव स्पष्ट हो जाता है। प्रत्येक गड़बड़ी के लिए सबसे सरल उपाय उपयुक्त सेंसर स्थापित करना है। हालांकि, यह दृष्टिकोण हमेशा संभव नहीं होता है। इस स्थिति से बाहर निकलने के तरीके के रूप में, आमतौर पर तकनीकों का उपयोग किया जाता है, जिसके अनुसार किसी दिए गए मान से विचलन को पहले सेंसर की स्थापना के साथ मापा जाता है, और फिर मापा विचलन के अनुसार एक सुधार पेश किया जाता है (बदलने के साथ उदाहरण के समान) रिओस्तात स्लाइडर पी की स्थिति)।

विनियमन के निम्नलिखित बुनियादी सिद्धांत हैं:

· विचलन से;

· आक्रोश;

· नुकसान भरपाई;

· संयुक्त।

चित्र 1.4 इंजन की गति के स्वत: नियंत्रण (स्थिरीकरण) के लिए एक सर्किट दिखाता है जिसमें एक सेंसर का उपयोग करके निर्धारित मूल्य से गति के विचलन की निगरानी के लिए होता है, जो एक टैकोजेनरेटर है।

यह सर्किट, वास्तव में, एक मैनुअल कंट्रोल सर्किट (चित्र 1.3) का एक स्वचालित नियंत्रण सर्किट (चित्र 1.4) में परिवर्तन है। यहां ऑपरेटर को विद्युत नियंत्रण प्रणाली और रिओस्तात पी को प्रभावित करने के लिए एक प्रणाली द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। रिओस्तात पी को सर्किट में पेश किया जाता है। 1 और पी 2, एक प्रतिवर्ती इंजन आरडी, एक इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायर ईयू, और एक रेड रेड्यूसर, जो यांत्रिक रूप से रिओस्तात इंजन आर से जुड़ा हुआ है।

मुख्य नियामक तत्वों पर विचार करें (चित्र। 1.4):

· विनियमन का उद्देश्य, जो इंजन है, अन्य सभी तत्व सिस्टम नियामक में शामिल हैं;

· नियंत्रण प्रक्रिया का एक संकेतक, जो कोणीय वेग है ω , अर्थात। विनियमित मूल्य, जो या तो स्थिर हो सकता है या किसी कानून के अनुसार बदल सकता है;

· एक नियामक निकाय, जिसकी भूमिका इंजन की एंकर श्रृंखला द्वारा निभाई जाती है, जिसकी स्थिति या स्थिति को बदलकर, आप नियंत्रित मूल्य को बदल सकते हैं;

· विनियमन क्रिया - इंजन की एंकर श्रृंखला में वोल्टेज;

· सिस्टम का सेटिंग मान (प्रभाव) - U पीठ ; अर्थात्, यह एक ऐसी मात्रा है जो नियंत्रित मात्रा से आनुपातिक या कार्यात्मक रूप से संबंधित है और बाद के स्तर को बदलने का कार्य करती है; यू . के माध्यम से पीठ एक विशिष्ट मान सेट है ω.

अगर यू = यू पीठ - उ ततैया = 0, तो संतुलन की स्थिति आ जाएगी। यू ततैया प्रतिक्रिया वोल्टेज है, जो नियंत्रित मूल्य के समानुपाती होता है ω. जब यह बदलता है ω ( क्षण में परिवर्तन के कारण M साथ मोटर शाफ्ट पर प्रतिरोध), टैकोजेनरेटर द्वारा उत्पन्न फीडबैक वोल्टेज यू परिवर्तन ततैया , संतुलन (∆U 0) परेशान है, जो श्रृंखला के साथ जाता है (ईयू - आरडी - लाल - आर - I ovg ) जनरेटर U . द्वारा उत्पन्न वोल्टेज में बदलाव के लिए जी और नियंत्रित मूल्य की बहाली के लिए ω.

माना योजना में, नियंत्रित चर का नियंत्रण सक्रिय तरीके से किया जाता है, और आउटपुट से सिस्टम के इनपुट तक सिग्नल ट्रांसमिशन सर्किट को मुख्य प्रतिक्रिया कहा जाता है।

विनियमन का सिद्धांत, जो सर्किट (चित्र 1.4) में निर्धारित किया गया है, विचलन द्वारा नियंत्रण का सिद्धांत कहलाता है। इस सिद्धांत के अनुसार बनाए गए सिस्टम में हमेशा फीडबैक होता है। इसका मतलब है कि वे एक बंद लूप में काम करते हैं।

विचलन के लिए एक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली से हमारा तात्पर्य एक ऐसी प्रणाली से है जिसमें निर्धारित मूल्य से नियंत्रित मूल्य का विचलन मापा जाता है, और विचलन मूल्य के एक कार्य के रूप में, एक निश्चित विनियमन क्रिया उत्पन्न होती है जो इस विचलन को न्यूनतम मान तक कम कर देती है।

ध्यान दें और याद रखें कि विचलन नियंत्रण प्रणाली में हमेशा मुख्य नकारात्मक प्रतिक्रिया होनी चाहिए।

एक अन्य नियंत्रण सिद्धांत, जो आमतौर पर स्वचालित नियंत्रकों में बहुत कम उपयोग किया जाता है, वह है गड़बड़ी नियंत्रण सिद्धांत या मुआवजा सिद्धांत, साथ ही अशांति मुआवजा।

अंजीर में। 1.5 डीसी जनरेटर का एक सर्किट दिखाता है। यह दृष्टांत विक्षोभ नियंत्रण के सिद्धांत की व्याख्या करता है। यहां जनरेटर एक अलग लोड R . पर काम करता है एन ... वोल्टेज यू एक समायोज्य चर है। जनरेटर ईएमएफ उत्तेजना प्रवाह के समानुपाती होता है Φ वी इ जी = के Φ वी .

यू = ई - मैं एन आर ए , (1.2)

ई = यू + आई एन आर ए = मैं एन आर एन + मैं एन आर ए = मैं एन (आर ए + आर एन ) (1.3)

आइए मान लें कि जब वर्तमान I एन वोल्टेज यू = यू हे = स्थिरांक तब शर्त पूरी होनी चाहिए

ई = यू हे + Δ ई = यू हे + मैं एन आर ए = के ( Φ में + ΔΦ वी ). (1.4)

माध्यम, Δ ई के कारण बदल जाएगा

Φ वी यू हे = के Φ में तथा ΔΦ वी = (आर ए / के) मैं एन = सी मैं एन , (1.5)

वे। नियंत्रित चर परिवर्तन ΔΦ लोड करंट I . के समानुपाती होना चाहिए एन ... यौगिक वाइंडिंग के कारण यह स्थिति पूरी होती है, जो एक अतिरिक्त उत्तेजना प्रवाह देती है Φ जोड़ें विक्षोभ भार के समानुपाती - धारा I एन ... इसके आधार पर, मुख्य वाइंडिंग (मुख्य उत्तेजना प्रवाह Ф .) मुख्य ) एक प्रारंभिक वोल्टेज U . बनाने का इरादा है ओ अर्थ Δ ई यौगिक वाइंडिंग द्वारा निर्धारित किया जाता है। दोनों वाइंडिंग कुल चुंबकीय प्रवाह बनाते हैं Ф में।

लोड करंट में बदलाव के परिणामस्वरूप I एन कुल प्रवाह में , और वोल्टेज यू हे निरंतर। यह नियंत्रण में मुआवजे के सिद्धांत के कार्यान्वयन का एक उदाहरण है, जब लोड (अशांति) को मापते समय, मापा मूल्य के एक समारोह के रूप में, एक निश्चित नियंत्रण क्रिया उत्पन्न होती है, जो नियंत्रित चर को स्थिर रहने की अनुमति देती है। इस मुआवजे के सिद्धांत के अनुसार काम करने वाले सिस्टम ओपन-लूप सिस्टम हैं जिनमें फीडबैक नहीं होता है।

ऐसी प्रणालियों का मुख्य लाभ प्रदर्शन है। इसी समय, सिस्टम के कई नुकसान भी हैं:

· इस तथ्य के कारण कि वस्तु में कई परेशान करने वाले प्रभाव हैं और क्षतिपूर्ति प्रणालियों के लिए प्रत्येक परेशान करने वाले प्रभाव को अलग से मापना आवश्यक है, और इसके एक कार्य के रूप में, एक नियामक प्रभाव विकसित करना है, जो सिस्टम को काफी जटिल करता है;

· गैर-विद्युत परेशान करने वाले प्रभावों को मापने की समस्या;

· अशांतकारी प्रभाव पर नियामक की निर्भरता की अस्पष्टता और जटिलता।

इन कमियों के कारण, विचलन नियंत्रण के सिद्धांत को लागू करने वाली प्रणालियों की तुलना में मानी जाने वाली प्रणालियों का उपयोग बहुत कम बार किया जाता है।

तीसरा विनियमन सिद्धांत संयुक्त है (पहले दो सिद्धांतों का संयोजन)। इसका उपयोग पहले दो की तुलना में कम बार भी किया जाता है। फायदे और नुकसान समान हैं। सिस्टम काफी जटिल हैं और उनका अध्ययन अभी तक प्रदान नहीं किया गया है।

1.2 स्वचालित नियंत्रण प्रणाली का वर्गीकरण

नियंत्रित मूल्य के प्रजनन (परिवर्तन) के नियम के अनुसार, बंद-लूप नियंत्रण प्रणालियों को तीन प्रकारों में विभाजित किया जाता है:

· स्थिरीकरण प्रणाली,

· सॉफ्टवेयर नियंत्रण प्रणाली,

· ट्रैकिंग सिस्टम।

वे मौलिक रूप से नहीं, बल्कि केवल संचालन के तरीके और रचनात्मक रूप से एक दूसरे से भिन्न होते हैं। उनके पास एक सामान्य सिद्धांत है और उन्हीं विधियों का उपयोग करके उनका अध्ययन किया जाता है।

स्थिरीकरण प्रणाली एक स्थिर नियंत्रित मूल्य बनाए रखने के लिए एक प्रणाली है। ऊपर चर्चा की गई प्रणालियाँ स्थिरीकरण प्रणालियाँ हैं।

सॉफ्टवेयर नियंत्रण प्रणाली में, नियंत्रित मूल्य समय में एक पूर्व निर्धारित कार्यक्रम के अनुसार बदलना चाहिए।

सिस्टम पर नजर। यहां नियंत्रित चर एक अज्ञात मनमाने कानून के अनुसार बदलता है। कानून कुछ बाहरी सेटिंग प्रभाव (मनमाने ढंग से) द्वारा निर्धारित किया जाता है।

अंतिम तत्व पर नियामक प्रभाव की प्रकृति के आधार पर, स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों को इसमें विभाजित किया गया है:

· निरंतर प्रणाली,

· नाड़ी और

· रिले विनियमन।

निरंतर नियंत्रण प्रणालियों में, सिस्टम के सभी तत्वों के आउटपुट पर सिग्नल तत्वों के इनपुट पर सिग्नल के निरंतर कार्य होते हैं।

पल्स कंट्रोल सिस्टम को इस तथ्य से अलग किया जाता है कि उनमें, नियमित अंतराल पर, नियंत्रण लूप को एक विशेष उपकरण के साथ खोला और बंद किया जाता है। विनियमन समय को दालों में विभाजित किया जाता है, जिसके दौरान प्रक्रियाएं उसी तरह आगे बढ़ती हैं जैसे निरंतर विनियमन प्रणाली में, और अंतराल में जिसके दौरान सिस्टम पर नियामक का प्रभाव समाप्त हो जाता है। ऐसे नियामकों का उपयोग धीमी गति से चलने वाली प्रक्रियाओं (औद्योगिक भट्टियों में तापमान नियंत्रण, बॉयलर में तापमान और दबाव) को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

रिले नियंत्रण प्रणालियों में, नियंत्रण लूप बाहरी प्रभावों के आधार पर सिस्टम तत्वों (रिले तत्व) में से एक द्वारा खोला जाता है।

स्वचालित विनियमन से प्राप्त परिणामों के आधार पर, दो प्रकार के स्वचालित विनियमन प्रतिष्ठित हैं:

· स्थिर और

· अस्थिर

स्टेटिक एक ऐसा स्वचालित नियंत्रण है जिसमें नियंत्रण वस्तु पर विभिन्न निरंतर बाहरी प्रभावों के साथ नियंत्रित चर बाहरी प्रभाव (उदाहरण के लिए, भार) के परिमाण के आधार पर, क्षणिक प्रक्रिया के अंत में विभिन्न मूल्यों को ग्रहण करता है।

अंजीर में। 1.6, और टैंक में जल स्तर नियामक प्रस्तुत किया गया है। जल स्तर नियामक में, जल प्रवाह q में वृद्धि के साथ, स्तर घटता है, वाल्व फ्लोट और लीवर के माध्यम से खुलता है, प्रवाह q 1 बढ़ता है और इसके विपरीत।

स्थिर नियंत्रण प्रणाली में निम्नलिखित विशिष्ट गुण हैं:

नियंत्रित चर के विभिन्न मूल्यों पर प्रणाली का संतुलन संभव है;

नियंत्रित चर का प्रत्येक मान नियामक निकाय की एकल परिभाषित स्थिति से मेल खाता है।

सेंसर और एक्चुएटर के बीच इस तरह के कनेक्शन को लागू करने के लिए, नियंत्रण लूप में तथाकथित स्थिर लिंक शामिल होना चाहिए, जिसमें, संतुलन की स्थिति में, आउटपुट मान विशिष्ट रूप से इनपुट पर निर्भर करता है:। यह इस तथ्य के कारण है कि जल प्रवाह दर q कुछ कड़ाई से परिभाषित स्तर एच पर प्रवाह दर q1 के बराबर है। प्रवाह दर बदल जाएगी, स्तर बदल जाएगा, प्रवाह दर प्रवाह दर के बराबर होगी - और फिर से संतुलन आ जाएगा।

स्थिर नियमन करने वाले नियामक को स्थिर नियामक कहा जाता है।

विनियमन के सिद्धांत में भार पर नियंत्रित मूल्य के विचलन की निर्भरता की डिग्री को चिह्नित करने के लिए, असमानता की अवधारणा, या विनियमन की स्थिति का उपयोग किया जाता है।

मान लें कि लोड q (नियंत्रण विशेषता) पर नियंत्रित चर x के स्थिर-राज्य मूल्यों की निर्भरता का ग्राफ अंजीर में दिखाया गया है। 1.6, बी (नियंत्रण विशेषता जल स्तर के लिए विशिष्ट निर्देशांक में दी गई है) टैंक में नियामक; निर्देशांक के नीचे किसी भी स्थिर नियंत्रक के लिए सामान्य रूप में दिए गए हैं)। विनियमित मूल्य का अधिकतम मूल्य xmax वस्तु के निष्क्रिय रन (कोई भार नहीं) से मेल खाता है; न्यूनतम मूल्य - रेटेड लोड - qnom।

विनियमन की स्थिति निर्धारित करने के लिए, हम सापेक्ष निर्देशांक का उपयोग करेंगे:

जहां नियंत्रित चर का सापेक्ष मान है;

विनियमित मूल्य ही;

नियंत्रित चर का न्यूनतम मूल्य (नाममात्र मोड पर);

और qnom - मात्राओं के मूल मान;

λ भार का सापेक्षिक मान है।

फिर सामान्य मामले में सिस्टम की अनियमितता (या स्टेटिज्म) किसी दिए गए बिंदु पर आंशिक व्युत्पन्न है (या इस बिंदु पर विनियमन विशेषता की सापेक्ष स्थिरता):

यदि नियंत्रण विशेषता रैखिक है, तो सभी लोड मानों के लिए स्टेटिज्म स्थिर रहेगा। और इसे इस तरह परिभाषित किया जा सकता है:

स्थिर नियंत्रक नियंत्रित चर के कड़ाई से स्थिर मान को बनाए नहीं रखता है, लेकिन एक त्रुटि के साथ, जिसे स्थैतिक सिस्टम त्रुटि कहा जाता है। इस प्रकार, जब भार निष्क्रिय से नाममात्र में बदल जाता है, तो विनियमन की स्थिति एक सापेक्ष स्थिर त्रुटि होती है।

कुछ प्रणालियों में, एक स्थिर त्रुटि (भले ही एक प्रतिशत का सौवां हिस्सा) अवांछनीय है, फिर विनियमन पर जाएं, जिसमें यह शून्य के बराबर है - अस्थिर विनियमन के लिए। ऐसी प्रणाली की नियंत्रण विशेषता को भार अक्ष के समानांतर एक रेखा द्वारा दर्शाया जाता है।

एस्टैटिक को स्वचालित विनियमन कहा जाता है, जिसमें, वस्तु पर बाहरी प्रभाव के विभिन्न स्थिर मूल्यों पर, क्षणिक प्रक्रिया के अंत में निर्धारित मूल्य से नियंत्रित मूल्य का विचलन शून्य हो जाता है।

टैंक में एच जल स्तर के स्थिर नियामक (चित्र। 1.7) में, फ्लोट रिओस्टेट स्लाइडर को एक तरफ या दूसरी तरफ ले जाता है, जो निर्धारित मूल्य से स्तर परिवर्तन पर निर्भर करता है, जिससे मोटर को सक्रिय करता है जो डैपर स्थिति को नियंत्रित करता है . जल स्तर निर्धारित मूल्य तक पहुंचने पर इंजन बंद कर दिया जाएगा।

अस्थिर नियंत्रण प्रणाली में निम्नलिखित विशिष्ट विशेषताएं हैं:

सिस्टम का संतुलन नियंत्रित चर के केवल एक मान के साथ दिए गए एक के बराबर होता है;

नियामक के पास विनियमित मात्रा के समान मूल्य पर विभिन्न पदों पर कब्जा करने की क्षमता है।

वास्तविक नियंत्रकों में, पहली शर्त कुछ त्रुटि के साथ मिलती है। दूसरी शर्त को पूरा करने के लिए, एक तथाकथित अस्थिर लिंक को नियंत्रण लूप में पेश किया जाता है। दिए गए उदाहरण में, एक मोटर में यह गुण होता है कि, वोल्टेज की अनुपस्थिति में, उसका शाफ्ट किसी भी स्थिति में स्थिर रहता है, और वोल्टेज की उपस्थिति में, यह लगातार घूमता रहता है।

नियामक द्वारा प्राप्त ऊर्जा के स्रोत के आधार पर, एक अंतर किया जाता है

· प्रत्यक्ष और

· अप्रत्यक्ष विनियमन।

प्रत्यक्ष नियंत्रण प्रणालियों में, नियंत्रण तत्व को बदलने के लिए ऊर्जा एक सेंसर (उदाहरण के लिए, एक स्थिर जल स्तर नियामक) से प्राप्त की जाती है।

अप्रत्यक्ष नियंत्रण प्रणालियों में, नियंत्रण तत्व को पुनर्स्थापित करने के लिए ऊर्जा बाहरी स्रोत (उदाहरण के लिए, एक स्थिर जल स्तर नियामक) से प्राप्त की जाती है।

कई समायोज्य मूल्यों के साथ स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (उदाहरण के लिए, बॉयलर में भाप का दबाव, बॉयलर को पानी की आपूर्ति, भट्ठी को ईंधन और हवा की आपूर्ति) को असंबद्ध और युग्मित नियंत्रण प्रणालियों में विभाजित किया गया है।

असंबंधित विनियमन की प्रणालियाँ वे हैं जिनमें विभिन्न मात्राओं को विनियमित करने के लिए डिज़ाइन किए गए नियामक एक दूसरे से जुड़े नहीं हैं और केवल उनके लिए एक सामान्य विनियमन वस्तु के माध्यम से बातचीत कर सकते हैं। यदि, असंबंधित विनियमन की प्रणाली में, विनियमित मूल्यों में से एक में परिवर्तन से अन्य विनियमित मूल्यों में परिवर्तन होता है, तो ऐसी प्रणाली को आश्रित कहा जाता है; और अगर ऐसा नहीं होता है, तो सिस्टम को स्वतंत्र कहा जाता है।

युग्मित नियंत्रण प्रणालियाँ वे होती हैं जिनमें विभिन्न नियंत्रित मात्राओं के नियंत्रक एक दूसरे से और नियंत्रण वस्तु के अतिरिक्त जुड़े होते हैं।

युग्मित विनियमन की एक प्रणाली को स्वायत्त कहा जाता है यदि इसमें शामिल नियामकों के बीच संबंध ऐसे हैं कि विनियमन प्रक्रिया के दौरान विनियमित मूल्यों में से एक में परिवर्तन से शेष विनियमित मूल्यों में परिवर्तन नहीं होता है।

केवल एक (मुख्य) प्रतिक्रिया के साथ बंद स्वायत्त नियंत्रण प्रणाली को सिंगल-लूप कहा जाता है। स्वचालित नियंत्रण प्रणाली, जिसमें एक मुख्य फीडबैक के अलावा, एक या अधिक मुख्य या स्थानीय फीडबैक होते हैं, मल्टी-लूप कहलाते हैं।

सिस्टम बनाने वाले तत्वों की विशेषताओं के प्रकार के आधार पर, सभी प्रणालियों को इसमें विभाजित किया गया है:

· रैखिक और

· अरेखीय।

रेखीय प्रणालियाँ ऐसी प्रणालियाँ कहलाती हैं जिनमें केवल रेखीय विशेषताओं वाले तत्व होते हैं; ऐसे तत्वों में क्षणिक प्रक्रियाओं को रैखिक अंतर समीकरणों द्वारा वर्णित किया जाता है।

वे तंत्र जिनमें एक या एक से अधिक तत्व गैर-रैखिक विशेषताओं वाले होते हैं, अरैखिक कहलाते हैं; ऐसी प्रणालियों में क्षणिक प्रक्रियाओं का वर्णन गैर-रेखीय अंतर समीकरणों द्वारा किया जाता है।

जब उपयोग की जाने वाली ऊर्जा के प्रकार द्वारा वर्गीकृत किया जाता है, तो सभी प्रणालियों को इसमें विभाजित किया जा सकता है:

· बिजली,

· हाइड्रोलिक,

· वायवीय,

· विद्युत हाइड्रोलिक,

· इलेक्ट्रो-वायवीय, आदि

स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (ACS) के विनियमित मूल्यों की संख्या के आधार पर:

एक आयामी,