§ 7.5. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Автоматическое управление обеспечивает автоматический пуск станков или агрегатов, строгое соблюдение последовательности операций определенного процесса и их остановку. Назначение устройств автоматического управления — исключение участия человека в управлении этими операциями. В настоящее время автоматическое управление базируется главным образом на электроприводе, хотя роль других видов привода (гидропривода, пневмопривода) возрастает.

Получив начальный (пусковой) импульс, автоматические устройства без участия человека осуществляют все операции технологического процесса в строго определенной последовательности. В зависимости

от способа посылки начального импульса устройства управления делят на полуавтоматические и автоматические.

При полуавтоматическом управлении пусковой импульс посылает человек нажимом кнопки или поворотом ручки командоаппарата, при этом все последующие операции осуществляются без участия человека. Одним из примеров такого управления может служить управление автоматизированными агрегатами гидроэлектростанций.

При автоматическом управлении начальный импульс посылает датчик или реле. Примером такого управления может быть автоматическая подстанция, включаемая при получении начального импульса, например, от определенным образом настроенного часового механизма — реле времени. Это реле времени посылает определенный импульс и для остановки (выключения) подстанции в назначенное время. В обоих случаях управления остановка станка или агрегата может осуществляться автоматически устройствами защиты, если в них произошли какие-либо неполадки.

Цикл автоматического управления состоит из нескольких следующих одна за другой операций, для выполнения каждой из которых соответствующий элемент автоматического устройства посылает командный импульс. Момент посылки каждого последующего командного импульса, а следовательно, и начало последующей операции определяются по одному из следующих двух принципов: 1) посылка последующих импульсов после окончания предыдущих операций, 2) независимая посылка импульсов в функции времени.

Первый принцип допускает изменение скорости выполнения отдельных операций, поэтому на выполнение каждой последующей командный импульс посылается лишь после того, как предыдущая операция завершена полностью либо завершена настолько, что можно одновременно выполнять и последующую операцию. Этот принцип управления наиболее правильно отражает существо подавляющего большинства технологических процессов Однако практическое осуществление этого принципа часто связано с техническими трудностями. По этому принципу осуществляется управление нескольких технологических процессов с помощью реле и датчиков, реагирующих на предельные значения величин, которые указывают на завершение предыдущих операций. Кроме того, применяются различного рода блок-контакты, не допускающие начала последующей операции при неоконченной предыдущей и т. д.

В случае принципа независимой посылки командных импульсов весь цикл тщательно делится на ряд последовательных операций; определяется продолжительность выполнения каждой операции и в соответствии с полученным графиком времени настраивается автоматическое устройство, осуществляющее управление процессом. Это устройство называют программным. В простейшем случае в качестве программного устройства может быть использован переключатель, приводимый во вращение электродвигателем либо часовым механизмом. Длину контактов такого переключателя делают

пропорциональной продолжительности соответствующей операции.

Программное устройство можно сделать в виде системы нескольких быстродействующих реле, настроенных на разные токи срабатывания и включенных последовательно в цепь достаточно медленно изменяющегося тока. Роль программного устройства могут выполнять и несколько реле времени, каждое из которых настроено на определенную продолжительность.

Программируя тот или иной процесс или цикл операции, стремятся исключить влияние внешних факторов, способных вызвать изменение продолжительности выполнения отдельных операций, так как при несоблюдении этого условия ход технологического процесса легко может быть нарушен. Например, если под влиянием внешних факторов какая-нибудь операция затянулась, то последующая операция начнется при неоконченной предыдущей и т. д. Примерами простейшей автоматизации с помощью программного устройства могут служить различного рода иллюминации с загорающимися и гаснущими лампами и т. д.

Автоматическое управление приобретает особое значение в многодвигательном приводе мощных токарных станков, бумагоделательных аппаратов, прокатных станов и т. д. Достаточно отметить, что привод этих машин осуществляется десятками электродвигателей, суммарная мощность которых доходит до 10 МВт. Автоматизированный привод позволяет значительно повысить производительность труда, сократить расход электроэнергии и расходы на содержание обслуживающего персонала.

В качестве одного из примеров автоматического управления рассмотрим автоматический пуск электродвигателя постоянного тока большой мощности. Как известно, непосредственное включение двигателя в питающую электрическую сеть сопровождается резким увеличением тока, поэтому пусковой ток ограничивают введением специального пускового реостата. Пуск двигателя осуществляют следующим образом.

Сначала вводят весь реостат, и двигатель включается в сеть, при этом сопротивление реостата таково, что в момент начала пуска ток не превышает максимально допустимое значение (рис. 7-23).

Двигатель начинает разбег, в течение времени потребляемый ток I убывает до заданного значения . В это время выводится (закорачивается) первая ступень сопротивления реостата, что вызывает новый скачок тока до значения Скорость вращения продолжает расти,

Рис. 7-23

а ток снова убывает до значения и т. д. При выведении последней ступени реостата ток снова возрастает до значения после чего скорость вращения и потребляемый ток принимают установившиеся значения.

Из рассмотрения этого графика изменения тока видно, что весь процесс пуска двигателя может быть автоматизирован как в функции тока, так и в функции времени. В первом случае закорачивание каждой секции реостата должно осуществляться срабатыванием мгновенных реле при достижении током значения , а во втором — срабатыванием реле времени с настройкой на выдержки .