Автоматизация - это наука управления без участия человека
Стремление человека перекладывать тяжелый монотонный труд на плечи машин и механизмов напрямую связан с таким, на первый взгляд, прискорбным свойством психологии, как лень. Однако любым устройством следует управлять, что, конечно, легче, чем работать самому, но тоже бывает нелегко.
Так возникла наука, название которой происходит от двух греческих слов, означающих «само» и «действующий». Итак, автоматизация - это система знаний, позволяющих заставлять машины работать без участия человека. Дисциплина эта изучается в технических ВУЗах и слывет среди студентов не менее сложной, чем пресловутый "термех". И немудрено, освоить теорию автоматического управления (ТАУ) невозможно без очень хорошего уровня подготовки по высшей математике и физике.
Автоматизация производства бывает частичной, комплексной или полной, различающейся по степени отстраненности человека от процесса управления технологическими процессами. Главной причиной ее широкого распространения является экономическая целесообразность, так как содержание технических средств обходится дешевле, чем персонала. Однако, как показала практика, качество готовой продукции также бывает выше в тех случаях, когда человеческий фактор минимизирован.
Если рассматривать эту теорию в упрощенном виде, то она представится не столь сложной, главное, усвоить ее основные понятия. Главный термин ТАУ – объект управления, то есть некое устройство производственного или бытового назначения, какой-то из параметров которого должна регулировать автоматизация. Это может быть, к примеру, бак, в котором уровень жидкости или ее температуру необходимо поддерживать с заданной точностью. На блок-схеме он обозначен буквой «А».
Вторым устройством, необходимым для создания контура управления, является датчик. Без него невозможно судить о состоянии системы, то есть величине выходного параметра (в нашем случае уровня или температуры). Он обозначен синим кружочком.
Третье устройство, без которого невозможна автоматизация, - это регулятор (β). Он может быть крайне простым (двухпозиционным), как в утюге например, или сложным, представляющим электронный блок с настройками, обеспечивающий особый алгоритм (пропорциональный, пропорционально-интегральный или пропорционально-интегрально–дифференциальный). Задача автоматического регулятора состоит в выработке управляющего сигнала, поступающего на четвертый и последний элемент контура – исполнительный механизм (ИМ). Какой бы ни была изощренной схема всей системы, если ее решения не будут выполняться, она работать не будет. ИМ обозначен кружочком белого цвета, а знаки «+» и «-» символизируют отрицательный характер обратной связи, то есть противоположность ее действия направлению изменения выходного параметра.
По этой схеме работает практически вся автоматизация процессов на любом производстве. Несмотря на видимую простоту, она эффективна, хотя и требует тщательного изучения всех особенностей объектов управления. Дело в том, что они, как и люди, по-разному реагируют на возмущающие воздействия (так специалисты по автоматизации называют разные дестабилизирующие факторы). Во-первых, все они имеют время запаздывания. Во-вторых, коэффициент передачи, то есть эффективности воздействия, также различается у разных объектов. И скорость «разгона» у каждого канала управления разная.
После снятия характеристик и монтажа элементов контроля и управления начинается самый ответственный этап, которым завершается автоматизация. Это наладка и настройка.