Лекции

1

К О Н С П Е К Т
по дисциплината “Промишлени системи за автоматизация”

1. Технологичен и производствен процес. Класификация на технологичните и
производствени процеси /според сложността си, според основните закономерности които ги
описват, според характера на протичането им/.
2. Промишлени системи за автоматизация /ПСА/ - общи характеристики, функционална
структура, видове структури и съвременни тенденции.
3. ПСА на топлотехнически процеси. Системи за регулиране на процеса горене.
4. Системи за управление на водогрейни котли и парогенератори.
5. Управление на процесите в спомагателните горивни стопанства. Управление на
инсталации за химическо очистване на водата. Съвременни компютърни системи за управление на
топлообменни процеси. Примери.
6. ПСА на топлообменни процеси. Управление на топлообменници.
7. Управление на охладители и кондензатори. Управление на кристализатори. Примери.
8. ПСА на дифузионни процеси. Управление на процесите на изпаряване и сушене.
9. Управление на процесите “ректификация” и дестилация. Примери.
10. ПСА на процесите на химическо превръщане. Управление на хичмически реактори с
непрекъснато действие
11. . Управление на химически реактори с периодично действие - особености. Примери.
12. ПСА на механични процеси. Управление на процесите “смилане” и “сепариране”.
Примери.
13. Управление на процесите “дозиране“. Примери.
14. ПСА на климатични инсталации . Особености и изисквания.
15. Типови системи за отопление, вентилация и кондициониране на въздуха.


ЛИТЕРАТУРА
1. Фархи О., А.Тодоров, Е.Николов, Промишлени системи за автоматизация,
ТУ-Варна,1995г.
2. Хаджийски М.Б., Проектиране на системи за управление на технологични обекти,
части I, II и III, С., Техника, 1984г.
3. Хаджийски М.Б., Автоматично управление на химико-технологични системи, С.,
Техника, 1987г.
4. Хаджийски М.Б., Автоматизация на технологичните процеси в химическата и
металургичната промишленост, С., Техника, 1989г.
5. Шински Ф., Управление процессами по критерию экономии энергии, М., Мир, 1981г.
6. Димитров В.С., Н. Николов, М. Александрова Автоматизация на технологични процеси,
ТУ-Варна, 2013г.


Съставил:.......-подпис-...........
/доц. Н. Н. Николов/

2

1.1. Технологичен и производствен процес
Производственият процес протича при наличието на целенасочени въздействия с цел
постигане на предварително зададени резултати.
Технологичният процес е елемент на производствения, разглеждан на ниво непосредствено
въздействие върху предметите на труда. Той протича в определен агрегат или инсталация за
преработка на материала.
Управлението на технологичните процеси обикновено е автоматизирано. В зависимост от
степента на автоматизация съществуват два типа системи – автоматизирани и автоматични.
Автоматичните системи са самодействащи, в тях човека не взема непосредствено участие,
а извършва само наблюдение и контрол.
Автоматизираните системи са човеко-машинни системи, при които човека участва в
управлението за достигане на автоматичност.
1.2. Характеристики на съвременното производство
1.2.1. Мащабност на съвременното производство – обуславя се от обстоятелството, че то е
сложен производствен комплекс, съставен от технологично обзавеждане и производствен
персонал. Решават се задачи както за оперативно управление на технологични процеси, така и
организационни въпроси.
1.2.2. Висока производителност и интензивност – дължи се и се предопределя от
постиженията на технологичния прогрес и рационалното използване на производствените
мощности. Съвременните производства протичат при високи температури, скорости, налягания и
др. Големите материални и енергийни мощности предполагат възможност за значителен
икономически ефект, свързан с увеличаване на производителността, намаляване разхода на
суровини и енергия, подобряване качеството на производствената продукция.
1.2.3. Взаимносвързаност на отделните технологични процеси – обуславя се от
обстоятелството, че съвременното производство като обект за автоматизация е достатъчно
сложно, с по-голям брой входни и изходни величини. Постигането на висока производителност и
високо качество, предполага специализация на технологичните процеси, но да са взаимно
свързани помежду си така, че да се решава глобалната задача, поставена при реализацията на
производствения процес.
1.2.4. Наличие на широк обхват в изменението на основните технологични натоварвания
характеристики и въздействия – обуславя се от динамиката на производството, неговата
взаимносвързаност и обусловеност от други производства.
1.2.5. Наличие на непълни физико-химични и енергийни описания на динамиката на
протичащите процеси, което води до неадекватност на математическите модели и до стохастичен
характер на протичащите процеси.
1.2.6. Наличие на големи инертности на материалните системи (понякога еквивалентната
времеконстанта достига до няколко часа), наличие на големи транспортни и преходни закъснения.
1.3. Производственият процес като обект за автоматизация

3


фиг.1.1
Всеки производствен процес може да се представи (опише) с определен набор от физико-
химични величини, обединени в някаква функционална зависимост, представляваща
математичният му модел. Този набор от параметри и величини, съгласно фиг.1.1 е разделен на три
групи: множеството на входните величини (t), множеството на изходните величини y(t),
множеството на режимните величини x(t). От своя страна водните величини (t) се обособяват в
две подмножества:
 Множество на контролируемите входни въздействия – 
к
(t);
 Множество на неконтролируемите входни въздействия – 
н
(t).
Неконтролируемите въздействия не винаги са неизмерими (ненаблюдаеми), освен това и
тези които са контролируеми могат да се отнесат към неконтролируемите. Това зависи от тежестта
(степента) на влияние на тези въздействия върху протичащия процес.
Смущаващите въздействия, участващи в групата на неконтролируемите, могат да се разделят
на две групи:
 функционални смущаващи въздействия – дължат се на промяната на количествените
и качествените показатели на използваните суровини, материални и енергия, а така
също и на промяната на параметрите на обкръжаващата среда;
 параметрични – свързват се с промяна на свойствата на обекта за автоматизация
(износване на обекта).
Изходните величини y(t) (фиг.1.1) характеризират количествено и качествено готовият
продукт така, че това са параметри пряко и косвено свързани с готовото изделие. Те имат
конкретни числени стойности като линейни размери, химически състав, гранулометричен състав и
др. Много често като изходни величини се формират и икономически или технико-икономически
показатели (себестойност на продукцията, материални и енергийни разходи за единица
продукция и др.)
Режимните величини x(t) са междинни величини както по време, така и по място
(пространство). Чрез тях може да се съди за хода на процеса, да се прогнозират и управляват
изходните величини. Режимните величини могат да бъдат както количествени, така и качествени и
да характеризират отделни етапи в производственият цикъл или агрегати от производствената
инсталация, т.е. отделни моменти от производствения процес и отделни точки от обекта за
управление.
За управление на производствения процес (разглеждан вече като обект за автоматизация) е
необходимо да се избере комплексен показател, по който да се съди за качеството на
протичащите процеси. Обикновено той е комбинация от няколко режимни и/или изходни

4

величини и се използва като критерий за управление. Тази комплексна величина трябва да
отговаря на две основни изисквания:
 да описва (представя) достатъчно точно протичащите във времето процеси;
 да дава възможност да се прогнозира поведението на обекта за автоматизация с цел
своевременна намеса при необходимост.
1.4. Класификация на производствените процеси
1.4.1. В зависимост от спецификата на произвеждания продукт
 производствен процес с еднородно производство;
 производствен процес с нееднородно производство.
Еднородното производство е налице в металургичната промишленост (напр. технологични
процеси за обогатяване на руда, производство на чугун, стомана и прокат), в химическата и
нефтохимическата промишленост (напр. производството на бензин, пластмаси, синтетични
влакна), производството на строителни материали (цимент, тухли, стъкло).еднородното
производство се характеризира със сравнително дълъг период на производство с една съща
номенклатура. В резултат на това се въвеждат и експлоатират големи мощности с висока
производителност. Като правило при тях производителността е най-голяма, което се обуславя от
следните обстоятелства:
 мощността на единичните агрегати е голяма;
 степента на познание относно протичащите процеси е достатъчно висока;
 техническите средства, използвани за целта са разработени на високо ниво.
В същото време стойността при изграждането на такива мощности е голяма, а описанието на
производствените процеси се извършва с многомерни модели.
Нееднородното производство е характерно предимно за селското стопанство, в битовата
промишленост, т.е. предимно за изработване на предмети за потребление. Нееднородното
производство се характеризира с много детайли и възли и непрекъснато се изменя. Свързва се с
производство на продукция на серии (серийна производство). Влияние върху нееднородното
производство оказват такива фактори, като изменение на модата, появата на нови източници на
суровини и материали, появата на нови материали и др.
По отношение на автоматизацията на такива производства, се срещат значителни трудности.
При разработването на нови машини и устройства, конструкторите обикновено се отказват от
радикални подобрения (изменения). Създадените автомати за изготвяне на старите модели се
използват максимално при изготвяне на новите модели (напр. автомобилната промишленост,
където всеки нов модел има до 80% еднакви детайли с предишния).
1.4.2. В зависимост от характера на протичащите процеси:
 производствени процеси от непрекъснат тип – това са производства,
характеризиращи се със сравнително дълъг стационарен режим на работа и
практически постоянно подаване на суровини, материали и енергия (химия,
металургия, енергетика, нефтопреработване и др.);

5

 производствени процеси от полу-непрекъснат тип – целият процес се състои от
отделни частни процеси, имащи непрекъснато или прекъснато действие (валцоване
на метали);
 производствени процеси от непрекъснато-дискретен тип – целият процес