Aparate de măsură și automatizări

I. Introducere

Dezvoltarea investigatiilor stiintifice de-a lungul timpului a permis evidentierea unor trasaturi comune pentru clase întregi de fenomene, fapt ce a permis ulterior tratarea unitara a acestora. S-a elaborat astfel teoria sistemelor în cadrul careia un rol important îl are notiunea de sistem.

Sistemul se defineste ca un ansamblu de elemente aflate în interactiune, caruia îi sunt specifice o anumita organizare si un anumit scop. Efectiv interactiunile din interiorul unui sistem reprezinta fluxurile de masa, energie sau informatii. Scopul asociat fiecarui sistem este dependent de destinatia acestuia.

Ceea ce nu apartine unui sistem este numit mediu înconjurator sau mediu exterior. Între sistem si mediul exterior exista de regula schimburi permanente de masa, energie sau informatie. Unele fluxuri de masa, energie sau informatie care intra sau ies din sistem sunt utilizate drept comenzi. În urma modificarii acestor comenzi dupa anumite strategii se asigura evolutii convenabile ale sistemelor, proprietate numita contrabilitate.

Alte marimi care pot influenta sistemul într-un sens nefavorabil cum ar fi impuritatile din materiile prime, anumite debite care se modifica aleator, temperatura si presiunea mediului ambiant, etc. sunt denumite marimi de perturbatie sau perturbatii (z).

Comenzile si perturbatiile asociate unui sistem reprezinta multimea variabilelor independente numite si variabile de intrare (i).

Marimile asociate calitatii produselor si uneori cantitatii acestora reprezinta multimea variabilelor dependente respectiv variabile de iesire(e).

Daca variabilele de intrare si iesire sunt invariante în raport cu timpul, starea permanenta în care se afla procesul este o stare stationara sau statica.

Daca în proces au loc fenomene de acumulare de energie sau masa, variabilele de iesire sau de intrare devin functii de timp. Caracterizarea sistemului sau a procesului în aceasta situatie este denumita caracterizare dinamica.

Automatizarea unui sistem (proces tehnologic) consta în dotarea instalatiei tehnologice cu anumite echipamente tehnice speciale în vederea efectuarii automate a operatiei de conducere a acestuia în conditii prestabilite. Cu alte cuvinte, automatica este o stiinta inginereasca ce se refera la conducerea proceselor si are drept studiu automatizarea acestora.

Automatizarea se defineste ca operatia de introducere într-un flux tehnologic a unor echipamente speciale cu scopul de a realiza conducerea procesului respectiv.

Procesul (P) este instalatia tehnologica sau utilajul asupra caruia se realizeaza operatia de automatizare. Procesul este caracterizat prin una sau mai multe variabile masurabile care trebuie mentinute la o anumita valoare, modificabila dupa anumite legi prestabilite.

Principalele operatii impuse de automatizare sunt:

- masurarea sau determinarea prin calcul a principalelor variabile ale procesului condus;

- semnalizarea depasirii anumitor limite de catre anumite variabile ale procesului;

- reglarea la o anumita valoare constanta sau modificabila a uneia sau a mai multor variabile supuse influentei perturbatiilor;

- modificarea programata a unor variabile;

- modificarea sau mentinerea unor rapoarte determinate între anumite variabile ale procesului;

- mentinerea unor variabile sau functii de variabile la o valoare extrema maxima sau minima;

- protectia instalatiei în caz de avarie sau pericol.

Automatizarea poate fi implementata în numeroase variante de realizare, functie de urmatorii parametri:

- natura procesului automatizat;

- gradul de cunoastere respectiv cantitatea de informatie avuta la dispozitie referitoare la procesele tehnologice respective;

- echipamentele tehnice puse la dispozitie de firmele producatoare;

- gradul de pregatire profesionala a personalului de proiectare si de exploatare.

Indiferent de varianta de realizare, întotdeauna automatizarea este si o problema de optimizare. Când se implementeaza o operatie de automatizare trebuie sa fie aleasa solutia optima de automatizare, trebuie sa fie alese echipamentele tehnice optime pentru procesul tehnologic respectiv si trebuie sa se aleaga operarea optima a echipamentelor tehnice alese.

Automatizarea reprezinta în ultima instanta cea mai ridicata treapta de conducere care poate sa asigure performante ridicate pentru procesul condus.

Performantele procesului condus sunt apreciate cu un anumit criteriu, numit criteriu de performanta. Criteriul de performanta trebuie întotdeauna sa respecte o serie de restrictii privind calitatea productiei si securitatea instalatiilor tehnologice.

Dispozitivul de automatizare (DA) sau de conducere (DC) este ansamblul echipamentelor tehnice care se ataseaza procesului în vederea realizarii operatiei de automatizare.

Sistemul automat (SA) este ansamblul alcatuit din proces