Применение электронных устройств в системах автоматизации4. Устройства автоматизации

Применение электронных устройств в системах автоматизации4

Проект «Инженерные кадры Зауралья»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Курганский государственный университет»

Б.П.Кудряшов, А.А.Иванов

ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦИИ

Учебное пособие

Курган 2014

УДК 621.38:621(075.8)

ББК 32.85я73

К 88

Рецензенты:

Доцент кафедры «Электрификации и автоматизации сельского хозяйства»КГСХАим.

Т.С. Мальцева, И.И.Копытин.

главный технолог ОАО «СКТБ «Курганприбор», канд. техн. наукВ.М. Коротенко.

Печатается по решению методического совета Курганского государственного университета в рамках проекта «Инженерные кадры Зауралья»

К88 Кудряшов Б.П., Иванов А.А. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА В СИСТЕМАХ

АВТОМАТИЗАЦИИ. Курган:изд-воКурганского гос.ун-та,2014. 98с.

Приведены схемотехнические решения электронных устройств широко применяемых при автоматизации технологических процессов в машиностроении. Рассмотрены принципы их построения и схемные решения на современной элементной базе, основные расчетные соотношения и рекомендации по применению. Представлены характеристики современных микросхем обработки сигналов различныхпроизводителей.

Учебное пособие предназначено для студентов и магистрантов, обучающихся по курсу «Электротехника и электроника» в рамках направления «Автоматизация технологическихпроцессов и производств».

УДК 621.38:321(075.8)

ББК 32.85я73

университет, 2014

Оглавление Введение …………………….………………………………………5

1.Обобщенная структура систем управления и регулирования в автоматизированных системах…….……………………………………….6

2.Устройство, работа, основные характеристики, схемы и расчеты усилителей и преобразователей сигналов датчиков…………………...8

2.1Выбор усилителя для нормирования сигналов и расчет

элементов его обвязки……….……………………………………………….9

2.1.1. Входное напряжение смещения………………………………..….10

2.1.2Линейность передаточной характеристики ОУ……………………12

2.1.3.Шумы операционного усилителя…………………………………..14 2.1.4.Ослабление синфазного сигнала и влияния источника питания…16 2.2 Инструментальные усилители ……………………………………….18

3.Особенности усилителей сигналов для различных типов

датчиков...................................................................................................

3.1Усилители для термопары…………………….……………………….22

3.2Усиление и нормирование сигналов резистивных датчиков………..26

4.Подключение датчиков, обладающих особыми свойствами…….36

5.Фильтры…………………………………………………...…………………43

5.1 Практические схемы активных фильтров на ОУ и расчет их

элементов………………………………………………………………...……..44

5.1.1. Фильтры первого порядка…………………………………………..44

5.1.2 Фильтры второго порядка……………………………..…………….47

5.1.3. Фильтры второго порядка на основе преобразователей полного сопротивления………………………………………………………..………….52

5.1.4 Фазовые фильтры………………………………………….…………56

6.Цифроаналоговые преобразователи………………………..…………..60

6.1 Сигма-дельтаЦАП…………………………………………………….68

7.Аналого-цифровыепреобразователи…………………………………..72

7.1Принципы аналого-цифровогопреобразования. Параметры АЦП….72

7.2.АЦП параллельного типа……………………………………………...75

7.3.АЦП поразрядного уравновешивания……………………….………..77

7.4.АЦП двойного интегрирования…………………………..……………80

7.5.Сигма-дельтаАЦП………………………………………….………….83

7.6. Преобразователи напряжение-частота(ПНЧ)…………………….….88

Заключение……………………………………………………………………92

Список литературы и интернет источников…………………...……….93

Введение

Современные технологические процессы призванные обеспечить высокое качество изделий при высокой производительности могут быть реализованы только с применением различных способов автоматизации. Это обусловлено с одной стороны высокими требованиями к точности выполнения операций механической обработки или сборки изделий, с другой стороны высокими скоростями выполнения этих операций современным оборудованием. В связи с этим автоматизация становится возможной только при применении различных электронных приборов и устройств, имеющих высокие быстродействие и точность. В мире накоплен большой опыт построения электронных устройств обеспечивающих требуемые параметры в широком диапазоне их применения. В базовом курсе «Электротехники и электроники» невозможно изложить всё разнообразие принципов работы,

схемных решений и расчетов узлов и блоков автоматических и автоматизированных систем. Данное пособие разработано для самостоятельного изучения материала студентами при выполнении ими курсовой работы по курсу «Электротехника и электроника» , а также будет полезным при выполнении курсовых проектов по дисциплинам старших курсов и дипломной работы.

Цель настоящего пособия – помочь студентам и магистрантам,

обучающимся в рамках направления «Автоматизация технологических процессов и производств», получить дополнительные знания по курсу

«Электротехника и электроника». Обрести навыки инженерных расчетов и применить полученные знания в дальнейшем на практике при разработке и обслуживании автоматизированного технологического оборудования на промышленных предприятиях Зауралья.

1.Обобщенная структура систем управления и регулирования в

автоматизированных системах.

Автоматизированная система управления технологическим процессом

(АСУ ТП) решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, в частности в машиностроении, энергетике и т.д., и представляет собой комплекс оборудования и программного обеспечения. Как правило, различают три уровня АСУ ТП: верхний, средний и нижний.

На верхнем уровне происходит визуализация технологического процесса

иобработка данных - здесь можно управлять процессом, менять параметры

иуставки. Наблюдение реализуется при помощи компьютеров с установленным на них программным обеспечением.

На среднем уровне происходит сбор данных с нижнего уровня, обработка информации и передача сигналов на регулирующие органы. Технически эти манипуляции реализуются на программируемом логическом контроллере

(ПЛК).

На нижнем уровне происходит сбор информации о состоянии объекта управления и выработка управляющих воздействий на него. К данному уровню относятся датчики, первичные преобразователи, клапаны с различными приводами, электроприводы - т.е. все то, что непосредственно связано с объектом управления.

Таким образом, нижний уровень АСУ ТП обеспечивает контроль параметров технологических процессов и непосредственное управление оборудованием. Технические средства нижнего подуровня (уровня систем автоматического управления (САУ)) обеспечивают, в общем случае,

выполнение следующих функций:

-сбор и обработка технологической информации, поступающей от датчиков и измерительных преобразователей;

-управление технологическим оборудованием на основе собранной информации и команд, поступающих от вышестоящего уровня управления;

-регулирование режимов технологических процессов по заданию верхнего уровня системы;

-автоматическое управление приводами основных механизмов;

-аварийнаязащита технологического оборудования;

- передача в смежные системы команд управления на исполнительные механизмы, управление которыми предусматривается по команде оператора;

- обмен информацией между уровнями системы.

Системы автоматического управления нижнего подуровня АСУ ТП в большинстве своем являются замкнутыми, так как это обеспечивает необходимую точность регулирования параметров объекта управления благодаря тому, что регулирующее воздействие вырабатывается на основании непрерывного контроля состояния объекта. Отсюда следуют основные функции отдельных частей системы. Это обработка информации (

контроль, хранение, отображение, преобразование ), обмен информацией и доведение выработанных управляющих воздействий до объекта управления и передача информации лицу, принимающему решение (оператору).

Комплекс аппаратных средств, предназначенный для управления различными устройствами в рамках технологического процесса,

обеспечивающий необходимую степень автоматизации включает в себя различные электронные устройства, блоки и подсистемы. В общем случае

структуру САУ ТП можно представить, как это показано на рисунке 1.

Рисунок 1- Обобщенная структура САУ ТП

В соответствии с обобщенной структурой САУ ТП (рисунок 1) в данном пособии будут рассмотрены схемные решения и расчеты элементов её основных электронных устройств (усилители и преобразователи сигналов датчиков, фильтры, АЦП, ЦАП, ПНЧ,).

2.Устройство, работа, основные характеристики, схемы и расчеты

усилителей и преобразователей сигналов датчиков.

При автоматизации технологических процессов применяются разнообразные первичные преобразователи (датчики) основанные на различных физических эффектах. В технологическом процессе часто бывает необходимо контролировать температуру, усилие, скорость, ускорение,

давление, положение органов оборудования, линейные и угловые размеры,

освещенность, интенсивность магнитного и электрического полей и так далее. В первичных преобразователях физическая величина, как правило,

преобразуется в напряжение, ток, сопротивление, индуктивность или емкость, при этом значения электрических величин варьируются в весьма широком диапазоне. В связи с этим возникает необходимость нормирования сигналов датчиков с целью их согласования с другими элементами САУ.

Широкая номенклатура операционных усилителей (ОУ) позволяет построить схемы усилителей и преобразователей с заданными параметрами для любых типов датчиков, а низкая стоимость ОУ практически отменяет применение транзисторов, поэтому будем рассматривать преимущественно схемы на ОУ. Кроме того, многие производители выпускают специализированные микросхемы для подключения конкретных типов датчиков, отличающиеся расширенным функционалом. По возможности,

приведем описание работы и параметры таких микросхем.

2.1. Выбор усилителя для нормирования сигналов и расчет

элементов его обвязки.

При выборе усилителя сигнала датчика необходимо учитывать заданные характеристики преобразователя и, исходя из них, выбирать ОУ по следующим основным параметрам, оказывающим основное влияние на точность преобразования:

-коэффициентусиления без обратной связи ;-нелинейностьусиления в рабочем диапазоне выходного напряжения преобразователя;

-входноенапряжение смещениясм;-шумыш;

-КОСС(коэффициент ослабления синфазного сигнала) и КОВИП

(коэффициент ослабления влияния напряжения питания).

Разработчику доступен широкий выбор операционных усилителей, на базе которых возможно построение инструментальных усилителей, усилителей стабилизированных прерыванием, прецизионных усилителей и усилителей,

работающих с однополярным питанием. Рассмотрим характеристики ОУ,

оказывающие определяющее влияние на точность работы схем на их основе более подробно.

2.1.1. Входное напряжение смещения

Некомпенсированное входное напряжение смещения снижает динамический диапазон усиливаемого сигнала, поэтому оно должно быть меньше чем минимальное значение сигнала хотя бы на порядок. Напряжение смещения является систематической ошибкой и его можно скомпенсировать либо с помощью внешних цепей, либо калибровкой сигнала с использованием микропроцессора. Оба метода имеют недостатки, поэтому,

где это возможно необходимо применять усилители с самокалибровкой или с возможно более низким значением начального смещения. Нужно отметить,

что прецизионные операционные усилители имеют начальное смещение не более 10 мкВ для биполярных устройств и еще меньше для операционных усилителей, стабилизированных прерыванием, что позволяет в некоторых разработках отказаться от их калибровки.

Напряжение смещения зависит от температуры и изменяется с течением времени. Биполярные операционные усилители в большинстве случаев имеют минимальную величину дрейфа при минимальном напряжении

смещения. Дрейфовые параметры для операционного усилителя с КМОП

studfiles.net

Устройства автоматизации производства / Полезное /

Приборы для автоматизации производства различают по функциональному признаку. Известно, что автоматизация производства предполагает передачу контрольных, защитных и управляющих функций отдельным приборам или комплексу аппаратов. Приборы по автоматизации должны быть надежными, чтобы обеспечивать безотказную, долговечную и функциональную работу всей АСУ (автоматизированной системы управления).

Изготовление оборудования по автоматизации производства происходит по стандарту (ГОСТ 24.104-85), для того чтобы впоследствии такая система была способна к модернизации, совершенствованию, а также замене и ремонту неисправных или устаревших элементов.

Классификация АСУ и принцип действия

К приборам автоматизации относится большая группа устройств, с помощью которых осуществляется измерение, регулирование, управление и сигнализация технологических процессов различных производств.

Приборы и средства автоматизации подразделяют на:

измерительные и преобразующие приборы
регулирующие органы и исполнительные механизмы.

Более подробно устройства можно разделить на следующие группы:

для получения информации о технологическом процессе: преобразователи физико-химических, тепловых, механических величин и др.;
для ввода информации: ручные, автоматические и комбинированные задатчики;
для обработки информации о технологическом процессе: аналого-цифровые преобразователи, преобразователи сигналов и др.;
для анализа, хранения, переработки данных и выдачи управляющих сигналов: регуляторы, логического устройства, средства сбора информации и др.;
для представления информации: регистрирующие и измерительные приборы;
для воздействия на управляемый объект: усилители мощности, исполнительные механизмы и др.;
комплексные устройства контроля, сбора, анализа, управления, переработки, выработки управляющих сигналов.
вспомогательные устройства: устройства питания, переключатели.

Любое измерительное устройство, в целом, состоит из первичного, промежуточного и передающего измерительных преобразователей. Первичный измерительный преобразователь - это элемент измерительного устройства, к которому подведена измеряемая величина. Первичный преобразователь занимает первое место в измерительной цепи, например такое устройство как преобразователь термоэлектрический (термопара). Другое распространенное название первичных преобразователей - датчики.

Промежуточным измерительным преобразователем является элемент измерительного устройства, занимающий в измерительной цепи место после первичного преобразователя. Основное назначение промежуточного преобразователя — преобразование выходного сигнала первичного измерительного преобразователя в форму, удобную для последующего преобразования в сигнал измерительной информации для дистанционной передачи.

Передающим измерительным преобразователем называется элемент измерительного устройства, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации, например различные электрические или пневматические преобразователи.

К первичным преобразователям также относятся отборные и приемные устройства. Это такие устройства, которые встраиваются в технологические аппараты для отбора контролируемой среды и измерения ее параметров. Примерами таких устройств могут служить устройства отбора давления в аппарате или трубопроводе, устройства отбора среды для определения, к примеру, ее концентрации, щелочности и др.

Ряд приемных устройств по своей конструкции и принципу действия не требует непосредственного контактирования с измеряемой средой (радиоактивные устройства, коллиматоры, видеоприемные устройства и т. п.). Их изображают на схемах в непосредственной близости от объекта измерения.

Измерительный прибор - это средство измерения, применяемое для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные приборы могут иметь различные функциональные отличия. Они могут быть показывающими, регистрирующими, самопишущими, интегрирующими и т. д. Кроме того, в них могут быть встроены регулирующие, преобразующие и сигнализирующие устройства. В связи с этим условные обозначения приборов и преобразующих устройств состоят из основного условного изображения прибора или устройства и вписываемых в него обозначений контролируемых и регулируемых величин, а также их функциональных признаков.

Регулирующие органы по конструкции представляют собой устройства, монтируемые непосредствено в технологические трубопроводы. Это различные клапаны, заслонки и т.д. Управление регулирующими органами исполняется специальными механизмами, выполняющими функции их приводов.

Исполнительные механизмы в отличие от регулирующих органов представляют собой относительно сложные многоэлементные устройства. Они отличаются друг от друга принципом действия, техническими и эксплуатационными характеристиками, а также конструктивными особенностями. По роду используемой энергии исполнительные механизмы подразделяются на гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные.

Состав АСУ

В состав автоматизированной системы управления технологическими процессами включают такие технические средства автоматизации, как: датчики давления, температурные датчики, фотоэлектрические датчики, контроллеры, теплосчетчики, счетчики импульсов, термопары, реле, таймеры, источники питания, модули удаленного ввода/вывода, приборы учета расхода жидкостей, преобразователи давления, цифровые индикаторы, расходомеры, блоки питания, измерители, регистраторы, а также аксессуары: кабели, клеммники, кнопки и др.

Обычно АСУ состоит из:

Подсистема автоматической сигнализации
Подсистема автоматического контроля
Подсистема блокировки и защиты
Подсистема автоматического пуска и остановки
Подсистема автоматического управления

Приборы и устройства автоматической защиты и блокировки предназначены для остановки оборудования, узлов, установок при предаварийных ситуациях. Система блокировки и защиты позволяет исключить отказы, аварии, сбои при опасных изменениях контролируемых показателей.

Приборы автоматического управления могут включать резервное оборудование во время перегрузки системы, управлять работой машин и механизмов, регулировать последовательность включения агрегатов.

Приборы автоматического регулирования способны поддерживать контролируемые параметры (температуру, уровень жидкости, давление и др.) и поддерживать их в заданных пределах.

Устройства автоматической сигнализации необходимы для предупреждения персонала об опасной ситуации с помощью световых или звуковых сигналов. Автоматическая сигнализация делится на 3 группы: предупредительная, аварийная и исполнительная.

Приборы автоматического контроля предназначены для регистрации и контроля данных о состоянии оборудования и работе машин.

citytomsk.almeria.su

Прибор - автоматизация - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Прибор - автоматизация

Cтраница 1

Приборы автоматизации с радиоактивными датчиками, применяемые в химической промышленности. Радиоизотопными реле называются устройства релейного типа, действие которых основано на регистрации изменения интенсивности определенного типа радиоактивного излучения. [2]

Приборы автоматизации работы холодильных установок делят на регулирующие и приборы безопасности. К первой группе относятся: регулирующие температуру охлаждаемого объекта, подачу холодильного агента в испаритель, охлаждающей воды на конденсатор; ко второй - защищающие установку от недопустимого повышения давления конденсации или понижения давления испарения, а также от попадания жидкого холодильного агента в компрессор. [3]

Установка приборов автоматизации вне щитов допускается в тех случаях, когда сама конструкция приборов и регуляторов предназначена только для нещитового монтажа или когда наблюдение за ними носит не систематический, а периодический характер. [4]

Для приборов автоматизации, управления и регулирования, предназначенных к установке в рабочих помещениях, рекомендуется применять щиты шкафного типа. [6]

Схемы включения приборов автоматизации технологических процессов должны быть выполнены так, чтобы выход из строя средств автоматики ( либо прекращение их питания) не мог привести к производственным авариям, пожарам. [7]

Для стабильной работы приборов автоматизации должна быть обеспечена герметичность всех пневматических линий, для чего их подвергают проверке сжатым воздухом давлением, в 1 5 раза превышающим рабочее. При проверке определяют места утечки воздуха, для чего соединения пневматических линий смазывают мыльным раствором. Линии - считаются исправными, если при продувке их сжатым воздухом давление в них в течение 10 мин снизится не более чем на 3 % - На время проверки все приборы авторегулирования, блокировки и управления ( за исключением пневмоприводов) отключаются. После проверки давление в пневмолиннях должно быть отрегулировано на заданное рабочее. [8]

Устройство и работа разнообразных аппаратов и приборов автоматизации описаны в литературе. Ниже приведены общие положения по эксплуатации этих аппаратов, приборов, а также устройств. [9]

Проверяются также электрические силовые линии к приборам автоматизации и сборкам питания, отлаживается работа оборудования котлоагрегатов. Работы по расконсервации начинаются с установки временно снятых приборов и датчиков и снятия защитных чехлов с остальных приборов. Работы ведутся в такой последовательности: производится контрольная опрессовка газопроводов, газового оборудования и импульсных линий на герметичность с предварительной продувкой импульсных линий. [10]

В зависимости от объекта регулирования к приборам автоматизации предъявляются различные требования, установить кото рые предварительно не всегда представляется возможным. Однако условия надежности и опыт эксплуатации электронных регуляторов позволяют сформулировать ряд общих требований, которым, практически, должны удовлетворять приборы, входящие в системы регулирования. [11]

В книге описываются технологические установки с приборами местной автоматизации, устройства телемеханики, внедренные на Крестищенском газоконденсатном месторождении ХГПУ. Подробно рассматриваются задачи верхнего уровня АСУ технологическими процессами, в том числе два пакета прикладных программ, созданных впервые в Советском Союзе для оптимизации технологического режима низкотемпературной сепарации и оперативного расчета и прогнозирования стационарного режима в закольцованной сети скважин и газопроводов. [12]

Систематическое повышение требований точности изготовления деталей и узлов приборов автоматизации управления и регулирования вызвало необходимость создания ряда специализированных измерительных устройств для контроля отдельных параметров и размеров конструкций. Описание некоторых из них приведено выше. Однако в условиях мелкосерийного и опытного производства создание таких устройств является экономически нецелесообразным из-за удорожания разработок и удлинения сроков освоения и выпуска изделий. [13]

В табл. 13 - 16 приведены характеристики некоторых приборов автоматизации аммиачных холодильных установок. [14]

Агрегаты, работающие под давлением 0 716 МПа, оснащены приборами автоматизации, позволяющими управлять процессом из центрального пункта управления. Эти агрегаты характеризуются высокой степенью использования энергии процессов, большой мобильностью при пуске, остановках и изменении нагрузок, большой единичной мощностью и эффективной очисткой отходящих газов от оксидов азота. [15]

Страницы: 1 2 3

www.ngpedia.ru

назначение и виды автоматизации, область применения.

Поиск Лекций

Автоматизация производственных процессов включает в себя понятия «автоматика» и «автоматизация», которые не следует отождествлять. Автоматика — отрасль науки и техники, разрабатывающая георию и методы автоматизации производственных процессов, а автоматизация — это применение технических средств автоматики, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в производственном процессе.

При автоматизированных процессах различают частичную, комплексную и полную автоматизацию.

Частичная автоматизация предусматривает применение автоматического оборудования, приборов и устройств на отдельных, преимущественно основных производственных операциях. Большинство строительных машин и оборудования оснащено такими приборами и устройствами для отключения или ограничения действия машин и их рабочих органов, учета работы, регулирования скорости движения рабочих органов, траектории их движения глубина копания траншей с заданным .уклоном для землероино-транспортных машин, подача сборных элементов к месту их установки по кратчайшему пути для монтажных кранов и др.) и т. д.

Комплексная автоматизация предусматривает применение системы связанных в единую технологическую линию отдельных агрегатов, машин, Приборов и устройств, осуществляющих все (как основные, так и вспомогательные) операции производственного процесса. При этом оператором или машинистом выполняются только операции пуска и остановки, а поддержание заданных параметров производственного процесса во всех его звеньях происходит автоматически.

Полная автоматизация позволяет выполнять не только все основные и вспомогательные производственные операции, но и полностью осуществлять автоматическое управление и контроль за процессами, в том числе изменение по заданной программе параметров и вида продукции.

В строительстве и промышленности строительных материалов автоматизированы производственные процессы на асфальто- и цементобетонных заводах, заводах железобетонных изделий и домостроительных комбинатах, а также на строительных, дорожных машинах и оборудовании при выполнении отдельных, обычно основных, операций.

Средства автоматизации разделяют на устройства управления, защиты, регулирования и контроля. В каждой строительной и дорожной машине используются различные комбинации указанных видов устройств, однако основным направлением является автоматизация управления рабочими органами. Управление по степени участия в нем человека можно разделить на неавтоматическое, автоматизированное и автоматическое. При этом следует отметить, что' в последнее время существенно изменилась аппаратура управления, используемая в строительных и дорожных машинах. Рассмотрим указанные системы управления и общие понятия автоматизации производственных процессов.

Неавтоматическое управление машиной бывает ручное и механизированное. В первом случае человек сам определяет необходимые действия по управлению технологическим процессом, осуществляет и контролирует их визуально или по показаниям простейших приборов.

Во втором случае технологический процесс (рис.2,а) управляется с помощью исполнительных механизмов, использующих дополнительную энергию (электрическую, сжатого воздуха или рабочей жидкости). При этом приборы через соответствующие преобразователи только информируют человека о нарушениях технологического процесса.

При автоматизированном управлении (рис.2,б) часть операций технологического процесса осуществляется механизмами управления без участия человека. В этом случае сигналы преобразователей о нарушении технологического процесса принимаются не только приборами сигнализации, но и сервомеханизмами. Последние, воздействуя самостоятельно на механизмы управления, могут остановить действие рабочего органа или всей машины. на долю человека приходится работа по устранению неисправности (повторного запуска машины в работу.

Автоматическое управление (рис.2,в) предусматривает управление по командам преобразователей или программного механизма. Эта система состоит из двух основных частей: контролирующей I и управляющей II. При таком управлении человек занят только предварительной установкой определенной программы (алгоритма), устранением неполадок по сигналам преобразователей (регулировка и ремонт механизмов), а также пуском машины в работу или ее отключением. Так, в смесительных установках смеси различных марок готовятся каждая по своей технологии. Алгоритм технологического процесса для каждой марки смеси закладывается в память программного механизма, который и управляет последовательностью выполняемых операций от начала и до окончания каждого цикла в течение смены. При этом человек только устанавливает код требуемой программы управления для получения необходимой марки смеси. Запуск в работу и остановка машины при той системе управления осуществляются в определенной последовательности: при пуске электрическая цепь каждого двигателя предыдущего рабочего органа машины может быть включена только после пуска электрической цепи двигателя последующего рабочего органа и наоборот — при отключении машины. Таким образом, рассмотренное управление технологическими процессами осуществляется системой автоматического управления (САУ), представляющей совокупность взаимодействующих между собой управляемого объекта и управляющего устройства без непосредственного участия человека и независимо от его квалификации. Автоматическое управление может быть местным и дистанционным и управлять работой одного или нескольких объектов (установок, машин, оборудования). Разновидностью автоматического управления является система автоматического регулирования (САР), поддерживающая постоянство или изменение по требуемому закону физической ветчины, характеризующей управляемый процесс. Здесь же следует отметить, что наряду с управлением и регулированием, в машинах используется и система автоматического контроля (САК) за состоянием объекта (узлов машины), за характером протекания технологического процесса или достижением предельных значений параметров как в машине и ее узлах, так и в готовой продукции (строительные материалы, сооружения).

Автоматизированное и автоматическое управление производственными процессами преимущественное распространение получило на предприятиях по изготовлению асфальтобетонных и цементобетонных смесей, а также при изготовлении серийных железобетонных изделий (плит, колонн, блоков и т.п.). Однако автоматизация все шире применяется в строительных и дорожных машинах при выполнении как отдельных операций, так и различных их комбинаций. В большой степени этому способствует широкий перевод большинства рассматриваемых машин на гидравлические (в основном объемные), системы управления рабочими органами. В отличие от механических эти системы позволяют снизить металлоемкость, эффективней использовать возможности регулирования положения рабочих органов или самой машины в пространстве и обеспечить повышение качества выполняемых работ и производительности.

В соответствии с этим в настоящее время для землеройных (одноковшовые, многоковшовые, цепные экскаваторы и т. п.), землеройно-транспортных (скреперы, бульдозеры, автогрейдеры и т. п.) и дорожных (катки, асфальто- и бетоноукладчики) машин, а также для стреловых самоходных и башенных кранов разработаны и внедряются микропроцессорные системы управления, регулирования, диагностики и безопасности.

При этом следует отметить особенности устройства и работы большого разнообразия и различного назначения строительных машин, которые должны быть положены в основу при разработке соответствующих систем управления. В строительных машинах, особенно в землеройно-транспортных и дорожных, необходимо управлять одновременно несколькими параметрами, такими как курс машины, продольный и поперечный уклон, оптимальная загрузка приводного двигателя при минимальном расходе топлива, подача и температура укладываемых материалов, осуществлять независимое регулирование в многоконтурных системах, компенсировать воздействия на объекты управления нагрузок от неровности поверхности земли и дороги, неоднородности разрабатываемой среды и распределяемых технологических материалов, температуры окружающего воздуха и скорости ветра, регулировать параметры в широком диапазоне времени (от долей секунды до нескольких часов) и т. д. Помимо этого для выбора требуемых параметров в машинах необходимо использовать специальные бортовые микроЭВМ.

В связи с развитием комплексной автоматизации в последнее время большое распространение в строительстве получают роботы и различные манипуляторы. Под манипулятором понимают механизм, осуществляющий под управлением оператора действия, аналогичные действиям руки человека. Строительный манипулятор не имеет в своей системе управления никаких вычислительных устройств. Однако для обеспечения ориентационного управления (т.е. точного позиционирования) в состав строительного манипулятора могут входить различные информационно-измерительные устройства (лазерные, телевизионные, радиоанализаторные). Строительный робот — это манипулятор с системой автоматического управления, праммирование которым

poisk-ru.ru

3.3. Виды автоматизации

В зависимости от функций, выполняемых специальными автоматическими устройствами, различают следующие основные виды автоматизации: автоматический контроль, автоматическая защита и автоматическое управление.

Автоматический контроль включает в себя автоматические сигнализацию, измерение, сортировку и сбор информации.

Автоматическая сигнализация предназначена для оповещения обслуживающего персонала о предельных или аварийных значениях каких-либо физических параметров, о месте и характере нарушений технологического процесса.

Автоматическое измерение предназначено для измерения и передачи на специальные указательные или регистрирующие приборы физических величин, характеризующих технологический процесс или работу машин. Обслуживающий персонал по показаниям приборов судит о качестве технологического процесса или о режиме работы машин и агрегатов.

Автоматическая сортировка предполагает контроль и разделение продукции по размеру, весу, твердости, вязкости и другим показателям (например, сортировка зерна, яиц, фруктов, картофеля и т. п.).

Автоматический сбор информации предназначен для получения информации о ходе технологического процесса, о качестве и количестве выпускаемой продукции, для обработки и выдачи информации обслуживающему персоналу.

Автоматическая защита представляет собой совокупность технических средств, которые при возникновении ненормальных и аварийных режимов либо прекращают контролируемый производственный процесс (например, отключают определенные участки электроустановки при возникновении на них коротких замыканий), либо автоматически устраняют ненормальные режимы. Автоматическая защита очень тесно связана с автоматическим управлением и сигнализацией. Она воздействует на органы управления и оповещает обслуживающий персонал об осуществленной операции. Защиту, выполняемую на реле, называют релейной защитой. Релейная защита широко применяется на электрических станциях, подстанциях, в сетях и различных электроустановках.

Автоматическая защита включает в себя также автоблокировку. Устройства автоблокировки в основном предназначены для предотвращения неправильных включений и отключений оборудования и тем самым предупреждают повреждения и аварии.

3.4. Элементы автоматики

Каждая из систем автоматики состоит из функциональных блоков и узлов, комплектуемых, в свою очередь, из отдельных элементов и приборов. Они характеризуются разнообразием принципов действия, конструктивным исполнением, степенью надежности, сроком службы и пр. Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных устройств, применяемых для автоматизации мелиоративных систем, следует выделить основные функциональные узлы и элементы и выяснить их общие характеристики.

По выполняемым функциям основные элементы автоматики обычно подразделяют на следующие виды: датчики, реле, усилители, стабилизаторы, распределители, генераторы импульсов и двигатели. Применяются также выпрямители, преобразователи, фазочувствительные схемы и целый ряд других устройств.

Датчиками (измерительными элементами) называют элементы, служащие, как правило, для качественного преобразования входной (регулируемой, контролируемой или измеряемой) величины в другую величину, наиболее удобную для последующей передачи по цепи системы автоматики. В мелиоративных системах в большинстве случаев применяются датчики измерения неэлектрических величин: расхода воды, уровня, температуры, давления, влажности и т. п. Эти величины преобразуются в электрические, удобные для передачи на расстояние или для использования в местных электрических устройствах автоматики.

Выходная величина датчика может представлять собой какой-нибудь параметр электрической цепи: сопротивление, индуктивность, емкость и др. В таких датчиках изменение параметров электрической цепи вызывает модуляцию величины и характера изменения тока или

напряжения постороннего источника. Поэтому такие датчики называют параметрическими или датчиками-модуляторами.

Если же входная величина датчика преобразуется в величину ЭДС (электродвижущей силы), то такой датчик называется генераторным.

В применяемых нами устройствах автоматики контролируемая величина не всегда воздействует непосредственно на датчик. Обычно входная величина преобразуется в первичном измерителе в другую неэлектрическую величину (в большинстве случаев — в механическое перемещение), а затем уже в электрическую. Например, во всех первичных измерителях давления, температуры, уровня эти величины преобразуются в угловое или поступательное перемещение, которое, в свою очередь, преобразуется в изменение электрического параметра.

Большинство современных датчиков имеют выходной сигнал в непрерывной (аналоговой) форме. Развитие цифровой техники обусловило применение датчиков дискретного действия, имеющих цифровые выгодные сигналы. Для этого первичные, измерители соединяются с преобразователями, которые превращают непрерывную величину (напряжения или угла поворота), пропорциональную измеренному параметру, в соответствующие числовые эквиваленты.

Реле — наиболее распространенный элемент автоматики. Так называют элемент, в котором выходная величина уменяется скачкообразно — при достижении входной величинойхопределенных значений. Характеристика релейного элемента приведена на рисунке 3.2, а. Изменение выходной величины скачком оту1доу2называется срабатыванием реле, а величинах2— величиной срабатывания. Аналогично скачкообразное изменение величиныуоту2доу1называется отпусканием реле, а величина х1— величиной отпускания. Обычнох1< x2, а отношениеназывается коэффициентом возврата реле. Как видно из характеристики, реле служат для получения дискретных фиксированных значений величин.

Реле часто используются для усиления мощности; мощность срабатывания обычно во много раз меньше мощности, управляемой при помощи реле. Кроме того, одно реле может осуществлять управление большим количеством элементов и цепей автоматики.

В современной практике преимущественно применяются реле, основанные на электромеханическом принципе действия. Изменению входной электрической величины в них соответствует механическое перемещение якоря, что приводит к изменению положения контактов (рис. 3.8). Однако теперь все более широкое применение находят бесконтактные реле, обладающие по сравнению с электромеханическими рядом преимуществ.

Рис 3.8. Релейный элемент:

а - характеристика реле;

б – конструктивная схема

электромагнитного реле.

Усилителями называют элементы, служащие для усиления входной величины. Необходимость в усилении обусловлена тем, что в ряде элементов энергия выходной величины недостаточна для управления последующим в цепи автоматики элементом.

Усилители бывают как электрические, так и неэлектрические. Для автоматизации мелиоративных систем, наряду с электрическими и магнитными усилителями, применяются также гидравлические усилители, в частности использующие перепад уровней воды между каналами различных порядков. В общем, в основу процесса усиления положен ряд физических принципов, в соответствии, с чем различают гидравлические, электронные, магнитные, полупроводниковые, электромеханические и электромашинные усилители.

Стабилизаторами называют элементы, в которых при изменении входной величины в определенных пределах выходная величина остается постоянной или изменяется незначительно. В системах автоматики часто необходимо стабилизировать напряжение или ток, в соответствии с чем различают стабилизаторы тока или напряжения. В общем виде схема электрического стабилизатора представлена на рисунке 3.9.

Встабилизаторе тока при постоянстве входного напряженияи1и изменении сопротивленияzвеличинаl2остается постоянной; в стабилизаторе напряжения при изменениии1остается постоянным выходное напряжениеи2.

Рис 3.9. Схема электрического стабилизатора тока или напряжения.

Распределителем называют элемент автоматики, в котором происходит поочередное подключение одной цепи к ряду других. В системах автоматики необходимость поочередного подключения возникает при управлении многими элементами или при контроле многих элементов с помощью одного устройства. Существует большое количестве различных типов распределителей. Преимущественное применение нашли электромеханические шаговые распределители, распределители, собранные на электромагнитных реле, и бесконтактные быстродействующие распределители.

Генераторы импульсов, как это следует из названия, предназначаются для генерирования импульсов различной формы и частоты — в зависимости от требований, предъявляемых к ним устройствами автоматики. Генераторы импульсов нашли особенно широкое применение в телемеханике. Различают релейно-контактные и различные бесконтактные генераторы импульсов, построенные с применением электронных и ионных приборов, транзисторов и т. д.

Электродвигатели применяют в качестве исполнительных механизмов. Для привода подъемных механизмов затворов преимущественно используют асинхронные короткозамкнутые двигатели. На насосных станциях применяют асинхронные короткозамкнутые и синхронные низковольтные и высоковольтные двигатели. Используют также маломощные индукционные двухфазные конденсаторные двигатели и однофазные синхронные. Регулирование оборотов, как правило, не применяется.

studfiles.net

Автоматизация производства: Основы автоматизации производства

Как известно, всё новое рождается из старого. Количество накопленных знаний и опыта ведёт к качественным изменениям производства, к новым открытиям – таков необратимый закон развития. Поэтому прежде чем заглянуть вперёд, сделать прогноз, определить перспективу, необходимо обратиться к прошлому, проанализировать настоящее, проследить историю развития машиностроения, раскрыть противоречия его развития, разрешение которых и определяет прогресс техники. Этапы развития автоматизации:

Автоматизация рабочего цикла машины, автоматизация поточного производства.
Числовое программное управление.
Гибкие производственные системы, гибкие автоматизированные производства.
Гибкие автоматические заводы, малолюдные цехи и заводы.
Безотказные и самовосстанавливающиеся производственные системы.
Самообновляющиеся производственные системы.

В настоящее время во многих странах мира ведутся научные исследования и практическая работа по созданию автоматического завода будущего, отличительными чертами которого являются:

· высочайшая производительность труда, высокая степень гибкости перехода на выпуск новой продукции;· кратчайший производственный цикл изготовления изделия;· обеспечение выпуска продукции только высокого качества;· малое энергопотребление, высокий коэффициент использования машин и сырья;· безотходная технология: полная утилизация отходов путём превращения стружки в исходный материал, выработки сырья побочной продукции;· высокая надёжность оборудования и всего завода за счёт использования самодиагностирования, предупреждающего выход оборудования из строя или обеспечивающего восстановление его работы в кратчайшие сроки;· гуманизация труда, создание условий, удовлетворяющих всем требованиям сохранения здоровья человека; сокращение физического труда и полная компьютеризация умственного труда;· экологическая безопасность, обеспечение сохранности окружающей среды;· мобильность в отношении применения новых достижений науки и техники, новейших технологий и оборудования.

Эффективность автоматического производства:

· экономические факторы; · социальные факторы; · экологические факторы. АСУ технической подготовки производства, АСУ изготовления продукции и АСУ организации производства вместе с автоматизированными системами моделирования, информационного обеспечения принятия решений и электронизации всего делопроизводства будут интегрироваться в АСУ гибкого производства или в гибкий автоматический завод будущего.

Задание 1. Просмотрите

ролик, сделайте выводы об экономических факторах эффективности автоматического производства. Задание 2. Какие технологические операции выполнимы автоматическим оборудованием. Задание 3. Перечислите недостатки автоматизации производства. _____________________________

slteg.blogspot.com

Устройство - автоматическое управление - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Устройство - автоматическое управление

Cтраница 1

Устройства автоматического управления обеспечивают включение и остановку рабочих органов машин, перемещения обрабатываемых деталей или инструмента, снятие и удаление изделий; за работающим персоналом остаются, преимущественно, начальный пуск и наблюдение. [1]

Устройства автоматического управления выполняют функции управления оборудованием по заданной программе. [2]

Устройство автоматического управления выключателем вырабатывает в соответствующий момент командный сигнал, который воздействует на привод. Последний, подчиняясь команде, включает или отключает выключатель. Устройство автоматического управления может находиться на расстоянии от выключателя, а командные сигналы передаются приводу по соответствующему каналу. [3]

Устройства автоматического управления перестают действовать после выполнения программы или после исчезновения возмущающего воздействия. [4]

Устройства автоматического управления включают или выключают в определенной последовательности рабочие органы, а устройства автоматического регулирования поддерживают или изменяют значение регулируемой величины в соответствии с заданием. При возникновении опасных условий устройства автоматической защиты сигнализируют об этом и - останавливают работу всей холодильной установки или ее части. [5]

Устройства автоматического управления имеют своей целью исключить участие человека в управлении операциями технологического процесса. Получив такой начальный импульс ( сигнал), устройства автоматически осуществляют в заданной последовательности все технологические операции. [6]

Устройства автоматического управления входят в автоматически действующие системы, являющиеся системами разомкнутого цикла. Они автоматически выполняют ряд последовательных операций через определенные промежутки времени и приводятся в действие часовым механизмом или синхронным электрическим двигателем. Эти системы характеризуются тем, что действие механизма, обеспечивающего выполнение командного импульса, не оказывает никакого влияния на фактор, вызвавший данный командный импульс. Системы автоматического управления применяются для автоматизации периодических процессов. [7]

Устройства автоматического управления, защиты и сигнализации воздухоприготовительной установки, а также предохранительные клапаны должны систематически проверяться и регулироваться согласно требованиям инструкций завода-изготовителя. [8]

Устройство автоматического управления служит для управления работой машины в процессе вычислений. Оно обеспечивает последовательное выполнение операций по программе, а также управление работой машины при выполнении отдельных операций. [9]

Устройства автоматического управления имеют цель исключить участие человека в управлении операциями технологического процесса. [10]

Устройства автоматического управления служат для облегчения обслуживания, уменьшения числа персонала, повышения надежности компрессорной установки и экономичности ее работы. [11]

Устройства автоматического управления выполняют также функцию автоматической защиты. Вопросы автоматического пуска, остановки, изменения - скорости и автоматической защиты электродвигателей подробно освещены в специальной литературе и в дальнейшем рассматриваются лишь в случае необходимости при разборе схем автоматизации технологических процессов погрузочно-разгрузочных и строительных машин. [13]

Устройство автоматического управления краном выполнено по дискретному принципу в позиционном исполнении. Конструктивно устройство решено в ячеечном варианте; при этом имеющиеся 13 ячеек собраны в отдельный блок. Принцип работы устройства заключается в решении задачи кратчайшего перемещения крана на заданный участок путем анализа сигналов, поступающих с триггеров, управляемых датчиками, и сигнала с коммутатора. [14]

Страницы: 1 2 3 4

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Применение электронных устройств в системах автоматизации4. Устройства автоматизации