У дома · други · Технически средства за автоматизация. Технически средства за автоматизация на производството Принципът на преобразуване на информацията

Технически средства за автоматизация. Технически средства за автоматизация на производството Принципът на преобразуване на информацията

Тема 2

1. Сензори

Сензорът е устройство, което преобразува входното влияние на всяко физическо количествов сигнал, удобен за по-нататъшна употреба.

Използваните сензори са много разнообразни и могат да бъдат класифицирани според различни критерии (вижте таблица 1).

В зависимост от вида на входната (измерваната) величина биват: механични датчици за преместване (линейни и ъглови), пневматични, електрически, разходомери, датчици за скорост, ускорение, сила, температура, налягане и др.

Въз основа на типа изходна стойност, в която се преобразува входната стойност, се разграничават неелектрически и електрически: сензори за постоянен ток (EMF или напрежение), сензори за амплитуда променлив ток(EMF или напрежение), сензори за честота на променлив ток (EMF или напрежение), сензори за съпротивление (активни, индуктивни или капацитивни) и др.

Повечето сензори са електрически. Това се дължи на следните предимства на електрическите измервания:

Електрически величиниудобен за предаване на разстояние и предаването се извършва с висока скорост;

Електрическите величини са универсални в смисъл, че всякакви други величини могат да бъдат преобразувани в електрически величини и обратно;

Те се преобразуват точно в цифров код и ви позволяват да постигнете висока точност, чувствителност и скорост на измервателните уреди.

Въз основа на принципа на действие сензорите могат да бъдат разделени на два класа: генераторни и параметрични. Отделна група се състои от радиоактивни сензори. Радиоактивните сензори са сензори, които използват явления като промени в параметрите под въздействието на g и b лъчи; йонизация и луминесценция на определени вещества под въздействието на радиоактивно облъчване. Сензорите на генератора директно преобразуват входната стойност в електрически сигнал. Параметричните сензори преобразуват входната стойност в промяна на всеки електрически параметър (R, L или C) на сензора.

Въз основа на принципа на действие сензорите могат да бъдат разделени също на омични, реостатни, фотоелектрични (оптоелектронни), индуктивни, капацитивни и др.

Има три класа сензори:

Аналогови сензори, т.е. сензори, които произвеждат аналогов сигнал, пропорционален на промяната на входната стойност;

Цифрови сензори, които генерират импулсна поредица или двоична дума;

Двоични (двоични) сензори, които произвеждат сигнал само от две нива: „включено/изключено“ (0 или 1).


Фигура 1 - Класификация на сензори за системи за автоматизация на минни машини


Изисквания към сензорите:


Еднозначна зависимост на изходната стойност от входната стойност;

Стабилност на характеристиките във времето;

Висока чувствителност;

Малък размер и тегло;

Липса на обратно въздействие върху контролирания процес и върху контролирания параметър;

Работа при различни работни условия;

Различни опцииинсталация

Параметрични сензори

Параметричните сензори са сензори, които преобразуват входните сигнали в промяна на някакъв параметър. електрическа верига(R, L или C). В съответствие с това се разграничават активни съпротивителни, индуктивни и капацитивни сензори.

Характерна особеностна тези сензори е, че се използват само с външен източник на захранване.

В съвременното оборудване за автоматизация широко се използват различни параметрични сензори за активно съпротивление - контактни, реостатни, потенциометрични сензори.

Контактни сензори. Най-надеждният с контактни сензориРазглеждат се магнитно управлявани запечатани контакти (тръстикови превключватели).

Фигура 1 - Схематична диаграма на сензор за тръбен превключвател

Чувствителният елемент на сензора, тръстиковият превключвател, е ампула 1, вътре в която са запечатани контактни пружини (електроди) 2, изработени от феромагнитен материал. Стъклената ампула е пълна със защитен газ (аргон, азот и др.). Стегнатостта на ампулата изключва лошо влияние(въздействие) на околната среда върху контактите, повишавайки надеждността на тяхната работа. Контактите на рикона, разположени в контролираната точка в пространството, се затварят при действие магнитно поле, който се създава от постоянен магнит (електромагнит), монтиран върху движещ се обект. Когато контактите на рийд превключвателя са отворени, то активно съпротивлениеравен на безкрайност, а при затворен - почти нула.

Изходният сигнал на сензора (U изход при натоварване R1) е равен на напрежението U p на източника на захранване при наличие на магнит (обект) в контролната точка и нула при отсъствието му.

Рид превключвателите се предлагат както с изключващи, така и с изключващи контакти, както и с превключващи и поляризирани контакти. Някои видове рид ключове - KEM, MKS, MKA.

Предимствата на рийд сензорите са висока надеждност и средно време между отказите (около 10 7 операции). Недостатъкът на тръстиковите сензори е значителна промяна в чувствителността с леко изместване на магнита в посока, перпендикулярна на движението на обекта.

Рийд сензорите се използват, като правило, в автоматизацията на повдигащи, дренажни, вентилационни и конвейерни инсталации.

Потенциометрични сензори. Потенциометричните сензори са променлив резистор (потенциометър), състоящ се от плоска (лента), цилиндрична или пръстеновидна рамка, върху която е монтирана тънка жица от константан или нихром с висока съпротивление. Плъзгач се движи по рамката - плъзгащ се контакт, свързан механично с обекта (виж Фигура 2).

Чрез преместване на плъзгача с помощта на подходящо устройство можете да промените съпротивлението на резистора от нула до максимум. Освен това съпротивлението на сензора може да се променя както по линеен закон, така и по други, често логаритмични закони. Такива сензори се използват в случаите, когато е необходимо да се промени напрежението или тока във веригата на натоварване.

Фигура 2 - Потенциометричен сензор

За линеен потенциометър (вижте Фигура 2) дължина лизходното напрежение се определя от израза:

,

където x е движението на четката; k=U p / л- коефициент на пренос; U p – захранващо напрежение.

Потенциометричните сензори се използват за измерване на различни параметри на процеса - налягане, ниво и др., предварително преобразувани от чувствителен елемент в движение.

Предимствата на потенциометричните сензори са тяхната простота на дизайна, малки размери и възможността да се захранват както с постоянен, така и с променлив ток.

Недостатъкът на потенциометричните сензори е наличието на плъзгащ се електрически контакт, което намалява надеждността на работа.

Индуктивни сензори. Принципът на действие на индуктивния сензор се основава на промяна на индуктивността L на намотката 1, поставена върху феромагнитната сърцевина 2, при движение хкотви 3 (виж Фигура 3).

Фигура 3 - Индуктивен сензор

Сензорната верига се захранва от източник на променлив ток.

Контролният елемент на сензорите е променливо съпротивление - дросел с променлива въздушна междина.

Сензорът работи по следния начин. Под въздействието на обект котвата, приближавайки се до сърцевината, предизвиква увеличаване на потоковото свързване и следователно индуктивността на намотката. С намаляваща разлика ддо минимална стойност, индуктивното съпротивление на бобината x L = wL = 2pfL се увеличава до максимум, намалявайки тока на натоварване RL, което обикновено е електромагнитно реле. Последните, с техните контакти, управление на превключватели, защита, вериги за наблюдение и др.

Предимства индуктивни сензори– простота на устройството и надеждност на работа поради липсата на механична връзка между сърцевината и арматурата, обикновено прикрепена към движещ се обект, чието положение се контролира. Функциите на котва могат да се изпълняват от самия обект, който има феромагнитни части, например скип при контролиране на позицията му в шахтата.

Недостатъците на индуктивните сензори са нелинейността на характеристиките и значителната електромагнитна сила на привличане на арматурата към сърцевината. За намаляване на силите и непрекъснато измерване на преместванията се използват сензори от соленоиден тип или те се наричат ​​диференциални.

Капацитивни сензори. Капацитивните сензори са структурно променливи кондензатори различни дизайнии форми, но винаги с две пластини, между които има диелектрична среда. Такива сензори се използват за преобразуване на механични линейни или ъглови движения, както и налягане, влажност или ниво на околната среда в промяна на капацитета. В този случай, за да се контролират малки линейни движения, се използват кондензатори, при които въздушната междина между плочите се променя. За контролиране на ъгловите движения се използват кондензатори с постоянна междина и променлива работна площ на плочите. За наблюдение на нивата на пълнене на резервоара насипни материалиили течности с постоянни междини и работни зони на плочите - кондензатори с диелектрична проницаемост на средата, която се контролира. Електрическият капацитет на такъв кондензатор се изчислява по формулата

където: S - обща площ на пресичане на плочите; δ - разстоянието между плочите; ε - диелектричната константасреда между плочите; ε 0 е диелектричната константа.

Въз основа на формата на плочите се разграничават плоски, цилиндрични и други видове променливи кондензатори.

Капацитивните сензори работят само при честоти над 1000Hz. Използването при индустриална честота е практически невъзможно поради големия капацитет (Xc = = ).

Генераторни сензори

Генераторните сензори са сензори, които директно трансформират различни видовеенергия в електрическа енергия. Те не се нуждаят от външни източници на захранване, защото самите те произвеждат е.д.с.. Генераторните сензори използват добре познати физични явления: появата на ЕМП в термодвойки при нагряване, във фотоклетки с бариерен слой при осветяване, пиезоелектричния ефект и явлението електромагнитна индукция.

Индукционни сензори. В индукционните сензори, преобразуването на входно неелектрическо количество в индуцирана ЕДС. използва се за измерване на скоростта на движение, линейни или ъглови движения. E.m.f. в такива сензори той се индуцира в намотки или намотки, направени от изолирана медна жица и поставени върху магнитни вериги, изработени от електрическа стомана.

Микрогенераторите с малък размер, които преобразуват ъгловата скорост на даден обект в емф, чиято стойност е пряко пропорционална на скоростта на въртене на изходящия вал на изпитвания обект, се наричат ​​тахогенератори на постоянен и променлив ток. Вериги на тахогенератори с и без независима възбуждаща намотка са показани на фигура 4.

Фигура 4 - Схеми на тахогенератори с и без независима намотка на възбуждане

DC тахогенераторите са колектор електрическа колас котва и възбуждаща намотка или постоянен магнит. Последните не изискват допълнителен източник на енергия. Принципът на работа на такива тахогенератори е, че в арматурата се индуцира ЕДС, която се върти в магнитния поток (F) на постоянен магнит или намотка на полето. (E), чиято стойност е пропорционална на честотата на въртене (ω) на обекта:

E = cФn = cФω

Да запазя линейна зависимост e.m.f. в зависимост от скоростта на въртене на котвата е необходимо съпротивлението на натоварване на тахогенератора винаги да остава непроменено и да е многократно по-високо от съпротивлението на намотката на котвата. Недостатъкът на DC тахогенераторите е наличието на комутатор и четки, което значително намалява неговата надеждност. Колекторът осигурява преобразуване на променлив емф. арматури в постоянен ток.

По-надежден е AC тахогенератор, в който изходната искробезопасна намотка е разположена на статора, а роторът е постоянен магнит със съответния постоянен магнитен поток. Такъв тахогенератор не изисква колектор, а неговата променлива емф. преобразувани в постоянен ток с помощта на мостови диодни вериги. Принципът на работа на синхронен тахогенератор за променлив ток е, че когато роторът се върти от управляващия обект, в неговата намотка се индуцира променлива едс, чиято амплитуда и честота са право пропорционални на скоростта на въртене на ротора. Поради факта, че магнитният поток на ротора се върти със същата честота като самия ротор, такъв тахогенератор се нарича синхронен. Недостатъкът на синхронния генератор е, че има лагерни възли, което не е подходящо за условията на добив. Диаграмата за управление на скоростта на транспортна лента със синхронен тахогенератор е показана на фигура 5. Фигура 5 показва: 1 - магнитен ротор на тахогенератора, 2 - задвижваща ролка с протектор, 3 - транспортна лента, 4 - статорна намотка на тахогенератор.

Фигура 5 - Схема за синхронно управление на скоростта на транспортната лента

тахогенератор

За измерване на линейната скорост на движение на работните органи на скреперните транспортьори се използват магнитни индукционни сензори, които изобщо нямат движещи се части. Движещата се част (котва) в този случай са стоманените скрепери на конвейера, движещи се в магнитния поток на сензор с постоянен магнит с искробезопасна намотка. Когато стоманените скрепери пресичат магнитен поток в намотката, се индуцира променлива ЕДС, право пропорционална на скоростта на движение и обратно пропорционална на разстоянието между стоманената сърцевина на намотката и скрепера. Магнитният поток, който води до ЕРС, в намотката в този случай се променя под въздействието на стоманени стъргалки, които, движейки се над сензора, причиняват колебания в магнитното съпротивление по пътя на затваряне на магнитния поток, образуван от постоянен магнит . Диаграмата за наблюдение на скоростта на движение на работното тяло на скреперния конвейер с помощта на магнитен индукционен датчик е показана на фигура 6. Фигура 6 показва: 1 - скреперен конвейер, 2 - стоманена сърцевина, 3 - стоманена шайба, 4 - пластмасова шайба , 5 - пръстен постоянен магнит, 6 - сензорна намотка

Фигура 6 - Схема за управление на скоростта на движение на работния орган

скреперен транспортьор с магнитен индукционен сензор

Магнитоеластични сензори.Принципът на действие на магнитоеластични сензори се основава на свойството на феромагнитните материали да променят магнитната проницаемост m, когато се деформират. Това свойство се нарича магнито-еластичност, което се характеризира с магнито-еластична чувствителност

Permallay (желязо-никелова сплав) има най-висока стойност S m = 200 H/m2. Някои разновидности на пермалай, когато се удължат с 0,1%, увеличават коефициента на магнитна пропускливост до 20%. Въпреки това, за да се получат дори такива малки удължения, е необходимо натоварване от порядъка на 100 - 200 N/mm, което е много неудобно и води до необходимостта от намаляване на напречното сечение на феромагнитния материал и изисква източник на захранване с честота от порядъка на килохерца.

Структурно, магнитоеластичният сензор е намотка 1 със затворена магнитна верига 2 (виж Фигура 7). Контролираната сила P, деформираща сърцевината, променя нейната магнитна проницаемост и следователно индуктивното съпротивление на намотката. Токът на натоварване RL, например реле, се определя от съпротивлението на бобината.

Магнитоеластични сензори се използват за наблюдение на сили (например при товарене на скипове и засаждане на клетки на юмруци), скален натиск и др.

Предимствата на магнитоеластични сензори са простота и надеждност.

Недостатъци на магнитоеластични сензори - задължително скъпи материализа магнитопроводи и тяхната специална обработка.

Фигура 7 – Магнитоеластичен сензор

Пиезоелектрични сензори.Пиезоелектричният ефект е присъщ на монокристалите на някои диелектрични вещества (кварц, турмалин, Рошелска сол и др.). Същността на ефекта е, че под действието на динамични механични сили върху кристала, електрически заряди, чиято големина е пропорционална на еластичната деформация на кристала. Размерите и броят на кристалните плочи се избират в зависимост от силата и необходимото количество заряд. Пиезоелектричните сензори в повечето случаи се използват за измерване на динамични процеси и ударни натоварвания, вибрации и др.

Термоелектрически сензори. За измерване на температурите в в широки границиИзползват се термоелектрически сензори 200-2500 °C - термодвойки, които осигуряват преобразуването на топлинната енергия в електрическа е.д.с. Принципът на действие на термодвойката се основава на феномена на термоелектричния ефект, който се състои във факта, че когато съединението и краищата на термоелектродите се поставят в среда с различни температури t 1 и t 2 в кръг, образуван от термодвойка и миливолтметър се появява термо едс, пропорционална на разликата между тези температури

Фигура 8 - Диаграма на термодвойка

Проводниците А и В на термодвойките са направени от разнородни метали и техните сплави. Феноменът на термоелектрическия ефект се дава от комбинация от такива проводници А и В, мед-константан (до 300 ° C), мед-копел (до 600 ° C), хромел-копел (до 800 ° C), желязо - копел (до 800 ° C), хромел - алумел (до 1300 ° C), платина - платина-родий (до 1600 ° C) и др.

Стойност на термична емф за различни видоветермодвойките варират от десети до десетки миливолта. Например, за термодвойка мед-константан тя се променя от 4,3 до –6,18 mB, когато температурата на прехода се променя от + 100 до – 260 o C.

Термисторни сензори.Принципът на работа на термисторните сензори се основава на свойството на чувствителния елемент - термистора - да променя съпротивлението при промяна на температурата. Термисторите се изработват от метали (мед, никел, атин и др.) и полупроводници (смеси от метални оксиди - мед, манган и др.). Металният термистор е направен от тел, например меден диаметърприблизително 0,1 mm, навит спираловидно върху рамка от слюда, порцелан или кварц. Такъв термистор е затворен в защитна тръба с клемни скоби, която се намира в точката за контрол на температурата на обекта.

Полупроводниковите термистори се произвеждат под формата на малки пръти и дискове с изводи.

С повишаване на температурата съпротивлението на металните термистори нараства, докато при повечето полупроводникови то намалява.

Предимството на полупроводниковите термистори е тяхната висока термична чувствителност (30 пъти повече от металните).

Недостатъкът на полупроводниковите термистори е голямото разпространение на съпротивлението и ниската стабилност, което ги прави трудни за използване при измервания. Следователно, полупроводниковите термистори в системите за автоматизация на минни технологични инсталации се използват главно за контрол на температурните стойности на обектите и тяхната термична защита. В този случай те обикновено се свързват последователно с електромагнитно реле към източника на захранване.

За измерване на температурата термисторът RK е включен в мостова верига, която преобразува измерването на съпротивлението в напрежение на изхода Uout, използван в системата за автоматично управление или измервателната система.

Мостът може да бъде балансиран или небалансиран.

Използва се балансиран мост с нулевия метод на измерване. В този случай съпротивлението R3 се променя (например чрез специално автоматично устройство) след промяната на съпротивлението на термистора Rt по такъв начин, че да се осигури равенство на потенциала в точките А и В. Ако скалата на резистор R3 е градуиран в градуси, тогава температурата може да се отчете от позицията на неговия плъзгач. Предимството на този метод е високата точност, но недостатъкът е сложността. измервателен уред, която е система за автоматично проследяване.

Небалансиран мост произвежда сигнал Uout, пропорционален на прегряването на обекта. Чрез избора на съпротивленията на резисторите R1, R2, R3 се постига равновесие на моста при първоначалната температурна стойност, като се гарантира, че условието е изпълнено

Rt / R1 = R3 / R2

Ако стойността на контролираната температура и съответно съпротивлението Rt се промени, балансът на моста ще бъде нарушен. Ако свържете mV устройство със скала, градуирана в градуси към неговия изход, стрелката на устройството ще покаже измерената температура.

Индукционен разходомер

За контрол на храненето помпен агрегатЗа дренаж е възможно да се използват индукционни разходомери, например тип IR-61M. Принципът на работа на индукционния разходомер се основава на закона на Фарадей (закона за електромагнитната индукция).

Структурна схемаиндукционен разходомер е показан на Фигура 9. Когато проводяща течност тече в тръбопровод между полюсите на магнит, се появява ЕМП в посока, перпендикулярна на посоката на течността и в посоката на основния магнитен поток. U на електродите, пропорционална на скоростта на течността v:

където B е магнитната индукция в пролуката между магнитните полюси; d – вътрешен диаметър на тръбопровода.

Фигура 9 – Проектна схема на индукционен разходомер

Ако изразим скоростта v по отношение на обемния дебит Q, т.е.

Предимства на индукционния разходомер:

Имат лека инерция на показанията;

Вътре в работния тръбопровод няма части (следователно те имат минимални хидравлични загуби).

Недостатъци на разходомера:

Показанията зависят от свойствата на измерваната течност (вискозитет, плътност) и естеството на потока (ламинарен, турбулентен);

Ултразвукови разходомери

Принципът на работа на ултразвуковите разходомери е следният

скоростта на разпространение на ултразвук в движеща се среда от газ или течност е равна на геометричната сума от средната скорост на движение на средата v ​​и естествената скорост на звука в тази среда.

Проектната диаграма на ултразвуковия разходомер е показана на фигура 10.

Фигура 10 - Проектна схема на ултразвуков разходомер

Излъчвателят I създава ултразвукови вибрации с честота 20 Hz и по-висока, които попадат върху приемника P, който регистрира тези вибрации (той се намира на разстояние l). Дебит F е равен на

където S е площта на напречното сечение на флуидния поток; C – скорост на звука в средата (за течност 1000-1500 m/s);

t1 е продължителността на разпространение на звуковата вълна в посоката на потока от излъчвателя I1 към приемника P1;

t 2 – продължителността на разпространение на звуковата вълна срещу потока от излъчвателя I2 към приемника P2;

l е разстоянието между излъчвателя I и приемника P;

k – коефициент, отчитащ разпределението на скоростите в потока.

Предимства на ултразвуков разходомер:

а) висока надеждност и скорост;

б) способност за измерване на непроводими течности.

Недостатък: повишени изисквания за замърсяване на контролирания воден поток.

2. Устройства за предаване на данни

Информацията се прехвърля от обекта за автоматизация към управляващото устройство чрез комуникационни линии (канали). В зависимост от физическата среда, чрез която се предава информацията, комуникационните канали могат да бъдат разделени на следните видове:

– кабелни линии– електрически (симетрични, коаксиални, “ усукана двойка"и др.), оптични и комбинирани електрически кабелис оптични жила;

– мощност ниско напрежение и високо напрежение Електричество на мрежата;

– инфрачервени канали;

– радио канали.

Предаването на информация по комуникационни канали може да се предава без компресиране на информация, т.е. По един канал се предава един информационен сигнал (аналогов или дискретен), а при компресиране на информация по комуникационен канал се предават много информационни сигнали. Информационното уплътняване се използва за дистанционно предаване на информация на значително разстояние (например от оборудване за автоматизация, разположено на пътно платно, до комбайн или от секция на мина на повърхността до диспечер) и може да се извърши с помощта на различни видове сигнали кодиране.

Технически системи, които осигуряват предаване на информация за състоянието на обект и команди за управление на разстояние чрез комуникационни канали, могат да бъдат системи дистанционнои измерванияили телемеханични системи. В системите за дистанционно управление и измерване всеки сигнал използва собствена линия - комуникационен канал. Колкото сигнали има, толкова комуникационни канали са необходими. Поради това при дистанционно управление и измерване броят на контролираните обекти, особено на големи разстояния, обикновено е ограничен. В телемеханични системи за предаване на множество съобщения Голям бройобектите използват само една линия или един комуникационен канал. Информацията се предава в кодирана форма и всеки обект „знае“ своя код, така че броят на контролираните или управляваните обекти е практически неограничен, само кодът ще бъде по-сложен. Телемеханичните системи се делят на дискретни и аналогови. Дискретни системи за дистанционно управление се наричат телеалармени системи(TS), те осигуряват предаването на краен брой състояния на обекта (например „включено“, „изключено“). Аналоговите телевизионни системи за наблюдение се наричат телеметрични системи(TI), те осигуряват предаване на непрекъснати промени във всякакви параметри, характеризиращи състоянието на обекта (например промени в напрежението, тока, скоростта и др.).

Елементите, които изграждат дискретни сигнали, имат различни качествени характеристики: амплитуда на импулса, полярност и продължителност на импулса, честота или фаза на променлив ток, код при изпращане на серия от импулси. Телемеханичните системи са разгледани по-подробно в.

Те се използват за обмен на информация между микропроцесорни контролери на различни устройства на системата за автоматизация, включително управляващи компютри специални средства, методи и правила за взаимодействие – интерфейси. В зависимост от метода на пренос на данни се прави разлика между паралелен и сериен интерфейс. IN паралелен интерфейс qсе предават битове данни ркомуникационни линии. IN сериен интерфейсПредаването на данни обикновено се извършва по две линии: едната непрекъснато предава часовникови (синхронизиращи) импулси от таймера, а втората носи информация.

В системите за автоматизация на минни машини най-често се използват серийни интерфейси на стандартите RS232 и RS485.

Интерфейсът RS232 осигурява комуникация между два компютъра, управляващ компютър и микроконтролер, или комуникация между два микроконтролера със скорост до 19600 bps на разстояние до 15m.

Интерфейсът RS-485 осигурява обмен на данни между няколко устройства по една двупроводна комуникационна линия в полудуплексен режим. Интерфейсът RS-485 осигурява трансфер на данни със скорост до 10 Mbit/s. Максималният обхват на предаване зависи от скоростта: при скорост 10 Mbit/s максимална дължиналиния - 120 м, при скорост 100 kbit/s - 1200 м. Броят на устройствата, свързани към една интерфейсна линия, зависи от вида на използваните в устройството трансивъри. Един предавател е проектиран да управлява 32 стандартни приемника. Приемниците се предлагат с входни импеданси от 1/2, 1/4, 1/8 от стандарта. При използване на такива приемници, общият брой на устройствата може да бъде съответно увеличен: 64, 128 или 256. Преносът на данни между контролерите се извършва съгласно правила, наречени протоколи. Протоколите за обмен в повечето системи работят на принципа главен-подчинен. Едно устройство на магистралата е главното и инициира обмена, като изпраща заявки до подчинени устройства, които се различават по логически адреси. Един от популярните протоколи е протоколът Modbus.

2. Актуатори

Изпълнение на решението, т.е. осъществява се изпълнение на управляващото действие, съответстващо на генерирания управляващ сигнал изпълнителни механизми (ED).Като цяло задвижващият механизъм е комбинация от задвижващ механизъм (AM) и регулиращ орган (RO). Местоположението на изпълнителните механизми в блоковата схема на локалната ACS е показано на фигура 11.

Фигура 11 - Местоположение на изпълнителните механизми в блоковата схема на локална система за автоматично управление

Задвижващият механизъм (AM) е устройство, предназначено да преобразува управляващите сигнали, генерирани от управляващия блок (PLC), в сигнали, удобни за въздействие върху крайната връзка на ACS - регулаторния орган (RO).

Актуаторът се състои от следните основни елементи:

изпълнителен двигател (електродвигател, бутало, мембрана);

елемент на съединителя (съединител, панта);

предавателно-преобразуващ елемент (скоростна кутия с изходящ лост или прът);

усилвател на мощност (електрически, пневматичен, хидравличен, комбиниран)

В конкретен модел MI може да липсват редица елементи (с изключение на задвижващия двигател).

Основното изискване за IM: движение на RO с възможно най-малко изкривяване на законите за управление на генерирания PLC, т.е. MI трябва да има достатъчна скорост и точност.

Основни характеристики:

а) номинална и максимална стойност на въртящия момент

върху изходящия вал (въртящ се) или сили върху изходящия прът;

б) времето на въртене на изходния вал на ИМ или хода на неговия прът;

в) максималната стойност на ъгъла или хода на изходния вал

г) мъртва зона.

Задвижващите механизми се класифицират според следните критерии:

1) движение на регулаторния орган (ротационен и линеен);

2) дизайн (електрически, хидравличен, пневматичен);

Електрически – със задвижвания електрически мотори електромагнит;

Хидравлични – със задвижвания: бутални, плунжерни, от хидромотор;

Пневматични – със задвижвания: бутало, бутало, мембрана, диафрагма, от въздушен двигател.

В практиката най-широко се използва електрическият МИ. Електрическите MI се класифицират като:

електромагнитни;

електрически мотор

Електромагнитните MI се разделят на:

ИМ със задвижвания от електромагнитни съединители са предназначени за предаване на въртеливо движение (триещи и плъзгащи съединители;

IM с електромагнитно задвижване са 2-позиционни устройства (т.е. предназначени за 2-позиционно управление), които извършват транслационно движение на задвижващите елементи според дискретния принцип: „включено - изключено“.

Електрическият двигател MI се разделя на:

еднооборотен - ъгълът на въртене на изходящия вал не надвишава 360 0. Пример: MEO (електрически еднооборотен механизъм). Използват еднофазни и трифазни (МЕОК, МЕОБ) асинхронни двигатели.

многооборотни – за дистанционно и локално управление на тръбопроводна арматура (вентили).

В системите за автоматизация на минни машини като задвижващи механизми широко се използват електрически хидравлични разпределители, например тип GSD и 1RP2. Електрическият хидравличен разпределител 1RP2 е предназначен за управление на скоростта на подаване и режещите елементи на комбайна като част от автоматичните контролери на товара URAN.1M и системата за автоматизация SAUK02.2M. Електрохидравличният разпределител 1RP2 е хидравличен макарен вентил с електромагнитно задвижване с издърпване.

Регулаторният орган (РО) е крайният елемент на АСУ, който упражнява пряко контролно влияние върху ОС. РО променя материалния поток, енергията, взаимното разположение на части от апарати, машини или механизми по посока на нормалното протичане на технологичния процес.

Основната характеристика на RO е неговата статична характеристика, т.е. връзката между изходния параметър Y (дебит, налягане, напрежение) и стойността на хода на регулатора в проценти.

RO осигурява:

а) двупозиционно регулиране - RO портата бързо се премества от едно крайно положение в друго.

б) непрекъснато - в този случай е необходимо пропускателната характеристика на RO да бъде строго определена (шлюз, кран, дроселна клапа).

Инструментите за автоматизация на производството включват технически средстваавтоматизация (TSA) са устройства и инструменти, които могат или да бъдат сами инструменти за автоматизация, или да бъдат част от хардуерен и софтуерен комплекс. Системите за сигурност в едно модерно предприятие включват техническо оборудване за автоматизация. Най-често TCA е основен елемент на интегрирана система за сигурност.

Средствата за техническа автоматизация включват устройства за запис, обработка и предаване на информация в автоматизираното производство. С тяхна помощ автоматизираните производствени линии се наблюдават, регулират и контролират.

Системите за безопасност наблюдават производствения процес с помощта на различни сензори. Те включват сензори за налягане, фото сензори, индуктивни сензори, капацитивни сензори, лазерни сензори и др.

Сензорите се използват за автоматично извличане на информация и първоначалното й преобразуване. Сензорите се различават по принципа на действие и по чувствителността си към параметрите, които следят. Техническото оборудване за безопасност включва най-широк набор от сензори. Интегрираното използване на сензори прави възможно създаването на цялостни системи за сигурност, които контролират много фактори.

Техническите средства за информация също включват предавателни устройства, които осигуряват комуникация между сензори и контролно оборудване. При получаване на сигнал от датчиците контролната апаратура спира производствения процес и отстранява причината за аварията. Ако е невъзможно да се отстрани аварийната ситуация, оборудването за техническа безопасност дава сигнал за неизправността на оператора.

Най-често срещаните сензори, които се включват във всяка интегрирана система за сигурност, са капацитивните сензори.

Позволяват безконтактно откриване на наличието на обекти на разстояние до 25 мм. Капацитивните сензори работят на следния принцип. Сензорите са оборудвани с два електрода, между които се записва проводимостта. Ако в контролната зона има предмет, това води до промяна в амплитудата на трептене на генератора, включен в сензора. В същото време се задействат капацитивни сензори, което предотвратява навлизането на нежелани предмети в оборудването.

Капацитивните сензори се отличават със своята простота на дизайн и висока надеждност, което им позволява да се използват в голямо разнообразие от производствени области. Единственият недостатък е малката контролна зона на такива сензори.

Посетителите също четат:


Индустриална безопасност
На повечето модерни автоматизирани предприятияиндустриалната безопасност се осигурява чрез внедряване на комплексни системи за безопасност и контрол на производството


Оборудването за техническа автоматизация (TAA) е предназначено за създаване на системи, които изпълняват определени технологични операции, при които на хората се възлагат главно функции за контрол и управление.

Въз основа на вида на използваната енергия техническото оборудване за автоматизация се класифицира на: електрически, пневматичен, хидравличниИ комбинирани. Електронните средства за автоматизация се класифицират като отделна група, тъй като те, използвайки електрическа енергия, са предназначени да изпълняват специални изчислителни и измервателни функции.

По функционално предназначение техническото оборудване за автоматизация може да бъде разделено според стандартна схемасистеми за автоматично управление за изпълнителни механизми, усилватели, коригиращи и измервателни уреди, конвертори, изчислителни и интерфейсни устройства.

Изпълнителен елемент -Това е устройство в система за автоматично регулиране или управление, което действа директно или чрез съгласуващо устройство върху регулаторен елемент или обект на системата.

Регулиращ елементизвършва промяна в режима на работа на управлявания обект.

Електрическо задвижване с механичен изход - електрически мотор- използва се като терминален усилвател на механична мощност. Ефектът, който даден обект или механично натоварване има върху задвижващия механизъм, е еквивалентен на действието на вътрешна или естествена обратна връзка. Този подход се използва в случаите, когато е необходим подробен структурен анализ на свойствата и динамичните особености на изпълнителните елементи, като се вземе предвид действието на товара. Електрически задвижващ механизъм с механичен изход е неразделна част от автоматичното задвижване.

Електрическо задвижване -Това е електрически задвижващ механизъм, който преобразува управляващия сигнал в механично действие, като същевременно го усилва в мощност поради външен източник на енергия. Задвижването няма специална главна връзка за обратна връзка и е комбинация от усилвател на мощност, електрически задвижващ механизъм, механична трансмисия, източник на енергия и спомагателни елементи, обединени от определени функционални връзки. Изходните величини на електрическото задвижване са линейна или ъглова скорост, теглителна сила или въртящ момент, механична мощности др. Електрическото задвижване трябва да има подходящ резерв от мощност, необходим за въздействие върху контролирания обект в принудителен режим.

Електрически сервомеханизъме серво задвижване, което обработва входния управляващ сигнал с усилване на неговата мощност. Елементите на електрическия сервомеханизъм са обхванати от специални елементи за обратна връзка и могат да имат вътрешна обратна връзка поради натоварването.

Механична трансмисияЕлектрическото задвижване или сервомеханизмът координира вътрешното механично съпротивление на задвижващия механизъм с механичния товар - регулаторния орган или контролния обект. Механичните трансмисии включват различни скоростни кутии, манивела, лостови механизми и други кинематични елементи, включително трансмисии с хидравлични, пневматични и магнитни опори.

Електрически захранванияизпълнителните механизми, устройства и сервомеханизми се разделят на източници с практически безкрайна мощност, със стойност на вътрешното им съпротивление, близка до нула, и източници с ограничена мощност със стойност на вътрешно съпротивление, различна от нула.

Пневматичните и хидравличните задвижващи механизми са устройства, които използват съответно газ и течност под определено налягане като енергиен носител. Тези системи заемат силно място сред другото оборудване за автоматизация поради своите предимства, които на първо място включват надеждност, устойчивост на механични и електромагнитни влияния, високо съотношение на развитата задвижваща мощност към собственото тегло и безопасност при пожар и експлозия.

Основната задача на изпълнителния механизъм е да усили сигнала, постъпващ на неговия вход, до ниво на мощност, достатъчно за оказване на необходимото въздействие върху обекта в съответствие с поставената цел на управление.

Важен фактор при избора на изпълнителен механизъм е осигуряването на зададените показатели за качество на системата с наличните енергийни ресурси и допустимите претоварвания.

Характеристиките на задвижващия механизъм трябва да се определят от анализа на автоматизирания процес. Такива характеристики на задвижващи механизми и сервомеханизми са енергийни, статични, динамични характеристики, както и технически, икономически и експлоатационни характеристики.

Задължително изискване за задвижването на актуатора е да се минимизира мощността на двигателя, като същевременно се осигурят необходимите обороти и въртящи моменти. Това води до минимизиране на енергийните разходи. Много важни факторипри избора на задвижващ механизъм или сервомеханизъм има ограничения за тегло, габаритни размерии надеждност.

Важни компоненти на системите за автоматизация са устройствата за усилване и коригиране. Общите задачи, решавани от устройствата за коригиране и усилване на системите за автоматизация, са формирането на необходимите статични и честотни характеристики, синтез на обратна връзка, координация с товара, осигуряване на висока надеждност и унификация на устройствата.

Усилвателни устройствамощността на сигнала се усилва до нивото, необходимо за управление на задвижващия механизъм.

Специални изисквания към коригиращите елементи на системи с променливи параметри са възможността и лекотата на преструктуриране на структурата, програмата и параметрите на коригиращите елементи. Усилвателните устройства трябва да отговарят на определени технически условия за специфична и максимална изходна мощност.

Структурата на усилващото устройство като правило е многостъпален усилвател със сложни връзки за обратна връзка, които се въвеждат за подобряване на неговите статични, динамични и експлоатационни характеристики.

Усилвателните устройства, използвани в системите за автоматизация, могат да бъдат разделени на две групи:

1) електрически усилватели с електрически източници на енергия;

2) хидравлични и пневматични усилватели, използващи съответно течност или газ като основен енергиен носител.

Източникът на енергия или енергийният носител определя най-съществените характеристики на усилвателните устройства за автоматизация: статични и динамични характеристики, специфична и максимална мощност, надеждност, експлоатационни и технико-икономически показатели.

Електрическите усилватели включват електронни вакуумни, йонни, полупроводникови, диелектрични, магнитни, магнитно-полупроводникови, електрически машинни и електромеханични усилватели.

Квантовите усилватели и генератори представляват специална подгрупа устройства, използвани като усилватели и преобразуватели на слаби радио и други сигнали.

Коригиращи устройствагенерира коригиращи сигнали за статичните и динамичните характеристики на системата.

В зависимост от вида на включване в системата линейните коригиращи устройства се разделят на три вида: последователни, паралелни коригиращи елементи и коригираща обратна връзка. Използването на един или друг тип коригиращи устройства се определя от удобството на техническото изпълнение и експлоатационните изисквания.

Препоръчително е да се използват коригиращи елементи от последователен тип, ако сигналът, чиято стойност е функционално свързана със сигнала за грешка, е немодулиран електрически сигнал. Синтезът на устройство за последователна корекция в процеса на проектиране на система за управление е най-простият.

Коригиращите елементи от паралелен тип са удобни за използване при формиране на сложен закон за управление с въвеждането на интеграл и производни на сигнала за грешка.

Коригиращата обратна връзка, обхващаща усилватели или изпълнителни механизми, е най-широко използвана поради простотата на техническата си реализация. В този случай входът на елемента за обратна връзка получава сигнал с относително високо ниво, например от изходния етап на усилвател или двигател. Използването на коригираща обратна връзка позволява да се намали влиянието на нелинейностите на онези системни устройства, които са обхванати от тях, следователно в някои случаи е възможно да се подобри качеството на процеса на управление. Коригиращата обратна връзка стабилизира статичните коефициенти на обхванатите устройства при наличие на смущения.

Системите за автоматично регулиране и управление използват електрически, електромеханични, хидравлични и пневматични коригиращи елементи и устройства. Устройствата за електрическа корекция се изпълняват най-просто с помощта на пасивни четириполюсници, които се състоят от резистори, кондензатори и индуктивности. Сложните електрически коригиращи устройства включват също разделящи и съгласуващи електронни елементи.

Електромеханичните коригиращи устройства, в допълнение към пасивните четириполюсници, включват тахогенератори, работни колела, диференциращи и интегриращи жироскопи. В някои случаи може да се реализира електромеханично коригиращо устройство под формата на мостова верига, в едно от рамената на която е свързан електрически двигател на задвижващия механизъм.

Хидравличните и пневматичните коригиращи устройства могат да се състоят от специални хидравлични и пневматични филтри, включени в контурите за обратна връзка на основните елементи на системата, или под формата на гъвкави контури за обратна връзка за налягане (разлика в налягането), дебит на работния флуид или въздух.

Коригиращи елементи с регулируеми параметри осигуряват адаптивност на системата. Изпълнението на такива елементи се извършва с помощта на релейни и дискретни устройства, както и компютри. Такива елементи обикновено се наричат ​​логически коригиращи елементи.

Компютър, работещ в реално време в затворен контролен контур, има практически неограничени изчислителни и логически възможности. Основната функция на управляващия компютър е да изчислява оптимални контроли и закони, които оптимизират поведението на системата в съответствие с един или друг критерий за качество при нейната нормална работа. Високата скорост на управляващия компютър позволява, наред с основната функция, да изпълнява редица спомагателни задачи, например с внедряването на сложен линеен или нелинеен филтър за цифрова корекция.

При липса на компютри в системите е най-препоръчително да се използват нелинейни коригиращи устройства, тъй като те имат най-големи функционални и логически възможности.

Регулиращи устройстваТе са комбинация от изпълнителни механизми, усилващи и коригиращи устройства, преобразуватели, както и изчислителни и интерфейсни блокове.

Информацията за параметрите на обекта на управление и за възможни външни въздействия, които го засягат, постъпва на устройството за управление от измервателния уред. Измервателни уредив общия случай те се състоят от чувствителни елементи, които възприемат промените в параметрите, чрез които се регулира или контролира процесът, както и допълнителни преобразуватели, които често изпълняват функции за усилване на сигнала. Заедно с чувствителните елементи тези преобразуватели са предназначени да преобразуват сигнали от едно физическо естество в друго, съответстващо на вида енергия, използвана в системата за автоматично регулиране или управление.

В автоматизацията преобразуващи устройстваили конверториТова са елементи, които не изпълняват директно функциите за измерване на регулирани параметри, усилване на сигнали или коригиране на свойствата на системата като цяло и нямат пряко въздействие върху регулиращия орган или контролирания обект. Преобразуващите устройства в този смисъл са междинни и изпълняват спомагателни функции, свързани с еквивалентното преобразуване на количество от едно физическо естество във форма, по-удобна за формиране на регулаторен ефект или с цел координиране на устройства, които се различават по вида на енергията при изхода на едно и входа на друго устройство.

Компютърните устройства за оборудване за автоматизация като правило се изграждат на базата на микропроцесорни инструменти.

Микропроцесор- софтуерно контролиран инструмент, който осъществява процеса на обработка и управление на цифрова информация, изграден върху една или повече интегрални схеми.

Основните технически параметри на микропроцесорите са битовата дълбочина, адресируемият капацитет на паметта, универсалността, броят на вътрешните регистри, наличието на микропрограмно управление, броят на нивата на прекъсване, вида на стековата памет и броя на основните регистри, както и съставът на софтуера. Въз основа на тяхната ширина на думата микропроцесорите се разделят на микропроцесори с фиксирана ширина на думата и модулни микропроцесори с променлива ширина на думата.

Чрез микропроцесорни средстваса конструктивно и функционално завършени продукти от компютърна и управляваща техника, изградени под формата или на базата на микропроцесорни интегрални схеми, които от гледна точка на изискванията за изпитване, приемане и доставка се разглеждат като едно цяло и се използват при изграждането на по-сложни микропроцесорни инструменти или микропроцесорни системи.

В структурно отношение микропроцесорните средства са направени под формата на микросхема, едноплатков продукт, моноблок или стандартен комплекс, а продуктите от по-ниското ниво на структурната йерархия могат да се използват в продукти от най-високо ниво.

Микропроцесорни системи -Това са изчислителни или контролни системи, изградени на базата на микропроцесорни инструменти, които могат да се използват автономно или интегрирани в контролиран обект. Структурно микропроцесорните системи са направени под формата на микросхема, едноплатков продукт, моноблоков комплекс или няколко продукта от посочените типове, вградени в оборудването на контролирания обект или направени автономно.

Според обхвата на приложение техническите средства за автоматизация могат да бъдат разделени на технически средства за автоматизация на работата в промишленото производство и технически средства за автоматизация на друга работа, чийто най-важен компонент е работата в екстремни условия, където човешкото присъствие е живот- заплашително или невъзможно. В последния случай автоматизацията се извършва на базата на специални стационарни и мобилни роботи.

Технически средства за автоматизация на химическото производство: справка. изд./В.С.Балакирев, Л.А.Барски, А.В.Бугров и др. - М.: Химия, 1991. –272 с.

Въвеждането на технически средства в предприятията, които позволяват автоматизация на производствените процеси, е основно условие за ефективна работа. Разнообразието от съвременни методи за автоматизация разширява обхвата на тяхното приложение, докато разходите за механизация, като правило, са оправдани от крайния резултат под формата на увеличаване на обема на произведените продукти, както и повишаване на тяхното качество .

Организациите, които следват пътя на технологичния прогрес, заемат водещи позиции на пазара и осигуряват по-добро качество условията на труди минимизиране на нуждата от суровини. Поради тази причина вече не е възможно да си представим големи предприятия без изпълнение на проекти за механизация - изключения важат само за малки занаятчийски индустрии, където автоматизацията на производството не се оправдава поради основния избор в полза на ръчното производство. Но дори и в такива случаи е възможно частично да се включи автоматизацията на някои етапи от производството.

Основи на автоматизацията

В широк смисъл автоматизацията включва създаването на такива условия в производството, които ще позволят определени задачи за производство и освобождаване на продукти да се изпълняват без човешка намеса. В този случай ролята на оператора може да бъде решаването на най-критичните задачи. В зависимост от целите, автоматизация технологични процесии производството може да бъде пълно, частично или комплексно. Изборът на конкретен модел се определя от сложността на техническата модернизация на предприятието поради автоматичното попълване.

В заводи и фабрики, където се прилага пълна автоматизация, обикновено механизирани и електронни системиуправлението се прехвърля цялата функционалност за контрол на производството. Този подход е най-рационален, ако условията на работа не предполагат промени. В частична форма автоматизацията се въвежда на отделни етапи от производството или по време на механизацията на автономните технически компонент, без да е необходимо създаването на сложна инфраструктура за управление на целия процес. Обикновено се прилага цялостно ниво на автоматизация на производството в определени зони - това може да бъде отдел, цех, линия и т.н. В този случай операторът контролира самата система, без да засяга прекия работен процес.

Автоматизирани системи за управление

Като начало е важно да се отбележи, че такива системи изискват пълен контролнад предприятие, завод или фабрика. Техните функции могат да се разширят до конкретно оборудване, конвейер, цех или производствена зона. В този случай системите за автоматизация на процеси получават и обработват информация от обслужвания обект и въз основа на тези данни оказват коригиращо въздействие. Например, ако работата на производствения комплекс не отговаря на параметрите на технологичните стандарти, системата ще използва специални канали, за да промени режимите си на работа според изискванията.

Обекти на автоматизация и техните параметри

Основната задача при въвеждането на средства за механизация на производството е поддържането на качествените параметри на съоръжението, което в крайна сметка ще се отрази на характеристиките на продукта. Днес експертите се опитват да не навлизат в същността на техническите параметри на различни обекти, тъй като теоретично внедряването на системи за управление е възможно във всеки компонент на производството. Ако разгледаме в това отношение основите на автоматизацията на технологичните процеси, тогава списъкът на обектите за механизация ще включва същите работилници, конвейери, всички видове устройства и инсталации. Може само да се сравни степента на сложност на внедряването на автоматизация, която зависи от нивото и мащаба на проекта.

Относно параметрите с които работят автоматични системи, можем да различим входни и изходни индикатори. В първия случай това са физическите характеристики на продукта, както и свойствата на самия обект. Във втория това са преките показатели за качество на готовия продукт.

Регулиращи технически средства

Устройствата, които осигуряват регулиране, се използват в системите за автоматизация под формата на специални аларми. В зависимост от предназначението си те могат да наблюдават и контролират различни параметри на процеса. По-специално, автоматизацията на технологични процеси и производство може да включва аларми температурни индикатори, налягане, характеристики на потока и др. Технически устройствата могат да бъдат изпълнени като безмащабни устройства с електрически контактни елементи на изхода.

Принципът на действие на контролните аларми също е различен. Ако разгледаме най-често срещаните температурни устройства, можем да различим манометрични, живачни, биметални и термисторни модели. Конструктивният дизайн, като правило, се определя от принципа на работа, но условията на работа също оказват значително влияние върху него. В зависимост от посоката на работа на предприятието, автоматизацията на технологичните процеси и производството може да бъде проектирана, като се вземат предвид специфичните условия на работа. Поради тази причина устройствата за управление са разработени с акцент върху употребата при условия висока влажност, физически натискили въздействието на химикали.

Програмируеми системи за автоматизация

Качеството на управление и контрол на производствените процеси значително се повиши на фона на активното снабдяване на предприятията с изчислителни устройства и микропроцесори. От гледна точка на индустриалните нужди, възможностите на програмируемия хардуер позволяват не само да се осигури ефективен контрол на технологичните процеси, но и да се автоматизира проектирането, както и да се провеждат производствени тестове и експерименти.

Компютърни устройства, които се използват на модерни предприятия, решават проблеми на регулиране и управление на технологични процеси в реално време. Такива средства за автоматизация на производството се наричат ​​изчислителни системи и работят на принципа на агрегацията. Системите включват унифицирани функционални блокове и модули, от които могат да бъдат съставени различни конфигурациии адаптиране на комплекса за работа в определени условия.

Възли и механизми в системите за автоматизация

Директното изпълнение на работните операции се осъществява от електрически, хидравлични и пневматични устройства. Според принципа на действие класификацията включва функционални и порционни механизми. Подобни технологии обикновено се прилагат в хранително-вкусовата промишленост. Автоматизацията на производството в този случай включва въвеждането на електрически и пневматични механизми, чиито конструкции могат да включват електрически задвижвания и регулаторни органи.

Електрически двигатели в системи за автоматизация

Основата на задвижващите механизми често се формира от електрически двигатели. В зависимост от вида на управлението те могат да бъдат представени в безконтактен и контактен вариант. Устройствата, които се управляват от релейни контактни устройства, могат да променят посоката на движение на работните части, когато се манипулират от оператора, но скоростта на операциите остава непроменена. Ако се предполага автоматизация и механизация на технологичните процеси с помощта на безконтактни устройства, тогава се използват полупроводникови усилватели - електрически или магнитни.

Табла и контролни табла

Да се ​​инсталира оборудване, което трябва да осигурява контрол и наблюдение производствен процесВ предприятията се монтират специални конзоли и панели. Устройства за автоматично управлениеи регулиране, апаратура, защитни механизми, както и различни елементи на комуникационната инфраструктура. По дизайн такъв щит може да бъде метален шкаф или плосък панел, върху който е инсталирано оборудване за автоматизация.

Конзолата от своя страна е центърът за дистанционно управление – тя е своеобразна контролна зала или операторска зона. Важно е да се отбележи, че автоматизацията на технологичните процеси и производство трябва да осигурява и достъп до поддръжка от страна на персонала. Именно тази функция до голяма степен се определя от конзоли и панели, които ви позволяват да правите изчисления, да оценявате производствените показатели и като цяло да наблюдавате работния процес.

Проектиране на системи за автоматизация

Основният документ, който служи като ръководство за технологична модернизация на производството с цел автоматизация, е схемата. Той показва структурата, параметрите и характеристиките на устройствата, които по-късно ще действат като средства за автоматична механизация. В стандартната версия диаграмата показва следните данни:

  • ниво (мащаб) на автоматизация в конкретно предприятие;
  • определяне на експлоатационните параметри на съоръжението, което трябва да бъде обезпечено със средства за управление и регулиране;
  • характеристики на управление - пълно, дистанционно, операторско;
  • възможност за блокиране на изпълнителни механизми и възли;
  • конфигурация на местоположението на техническото оборудване, включително на конзоли и панели.

Спомагателни средства за автоматизация

Въпреки второстепенната си роля, допълнителните устройства осигуряват важни функции за наблюдение и контрол. Благодарение на тях се осигурява еднаква връзка между изпълнителните механизми и човек. По отношение на оборудването със спомагателни устройства автоматизацията на производството може да включва бутонни станции, контролни релета, различни превключватели и командни панели. Има много дизайни и разновидности на тези устройства, но всички те са фокусирани върху ергономичен и безопасен контрол на ключови единици на място.

Средствата за генериране и първична обработка на информация включват клавиатурни устройства за нанасяне на данни върху карти, ленти или други носители на информация чрез механични (пробиващи) или магнитни методи; натрупаната информация се предава за последваща обработка или възпроизвеждане. Клавиатурни устройства, щанцоващи или магнитни блокове и предаватели се използват за създаване на производствени записващи устройства за локални и системни цели, които генерират първична информация в цехове, складове и други места на производство.

Сензорите (първични преобразуватели) се използват за автоматично извличане на информация. Те са много разнообразни по принцип на работа устройства, които усещат промените в контролираните параметри на технологичните процеси. Съвременната технология за измерване може директно да оцени повече от 300 различни физични, химични и други величини, но това изисква автоматизация в редица нови области човешка дейностпонякога не е достатъчно. Икономически целесъобразно разширяване на обхвата на сензорите в GPS се постига чрез унифициране на чувствителните елементи. Чувствителни елементи, които реагират на натиск, сила, тегло, скорост, ускорение, звук, светлина, топлинно и радиоактивно излъчване, се използват в сензори за контрол на натоварването на оборудването и неговите режими на работа, качеството на обработка, отчитане на освобождаването на продуктите, следене на движението им по конвейери, запаси и разход на материали, детайли, инструменти и др. Изходните сигнали на всички тези сензори се преобразуват в стандартни електрически или пневматични сигнали, които се предават от други устройства.

Устройствата за предаване на информация включват преобразуватели на сигнали във форми на енергия, удобни за излъчване, телемеханично оборудване за предаване на сигнали по комуникационни канали на дълги разстояния, превключватели за разпространение на сигнали до места, където се обработва или представя информация. Тези устройства свързват всички периферни източници на информация (клавиатурни устройства, сензори) с централната част на системата за управление. Целта им е ефективно използванекомуникационни канали, елиминирайки изкривяването на сигнала и влиянието на евентуални смущения по време на предаване по жични и безжични линии.

Устройствата за логическа и математическа обработка на информация включват функционални преобразуватели, които променят естеството, формата или комбинацията от информационни сигнали, както и устройства за обработка на информация по зададени алгоритми (включително компютри) с цел прилагане на закони и режими на управление (регулиране).

Компютрите за комуникация с други части на системата за управление са оборудвани с устройства за въвеждане и извеждане на информация, както и устройства за съхранение за временно съхранение на изходни данни, междинни и крайни резултатиизчисления и др. (вижте Въвеждане на данни. Извеждане на данни, Устройство за съхранение).

Устройствата за представяне на информация показват на човека оператор състоянието на производствените процеси и записват най-важните му параметри. Такива устройства са сигнални табла, мнемонични диаграми с визуални символи върху табла или контролни панели, вторична стрелка и цифрови уреди за показване и запис, електроннолъчеви тръби, азбучни и цифрови пишещи машини.

Устройствата за генериране на управляващи въздействия преобразуват слабите информационни сигнали в по-мощни енергийни импулси с необходимата форма, необходими за задействане на защитните, регулиращи или управляващи изпълнителни механизми.

Осигуряването на високо качество на продуктите е свързано с автоматизация на контрола на всички основни етапи на производството. Субективните човешки оценки се заменят с обективни индикатори от автоматични измервателни станции, свързани с централни точки, където се определя източникът на дефекти и откъдето се изпращат команди за предотвратяване на отклонения извън допустимите граници. Автоматичното управление с помощта на компютри е от особено значение при производството на радиотехнически и радиоелектронни продукти поради тяхното масово производство и значителен брой контролирани параметри. Не по-малко важни са окончателните тестове на готовите продукти за надеждност (виж Надеждност технически средства). Автоматизирани стендове за функционални, якостни, климатични, енергийни и специализирани тестове ви позволяват бързо и идентично да проверявате технически и икономически характеристикипродукти (продукти).

Задвижващите устройства се състоят от стартово оборудване, задвижващи хидравлични, пневматични или електрически механизми (сервомотори) и регулаторни органи, които действат директно върху автоматизирания процес. Важно е тяхната работа да не води до ненужни загуби на енергия и да намали ефективността на процеса. Например дроселиране, което обикновено се използва за регулиране на потока пара и течности, базирано на увеличение хидравлично съпротивлениев тръбопроводите те се заменят с въздействащи машини за формиране на потока или други, по-напреднали методи за промяна на скоростта на потока без загуба на налягане. Голямо значениеима икономично и надеждно управление на AC електрическо задвижване, използване на безредукторни електрически задвижвания и безконтактни баласти за управление на електродвигатели.

Идеята за изграждане на инструменти за наблюдение, регулиране и управление под формата на звена, състоящи се от независими блокове, които изпълняват определени функции, реализирани в GSP, направи възможно различни комбинацииизползване на тези блокове за получаване на широка гама от устройства за решаване на различни проблеми, използвайки едни и същи средства. Обединяването на входните и изходните сигнали осигурява комбинация от блокове с различни функциии тяхната взаимозаменяемост.

GSP включва пневматични, хидравлични и електрически устройстваи устройства. Най-голямата гъвкавост е електрически устройства, предназначени за получаване, предаване и възпроизвеждане на информация.

Използването на универсална система от промишлени пневматични елементи за автоматизация (USEPPA) направи възможно намаляването на развитието на пневматичните устройства главно до сглобяването им от стандартни възли и части с малък брой връзки. Пневматичните устройства се използват широко за контрол и регулиране в много пожаро- и взривоопасни индустрии.

Хидравличните устройства на GSP също се сглобяват от блокове. Хидравличните инструменти и устройства управляват оборудване, което изисква високи скорости за преместване на управляващите елементи със значително усилие и висока точност, което е особено важно в машинните инструменти и автоматичните линии.

За да се систематизират най-рационално GSP съоръженията и да се повиши ефективността на тяхното производство, както и да се опрости проектирането и конфигурацията на автоматизираните системи за управление, GSP устройствата се комбинират в агрегатни комплекси по време на разработката. Агрегатните комплекси, благодарение на стандартизацията на входно-изходните параметри и блоковия дизайн на устройствата, най-удобно, надеждно и икономично комбинират различни технически средства в автоматизирани системиконтроли и ви позволяват да сглобявате различни специализирани инсталации от многофункционални модули за автоматизация.

Целенасочено агрегиране на аналитично оборудване, тестови машини, масово-дозиращи механизми с унифицирана измервателна, изчислителна и офис техника улеснява и ускорява създаването на базови конструкции на това оборудване и специализацията на заводите за тяхното производство.