Dom · Ostalo · Tehnička sredstva automatizacije. Šta je to i zašto je potrebno? Automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje. Tehnologije za automatizaciju proizvodnje visokog stručnog obrazovanja

Tehnička sredstva automatizacije. Šta je to i zašto je potrebno? Automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje. Tehnologije za automatizaciju proizvodnje visokog stručnog obrazovanja

Klasifikacija opreme tehničke automatizacije nije nešto previše komplicirano i opterećeno. Međutim, općenito tehnološkim sredstvima automatizacije imaju prilično opsežnu klasifikacijsku strukturu. Pokušajmo to shvatiti.

Moderni alati za automatizaciju dijele se u dvije grupe: komutirani i nekomutirani (programirani) alati tehničke automatizacije:

1) Komutirana oprema za automatizaciju

Regulatori

Relejna kola

2) Programirani alati za automatizaciju

ADSP procesori

ADSP procesori su alat za automatizaciju koji se koristi za složenu matematičku analizu procesa u sistemu. Ovi procesori imaju ulazno/izlazne module velike brzine koji mogu prenositi podatke na visokim frekvencijama do centralnog procesora, koji koristi složenu matematiku za analizu rada sistema. Primjer su sistemi za dijagnostiku vibracija koji koriste Fourierov niz za analizu, spektralna analiza i brojač pulsa. Po pravilu, takvi procesori su implementirani u obliku zasebne PCI kartice, koja se montira u odgovarajući slot računara i koristi CPU za matematičku obradu.

PLC (programabilni logički kontroler)

PLC-ovi su najčešći alati za automatizaciju. Imaju vlastito napajanje, centralni procesor, RAM, mrežna kartica, ulazno/izlazni moduli. Prednost je visoka pouzdanost sistema, prilagođenost industrijskim uslovima. Osim toga, koriste se programi koji rade ciklično i imaju takozvani Watch Dog, koji se koristi da spriječi zamrzavanje programa. Također, program radi sekvencijalno i nema paralelne veze i korake obrade koji bi mogli dovesti do negativnih posljedica.

PKK (programabilni kompjuterski kontroleri)

PKK je računar sa ulazno/izlaznim karticama, mrežnim karticama koje se koriste za unos/izlaz informacija.

PACK

PAK ( programirani automatizovani kontroleri) – PLC+PKK. Imaju distribuiranu mrežnu strukturu za obradu podataka (nekoliko PLC-a i PC-a).

· Specijalizovani kontroleri

Specijalizirani regulatori nisu slobodno programabilni alati za automatizaciju, već koriste standardne programe u kojima se mogu mijenjati samo neki koeficijenti (parametri PID regulatora, vrijeme rada aktuatora, kašnjenja, itd.). Takvi regulatori su fokusirani na ranije poznati sistem upravljanja (ventilacija, grijanje, opskrba toplom vodom). Početkom novog milenijuma ova tehnička sredstva automatizacije su postala široko rasprostranjena.

Karakteristika ADSP-a i PKK-a je upotreba standardnih programskih jezika: C, C++, Assembler, Pascal, budući da su kreirani na PC-u. Ova karakteristika alata za automatizaciju je i prednost i nedostatak.

Prednost je što pomoću standardnih programskih jezika možete pisati složenije i fleksibilan algoritam. Nedostatak je što za rad s njima morate kreirati drajvere i koristiti programski jezik, koji je složeniji. Prednost PLC-ova i PAC-ova je upotreba inženjerskih programskih jezika koji su standardizirani prema IEC 61131-3. Ovi jezici nisu dizajnirani za programera, već za inženjera elektrotehnike.

Princip transformacije informacija

Principi upravljanja se zasnivaju na principu transformacije informacija.

Pretvarači su uređaji koji se koriste za pretvaranje količina jedne fizičke prirode u drugu i obrnuto.

Senzori su uređaji koji proizvode diskretni signal ovisno o šifri tehnološkog procesa ili utjecaju informacija na njih.

Informacije i metode za njihovu konverziju

Informacije moraju imati sljedeće svojstva:

1. Informacije moraju biti razumljive u skladu sa usvojenim sistemom kodiranja ili njegovom prezentacijom.

2. Kanali za prijenos informacija moraju biti otporni na buku i spriječiti prodor lažnih informacija.

3. Informacije moraju biti pogodne za obradu.

4. Informacije treba da budu zgodne za njihovo skladištenje.

Za prijenos informacija koriste se komunikacijski kanali, koji mogu biti umjetni, prirodni ili mješoviti.

Rice. 3. Komunikacijski kanali

O kanalima komunikacije detaljnije ćemo govoriti nešto kasnije.

Oprema za tehničku automatizaciju (TAA) je dizajnirana da kreira sisteme koji obavljaju određene tehnološke operacije, u kojima se ljudima uglavnom dodeljuju kontrolne i upravljačke funkcije.

Na osnovu vrste energije koja se koristi, oprema za tehničku automatizaciju se klasificira na: električni, pneumatski, hidraulični I kombinovano. Elektronski alati za automatizaciju svrstavaju se u posebnu grupu, jer su, koristeći električnu energiju, dizajnirani za obavljanje posebnih računskih i mjernih funkcija.

Po funkcionalnoj namjeni oprema za tehničku automatizaciju se može podijeliti prema standardno kolo automatski sistemi upravljanja za aktuatori, pojačala, korektivne i mjerne uređaje, pretvarači, računarski i interfejs uređaji.

Izvršni element - Ovo je uređaj u sistemu automatske regulacije ili upravljanja koji djeluje direktno ili preko odgovarajućeg uređaja na regulacijski element ili objekt sistema.

Regulacioni element vrši promjenu načina rada upravljanog objekta.

Električni aktuator sa mehaničkim izlazom - elektromotor- koristi se kao terminalno pojačalo mehaničke snage. Učinak predmeta ili mehaničkog opterećenja na aktuator je ekvivalentan djelovanju unutrašnjeg ili prirodnog, povratne informacije. Ovaj pristup se koristi u slučajevima kada je potrebna detaljna strukturna analiza svojstava i dinamičkih karakteristika pokretačkih elemenata, uzimajući u obzir djelovanje opterećenja. Električni aktuator sa mehaničkim izlazom sastavni je dio automatskog pogona.

električni pogon - Ovo je električni aktuator koji pretvara upravljački signal u mehaničko djelovanje dok ga istovremeno pojačava u snazi ​​zbog vanjskog izvora energije. Pogon nema posebnu glavnu povratnu vezu i kombinacija je pojačala snage, električnog aktuatora, mehaničkog prijenosa, izvora napajanja i pomoćnih elemenata, ujedinjenih određenim funkcionalnim vezama. Izlazne veličine električnog pogona su linearna ili kutna brzina, vučna sila ili moment, mehanička snaga itd. Električni pogon mora imati odgovarajuću rezervu snage neophodnu da u prinudnom režimu utiče na kontrolisani objekat.

Električni servomehanizam je servo pogon koji obrađuje ulazni kontrolni signal uz pojačavanje svoje snage. Elementi električnog servomehanizma pokriveni su posebnim elementima povratne sprege i mogu imati internu povratnu spregu zbog opterećenja.

Mehanički prenos Električni pogon ili servomehanizam koordinira unutrašnji mehanički otpor aktuatora sa mehaničkim opterećenjem - regulacionim tijelom ili kontrolnim objektom. Mehanički prijenosnici uključuju različite mjenjače, poluge, mehanizme poluge i druge kinematičke elemente, uključujući prijenose s hidrauličnim, pneumatskim i magnetskim nosačima.

Električni napajanja aktuatori, uređaji i servomehanizmi se dijele na izvore praktično beskonačne snage, čija je vrijednost unutrašnjeg otpora blizu nule, i izvore ograničene snage sa vrijednošću unutrašnjeg otpora različitom od nule.

Pneumatski i hidraulični aktuatori su uređaji koji koriste plin, odnosno tekućinu, pod određenim pritiskom kao nosilac energije. Ovi sistemi zauzimaju jako mjesto među ostalom opremom za automatizaciju zbog svojih prednosti, koje, prije svega, uključuju pouzdanost, otpornost na mehaničke i elektromagnetne utjecaje, visok omjer razvijene pogonske snage prema vlastitoj težini i sigurnost od požara i eksplozije.

Osnovni zadatak aktuatora je da pojača signal koji stiže na njegov ulaz do nivoa snage dovoljnog da ima potreban efekat na objekat u skladu sa navedenim ciljem upravljanja.

Važan faktor pri izboru aktuatora je da se osiguraju navedeni indikatori kvaliteta sistema sa raspoloživim energetskim resursima i dozvoljenim preopterećenjima.

Karakteristike aktuatora moraju se odrediti analizom automatiziranog procesa. Takve karakteristike aktuatora i servomehanizama su energetske, statičke, dinamičke karakteristike, kao i tehničke, ekonomske i operativne karakteristike.

Obavezni zahtjev za pogon aktuatora je minimiziranje snage motora uz osiguravanje potrebnih brzina i okretnih momenta. To dovodi do minimiziranja troškova energije. Vrlo važni faktori pri odabiru aktuatora ili servomehanizma su ograničenja težine, ukupne dimenzije i pouzdanost.

Važne komponente sistema automatizacije su uređaji za pojačanje i korekciju. Uobičajeni zadaci koje rješavaju uređaji za korekciju i pojačavanje sistema automatizacije su formiranje potrebnih statičkih i frekvencijskih karakteristika, sinteza povratne sprege, koordinacija sa opterećenjem, osiguranje visoke pouzdanosti i unifikacija uređaja.

Uređaji za pojačavanje snaga signala se pojačava do nivoa potrebnog za upravljanje aktuatorom.

Posebni zahtjevi za korektivne elemente sistema sa promjenjivim parametrima su mogućnost i lakoća restrukturiranja strukture, programa i parametara korektivnih elemenata. Uređaji za pojačavanje moraju zadovoljiti određene tehničke specifikacije specifičnom i maksimalnom izlaznom snagom.

Struktura uređaja za pojačavanje je, po pravilu, višestepeni pojačavač sa složenim povratnim vezama, koje se uvode radi poboljšanja njegovih statičkih, dinamičkih i operativnih karakteristika.

Uređaji za pojačavanje koji se koriste u sistemima automatizacije mogu se podijeliti u dvije grupe:

1) električni pojačivači sa izvorima električne energije;

2) hidraulični i pneumatski pojačivači, koji koriste tečnost ili gas kao glavni nosilac energije.

Izvor energije ili nosilac energije određuje najbitnije karakteristike uređaja za pojačavanje automatizacije: statičke i dinamičke karakteristike, specifičnu i maksimalnu snagu, pouzdanost, operativne i tehničko-ekonomske pokazatelje.

Električna pojačala uključuju elektronske vakuumske, jonske, poluvodičke, dielektrične, magnetne, magnetsko-poluprovodničke, električne mašine i elektromehanička pojačala.

Kvantni pojačivači i generatori čine posebnu podgrupu uređaja koji se koriste kao pojačivači i pretvarači slabih radio i drugih signala.

Korektivni uređaji generirati signale korekcije za statičke i dinamičke karakteristike sistema.

U zavisnosti od vrste uključenja u sistem, linearni korektivni uređaji se dijele na tri tipa: serijski, paralelni korektivni elementi i korektivna povratna sprega. Upotreba jedne ili druge vrste uređaja za korekciju određena je praktičnošću tehničke implementacije i operativnim zahtjevima.

Preporučljivo je koristiti korektivne elemente sekvencijalnog tipa ako je signal čija je vrijednost funkcionalno povezana sa signalom greške nemoduliran električni signal. Najjednostavnija je sinteza sekvencijalnog korektivnog uređaja u procesu projektovanja upravljačkog sistema.

Korekcioni elementi paralelnog tipa pogodni su za upotrebu pri formiranju složenog zakona upravljanja uz uvođenje integrala i derivata signala greške.

Korektivna povratna sprega, koja pokriva pojačala ili aktuatore, najčešće se koristi zbog jednostavnosti svoje tehničke implementacije. U ovom slučaju, ulaz elementa povratne sprege prima signal relativno visokog nivoa, na primjer, iz izlaznog stupnja pojačala ili motora. Korištenje korektivnih povratnih informacija omogućava smanjenje utjecaja nelinearnosti onih sistemskih uređaja koji su njima obuhvaćeni, pa je u nekim slučajevima moguće poboljšati kvalitet procesa upravljanja. Korektivna povratna sprega stabilizuje statičke koeficijente pokrivenih uređaja u prisustvu smetnji.

Sistemi automatske regulacije i upravljanja koriste električne, elektromehaničke, hidraulične i pneumatske korektivne elemente i uređaje. Električni korektivni uređaji najjednostavnije se implementiraju korištenjem pasivnih četveropola, koji se sastoje od otpornika, kondenzatora i induktiviteta. Kompleksni električni uređaji za korekciju takođe uključuju razdvajajuće i uparivanje elektronskih elemenata.

Elektromehanički korektivni uređaji, pored pasivnih četveropola, uključuju tahogeneratore, impelere, diferencirajuće i integrirajuće žiroskope. U nekim slučajevima, uređaj za elektromehaničku korekciju može biti implementiran u obliku mosnog kola, u čijem je jednom kraku priključen elektromotor aktuatora.

Hidraulički i pneumatski uređaji za korekciju mogu se sastojati od posebnih hidrauličnih i pneumatskih filtera uključenih u povratne petlje glavnih elemenata sistema, ili u obliku fleksibilnih povratnih petlji za pritisak (razliku pritisaka), brzinu protoka radnog fluida ili vazduha.

Korektivni elementi sa podesivim parametrima osiguravaju prilagodljivost sistema. Implementacija takvih elemenata vrši se pomoću relejnih i diskretnih uređaja, kao i računara. Takvi elementi se obično nazivaju logičkim korektivnim elementima.

Računar koji radi u realnom vremenu u zatvorenoj kontrolnoj petlji ima praktično neograničene računarske i logičke mogućnosti. Osnovna funkcija kontrolnog računara je izračunavanje optimalnih kontrola i zakona koji optimizuju ponašanje sistema u skladu sa jednim ili drugim kriterijumom kvaliteta tokom njegovog normalnog rada. Velika brzina kontrolnog računala omogućava, uz glavnu funkciju, obavljanje niza pomoćnih zadataka, na primjer, uz implementaciju složenog linearnog ili nelinearnog digitalnog korektivnog filtera.

U nedostatku računara u sistemima, preporučljivo je koristiti nelinearne korektivne uređaje jer oni imaju najveće funkcionalne i logičke mogućnosti.

Regulacioni uređaji Oni su kombinacija aktuatora, uređaja za pojačavanje i korekciju, pretvarača, kao i računarskih i interfejs jedinica.

Informacije o parametrima kontrolnog objekta io mogućim spoljnim uticajima koji utiču na njega dolaze u upravljački uređaj iz mernog uređaja. Mjerni uređaji u opštem slučaju sastoje se od osetljivih elemenata koji opažaju promene u parametrima kojima se proces reguliše ili kontroliše, kao i od dodatnih pretvarača koji često obavljaju funkcije pojačanja signala. Zajedno sa osjetljivim elementima, ovi pretvarači su dizajnirani da pretvaraju signale jedne fizičke prirode u drugu, koja odgovara vrsti energije koja se koristi u automatskom regulacijskom ili upravljačkom sistemu.

U automatizaciji uređaji za pretvaranje ili pretvarači Riječ je o elementima koji ne vrše direktno funkcije mjerenja reguliranih parametara, pojačavanja signala ili korekcije svojstava sistema u cjelini i nemaju direktan uticaj na regulatorno tijelo ili kontrolirani objekat. Uređaji za pretvaranje u ovom smislu su srednji i obavljaju pomoćne funkcije povezane s ekvivalentnom transformacijom količine jedne fizičke prirode u oblik pogodniji za stvaranje regulatornog efekta ili u svrhu koordinacije uređaja koji se razlikuju po vrsti energije na izlaz jednog i ulaz drugog uređaja.

Računarski uređaji za opremu za automatizaciju se po pravilu grade na bazi mikroprocesorskih alata.

Mikroprocesor- softverski kontrolisan alat koji obavlja proces obrade i upravljanja digitalnim informacijama, izgrađen na jednom ili više integrisanih kola.

Glavni tehnički parametri mikroprocesora su dubina bita, kapacitet adresabilne memorije, svestranost, broj internih registara, prisustvo mikroprogramske kontrole, broj nivoa prekida, tip memorije steka i broj glavnih registara, kao i sastav softvera. Na osnovu širine riječi, mikroprocesori se dijele na mikroprocesore s fiksnom širinom riječi i modularne mikroprocesore s promjenjivom širinom riječi.

Mikroprocesorskim putem su strukturno i funkcionalno zaokruženi proizvodi računarske i kontrolne opreme, izgrađeni u obliku ili na bazi mikroprocesorskih integrisanih kola, koji se sa stanovišta zahteva za ispitivanje, prijem i isporuku smatraju jedinstvenom celinom i koriste se u izgradnji složenijih mikroprocesorskih alata ili mikroprocesorskih sistema.

Strukturno se mikroprocesorska sredstva izrađuju u obliku mikrokola, jednopločnog proizvoda, monobloka ili standardnog kompleksa, a proizvodi nižeg nivoa strukturne hijerarhije mogu se koristiti u proizvodima najvišeg nivoa.

Mikroprocesorski sistemi - To su računarski ili upravljački sistemi izgrađeni na bazi mikroprocesorskih alata koji se mogu koristiti autonomno ili integrirati u kontrolirani objekt. Strukturno, mikroprocesorski sistemi se izrađuju u obliku mikrokola, proizvoda sa jednom pločom, monoblok kompleksa ili nekoliko proizvoda navedenih tipova, ugrađenih u opremu kontrolisanog objekta ili napravljenih autonomno.

Prema obimu primjene, tehnička sredstva automatizacije mogu se podijeliti na tehnička sredstva automatizacije rada na industrijska proizvodnja i tehnička sredstva za automatizaciju drugog rada, čija je najvažnija komponenta rad u ekstremnim uslovima u kojima je ljudsko prisustvo opasno po život ili nemoguće. U potonjem slučaju, automatizacija se provodi na temelju posebnih stacionarnih i mobilnih robota.

Tehnička sredstva automatizacije hemijske proizvodnje: Referenca. ur./V.S.Balakirev, L.A.Barsky, A.V.Bugrov, itd. - M.: Hemija, 1991. –272 str.

Tema 2

1. Senzori

Senzor je uređaj koji pretvara ulazni efekat bilo koje fizičke veličine u signal pogodan za dalju upotrebu.

Korišteni senzori su prilično raznoliki i mogu se klasificirati prema tome razni znakovi(vidi tabelu 1).

U zavisnosti od vrste ulazne (mjerene) veličine razlikuju se: senzori mehaničkog pomaka (linearni i kutni), pneumatski, električni, mjerači protoka, brzine, ubrzanja, sile, temperature, pritiska itd.

Na osnovu vrste izlazne vrijednosti u koju se ulazna vrijednost pretvara, razlikuju se neelektrični i električni: senzori jednosmjerne struje (emf ili napon), senzori amplitude naizmjenične struje (emf ili napon), senzori frekvencije naizmjenične struje (emf ili napon). ), senzori otpora (aktivni, induktivni ili kapacitivni) itd.

Većina senzora je električni. To je zbog sljedećih prednosti električnih mjerenja:

Električne veličine pogodan za prijenos na daljinu, a prijenos se vrši sa velika brzina;

Električne veličine su univerzalne u smislu da se sve druge veličine mogu pretvoriti u električne veličine i obrnuto;

Oni se precizno pretvaraju u digitalni kod i omogućavaju postizanje visoke tačnosti, osjetljivosti i brzine mjernih instrumenata.

Na osnovu principa rada senzori se mogu podijeliti u dvije klase: generatorske i parametarske. Posebnu grupu čine radioaktivni senzori. Radioaktivni senzori su senzori koji koriste pojave kao što su promjene parametara pod utjecajem g i b zraka; jonizacija i luminiscencija određenih supstanci pod uticajem radioaktivnog zračenja. Senzori generatora direktno pretvaraju ulaznu vrijednost u električni signal. Parametarski senzori pretvaraju ulaznu vrijednost u promjenu bilo kojeg električnog parametra (R, L ili C) senzora.

Na osnovu principa rada senzori se mogu podijeliti i na omske, reostatske, fotoelektrične (optoelektronske), induktivne, kapacitivne itd.

Postoje tri klase senzora:

Analogni senzori, odnosno senzori koji proizvode analogni signal proporcionalan promjeni ulazne vrijednosti;

Digitalni senzori koji generiraju niz impulsa ili binarnu riječ;

Binarni (binarni) senzori koji proizvode signal samo dva nivoa: “uključeno/isključeno” (0 ili 1).


Slika 1 – Klasifikacija senzora za sisteme automatizacije rudarskih mašina


Zahtjevi za senzore:


Nedvosmislena zavisnost izlazne vrednosti od ulazne vrednosti;

Stabilnost karakteristika tokom vremena;

Visoka osjetljivost;

Mala veličina i težina;

Nema povratnih informacija o kontrolisanog procesa i na kontrolisanom parametru;

Rad na različitim uslovima operacija;

Razne opcije instalacija

Parametrijski senzori

Parametarski senzori su senzori koji pretvaraju ulazne signale u promjenu bilo kojeg parametra električnog kola (R, L ili C). U skladu s tim razlikuju se aktivni otporni, induktivni i kapacitivni senzori.

Karakteristična karakteristika od ovih senzora je da se koriste samo sa eksternim izvorom napajanja.

U modernoj opremi za automatizaciju široko se koriste različiti parametarski aktivni senzori otpora - kontaktni, reostatski, potenciometrijski senzori.

Kontaktni senzori. Najpouzdaniji sa kontaktni senzori Razmatraju se magnetski kontrolirani zatvoreni kontakti (reed prekidači).

Slika 1 – Šematski dijagram senzora reed prekidača

Osjetni element senzora, reed prekidač, je ampula 1, unutar koje su zapečaćene kontaktne opruge (elektrode) 2 od feromagnetnog materijala. Staklena ampula je napunjena zaštitnim gasom (argon, azot, itd.). Nepropusnost ampule eliminira štetan utjecaj (utjecaj) okoline na kontakte, povećavajući pouzdanost njihovog rada. Kontakti reed prekidača koji se nalazi na kontrolisanoj tački u prostoru zatvaraju se pod dejstvom magnetsko polje, koju stvara permanentni magnet (elektromagnet) instaliran na pokretnom objektu. Kada su kontakti reed prekidača otvoreni, on aktivni otpor jednak beskonačnosti, a kada je zatvoren - gotovo nula.

Izlazni signal senzora (U out na opterećenju R1) jednak je naponu U p izvora napajanja u prisustvu magneta (objekta) u kontrolnoj tački i nula u njegovom odsustvu.

Reed prekidači su dostupni i sa sklopnim i prekidnim kontaktima, kao i sa prekidačkim i polarizovanim kontaktima. Neke vrste reed prekidača - KEM, MKS, MKA.

Prednosti reed switch senzora su visoka pouzdanost i srednje vrijeme između kvarova (oko 10 7 operacija). Nedostatak reed senzora je značajna promjena osjetljivosti sa blagim pomakom magneta u smjeru okomitom na kretanje objekta.

Reed senzori se po pravilu koriste u automatizaciji instalacija dizanja, odvodnje, ventilacije i transportera.

Potenciometrijski senzori. Potenciometrijski senzori su promjenjivi otpornik (potenciometar) koji se sastoji od ravnog (trakastog), cilindričnog ili prstenastog okvira na kojem je tanka žica od konstantana ili nihroma sa visokim otpornost. Klizač se kreće duž okvira - klizni kontakt koji je mehanički povezan sa objektom (vidi sliku 2).

Pomicanjem klizača pomoću odgovarajućeg pogona možete promijeniti otpor otpornika od nule do maksimuma. Štaviše, otpor senzora se može mijenjati i prema linearnom zakonu i prema drugim, često logaritamskim, zakonima. Takvi senzori se koriste u slučajevima kada je potrebno promijeniti napon ili struju u krugu opterećenja.

Slika 2 - Potenciometrijski senzor

Za dužinu linearnog potenciometra (vidi sliku 2). l izlazni napon je određen izrazom:

,

gdje je x kretanje četke; k=U p / l- koeficijent prenosa; U p – napon napajanja.

Potenciometrijski senzori se koriste za mjerenje različitih parametara procesa - tlaka, nivoa, itd., prethodno konvertiranih senzornim elementom u pokretu.

Prednosti potenciometrijskih senzora su njihova jednostavnost dizajna, mala veličina i mogućnost napajanja istosmjernom i naizmjeničnom strujom.

Nedostatak potenciometrijskih senzora je prisutnost kliznog električnog kontakta, što smanjuje pouzdanost rada.

Induktivni senzori. Princip rada induktivnog senzora zasniva se na promjeni induktivnosti L zavojnice 1, postavljene na feromagnetsko jezgro 2, pri kretanju x sidra 3 (vidi sliku 3).

Slika 3 - Induktivni senzor

Kolo senzora se napaja iz izvora naizmjenične struje.

Kontrolni element senzora je varijabilan reaktansa– gas sa promjenjivim zračnim razmakom.

Senzor radi na sljedeći način. Pod utjecajem objekta, armatura, približavajući se jezgru, uzrokuje povećanje veze fluksa i, posljedično, induktivnosti zavojnice. Sa smanjenjem jaza d na minimalnu vrijednost, induktivna reaktancija zavojnice x L = wL = 2pfL raste do maksimuma, smanjujući struju opterećenja RL, koja je obično elektromagnetski relej. Potonji, sa svojim kontaktima, upravljanjem prekidačima, zaštitom, krugovima za nadzor itd.

Prednosti induktivni senzori– jednostavnost uređaja i pouzdanost rada zbog nepostojanja mehaničke veze između jezgre i armature, obično pričvršćene za pokretni objekt, čiji se položaj kontroliše. Funkcije sidra može obavljati sam objekt koji ima feromagnetne dijelove, na primjer preskakanje prilikom kontrole njegovog položaja u oknu.

Nedostaci induktivnih senzora su nelinearnost karakteristika i značajna elektromagnetna sila privlačenja armature prema jezgru. Za smanjenje sila i kontinuirano mjerenje pomaka koriste se senzori solenoidnog tipa ili se nazivaju diferencijalnim.

Kapacitivni senzori. Kapacitivni senzori su strukturno promjenjivi kondenzatori različitih izvedbi i oblika, ali uvijek sa dvije ploče, između kojih se nalazi dielektrični medij. Takvi senzori se koriste za pretvaranje mehaničkih linearnih ili kutnih kretanja, kao i pritiska, vlažnosti ili nivoa okoline u promjenu kapaciteta. U ovom slučaju, za kontrolu malih linearnih kretanja, koriste se kondenzatori u kojima se mijenja zračni razmak između ploča. Za kontrolu kutnih pomaka koriste se kondenzatori sa konstantnim razmakom i promjenjivom radnom površinom ploča. Za praćenje nivoa punjenja rezervoara rasuti materijali ili tečnosti sa konstantnim prazninama i radnim površinama ploča - kondenzatori sa dielektričnom konstantom sredine koja se kontroliše. Električni kapacitet takvog kondenzatora izračunava se po formuli

gdje je: S - Ukupna površina presjeka ploča; δ - rastojanje između ploča; ε je dielektrična konstanta medija između ploča; ε 0 je dielektrična konstanta.

Na osnovu oblika ploča razlikuju se ravni, cilindrični i drugi tipovi varijabilnih kondenzatora.

Kapacitivni senzori rade samo na frekvencijama iznad 1000Hz. Upotreba na industrijskoj frekvenciji je praktično nemoguća zbog visoke kapacitivnosti (Xc = = ).

Senzori generatora

Generatorski senzori su senzori koji direktno pretvaraju različite vrste energije u električnu energiju. Ne zahtijevaju eksterne izvore napajanja jer sami proizvode emf. Generatorski senzori koriste dobro poznate fizičke pojave: pojava EMF-a u termoparovima pri zagrevanju, u fotoćelijama sa slojem barijere kada su osvetljene, piezoelektrični efekat i fenomen elektromagnetne indukcije.

Indukcijski senzori. IN indukcijski senzori pretvaranje ulazne neelektrične veličine u indukovanu emf. koristi se za mjerenje brzine kretanja, linearnih ili kutnih kretanja. E.m.f. u takvim senzorima indukuje se u zavojnicama ili namotajima od bakra izolovana žica i postavljena na magnetna jezgra od elektro čelika.

Mikrogeneratori male veličine koji pretvaraju kutnu brzinu objekta u emf, čija je vrijednost direktno proporcionalna brzini rotacije izlaznog vratila ispitnog objekta, nazivaju se tahogeneratori istosmjerne i naizmjenične struje. Krugovi tahogeneratora sa i bez nezavisnog pobudnog namotaja prikazani su na slici 4.

Slika 4 - Šeme tahogeneratora sa i bez nezavisnog pobudnog namotaja

DC tahogeneratori su komutatorske električne mašine sa armaturom i pobudnim namotom ili stalnim magnetom. Potonji ne zahtijevaju dodatni izvor napajanja. Princip rada ovakvih tahogeneratora je da se emf inducira u armaturi, koja rotira u magnetskom toku (F) stalnog magneta ili namota polja. (E), čija je vrijednost proporcionalna frekvenciji rotacije (ω) objekta:

E = cFn = cFω

Za održavanje linearne zavisnosti emf. ovisno o brzini rotacije armature, potrebno je da otpor opterećenja tahogeneratora uvijek ostane nepromijenjen i da je višestruko veći od otpora namotaja armature. Nedostatak DC tahogeneratora je prisutnost komutatora i četkica, što značajno smanjuje njegovu pouzdanost. Kolektor omogućava konverziju naizmjenične emf. sidri se D.C..

Pouzdaniji je tahogenerator naizmjenične struje, kod kojeg se izlazni intrinzično siguran namotaj nalazi na statoru, a rotor je trajni magnet s odgovarajućim konstantnim magnetskim fluksom. Takav tahogenerator ne zahtijeva kolektor, već njegovu promjenjivu emf. pretvaraju se u jednosmjernu struju pomoću sklopova mostnih dioda. Princip rada sinkronog tahogeneratora naizmjenične struje je da kada rotor rotira kontrolni objekt, u njegovom namotu se inducira promjenjiva emf, čija su amplituda i frekvencija direktno proporcionalne brzini rotacije rotora. Zbog činjenice da se magnetni tok rotora rotira na istoj frekvenciji kao i sam rotor, takav se tahogenerator naziva sinkronim. Nedostatak sinhroni generator je da ima noseće jedinice, što nije prikladno za rudarske uslove. Dijagram za kontrolu brzine transportne trake sa sinhronim tahogeneratorom prikazan je na slici 5. Na slici 5 prikazani su: 1 - magnetni rotor tahogeneratora, 2 - pogonski valjak sa gazećim slojem, 3 - transportna traka, 4 - namotaj statora tahogenerator.

Slika 5 - Šema za kontrolu brzine sinhrone transportne trake

tahogenerator

Za merenje linearna brzina Za mjerenje kretanja radnih dijelova strugačkih transportera koriste se senzori magnetske indukcije koji uopće nemaju pokretne dijelove. Pokretni dio (armatura) u ovom slučaju su čelični strugači transportera, koji se kreću u magnetskom toku senzora trajnog magneta sa intrinzično sigurnim zavojnicama. Kada čelični strugači prođu kroz magnetni tok u zavojnici, inducira se varijabilna emf, direktno proporcionalna brzini kretanja i obrnuto proporcionalna razmaku između čeličnog jezgra zavojnice i strugača. Magnetski fluks, koji dovodi do emf, u zavojnici se u ovom slučaju mijenja pod utjecajem čeličnih strugača, koji, krećući se iznad senzora, uzrokuju fluktuacije magnetskog otpora duž putanje zatvaranja magnetnog fluksa formiranog od permanentnog magneta. . Dijagram za praćenje brzine kretanja radnog tijela strugačkog transportera pomoću senzora magnetske indukcije prikazan je na slici 6. Na slici 6 je prikazano: 1 - strugač transporter, 2 - čelično jezgro, 3 - čelična podloška, ​​4 - plastična podloška , 5 - prstenasti trajni magnet, 6 - zavojnica senzora

Slika 6 - Šema za kontrolu brzine kretanja radnog tijela

strugač sa senzorom magnetne indukcije

Magnetoelastični senzori. Princip rada magnetoelastičnih senzora temelji se na svojstvu feromagnetnih materijala da mijenjaju magnetnu permeabilnost m kada su deformirani. Ovo svojstvo se naziva magnetoelastičnost, a karakteriše ga magnetoelastična osjetljivost

Najviša vrijednost S m = 200 H/m2 je baziran na permalaju (legura željeza i nikla). Neke vrste permalaja, kada se izduže za 0,1%, povećavaju koeficijent magnetne permeabilnosti i do 20%. Međutim, za postizanje čak i tako malih izduženja potrebno je opterećenje reda veličine 100 - 200 N/mm, što je vrlo nezgodno i dovodi do potrebe za smanjenjem poprečnog presjeka feromagnetnog materijala i zahtijeva izvor napajanja sa frekvencija reda kiloherca.

Konstruktivno, magnetoelastični senzor je zavojnica 1 sa zatvorenim magnetnim krugom 2 (vidi sliku 7). Kontrolirana sila P, deformirajući jezgro, mijenja njegovu magnetsku permeabilnost i, posljedično, induktivni otpor zavojnice. Struja opterećenja RL, na primjer, relej, određena je otporom zavojnice.

Magnetoelastični senzori se koriste za praćenje sila (na primjer, prilikom utovara skipova i sadnje kaveza na šakama), pritiska stijena itd.

Prednosti magnetoelastičnih senzora su jednostavnost i pouzdanost.

Nedostaci magnetoelastičnih senzora su što su potrebni skupi materijali za magnetna kola i njihova posebna obrada.

Slika 7 – Magnetoelastični senzor

Piezoelektrični senzori. Piezoelektrični efekat je svojstven monokristalima nekih dielektričnih supstanci (kvarc, turmalin, Rochelleova sol, itd.). Suština efekta je da pod dejstvom dinamičkih mehaničkih sila na kristal, električnih naboja, čija je veličina proporcionalna elastičnoj deformaciji kristala. Dimenzije i broj kristalnih ploča se biraju na osnovu jačine i potrebne količine punjenja. Piezoelektrični senzori se u većini slučajeva koriste za mjerenje dinamičkih procesa i udarnih opterećenja, vibracija itd.

Termoelektrični senzori. Za mjerenje temperature u u širokim granicama Koriste se termoelektrični senzori od 200-2500 °C - termoparovi, koji osiguravaju pretvaranje toplotne energije u električnu emf. Princip rada termoelementa zasniva se na fenomenu termoelektričnog efekta, koji se sastoji u tome da kada se spoj i krajevi termoelektroda stave u okruženje sa različitim temperaturama t 1 i t 2 u krug koji formira termopar i milivoltmetra, pojavljuje se termo emf, proporcionalna razlici između ovih temperatura

Slika 8 - Dijagram termoelementa

Provodnici A i B termoparova izrađeni su od različitih metala i njihovih legura. Fenomen termoelektričnog efekta daje kombinacija takvih vodiča A i B, bakar-konstantan (do 300°C), bakar - kopel (do 600°C), hromel - kopel (do 800°C), gvožđe - kopel (do 800°C), hromel - alumel (do 1300°C), platina - platina-rodijum (do 1600°C) itd.

Vrijednost toplinske emf za razne vrste termoparovi se kreću od desetina do desetina milivolti. Na primjer, za termoelement bakar-konstantan mijenja se od 4,3 do –6,18 mB kada se temperatura spoja promijeni od + 100 do – 260 o C.

Termistorski senzori. Princip rada termistorskih senzora zasniva se na svojstvu senzorskog elementa - termistora - da mijenja otpor kada se temperatura promijeni. Termistori se izrađuju od metala (bakar, nikal, atin, itd.) i poluprovodnika (mješavine metalnih oksida - bakra, mangana itd.). Metalni termistor je napravljen od žice, na primjer, prečnik bakra otprilike 0,1 mm, spiralno namotana na okvir od liskuna, porcelana ili kvarca. Takav termistor je zatvoren u zaštitnu cijev sa terminalnim stezaljkama, koja se nalazi na kontrolnoj točki temperature objekta.

Poluvodički termistori se proizvode u obliku malih šipki i diskova sa vodovima.

Sa povećanjem temperature, otpor metalnih termistora raste, dok kod većine poluvodičkih opada.

Prednost poluvodičkih termistora je njihova visoka termička osjetljivost (30 puta veća od metalnih).

Nedostatak poluvodičkih termistora je veliki raspon otpora i niska stabilnost, što ih čini teškim za korištenje za mjerenja. Dakle, poluvodički termistori u sistemima automatizacije rudnika tehnološke instalacije uglavnom se koristi za praćenje temperaturnih vrijednosti objekata i njihove termičke zaštite. U ovom slučaju, oni su obično povezani serijski s elektromagnetnim relejem na izvor napajanja.

Za mjerenje temperature, termistor RK je uključen u mostno kolo, koje mjerenje otpora pretvara u napon na izlazu Uout, koji se koristi u sistemu automatskog upravljanja ili mjernom sistemu.

Most može biti balansiran ili neuravnotežen.

Balansirani most se koristi sa nultom metodom mjerenja. U ovom slučaju, otpor R3 se mijenja (na primjer, posebnim automatskim uređajem) prateći promjenu otpora termistora Rt na način da se osigura jednakost potencijala u tačkama A i B. Ako je skala od Otpornik R3 je graduisan u stepenima, a zatim se temperatura može očitati po položaju njegovog klizača. Prednost ove metode je visoka tačnost, ali nedostatak je složenost mjernog uređaja, koji je automatski sistem za praćenje.

Neuravnotežen most proizvodi signal Uout, proporcionalan pregrijavanju objekta. Odabirom otpora otpornika R1, R2, R3 postiže se ravnoteža mosta na početnoj vrijednosti temperature, osiguravajući ispunjenje uvjeta

Rt / R1= R3 / R2

Ako se promijeni vrijednost kontrolirane temperature i, shodno tome, otpora Rt, ravnoteža mosta će biti poremećena. Ako spojite mV uređaj sa skalom postupnom u stupnjevima na njegov izlaz, igla uređaja će pokazati izmjerenu temperaturu.

Indukcijski mjerač protoka

Za kontrolu hrane pumpna jedinica Za odvodnju moguće je koristiti indukcijske mjerače protoka, na primjer, tip IR-61M. Princip rada indukcionog merača protoka zasniva se na Faradejevom zakonu (zakon elektromagnetne indukcije).

Dijagram dizajna indukcijskog mjerača protoka prikazan je na slici 9. Kada provodna tekućina teče u cjevovodu između polova magneta, emf se pojavljuje u smjeru okomitom na smjer tekućine i u smjeru glavnog magnetskog fluksa. . U na elektrodama, proporcionalno brzini fluida v:

gdje je B magnetna indukcija u procjepu između polova magneta; d – unutrašnji prečnik cevovoda.

Slika 9 – Dijagram dizajna indukcijskog mjerača protoka

Ako brzinu v izrazimo kroz zapreminski protok Q, tj.

Prednosti indukcijskog mjerača protoka:

Imaju blagu inerciju očitavanja;

Unutar radnog cjevovoda nema dijelova (zato imaju minimalne hidraulične gubitke).

Nedostaci merača protoka:

Očitavanja zavise od svojstava tečnosti koja se meri (viskoznost, gustina) i prirode strujanja (laminarno, turbulentno);

Ultrazvučni mjerači protoka

Princip rada ultrazvučnih mjerača protoka je takav

brzina širenja ultrazvuka u pokretnom mediju plina ili tekućine jednaka je geometrijskom zbroju prosječne brzine kretanja medija v i prirodne brzine zvuka u ovom mediju.

Dijagram dizajna ultrazvučnog mjerača protoka prikazan je na slici 10.

Slika 10 - Dijagram dizajna ultrazvučnog mjerača protoka

Emiter I stvara ultrazvučne vibracije frekvencije od 20 Hz i više, koje padaju na prijemnik P, koji te vibracije registruje (nalazi se na udaljenosti l). Brzina protoka F je jednaka

gdje je S površina poprečnog presjeka protoka tekućine; C – brzina zvuka u mediju (za tečnost 1000-1500 m/s);

t1 je trajanje prostiranja zvučnog talasa u pravcu strujanja od emitera I1 do prijemnika P1;

t 2 – trajanje prostiranja zvučnog talasa protiv strujanja od emitera I2 do prijemnika P2;

l je rastojanje između emitera I i prijemnika P;

k – koeficijent koji uzima u obzir distribuciju brzina u protoku.

Prednosti ultrazvučnog merača protoka:

a) visoka pouzdanost i brzina;

b) sposobnost mjerenja neprovodnih tekućina.

Nedostatak: povećani zahtjevi za kontaminacijom kontroliranog protoka vode.

2. Uređaji za prijenos podataka

Informacije se prenose od objekta automatizacije do upravljačkog uređaja preko komunikacijskih linija (kanala). Ovisno o fizičkom mediju kroz koji se informacije prenose, komunikacijski kanali se mogu podijeliti na sledeće vrste:

– kablovske linije– električni (simetrični, koaksijalni, “ upredeni par“, itd.), optička i kombinirana električni kablovi sa jezgrima od optičkih vlakana;

– napajanje niskonaponsko i visokonaponsko Struja iz mreže;

– infracrveni kanali;

– radio kanale.

Prijenos informacija putem komunikacionih kanala može se prenositi bez kompresije informacija, tj. Jedan informacijski signal (analogni ili diskretni) prenosi se preko jednog kanala, a kompresijom informacija, mnogi informacijski signali se prenose preko komunikacijskog kanala. Zbijanje informacija se koristi za daljinski prijenos informacija na znatnim udaljenostima (na primjer, od opreme za automatizaciju koja se nalazi na putu do šišača ili od dijela rudnika do površine do dispečera) i može se obaviti korištenjem različitih vrsta signala kodiranje.

Tehnički sistemi, koji osiguravaju prijenos informacija o stanju objekta i upravljačkih komandi na daljinu putem komunikacijskih kanala sistemi daljinskog upravljanja i merenja ili telemehanički sistemi. U sistemima za daljinsko upravljanje i mjerenje svaki signal koristi svoju liniju - komunikacijski kanal. Koliko signala ima, toliko je potrebno i komunikacijskih kanala. Stoga, kada daljinski upravljač i mjerenja, broj kontroliranih objekata, posebno na velikim udaljenostima, obično je ograničen. U telemehaničkim sistemima za prenos mnogih poruka veliki broj objekti koriste samo jednu liniju ili jedan komunikacijski kanal. Informacije se prenose u kodiranom obliku, a svaki objekat „zna” svoj kod, tako da je broj kontrolisanih ili upravljanih objekata praktično neograničen, samo će kod biti složeniji. Telemehanički sistemi se dijele na diskretne i analogne. Diskretni sistemi daljinskog upravljanja se nazivaju telealarmni sistemi(TS), obezbeđuju prenos konačnog broja stanja objekta (na primer, „uključeno“, „isključeno“). Analogni televizijski nadzorni sistemi se nazivaju telemetrijski sistemi(TI), oni pružaju prijenos kontinuiranih promjena u bilo kojim parametrima koji karakteriziraju stanje objekta (na primjer, promjene napona, struje, brzine itd.).

Elementi koji čine diskretne signale imaju različite kvalitativne karakteristike: amplitudu impulsa, polaritet i trajanje impulsa, frekvenciju ili fazu naizmjenične struje, šifru u slanju serije impulsa. Telemehanički sistemi su detaljnije razmotreni u.

Za razmjenu informacija između mikroprocesorskih kontrolera različitih uređaja sistema automatizacije, uključujući i upravljačke računare, koriste se specijalnim sredstvima, metode i pravila interakcije – interfejsi. U zavisnosti od načina prenosa podataka, pravi se razlika između paralelnih i serijskih interfejsa. IN paralelni interfejs q bitovi podataka se prenose preko q komunikacijske linije. IN serijski interfejs Prijenos podataka se obično vrši preko dvije linije: jedna kontinuirano prenosi taktne (sinhronizirajuće) impulse sa tajmera, a druga prenosi informacije.

U sistemima automatizacije rudarskih mašina najčešće se koriste serijski interfejsi standarda RS232 i RS485.

RS232 interfejs omogućava komunikaciju između dva računara, kontrolnog računara i mikrokontrolera, odnosno komunikaciju između dva mikrokontrolera brzinom do 19600 bps na udaljenosti do 15m.

Interfejs RS-485 omogućava razmjenu podataka između više uređaja preko jedne dvožične komunikacione linije u poludupleks modu. RS-485 interfejs omogućava prenos podataka brzinom do 10 Mbit/s. Maksimalni domet prijenosa ovisi o brzini: pri brzini od 10 Mbit/s maksimalna dužina linija - 120 m, pri brzini od 100 kbit/s - 1200 m. Broj uređaja povezanih na jednu liniju interfejsa zavisi od vrste primopredajnika koji se koriste u uređaju. Jedan predajnik je dizajniran za kontrolu 32 standardna prijemnika. Prijemnici su dostupni sa ulaznim impedancijama od 1/2, 1/4, 1/8 standardne. Kada se koriste takvi prijemnici, ukupan broj uređaja se može povećati u skladu s tim: 64, 128 ili 256. Prijenos podataka između kontrolera vrši se prema pravilima koja se nazivaju protokoli. Protokoli razmjene u većini sistema rade na principu master-slave. Jedan uređaj na autoputu je glavni i pokreće razmjenu slanjem zahtjeva slave uređajima koji se razlikuju po logičkim adresama. Jedan od popularnih protokola je Modbus protokol.

2. Aktuatori

Izvršenje rješenja, tj. provodi se implementacija kontrolne akcije koja odgovara generiranom upravljačkom signalu aktuatori (ED). Općenito, aktuator je kombinacija aktuatora (AM) i regulatornog tijela (RO). Položaj aktuatora u blok dijagramu lokalnog ACS-a prikazan je na slici 11.

Slika 11 - Položaj aktuatora u blok dijagramu lokalnog automatskog upravljačkog sistema

Aktuator (AM) je uređaj dizajniran za pretvaranje upravljačkih signala koje generiše upravljačka jedinica (PLC) u signale pogodne za utjecaj na krajnju vezu ACS-a - regulatorno tijelo (RO).

Pogon se sastoji od sljedećih osnovnih elemenata:

izvršni motor (elektromotor, klip, membrana);

element kvačila (spojnica, šarka);

mjenjač-pretvarač (mjenjač sa izlaznom polugom ili šipkom);

pojačivač snage (električni, pneumatski, hidraulični, kombinovani)

U specifičnom MI modelu, određeni broj elemenata (osim motora aktuatora) može nedostajati.

Glavni zahtjev za IM: kretanje RO sa najmanjim mogućim izobličenjem zakona upravljanja generiranog PLC-a, tj. MI mora imati dovoljnu brzinu i tačnost.

Glavne karakteristike:

a) nominalna i maksimalna vrijednost momenta

na izlaznu osovinu (rotaciono) ili sile na izlaznu šipku;

b) vrijeme rotacije izlaznog vratila IM ili hod njegove šipke;

c) maksimalnu vrijednost ugla ili hoda izlaznog vratila

d) mrtva zona.

Aktuatori su klasifikovani prema sledeće znakove:

1) kretanje regulacionog tela (rotaciono i linearno);

2) dizajn(električni, hidraulični, pneumatski);

Električni – sa pogonima elektromotor i elektromagnet;

Hidraulični – sa pogonima: klip, klip, od hidrauličnog motora;

Pneumatski – sa pogonima: klip, klip, membrana, dijafragma, od zračnog motora.

U praksi se najviše koristi električni MI. Električni MI se klasifikuju kao:

elektromagnetski;

elektromotor

Elektromagnetni MI se dijele na:

IM sa diskovima iz elektromagnetne spojnice dizajnirani za prijenos rotacijskog kretanja (frikcione i klizne spojke;

IM sa solenoidnim pogonom su uređaji s 2 položaja (tj. dizajnirani za 2-položajnu kontrolu) koji izvode translacijsko kretanje pogonskih elemenata prema diskretnom principu: "uključeno - isključeno".

Elektromotori MI se dijele na:

jednookretni - kut rotacije izlaznog vratila ne prelazi 360 0. Primjer: MEO (električni jednookretni mehanizam). Koriste jednofazne i trofazne (MEOK, MEOB) asinhrone motore.

multi-turn – za daljinsko i lokalno upravljanje cevovodne armature(ventili).

U sistemima automatizacije rudarskih mašina, električni hidraulički razdjelnici, na primjer tipovi GSD i 1RP2, imaju široku primjenu kao aktuatori. Električni hidraulički razdjelnik 1RP2 dizajniran je za kontrolu brzine posmaka i reznih elemenata kombajna kao dio automatskih regulatora opterećenja URAN.1M i sistema automatizacije SAUK02.2M. Elektrohidraulični razvodnik 1RP2 je hidraulični kolutni ventil sa elektromagnetni pogon vučni tip.

Regulatorno tijelo (RO) je završni element ACS-a koji vrši direktan kontrolni uticaj na OS. RO menja protok materijala, energije, relativni položaj delova aparata, mašina ili mehanizama u pravcu normalnog toka tehnološkog procesa.

Glavna karakteristika RO je njegova statička karakteristika, tj. odnos između izlaznog parametra Y (protok, pritisak, napon) i vrijednosti hoda regulatora u procentima.

RO obezbjeđuje:

a) dvopoložajna regulacija - RO kapija se brzo pomiče iz jednog ekstremnog položaja u drugi.

b) kontinuirano - u ovom slučaju je potrebno da propusna karakteristika RO bude striktno definisana (zasun, slavina, leptir ventil).

Opće informacije o automatizaciji procesa

Procesi proizvodnja hrane

Osnovni koncepti i definicije automatizacije

Mašina(grč. automatos - samodejni) je uređaj (skup uređaja) koji funkcioniše bez ljudske intervencije.

Automatizacija je proces u razvoju mašinske proizvodnje u kojem se funkcije upravljanja i upravljanja koje su ranije obavljali ljudi prenose na instrumente i automatske uređaje.

Cilj automatizacije– povećanje produktivnosti rada, poboljšanje kvaliteta proizvoda, optimizacija planiranja i upravljanja, eliminacija ljudi od rada u uslovima opasnim po zdravlje.

Automatizacija je jedan od glavnih pravaca naučnog i tehnološkog napretka.

Automatizacija Kako akademska disciplina je područje teorijskih i primijenjenih znanja o automatizmu radnim uređajima i sistemi.

Istorija automatizacije kao grane tehnike usko je povezana sa razvojem automatskih mašina, automatskih uređaja i automatizovanih kompleksa. U svom povoju, automatizacija se oslanjala na teorijsku mehaniku i teoriju električna kola i sistemi i riješeni problemi vezani za regulaciju pritiska u parni kotlovi, hod parnog klipa i brzina rotacije električne mašine, upravljanje radom automata, automatske telefonske centrale, relejne zaštite. Shodno tome, tehnička sredstva automatizacije u ovom periodu su razvijena i korišćena u odnosu na sisteme automatskog upravljanja. Intenzivan razvoj svih grana nauke i tehnologije krajem prve polovine 20. veka uslovio je i brzi razvoj tehnologije. automatska kontrola, čija upotreba postaje univerzalna.

Drugu polovinu 20. vijeka obilježilo je daljnje usavršavanje tehničkih sredstava automatizacije i široko, iako neujednačeno za različite industrije. Nacionalna ekonomija, širenje uređaja za automatsko upravljanje sa prelaskom na složenije automatski sistemi, posebno u industriji - od automatizacije pojedinačnih jedinica do kompleksne automatizacije radionica i tvornica. Posebnost je upotreba automatizacije na objektima koji su geografski udaljeni jedan od drugog, na primjer, veliki industrijski i energetski kompleksi, poljoprivredni objekti za proizvodnju i preradu poljoprivrednih proizvoda itd. Za komunikaciju između pojedinih uređaja u takvim sistemima koristi se telemehanika, koja zajedno sa upravljačkim uređajima i kontrolisanim objektima formira teleautomatske sisteme. U ovom slučaju, tehnička (uključujući telemehanička) sredstva za prikupljanje i automatsku obradu informacija postaju od velike važnosti, budući da se mnogi zadaci u složeni sistemi automatsko upravljanje se može riješiti samo uz pomoć kompjuterske tehnologije. Konačno, teorija automatskog upravljanja ustupa mjesto generaliziranoj teoriji automatskog upravljanja, koja objedinjuje sve teorijske aspekte automatizacije i čini osnovu opće teorije upravljanja.

Uvođenjem automatizacije u proizvodnju značajno je povećana produktivnost rada i smanjen udio radnika zaposlenih u različitim oblastima proizvodnje. Prije uvođenja automatizacije, zamjena fizičkog rada odvijala se kroz mehanizaciju glavnih i pomoćnih operacija proizvodnog procesa. Intelektualni rad dugo vremena ostala nemehanizovana. Trenutno, intelektualni radni poslovi postaju predmet mehanizacije i automatizacije.

Postoji različite vrste automatizacija.

1. Automatska kontrola uključuje automatski alarm, mjerenje, prikupljanje i sortiranje informacija.

2. Automatski alarm namijenjen je za obavještavanje o graničnim ili vanrednim vrijednostima bilo koje fizički parametri, o lokaciji i prirodi tehničkih prekršaja.

3. Automatsko mjerenje obezbeđuje merenje i prenos na posebne uređaje za snimanje vrednosti kontrolisanih fizičkih veličina.

4. Automatsko sortiranje vrši kontrolu i razdvajanje proizvoda i sirovina po veličini, viskoznosti i drugim pokazateljima.

5. Automatska zaštita Riječ je o skupu tehničkih sredstava koja osiguravaju prekid kontroliranog tehnološkog procesa u slučaju nenormalnih ili vanrednih stanja.

6. Automatska kontrola obuhvata skup tehničkih sredstava i metoda za upravljanje optimalnim napredovanjem tehnoloških procesa.

7. Automatska regulacija održava vrijednosti fizičkih veličina na određenom nivou ili ih mijenja prema propisanom zakonu bez direktnog ljudskog učešća.

Ovi i drugi koncepti koji se odnose na automatizaciju i upravljanje su ujedinjeni kibernetika– nauka o upravljanju složenim sistemima i procesima u razvoju, proučavanje opštih matematičkih zakona upravljanja objektima različite prirode(kibernetas (grč.) – upravnik, kormilar, kormilar).

Automatski sistem upravljanja(ACS) je skup kontrolnih objekata ( OU) i kontrolni uređaji ( UU), u međusobnoj interakciji bez ljudskog učešća, čija je akcija usmjerena na postizanje određenog cilja.

Automatski sistem upravljanja(SAR) – ukupnost OU i automatski kontroler, u interakciji jedan s drugim, osigurava da se TP parametri održavaju na datom nivou ili mijenjaju u skladu sa potrebnim zakonom, a također radi bez ljudske intervencije. ATS je vrsta samohodnog topa.

Definicija “objekta automatizacije” uključuje širok spektar tehničkih objekata (metalurške peći, transport, razne mašine i drugi tehnički uređaji), kao i proizvodni procesi koje može obavljati jedna ili čitav kompleks tehnoloških jedinica, instalacija ili mašina u njihovoj interakciji sa upravljačkim sistemom. U ovoj fazi ljudskog razvoja, automatizacija se aktivno uvodi u sve oblasti ljudski život, .

Kontinuirano unapređenje i implementacija sistema automatizacije su apsolutno međusobno povezani procesi. S jedne strane, za modernizaciju različitih industrija potrebno je razviti i implementirati sisteme mehanizacije i automatizacije u već operativne mehanizme, as druge strane, prilikom kreiranja apsolutno nova tehnologija potrebno je obezbijediti načine za njegovu efikasnu automatizaciju.

Prema svojoj hijerarhiji, tehnička sredstva automatizacije dijele se u dvije klase:

  • Sistemi za automatizovanu (automatsku) regulaciju ACS-a i upravljanje ACS-om;
  • Uređaji, elementi i podsistemi automatskih upravljačkih sistema i samohodnih topova;

Zajednički funkcionalni dio oba sistema je objekt regulacije (kontrole). Kontrolni objekat – upravljani dio sistema (mašina ili skup mašina), čiji uspostavljeni režim rada mora biti podržan od strane upravljačkog dijela sistema u skladu sa prethodno odabranim upravljačkim zadatkom.

Upravljački sistem (CS) je dinamički zatvoreni kompleks koji se sastoji od kontrolisanih objekata i tri podsistema: logičko-računarskog, informacionog i izvršnog. Opšti dijagram je prikazan ispod:

Informacioni podsistem je skup tehničkih sredstava za prijem, prezentovanje i prenošenje informacija. Sredstva čija je svrha dobijanje i transformacija primarnih informacija o unutrašnjim i eksternim faktorima rada objekata pod kontrolom obuhvataju merne i osetljive elemente, analizatore, senzore primarne informacije i druge uređaje. Ova kategorija takođe uključuje sredstva za predstavljanje i prenos informacija u obliku koji je pogodan za sistem upravljanja - prijemnici, uređaji za kodiranje/dekodiranje, predajnici, komunikacioni kanali i tako dalje.

Logičko-računarski sistem – tehnička sredstva čiji je zadatak obrada informacija.

Glavni zadatak alata za obradu informacija je razviti rješenja neophodna za postizanje ciljeva upravljanja koji su formulirani u projektni zadatak u proizvodnji samohodnih topova. Ova rješenja se obično implementiraju u obliku master ili upravljačkih signala. Tehnička sredstva za obradu informacija uključuju niz analognih i digitalnih računarskih alata, uključujući mikrokontrolere.

Tehnička sredstva, koji se koriste za generiranje kontrolnih signala i direktno upravljanje objektom, nazivaju se izvršni podsistem . Tehnička sredstva izvršnih podsistema uglavnom uključuju električne pogone, kao i regulatore rasvjete i temperature, elektromagnete hidraulične mehanizme i tako dalje.

Upravljački sistemi, u čijem radu, uključujući faze donošenja odluka i razvoja upravljačkih radnji, nema učešća operatera (operator samo posmatra proizvodni proces) su pozvani ACS sistemi automatskog upravljanja .

Zovu se upravljački sistemi u kojima su računari (digitalni, analogni ili hibridni) uključeni u donošenje odluka operatera automatizovani sistemi ACS kontrola.