Dom · Ostalo · Tehnička sredstva automatizacije. Tehnička sredstva automatizacije proizvodnje Princip konverzije informacija

Tehnička sredstva automatizacije. Tehnička sredstva automatizacije proizvodnje Princip konverzije informacija

Tema 2

1. Senzori

Senzor je uređaj koji pretvara ulaznu akciju bilo kojeg fizička količina u signal pogodan za dalju upotrebu.

Korišteni senzori su vrlo raznoliki i mogu se klasificirati prema različitim kriterijima (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 naponski), senzori amplitude naizmjenična struja(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;

Odsustvo povratnog uticaja na kontrolisani proces i na kontrolisani parametar;

Rad u različitim uslovima rada;

Razne opcije instalacija.

Parametrijski senzori

Parametarski senzori su senzori koji pretvaraju ulazne signale u promjenu nekog parametra. električni krug(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

Senzorski 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 isključuje loš uticaj(uticaj) 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 varijabilni otpornik (potenciometar) koji se sastoji od ravnog (trakastog), cilindričnog ili prstenastog okvira na kojem je postavljena 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.

Upravljački element senzora je promjenjiva reaktanca - prigušnica s promjenjivim zračnim rasporom.

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 varijabilni kondenzatori razni dizajni 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 - dielektrična konstanta okruženje 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 se direktno transformišu razne vrste energije u električnu energiju. Ne zahtijevaju eksterne izvore napajanja jer sami proizvode emf. Generatorski senzori koriste dobro poznate fizičke pojave: pojava EMF u termoparovima pri zagrevanju, u fotoćelijama sa slojem barijere pri osvetljenju, piezoelektrični efekat i fenomen elektromagnetne indukcije.

Indukcijski senzori. U indukcijskim senzorima, pretvaranje ulazne neelektrične veličine u indukovanu emf. koristi se za mjerenje brzine kretanja, linearnog ili kutnog pomaka. E.m.f. u takvim senzorima se inducira u zavojnicama ili namotajima od izolirane bakrene žice i postavlja se 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 tahogeneratorima istosmjerne i naizmjenične struje. Dijagrami 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 kolektori električni automobil sa armaturom i pobudnim namotom ili permanentnim 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

Da spasim linearna zavisnost e.m.f. 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 obezbeđuje konverziju varijable emf. armature na jednosmernu struju.

Pouzdaniji je tahogenerator naizmjenične struje, u kojem 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 se rotor rotira pored ispitnog objekta, u njegovom namotu se inducira promjenjiva emf, čija su amplituda i frekvencija direktno proporcionalne brzini rotora. Zbog činjenice da se magnetni tok rotora rotira na istoj frekvenciji kao i sam rotor, takav se tahogenerator naziva sinkronim. Nedostatak sinhronog generatora je što ima ležajne sklopove, što nije prikladno za rudarske uslove. Šema za kontrolu brzine transportne trake sinhronim tahogeneratorom prikazana je na slici 5. Na slici 5 prikazani su: 1 - magnetni rotor tahogeneratora, 2 - pogonski valjak sa zaštitnikom, 3 - transportna traka, 4 - namotaj statora tahogenerator.

Slika 5 - Šema za kontrolu brzine sinhrone transportne trake

tahogenerator

Za mjerenje linearne brzine kretanja radnih tijela 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

senzor magnetne indukcije strugača

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

Permallay (legura gvožđa i nikla) ​​ima najveću vrednost S m = 200 H/m2. 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 - potrebno skupi materijali za magnetna jezgra i njihovu specijalnu obradu.

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 poluvodiča 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 otežava njihovu upotrebu za mjerenja. Stoga se poluvodički termistori u sistemima automatizacije rudarskih tehnoloških instalacija uglavnom koriste za kontrolu 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 premosni krug, koji 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 su potencijali u tačkama A i B jednaki. Prednost ove metode je visoka preciznost, ali nedostatak je složenost. mjerni uređaj, koji je automatski sistem za praćenje.

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

Rt / R1= R3 / R2

Prilikom promjene vrijednosti kontrolirane temperature i, shodno tome, otpora Rt, ravnoteža mosta će biti poremećena. Ako na njegov izlaz povežete mV uređaj sa skalom kalibriranom u stepenima, strelica 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).

Strukturni dijagram indukcijski mjerač protoka prikazan je na slici 9. Kada provodna tekućina teče u cjevovodu između polova magneta, emf se javlja u smjeru okomitom na smjer tekućine iu smjeru glavnog magnetnog 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, komunikacioni kanali se mogu podijeliti na sljedeće vrste:

– kablovske linije– električni (simetrični, koaksijalni, “ upredeni par“, itd.), optičko i kombinirano 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 obezbjeđuju prijenos informacija o stanju objekta i kontrolne komande na daljinu putem komunikacijskih kanala mogu se sistema daljinski upravljač 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 je kod daljinskog upravljanja i mjerenja broj kontroliranih objekata, posebno na velikim udaljenostima, obično 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, glavnog računara i mikrokontrolera, ili 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 se klasifikuju prema sledećim kriterijumima:

1) kretanje regulacionog tela (rotaciono i linearno);

2) projektovanje (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 pneumatskog motora.

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

elektromagnetski;

elektromotor

Elektromagnetni MI se dijele na:

IM sa pogonima od elektromagnetnih kvačila dizajnirani su za prenos rotacionog kretanja (frikciona i klizna kvačila;

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.

višeokretni – za daljinsku i lokalnu kontrolu cevovodne armature (ventila).

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 razdjelnik 1RP2 je hidraulički kolutni ventil s elektromagnetnim pogonom na povlačenje.

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).

Alati za automatizaciju proizvodnje uključuju tehnička sredstva automatizacija (TSA) su uređaji i instrumenti koji mogu ili sami biti alati za automatizaciju ili biti dio hardverskog i softverskog kompleksa. Sigurnosni sistemi u modernom preduzeću uključuju opremu tehničke automatizacije. Najčešće je TCA osnovni element integriranog sigurnosnog sistema.

Tehnička sredstva automatizacije obuhvataju uređaje za snimanje, obradu i prenošenje informacija u automatizovanoj proizvodnji. Uz njihovu pomoć, automatizirane proizvodne linije se prate, reguliraju i kontroliraju.

Sigurnosni sistemi prate proizvodni proces pomoću raznih senzora. Oni uključuju senzore pritiska, foto senzore, induktivne senzore, kapacitivne senzore, laserske senzore itd.

Senzori služe za automatsko izdvajanje informacija i njihovu primarnu transformaciju. Senzori se razlikuju po principima rada i po osjetljivosti na parametre koje kontroliraju. Tehnička sigurnosna oprema uključuje najširi spektar senzora. Kompleksna upotreba senzora vam omogućava da kreirate integrisane sigurnosne sisteme koji kontrolišu mnoge faktore.

Tehnička sredstva informisanja takođe uključuju uređaje za prenos koji obezbeđuju komunikaciju između senzora i kontrolne opreme. Kada primi signal od senzora, kontrolna oprema zaustavlja proizvodni proces i otklanja uzrok nesreće. U slučaju nemogućnosti otklanjanja nužde, tehnička sigurnosna oprema daje signal operateru o kvaru.

Najčešći senzori koji su uključeni u bilo koji integrisani sigurnosni sistem su kapacitivni senzori.

Omogućuju beskontaktnu detekciju prisustva objekata na udaljenosti do 25 mm. Kapacitivni senzori rade prema sljedećem principu. Senzori su opremljeni sa dvije elektrode, između kojih se bilježi provodljivost. Ako se u kontrolnoj zoni nalazi bilo koji predmet, to uzrokuje promjenu amplitude oscilacije generatora uključenog u senzor. Istovremeno se aktiviraju kapacitivni senzori koji sprečavaju ulazak neželjenih objekata u opremu.

Kapacitivne senzore odlikuju jednostavnost dizajna i visoka pouzdanost, što im omogućava da se koriste u širokom spektru proizvodnih područja. Jedini nedostatak je mala kontrolna površina takvih senzora.

Posjetioci čitaju i:


Industrijska sigurnost
Na najmodernijim automatizovana preduzeća industrijska sigurnost je osigurana implementacijom sveobuhvatnih sistema sigurnosti i kontrole proizvodnje


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 sistemi automatskog 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 završno mehaničko pojačalo snage. Učinak objekta ili mehaničkog opterećenja na aktuator je ekvivalentan učinku unutrašnje ili prirodne povratne sprege. 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 pomoćni elementi ujedinjene 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 servo 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. Veoma važni faktori pri odabiru aktuatora ili servomehanizma postoje 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 ispunjavati određene tehničke uslove za specifičnu i maksimalnu izlaznu snagu.

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 dele 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 korektivne povratne sprege 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 specijalnih 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.

Kontrolni 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.

Mikroprocesorska sredstva 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 u industrijskoj proizvodnji i tehnička sredstva za automatizaciju ostalih poslova, čija je najvažnija komponenta rad u ekstremnim uslovima u kojima je ljudsko prisustvo životno- prijeteće ili nemoguće. U potonjem slučaju, automatizacija se provodi na temelju posebnih stacionarnih i mobilnih robota.

Tehnička sredstva automatizacije hemijske proizvodnje: Ref. ur. / V.S. Balakirev, L.A. Barsky, A.V. Bugrov i drugi - M.: Hemija, 1991. -272 str.

Uvođenje tehničkih sredstava u preduzeća koja omogućavaju automatizaciju proizvodnih procesa je osnovni uslov za efikasan rad. Raznolikost savremenih metoda automatizacije proširuje opseg njihove primjene, dok se troškovi mehanizacije, u pravilu, opravdavaju krajnjim rezultatom u vidu povećanja obima proizvedenih proizvoda, kao i povećanja njihove kvalitete. .

Organizacije koje idu putem tehnološkog napretka zauzimaju vodeće pozicije na tržištu i pružaju bolji kvalitet uslove rada i minimizirati potrebu za sirovinama. Iz tog razloga više nije moguće zamisliti velika preduzeća bez implementacije projekata mehanizacije – izuzeci se odnose samo na male zanatske industrije, gdje se automatizacija proizvodnje ne opravdava zbog fundamentalnog izbora u korist ručne proizvodnje. Ali čak iu takvim slučajevima moguće je djelomično uključiti automatizaciju u nekim fazama proizvodnje.

Osnove automatizacije

U širem smislu, automatizacija podrazumijeva stvaranje takvih uvjeta u proizvodnji koji će omogućiti da se određeni zadaci za proizvodnju i puštanje proizvoda obavljaju bez ljudske intervencije. U ovom slučaju, uloga operatera može biti rješavanje najkritičnijih zadataka. U zavisnosti od ciljeva, automatizacija tehnološkim procesima a proizvodnja može biti potpuna, djelomična ili složena. Izbor određenog modela određen je složenošću tehničke modernizacije preduzeća zbog automatskog punjenja.

U pogonima i fabrikama gde je implementirana potpuna automatizacija, najčešće mehanizovana i elektronski sistemi menadžmentu se prenosi sva funkcionalnost za kontrolu proizvodnje. Ovaj pristup je najracionalniji ako uvjeti rada ne podrazumijevaju promjene. U djelimičnom obliku, automatizacija se uvodi u pojedinim fazama proizvodnje ili u toku mehanizacije autonomne tehnička komponenta, bez potrebe za stvaranjem kompleksne infrastrukture za upravljanje cijelim procesom. Sveobuhvatan nivo automatizacije proizvodnje obično se implementira u određenim područjima - to može biti odjel, radionica, linija itd. U ovom slučaju operater sam kontroliše sistem bez utjecaja na direktan radni proces.

Automatski sistemi upravljanja

Za početak, važno je napomenuti da takvi sistemi zahtijevaju puna kontrola nad preduzećem, fabrikom ili fabrikom. Njihove funkcije se mogu proširiti na određeni komad opreme, transporter, radionicu ili proizvodni prostor. U tom slučaju sistemi za automatizaciju procesa primaju i obrađuju informacije od servisiranog objekta i na osnovu tih podataka imaju korektivni učinak. Na primjer, ako rad proizvodnog kompleksa ne zadovoljava parametre tehnoloških standarda, sistem će koristiti posebne kanale za promjenu načina rada u skladu sa zahtjevima.

Objekti automatizacije i njihovi parametri

Osnovni zadatak pri uvođenju sredstava mehanizacije proizvodnje je održavanje parametara kvaliteta objekta, što će u konačnici uticati na karakteristike proizvoda. Danas stručnjaci pokušavaju ne ulaziti u suštinu tehničkih parametara različitih objekata, jer je teoretski moguća implementacija upravljačkih sistema u bilo kojoj komponenti proizvodnje. Ako s tim u vezi uzmemo u obzir osnove automatizacije tehnoloških procesa, onda će popis objekata mehanizacije uključivati ​​iste radionice, transportere, sve vrste uređaja i instalacija. Može se samo porediti stepen složenosti implementacije automatizacije, koji zavisi od nivoa i obima projekta.

Što se tiče parametara sa kojima rade automatski sistemi, možemo razlikovati ulazne i izlazne indikatore. U prvom slučaju to su fizičke karakteristike proizvoda, kao i svojstva samog predmeta. U drugom, to su direktno pokazatelji kvaliteta gotovog proizvoda.

Regulatorna tehnička sredstva

Uređaji koji obezbeđuju regulaciju koriste se u sistemima automatizacije u vidu specijalnih alarma. Ovisno o svojoj namjeni, mogu pratiti i kontrolirati različite procesne parametre. Konkretno, automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje može uključivati ​​alarme indikatori temperature, pritisak, karakteristike protoka itd. Tehnički, uređaji se mogu realizovati kao uređaji bez skale sa električnim kontaktnim elementima na izlazu.

Princip rada kontrolnih signalnih uređaja je također različit. Ako uzmemo u obzir najčešće temperaturne uređaje, možemo razlikovati manometrijske, živine, bimetalne i termistorske modele. Konstrukcijski dizajn je, po pravilu, određen principom rada, ali na njega značajno utiču i radni uslovi. U zavisnosti od smera rada preduzeća, automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje može se projektovati uzimajući u obzir specifične uslove rada. Iz tog razloga, upravljački uređaji su razvijeni sa fokusom na upotrebu u uslovima visoka vlažnost, fizički pritisak ili efekte hemikalija.

Programabilni sistemi automatizacije

Kvalitet upravljanja i kontrole proizvodnih procesa primjetno je povećan na pozadini aktivnog snabdijevanja preduzeća računarskim uređajima i mikroprocesorima. Sa stanovišta industrijskih potreba, mogućnosti programabilnog hardvera omogućavaju ne samo da se osigura efikasna kontrola tehnoloških procesa, već i da se automatizuje dizajn, kao i provođenje proizvodnih testova i eksperimenata.

Kompjuterski uređaji koji se koriste u savremena preduzeća, rješavaju probleme regulacije i upravljanja tehnološkim procesima u realnom vremenu. Takvi alati za automatizaciju proizvodnje nazivaju se računarski sistemi i rade na principu agregacije. Sistemi uključuju objedinjene funkcionalne blokove i module od kojih se mogu sastaviti razne konfiguracije i prilagoditi kompleks za rad u određenim uslovima.

Jedinice i mehanizmi u sistemima automatizacije

Direktno izvođenje radnih operacija vrši se pomoću električnih, hidrauličkih i pneumatskih uređaja. Prema principu rada, klasifikacija uključuje funkcionalne i porcione mehanizme. U prehrambenoj industriji takve tehnologije se obično primjenjuju. Automatizacija proizvodnje u ovom slučaju uključuje uvođenje električnih i pneumatskih mehanizama, čiji dizajn može uključivati ​​električne pogone i regulatorna tijela.

Elektromotori u sistemima automatizacije

Osnovu aktuatora često čine elektromotori. Prema vrsti upravljanja mogu se predstaviti u beskontaktnoj i kontaktnoj verziji. Jedinice koje upravljaju relejno-kontaktnim uređajima, kada manipuliše rukovalac, mogu promeniti smer kretanja radnih tela, ali brzina rada ostaje nepromenjena. Ako se pretpostavlja automatizacija i mehanizacija tehnoloških procesa uz korištenje beskontaktnih uređaja, tada se koriste poluvodička pojačala - električna ili magnetna.

Paneli i kontrolni paneli

Da se instalira oprema koja mora da obezbedi kontrolu i nadzor proizvodni proces U preduzećima se postavljaju posebne konzole i paneli. Uređaji za automatska kontrola i regulacija, instrumentacija, zaštitni mehanizmi, kao i različiti elementi komunikacione infrastrukture. Po dizajnu, takav štit može biti metalni ormar ili ravna ploča na kojoj je ugrađena oprema za automatizaciju.

Konzola je zauzvrat centar za daljinsko upravljanje - to je neka vrsta kontrolne sobe ili operaterskog prostora. Važno je napomenuti da automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje treba da omogući i pristup održavanju od strane osoblja. Upravo ovu funkciju u velikoj mjeri određuju konzole i paneli koji vam omogućavaju da napravite kalkulacije, procijenite proizvodne pokazatelje i općenito pratite radni proces.

Projektovanje sistema automatizacije

Glavni dokument koji služi kao vodič za tehnološku modernizaciju proizvodnje u svrhu automatizacije je dijagram. Prikazuje strukturu, parametre i karakteristike uređaja, koji će kasnije služiti kao sredstvo automatske mehanizacije. U standardnoj verziji dijagram prikazuje sljedeće podatke:

  • nivo (skala) automatizacije u konkretnom preduzeću;
  • određivanje parametara rada objekta koji treba da bude opremljen sredstvima upravljanja i regulacije;
  • karakteristike upravljanja - puna, daljinska, operater;
  • mogućnost blokiranja aktuatora i jedinica;
  • konfiguraciju lokacije tehničke opreme, uključujući konzole i panele.

Pomoćni alati za automatizaciju

Uprkos njihovoj sporednoj ulozi, dodatni uređaji pružaju važne funkcije nadzora i kontrole. Zahvaljujući njima, osigurana je ista veza između aktuatora i osobe. U smislu opremanja pomoćnim uređajima, automatizacija proizvodnje može uključivati ​​tasterske stanice, upravljačke releje, razne prekidače i komandne panele. Postoji mnogo dizajna i varijanti ovih uređaja, ali svi su fokusirani na ergonomsku i sigurnu kontrolu ključnih jedinica na licu mjesta.

Sredstva za generisanje i primarnu obradu informacija obuhvataju uređaje za tastaturu za primenu podataka na kartice, trake ili druge nosače informacija mehaničkim (probijanje) ili magnetnim metodama; akumulirane informacije se prenose za naknadnu obradu ili reprodukciju. Uređaji za tastaturu, bušenje ili magnetni blokovi i predajnici koriste se za izradu proizvodnih snimača za lokalne i sistemske svrhe, koji generiraju primarne informacije u radionicama, skladištima i drugim mjestima proizvodnje.

Senzori (primarni pretvarači) se koriste za automatsko izdvajanje informacija. To su vrlo različiti uređaji u smislu principa rada koji osjećaju promjene kontroliranih parametara tehnoloških procesa. Moderna mjerna tehnologija može direktno procijeniti više od 300 različitih fizičkih, hemijskih i drugih veličina, ali to zahtijeva automatizaciju u nizu novih područja ljudska aktivnost ponekad to nije dovoljno. Ekonomski izvodljivo proširenje opsega senzora u GPS-u postiže se objedinjavanjem osjetljivih elemenata. Osetljivi elementi koji reaguju na pritisak, silu, težinu, brzinu, ubrzanje, zvuk, svetlost, toplotno i radioaktivno zračenje koriste se u senzorima za kontrolu opterećenja opreme i njenih režima rada, kvaliteta obrade, obračuna puštanja proizvoda, praćenje njihovog kretanja na transporterima, zaliha i potrošnje materijala, izradaka, alata itd. Izlazni signali svih ovih senzora se pretvaraju u standardne električne ili pneumatske signale, koje prenose drugi uređaji.

Uređaji za prenos informacija uključuju pretvarače signala u oblike energije pogodne za emitovanje, telemehaničku opremu za prenošenje signala putem komunikacionih kanala na velike udaljenosti, prekidače za distribuciju signala do mesta gde se informacija obrađuje ili predstavlja. Ovi uređaji povezuju sve periferne izvore informacija (tastaturne uređaje, senzore) sa centralnim dijelom upravljačkog sistema. Njihova svrha je efikasno korišćenje komunikacionih kanala, eliminišući izobličenje signala i uticaj mogućih smetnji tokom prenosa preko žičnih i bežičnih linija.

Uređaji za logičku i matematičku obradu informacija obuhvataju funkcionalne pretvarače koji menjaju prirodu, oblik ili kombinaciju informacionih signala, kao i uređaje za obradu informacija prema zadatim algoritmima (uključujući računare) u cilju implementacije zakona i načina upravljanja (regulacije).

Računari za komunikaciju sa ostalim dijelovima upravljačkog sistema opremljeni su uređajima za unos i izlaz informacija, kao i uređajima za skladištenje za privremeno skladištenje izvornih podataka, međusobne i konačni rezultati proračuni, itd. (pogledajte Unos podataka. Izlaz podataka, Uređaj za skladištenje).

Uređaji za prezentiranje informacija pokazuju ljudskom operateru stanje proizvodnih procesa i bilježe njegove najvažnije parametre. Takvi uređaji su signalne ploče, mnemodijagrami sa vizuelnim simbolima na tabli ili kontrolnoj tabli, sekundarni pokazivač i digitalni instrumenti za indikaciju i snimanje, katodne cijevi, alfabetske i digitalne pisaće mašine.

Uređaji za generiranje upravljačkih radnji pretvaraju slabe informacijske signale u snažnije energetske impulse potrebnog oblika, neophodne za aktiviranje zaštitnih, regulacijskih ili upravljačkih aktuatora.

Osiguravanje visokog kvaliteta proizvoda povezano je s automatizacijom kontrole u svim glavnim fazama proizvodnje. Subjektivne ljudske procjene zamjenjuju se objektivnim indikatorima sa automatskih mjernih stanica povezanih sa centralnim tačkama gdje se utvrđuje izvor kvarova i odakle se šalju komande za sprječavanje odstupanja izvan tolerancije. Automatsko upravljanje pomoću računara u proizvodnji radiotehničkih i radioelektronskih proizvoda je od posebnog značaja zbog njihove masovne proizvodnje i značajnog broja kontrolisanih parametara. Ništa manje važna su završna ispitivanja gotovih proizvoda na pouzdanost (vidi Pouzdanost tehnički uređaji). Automatizirani štandovi za funkcionalna, čvrstoća, klimatska, energetska i specijalizirana ispitivanja omogućavaju vam da brzo i identično provjerite tehničke i ekonomske karakteristike proizvodi (proizvodi).

Pogonski uređaji se sastoje od opreme za pokretanje, pogonskih hidrauličnih, pneumatskih ili električnih mehanizama (servomotori) i regulatornih tijela koja djeluju direktno na automatizirani proces. Važno je da njihov rad ne uzrokuje nepotrebne gubitke energije i smanjuje efikasnost procesa. Na primjer, prigušivanje, koje se obično koristi za regulaciju protoka pare i tečnosti, na osnovu povećanja hidraulički otpor u cevovodima se zamenjuju mašinama za formiranje protoka ili drugim, naprednijim metodama promene brzine protoka bez gubitka pritiska. Velika važnost ima ekonomično i pouzdano upravljanje električnim pogonom naizmjenične struje, korištenje električnih pokretača bez zupčanika i beskontaktnih prigušnica za upravljanje elektromotorima.

Ideja o izgradnji instrumenata za praćenje, regulaciju i kontrolu u obliku jedinica koje se sastoje od nezavisnih blokova koji obavljaju određene funkcije, implementirana u GSP, omogućila je razne kombinacije koristeći ove blokove za dobijanje širokog spektra uređaja za rešavanje različitih problema koristeći ista sredstva. Objedinjavanje ulaznih i izlaznih signala osigurava kombinaciju blokova sa razne funkcije i njihovu zamjenjivost.

GSP uključuje pneumatske, hidraulične i električnih uređaja i uređaja. Najveća svestranost je električnih uređaja, namijenjen za primanje, prijenos i reprodukciju informacija.

Upotreba univerzalnog sistema industrijskih elemenata pneumatske automatizacije (USEPPA) omogućila je da se razvoj pneumatskih uređaja svede uglavnom na njihovo sklapanje od standardnih jedinica i dijelova s ​​malim brojem priključaka. Pneumatski uređaji se široko koriste za kontrolu i regulaciju u mnogim industrijama opasnim od požara i eksplozije.

GSP hidraulički uređaji se takođe sklapaju iz blokova. Hidraulički instrumenti i uređaji upravljaju opremom koja zahtijeva velike brzine za pomicanje upravljačkih elemenata sa značajnim naporom i velikom preciznošću, što je posebno važno kod alatnih mašina i automatskih linija.

U cilju što racionalnije sistematizacije GSP objekata i povećanja efikasnosti njihove proizvodnje, kao i pojednostavljenja projektovanja i konfiguracije sistema automatizovanog upravljanja, GSP uređaji se tokom razvoja kombinuju u agregatne komplekse. Agregatni kompleksi, zahvaljujući standardizaciji ulazno-izlaznih parametara i blok dizajnu uređaja, najpogodnije, pouzdano i ekonomičnije kombinuju različita tehnička sredstva u automatizovani sistemi kontrole i omogućavaju vam sastavljanje raznih specijaliziranih instalacija od višenamjenskih jedinica za automatizaciju.

Ciljano agregiranje analitičke opreme, mašine za testiranje, masovno-dozirni mehanizmi sa objedinjenom mjernom, računarskom i kancelarijskom opremom olakšavaju i ubrzavaju izradu osnovnih dizajna ove opreme i specijalizaciju fabrika za njihovu proizvodnju.