Eine Vorlesungsreihe zum Fachgebiet „Technische Mittel der Automatisierung und. Klassifizierung von Automatisierungsgeräten „Staatliche Technische Universität Omsk“

Management, Beratung und Unternehmertum

Vorlesung 2. allgemeine Informationenüber technische Mittel der Automatisierung. Die Notwendigkeit, allgemeine Fragen im Zusammenhang mit technischen Automatisierungsgeräten zu untersuchen und Staatssystem Industriegeräte und Automatisierungsgeräte GSP wird durch die Tatsache bestimmt, dass technische Mittel

Vorlesung 2.

Allgemeine Informationen zu technischen Mitteln der Automatisierung.

Die Notwendigkeit, allgemeine Fragen im Zusammenhang mit technischen Automatisierungsgeräten und dem staatlichen System industrieller Instrumente und Automatisierungsgeräte (GSP) zu untersuchen, ergibt sich aus der Tatsache, dass technische Automatisierungsgeräte ein integraler Bestandteil des GSP sind. Technische Automatisierungsgeräte stellen die Grundlage für die Implementierung von Informations- und Steuerungssystemen im industriellen und nichtindustriellen Bereich der Produktion dar. Die Grundsätze der Organisation des GSP bestimmen maßgeblich den Inhalt der Entwurfsphase des technischen Supports für automatisierte Prozessleitsysteme (APCS). Grundlage der APS wiederum sind problemorientierte Aggregatkomplexe technischer Mittel.

Typische Automatisierungstools können technisch, hardware-, software- und systemweit sein.

ZU technische Mittel zur Automatisierung(TSA) umfassen:

• Sensoren;
• Aktoren;
• Regulierungsbehörden (RO);
• Kommunikationsleitungen;
• Sekundärinstrumente (Anzeige und Aufzeichnung);
• analoge und digitale Steuergeräte;
• Programmierblöcke;
• Geräte zur Steuerung mit Logikbefehlen;
• Module zur Erfassung und Primärverarbeitung von Daten und zur Überwachung des Zustands eines technologischen Kontrollobjekts (TOU);
• Module zur galvanischen Trennung und Signalnormalisierung;
• Signalwandler von einer Form in eine andere;
• Module zur Datenpräsentation, Anzeige, Aufzeichnung und Generierung von Steuersignalen;
• Pufferspeichergeräte;
• programmierbare Timer;
• Spezialisierte Computergeräte, Vorprozessor-Vorbereitungsgeräte.

ZU Software- und Hardware-Automatisierungstools enthalten:

• Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandler;
• Steuermittel;
• Mehrkreis-Analog- und Analog-Digital-Steuerblöcke;
• Programmlogische Steuergeräte mit mehreren Anschlüssen;
• programmierbare Mikrocontroller;
• lokale Netzwerke.

ZU systemweite Automatisierungstools enthalten:

• Schnittstellengeräte und Kommunikationsadapter;
• gemeinsam genutzte Speicherblöcke;
• Autobahnen (Busse);
• allgemeine Systemdiagnosegeräte;
• Direktzugriffsprozessoren zum Speichern von Informationen;
• Bedienkonsolen.

Technische Mittel zur Automatisierung in Steuerungssystemen

Jedes System Die Steuerung muss Folgendes ausführen Merkmale:

• Sammeln von Informationen über aktuellen Zustand technologisches Kontrollobjekt (TOU);
• Festlegung von Qualitätskriterien für TOU-Arbeiten;
• Finden der optimalen Funktionsweise der TOU und optimaler Kontrollmaßnahmen, die das Extremum der Qualitätskriterien gewährleisten;
• Umsetzung des gefundenen optimalen Modus am TOU.

Diese Funktionen können ausgeführt werden Dienstpersonal oder TCA. Es gibt vierArt der Steuerungssysteme(SU):

1) informativ;

2) automatische Kontrolle;

3) zentralisierte Kontrolle und Regulierung;

4) automatisierte Prozesskontrollsysteme.

Information ( Handbuch) Kontroll systeme(Abb. 1.1) werden selten verwendet, nur für zuverlässig funktionierende, einfache technologische Objekte der TOU-Steuerung.

Reis. 1.1. Struktur Informationssystem Kontrollen:

D - Sensor (primärer Messwandler);

VP – sekundäres Anzeigegerät;

OPU – Bedienerkontrollzentrum (Tafeln, Konsolen, Gedächtnisdiagramme, Alarmgeräte);

Fernbedienungsgeräte (Tasten, Tasten, Bypass-Bedienfelder usw.);

IM-Aktuator;

RO – Regulierungsbehörde;

C – Alarmgeräte;

MS-Mnemonikdiagramme.

In einigen Fällen umfasst das Informationsmanagementsystem Regulierungsbehörden direkte Aktion und eingebaut technologische Ausrüstung Aufsichtsbehörden.

In automatischen Steuerungssystemen(Abb. 1.2) Alle Funktionen werden mit geeigneten technischen Mitteln automatisch ausgeführt.

Zu den Bedienerfunktionen gehören:

• technische Diagnose des ACS-Zustands und Wiederherstellung ausgefallener Systemelemente;
• Korrektur von Regulierungsgesetzen;
• Aufgabenwechsel;
• Übergang zur manuellen Steuerung;
• Wartung der Ausrüstung.

Reis. 1.2. Aufbau des automatischen Kontrollsystems (ACS):

KP – Kodierungskonverter;

LS – Kommunikationsleitungen (Drähte, Impulsröhren);

VU – Computergeräte

Zentralisierte Kontroll- und Regulierungssysteme(SCCR) (Abb. 1.3). ACS werden für einfache technische Geräte verwendet, deren Betriebsarten durch eine geringe Anzahl von Koordinaten und deren Arbeitsqualität durch ein leicht zu berechnendes Kriterium gekennzeichnet sind. Ein Sonderfall von ACS ist das automatische Kontrollsystem (ASR).

Ein Kontrollsystem, das automatisch einen extremen TOC-Wert aufrechterhält, gehört zur Klasse der extremen Kontrollsysteme.

Reis. 1.3. Struktur des zentralen Kontroll- und Regulierungssystems:

OPU – Bedienerkontrollzentrum;

D - Sensor;

NP-Normalisierungswandler;

KP – Kodierungs- und Dekodierungskonverter;

CR – zentrale Regulierungsbehörden;

MP-Mehrkanal-Registrierungstool (Drucken);

C – Vor-Notfall-Signalgerät;

MPP – Mehrkanal-Anzeigegeräte (Displays);

MS – Gedächtnisdiagramm;

IM – Aktuator;

RO – Regulierungsbehörde;

K-Controller

ASRs, die den angegebenen Wert der einstellbaren Ausgabekoordinate der TOU unterstützen, sind unterteilt in:

• stabilisierend;
• Software;
• Anhänger;
• adaptiv.

Extremregulatoren werden äußerst selten eingesetzt.

Es gibt zwei Arten technischer Strukturen des SCCR:

1) mit einzelnen TCAs;

2) mit kollektiven TCAs.

Beim ersten Systemtyp ist jeder Kanal aus TCA aufgebaut persönlichen Gebrauch. Dazu gehören Sensoren, Normalisierungswandler, Regler, Sekundärgeräte, Aktoren und Regulierungsbehörden.

Der Ausfall eines Steuerkanals führt nicht zu einer Abschaltung der Prozessanlage.

Dieses Design erhöht die Kosten des Systems, erhöht jedoch seine Zuverlässigkeit.

Das zweite System besteht aus TSA zur individuellen und kollektiven Nutzung. TSA zur kollektiven Nutzung umfasst: Schalter, CP (Kodierungs- und Dekodierungswandler), CR (Zentralregler), MR (Mehrkanal-Aufzeichnungsgerät (Druck)), MPP (Mehrkanal-Anzeigegeräte (Anzeigen)).

Die Kosten eines kollektiven Systems sind etwas geringer, aber die Zuverlässigkeit hängt weitgehend von der Zuverlässigkeit kollektiver TSAs ab.

Bei langen Kommunikationsleitungen werden einzelne Kodierungs- und Dekodierungswandler verwendet, die sich in der Nähe der Sensoren und Aktoren befinden. Dies erhöht die Kosten des Systems, verbessert jedoch die Störfestigkeit der Kommunikationsleitung.

Automatisierte Prozessleitsysteme(APCS) (Abb. 1.4) ist ein Maschinensystem, in dem TSA Informationen über den Zustand von Objekten erhält, Qualitätskriterien berechnet und optimale Steuerungseinstellungen findet. Die Funktionen des Bedieners beschränken sich auf die Analyse der empfangenen Informationen und deren Umsetzung mithilfe lokaler automatisierter Steuerungssysteme oder der Fernsteuerung des Kontrollraums.

Unterscheiden folgende Typen APCS:

• zentralisiertes automatisiertes Prozessleitsystem (alle Informationsverarbeitungs- und Steuerungsfunktionen werden von einem Steuerungsrechner UVM ausgeführt) (Abb. 1.4);

Reis. 1.4. Aufbau eines zentralen automatisierten Prozessleitsystems:

USO – Kommunikationsgerät mit einem Objekt;

DU – Fernbedienung;

SOI – Informationsanzeigetool

• überwachungsautomatisches Prozessleitsystem (verfügt über eine Reihe lokaler automatisierter Leitsysteme, die auf der Grundlage individueller TSA-Anwendungen und eines Zentralrechners (CUVM) aufgebaut sind, der über eine Imit lokalen Systemen verfügt) (Abb. 1.5);

Reis. 1.5. Struktur des Aufsichtskontrollsystems: LR – lokale Regulierungsbehörden

• verteiltes automatisiertes Prozessleitsystem – gekennzeichnet durch die Aufteilung der Informationsverarbeitungs- und Managementkontrollfunktionen auf mehrere geografisch verteilte Objekte und Computer (Abb. 1.6).

Reis. 1.6. Hierarchische Struktur der technischen Mittel von SHG

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Technische Automatisierungsausrüstung

Instrumente, Geräte und technische Systeme, die für die Produktionsautomatisierung bestimmt sind (siehe Produktionsautomatisierung). T.s. A. Bereitstellung des automatischen Empfangs, der Übertragung, Umwandlung, des Vergleichs und der Nutzung von Informationen für Kontroll- und Verwaltungszwecke Herstellungsprozesse. In der UdSSR ein systematischer Ansatz für den Aufbau und die Nutzung technischer Systeme. A. (ihre Gruppierung und Vereinheitlichung nach funktionalen, informationellen und gestalterisch-technologischen Merkmalen) ermöglichte die Vereinigung aller technischen Systeme. A. im Rahmen des State System of Industrial Instruments and Automation Equipment - GSP.

Große sowjetische Enzyklopädie. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. 1969-1978 .

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technische Mittel zur Automatisierung- Instrumente, Geräte und technische Systeme für die automatisierte Produktion, die den automatischen Empfang, die Übertragung, die Umwandlung, den Vergleich und die Information zum Zweck der Überwachung und Steuerung der Produktion ermöglichen. ... Enzyklopädisches Wörterbuch der Metallurgie

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Technisch- 19. Technische Anleitung zur Produktionstechnik von Bau- und Installationsarbeit während der Elektrifizierung Eisenbahnen(Stromversorgungsgeräte). M.: Orgtransstroy, 1966. Quelle: VSN 13 77: Anweisungen zur Installation von Kontaktnetzwerken von Industrie ... Wörterbuch-Nachschlagewerk mit Begriffen der normativen und technischen Dokumentation

Bücher

• Technische Mittel zur Automatisierung und Steuerung Lehrbuch, Kolosov O., Yesyutkin A., Prokofiev N. (Hrsg.). Das Lehrbuch verstärkt und ergänzt in unterschiedlichem Maße (ohne den Anspruch zu erheben, das „Unermessliche“ abzudecken) die präsentierten Materialien gemäß den Arbeitsprogrammen eines Komplexes von Disziplinen des Berufszyklus...
• Technische Mittel zur Automatisierung. Lehrbuch für den akademischen Bachelor-Abschluss, Rachkov M.Yu. Das Lehrbuch behandelt die Klassifizierung technischer Automatisierungsgeräte, Methoden zur Auswahl technischer Geräte nach Produktionsart sowie Gerätesteuerungssysteme. Eine Beschreibung wird bereitgestellt...

Thema 2

1. Sensoren

Ein Sensor ist ein Gerät, das den Eingangseffekt einer beliebigen physikalischen Größe in ein für die weitere Verwendung geeignetes Signal umwandelt.

Die verwendeten Sensoren sind sehr vielfältig und können nach klassifiziert werden verschiedene Zeichen(siehe Tabelle 1).

Abhängig von der Art der Eingangsgröße (Messgröße) gibt es: mechanische Wegsensoren (linear und winkelig), pneumatische, elektrische, Durchflussmesser, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs-, Kraft-, Temperatur-, Drucksensoren usw.

Basierend auf der Art des Ausgangswerts, in den der Eingangswert umgewandelt wird, werden nichtelektrische und elektrische unterschieden: Gleichstromsensoren (EMK oder Spannung), Wechselstromamplitudensensoren (EMK oder Spannung), Wechselstromfrequenzsensoren (EMK oder Spannung). ), Widerstandssensoren (aktiv, induktiv oder kapazitiv) usw.

Die meisten Sensoren sind elektrisch. Dies liegt an den folgenden Vorteilen elektrischer Messungen:

Elektrische Größen bequem über eine Entfernung zu übertragen, und die Übertragung erfolgt mit hohe Geschwindigkeit;

Elektrische Größen sind in dem Sinne universell, dass alle anderen Größen in elektrische Größen umgewandelt werden können und umgekehrt;

Sie werden präzise in einen digitalen Code umgewandelt und ermöglichen eine hohe Genauigkeit, Empfindlichkeit und Geschwindigkeit von Messgeräten.

Aufgrund ihres Funktionsprinzips können Sensoren in zwei Klassen eingeteilt werden: Generator und parametrisch. Eine eigene Gruppe bilden radioaktive Sensoren. Radioaktive Sensoren sind Sensoren, die Phänomene wie Parameteränderungen unter dem Einfluss von g- und b-Strahlen nutzen; Ionisierung und Lumineszenz bestimmter Stoffe unter dem Einfluss radioaktiver Strahlung. Generatorsensoren wandeln den Eingangswert direkt in ein elektrisches Signal um. Parametrische Sensoren wandeln den Eingangswert in eine Änderung eines beliebigen elektrischen Parameters (R, L oder C) des Sensors um.

Aufgrund des Funktionsprinzips können Sensoren auch in ohmsche, rheostatische, fotoelektrische (optoelektronische), induktive, kapazitive usw. unterteilt werden.

Es gibt drei Klassen von Sensoren:

Analoge Sensoren, d. h. Sensoren, die ein analoges Signal proportional zur Änderung des Eingangswerts erzeugen;

Digitale Sensoren, die eine Impulsfolge oder ein Binärwort erzeugen;

Binäre (binäre) Sensoren, die ein Signal mit nur zwei Pegeln erzeugen: „Ein/Aus“ (0 oder 1).

Abbildung 1 – Klassifizierung von Sensoren für Automatisierungssysteme für Bergbaumaschinen

Anforderungen an Sensoren:

Eindeutige Abhängigkeit des Ausgabewerts vom Eingabewert;

Stabilität der Eigenschaften im Laufe der Zeit;

Hohe Empfindlichkeit;

Geringe Größe und geringes Gewicht;

Keine Rückwirkung auf den kontrollierten Prozess und den kontrollierten Parameter;

Arbeiten unter verschiedenen Betriebsbedingungen;

Verschiedene Optionen Installation

Parametrische Sensoren

Parametrische Sensoren sind Sensoren, die Eingangssignale in eine Änderung eines Parameters umwandeln. Stromkreis(R, L oder C). Dementsprechend werden aktive Widerstands-, induktive und kapazitive Sensoren unterschieden.

Ein charakteristisches Merkmal dieser Sensoren ist, dass sie nur mit einer externen Stromquelle betrieben werden können.

In modernen Automatisierungsgeräten werden häufig verschiedene parametrische aktive Widerstandssensoren verwendet – Kontakt-, rheostatische und potentiometrische Sensoren.

Kontaktsensoren. Am zuverlässigsten mit Kontaktsensoren Berücksichtigt werden magnetisch gesteuerte abgedichtete Kontakte (Reed-Schalter).

Abbildung 1 – Schematische Darstellung eines Reed-Schaltersensors

Das Messelement des Sensors, der Reed-Schalter, ist eine Ampulle 1, in deren Inneren Kontaktfedern (Elektroden) 2 aus ferromagnetischem Material eingegossen sind. Die Glasampulle ist mit einem Schutzgas (Argon, Stickstoff etc.) gefüllt. Die Dichtheit der Ampulle schließt aus schlechter Einfluss(Einfluss) der Umgebung auf die Kontakte, wodurch die Zuverlässigkeit ihres Betriebs erhöht wird. Unter der Wirkung schließen sich die Kontakte des Reed-Schalters, der sich an der kontrollierten Stelle im Raum befindet Magnetfeld, der durch einen Permanentmagneten (Elektromagneten) erzeugt wird, der an einem sich bewegenden Objekt angebracht ist. Bei geöffneten Reed-Schalterkontakten ist sein Wirkwiderstand gleich unendlich, bei geschlossenen ist er nahezu Null.

Das Ausgangssignal des Sensors (U out an Last R1) ist gleich der Spannung U p der Stromquelle, wenn ein Magnet (Objekt) am Kontrollpunkt vorhanden ist, und Null, wenn dieser nicht vorhanden ist.

Reed-Schalter sind sowohl mit Schließer- und Öffnerkontakten als auch mit Schalt- und Polarisierungskontakten erhältlich. Einige Arten von Reedschaltern – KEM, MKS, MKA.

Die Vorteile von Reed-Schaltersensoren sind die hohe Zuverlässigkeit und die mittlere Zeit zwischen Ausfällen (ca. 10 7 Betätigungen). Der Nachteil von Reed-Sensoren ist eine deutliche Änderung der Empfindlichkeit bei einer leichten Verschiebung des Magneten in Richtung senkrecht zur Bewegung des Objekts.

Reed-Sensoren werden in der Regel in der Automatisierung von Hebe-, Entwässerungs-, Lüftungs- und Förderanlagen eingesetzt.

Potentiometrische Sensoren. Potentiometrische Sensoren sind variable Widerstände (Potentiometer), die aus einem flachen (Streifen-), Zylinder- oder Ringrahmen bestehen, auf den ein dünner Konstantan- oder Nichromdraht mit hohem spezifischem Widerstand gewickelt ist. Entlang des Rahmens bewegt sich ein Schieber – ein Schleifkontakt, der mechanisch mit dem Objekt verbunden ist (siehe Abbildung 2).

Durch Bewegen des Schiebereglers mit dem entsprechenden Antrieb können Sie den Widerstandswert des Widerstands von Null auf Maximum ändern. Darüber hinaus kann sich der Widerstand des Sensors sowohl nach einem linearen Gesetz als auch nach anderen, oft logarithmischen Gesetzen ändern. Solche Sensoren werden dort eingesetzt, wo eine Änderung der Spannung oder des Stroms im Lastkreis erforderlich ist.

Abbildung 2 – Potentiometrischer Sensor

Für eine lineare Potentiometerlänge (siehe Abbildung 2). l Die Ausgangsspannung wird durch den Ausdruck bestimmt:

,

wobei x die Bewegung des Pinsels ist; k=U p / l- Übertragungskoeffizient; U p – Versorgungsspannung.

Mit potentiometrischen Sensoren werden verschiedene Prozessparameter – Druck, Füllstand usw. – gemessen, die zuvor von einem in Bewegung befindlichen Sensorelement umgewandelt werden.

Die Vorteile potentiometrischer Sensoren liegen in ihrem einfachen Design, ihrer geringen Größe und der Möglichkeit, sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom betrieben zu werden.

Der Nachteil potentiometrischer Sensoren ist das Vorhandensein eines elektrischen Schleifkontakts, der die Betriebssicherheit verringert.

Induktive Sensoren. Das Funktionsprinzip des induktiven Sensors basiert auf einer Änderung der Induktivität L der auf dem ferromagnetischen Kern 2 platzierten Spule 1 bei Bewegung X Anker 3 (siehe Abbildung 3).

Abbildung 3 – Induktiver Sensor

Der Sensorkreis wird von einer Wechselstromquelle gespeist.

Das Steuerelement der Sensoren ist eine variable Reaktanz – eine Drossel mit variablem Luftspalt.

Der Sensor funktioniert wie folgt. Unter dem Einfluss eines Objekts führt die Annäherung des Ankers an den Kern zu einer Erhöhung der Flussverkettung und damit zu einer Erhöhung der Induktivität der Spule. Mit abnehmendem Abstand D Auf einen minimalen Wert erhöht sich die induktive Reaktanz der Spule x L = wL = 2pfL auf ein Maximum, wodurch sich der Laststrom RL verringert, bei dem es sich normalerweise um ein elektromagnetisches Relais handelt. Letztere mit ihren Kontakten, Schaltersteuerung, Schutz-, Überwachungsschaltungen usw.

Die Vorteile induktiver Sensoren sind die Einfachheit des Geräts und die Zuverlässigkeit des Betriebs aufgrund des Fehlens einer mechanischen Verbindung zwischen dem Kern und dem Anker, der normalerweise an einem beweglichen Objekt befestigt ist, dessen Position gesteuert wird. Die Funktionen eines Ankers kann ein Objekt selbst übernehmen, das ferromagnetische Teile aufweist, beispielsweise ein Container bei der Kontrolle seiner Position im Schacht.

Die Nachteile induktiver Sensoren sind die Nichtlinearität der Kennlinien und die erhebliche elektromagnetische Anziehungskraft des Ankers auf den Kern. Um Kräfte zu reduzieren und Verschiebungen kontinuierlich zu messen, werden elektromagnetische Sensoren verwendet, die auch als Differenzialsensoren bezeichnet werden.

Kapazitive Sensoren. Kapazitive Sensoren sind bauveränderliche Kondensatoren unterschiedlicher Bauart und Form, jedoch immer mit zwei Platten, zwischen denen sich ein dielektrisches Medium befindet. Mit solchen Sensoren werden mechanische Linear- oder Winkelbewegungen sowie Druck, Luftfeuchtigkeit oder Umgebungsniveau in eine Kapazitätsänderung umgewandelt. In diesem Fall werden zur Steuerung kleiner linearer Bewegungen Kondensatoren verwendet, bei denen sich der Luftspalt zwischen den Platten ändert. Zur Steuerung von Winkelbewegungen werden Kondensatoren mit konstantem Spalt und variablem Arbeitsbereich der Platten verwendet. Zur Überwachung des Tankfüllstandes Schüttgut oder Flüssigkeiten mit konstanten Abständen und Arbeitsbereichen der Platten – Kondensatoren mit der Dielektrizitätskonstante des zu steuernden Mediums. Die elektrische Kapazität eines solchen Kondensators wird nach der Formel berechnet

wobei: S – Gesamtschnittfläche der Platten; δ - Abstand zwischen den Platten; ε - die Dielektrizitätskonstante Umgebung zwischen den Platten; ε 0 ist die Dielektrizitätskonstante.

Anhand der Form der Platten werden flache, zylindrische und andere Arten von variablen Kondensatoren unterschieden.

Kapazitive Sensoren arbeiten nur bei Frequenzen über 1000 Hz. Ein Einsatz bei Industriefrequenz ist aufgrund der hohen Kapazität (Xc = = ) praktisch unmöglich.

Generatorsensoren

Generatorsensoren sind Sensoren, die direkt transformieren verschiedene Arten Energie in elektrische Energie. Sie benötigen keine externen Stromquellen, da sie selbst EMK erzeugen. Generatorsensoren verwenden bekannte physikalische Phänomene: das Auftreten von EMF in Thermoelementen beim Erhitzen, in Fotozellen mit Sperrschicht bei Beleuchtung, der piezoelektrische Effekt und das Phänomen der elektromagnetischen Induktion.

Induktionssensoren. Bei Induktionssensoren die Umwandlung einer eingegebenen nichtelektrischen Größe in eine induzierte EMK. Wird zur Messung von Bewegungsgeschwindigkeit, linearen oder Winkelbewegungen verwendet. E.m.f. Bei solchen Sensoren wird es in Spulen oder Wicklungen aus isoliertem Kupferdraht induziert und auf Magnetkreisen aus Elektroband platziert.

Kleine Mikrogeneratoren, die die Winkelgeschwindigkeit eines Objekts in EMK umwandeln, deren Wert direkt proportional zur Drehzahl der Abtriebswelle des Testobjekts ist, werden Tachogeneratoren für Gleich- und Wechselströme genannt. Schaltungen von Tachogeneratoren mit und ohne unabhängiger Erregerwicklung sind in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4 – Schemata von Tachogeneratoren mit und ohne unabhängige Erregerwicklung

Gleichstrom-Tachogeneratoren sind ein Kollektor Elektroauto mit Anker- und Feldwicklung oder Permanentmagnet. Letztere benötigen keine zusätzliche Stromquelle. Das Funktionsprinzip solcher Tachogeneratoren besteht darin, dass im Anker eine EMK induziert wird, die sich im magnetischen Fluss (F) eines Permanentmagneten oder einer Feldwicklung dreht. (E), dessen Wert proportional zur Rotationsfrequenz (ω) des Objekts ist:

E = cФn = cФω

Um die lineare Abhängigkeit der EMK aufrechtzuerhalten. Abhängig von der Drehzahl des Ankers ist es erforderlich, dass der Lastwiderstand des Tachogenerators stets unverändert bleibt und um ein Vielfaches höher ist als der Widerstand der Ankerwicklung. Der Nachteil von Gleichstrom-Tachogeneratoren ist das Vorhandensein eines Kommutators und von Bürsten, was die Zuverlässigkeit erheblich verringert. Der Kollektor sorgt für die Umwandlung der Wechsel-EMK. Anker in Gleichstrom.

Zuverlässiger ist ein Wechselstrom-Tachogenerator, bei dem sich die eigensichere Ausgangswicklung am Stator und der Rotor daran befindet Dauermagnet mit einem entsprechenden konstanten magnetischen Fluss. Ein solcher Tachogenerator benötigt keinen Kollektor, sondern seine variable EMK. mittels Brückendiodenschaltungen in Gleichstrom umgewandelt. Das Funktionsprinzip eines synchronen Wechselstrom-Tachogenerators besteht darin, dass beim Drehen des Rotors durch das Steuerobjekt in seiner Wicklung eine variable EMK induziert wird, deren Amplitude und Frequenz direkt proportional zur Rotordrehzahl sind. Aufgrund der Tatsache, dass der magnetische Fluss des Rotors mit der gleichen Frequenz rotiert wie der Rotor selbst, wird ein solcher Tachogenerator als synchron bezeichnet. Nachteil Synchrongenerator ist, dass es über Lagereinheiten verfügt, was für Bergbaubedingungen nicht geeignet ist. Das Diagramm zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Förderbandes mit einem synchronen Tachogenerator ist in Abbildung 5 dargestellt. Abbildung 5 zeigt: 1 - Magnetrotor des Tachogenerators, 2 - Antriebsrolle mit Lauffläche, 3 - Förderband, 4 - Statorwicklung des Tachogenerator.

Abbildung 5 – Schema zur synchronen Geschwindigkeitsregelung von Förderbändern

Tachogenerator

Zur Messung der linearen Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitskörper von Kratzförderern werden magnetische Induktionssensoren verwendet, die keinerlei bewegliche Teile aufweisen. Das bewegliche Teil (Anker) sind in diesem Fall die Stahlabstreifer des Förderers, die sich im magnetischen Fluss eines Permanentmagnetsensors mit eigensicherer Spule bewegen. Wenn Stahlschaber einen magnetischen Fluss in der Spule kreuzen, wird eine variable EMK induziert, die direkt proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit und umgekehrt proportional zum Spalt zwischen dem Stahlkern der Spule und dem Schaber ist. Der magnetische Fluss, der zur EMK führt, in der Spule ändert sich in diesem Fall unter dem Einfluss von Stahlschabern, die sich über dem Sensor bewegen und Schwankungen des magnetischen Widerstands entlang des Weges zum Schließen des vom Permanentmagneten gebildeten magnetischen Flusses verursachen . Das Diagramm zur Überwachung der Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskörpers eines Kratzförderers mithilfe eines magnetischen Induktionssensors ist in Abbildung 6 dargestellt. Abbildung 6 zeigt: 1 – Kratzförderer, 2 – Stahlkern, 3 – Stahlscheibe, 4 – Kunststoffscheibe , 5 - Ring-Permanentmagnet, 6 - Sensorspule

Abbildung 6 – Schema zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskörpers

Kratzförderer mit magnetischem Induktionssensor

Magnetoelastische Sensoren. Das Funktionsprinzip magnetoelastischer Sensoren beruht auf der Eigenschaft ferromagnetischer Materialien, bei Verformung die magnetische Permeabilität m zu verändern. Diese Eigenschaft wird Magnetoelastizität genannt, die durch magnetoelastische Empfindlichkeit gekennzeichnet ist

Höchster Wert S m = 200 H/m2 basiert auf Permallay (Eisen-Nickel-Legierung). Einige Permallay-Sorten erhöhen bei einer Dehnung um 0,1 % den magnetischen Permeabilitätskoeffizienten um bis zu 20 %. Um jedoch selbst solch kleine Dehnungen zu erreichen, ist eine Belastung in der Größenordnung von 100–200 N/mm erforderlich, was sehr unpraktisch ist und dazu führt, dass der Querschnitt des ferromagnetischen Materials verringert werden muss und eine Stromquelle mit einem erforderlich ist Frequenz in der Größenordnung von Kilohertz.

Strukturell ist der magnetoelastische Sensor eine Spule 1 mit einem geschlossenen Magnetkreis 2 (siehe Abbildung 7). Die kontrollierte Kraft P, die den Kern verformt, verändert seine magnetische Permeabilität und folglich den induktiven Widerstand der Spule. Der Laststrom RL, beispielsweise eines Relais, wird durch den Widerstand der Spule bestimmt.

Magnetoelastische Sensoren werden zur Überwachung von Kräften (z. B. beim Beladen von Containern und Aufstellen von Käfigen auf Fäusten), Gesteinsdrücken usw. eingesetzt.

Die Vorteile magnetoelastischer Sensoren sind Einfachheit und Zuverlässigkeit.

Die Nachteile magnetoelastischer Sensoren bestehen darin, dass teure Materialien für Magnetkreise und deren spezielle Verarbeitung erforderlich sind.

Abbildung 7 – Magnetoelastischer Sensor

Piezoelektrische Sensoren. Der piezoelektrische Effekt ist Einkristallen einiger dielektrischer Substanzen (Quarz, Turmalin, Rochelle-Salz usw.) eigen. Der Kern des Effekts besteht darin, dass unter Einwirkung dynamischer mechanischer Kräfte auf den Kristall auf seinen Oberflächen elektrische Ladungen entstehen, deren Größe proportional zur elastischen Verformung des Kristalls ist. Die Abmessungen und die Anzahl der Kristallplatten werden je nach Stärke und erforderlicher Ladungsmenge ausgewählt. Piezoelektrische Sensoren werden in den meisten Fällen zur Messung dynamischer Prozesse und Stoßbelastungen, Vibrationen usw. eingesetzt.

Thermoelektrische Sensoren. Um Temperaturen zu messen in weiten Grenzen Es werden thermoelektrische Sensoren mit einer Temperatur von 200–2500 °C verwendet – Thermoelemente, die für die Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische EMK sorgen. Das Funktionsprinzip eines Thermoelements basiert auf dem Phänomen des thermoelektrischen Effekts, der darin besteht, dass, wenn die Verbindungsstelle und die Enden der Thermoelektroden in eine Umgebung mit unterschiedlichen Temperaturen t 1 und t 2 gebracht werden, ein durch ein Thermoelement gebildeter Kreis entsteht und einem Millivoltmeter erscheint eine Thermo-EMK, proportional zur Differenz zwischen diesen Temperaturen

Abbildung 8 – Thermoelementdiagramm

Die Leiter A und B von Thermoelementen bestehen aus unterschiedlichen Metallen und deren Legierungen. Das Phänomen des thermoelektrischen Effekts wird durch eine Kombination der Leiter A und B, Kupfer-Konstantan (bis 300 °C), Kupfer-Kopel (bis 600 °C), Chromel-Kopel (bis 800 °C), gegeben. Eisen – Kopel (bis 800 °C), Chromel – Alumel (bis 1300 °C), Platin – Platin-Rhodium (bis 1600 °C) usw.

Thermischer EMK-Wert für verschiedene Arten Thermoelemente reichen von zehntel bis zu mehreren zehn Millivolt. Beispielsweise ändert sie sich bei einem Kupfer-Konstantan-Thermoelement von 4,3 auf –6,18 mB, wenn sich die Sperrschichttemperatur von + 100 auf – 260 °C ändert.

Thermistorsensoren. Das Funktionsprinzip von Thermistorsensoren basiert auf der Eigenschaft des Messelements – des Thermistors –, seinen Widerstand bei Temperaturänderungen zu ändern. Thermistoren bestehen aus Metallen (Kupfer, Nickel, Zinn usw.) und Halbleitern (Mischungen aus Metalloxiden – Kupfer, Mangan usw.). Ein Metallthermistor besteht aus Draht, beispielsweise Kupfer, mit einem Durchmesser von etwa 0,1 mm, der spiralförmig auf einen Rahmen aus Glimmer, Porzellan oder Quarz gewickelt ist. Ein solcher Thermistor ist in einem Schutzrohr mit Anschlussklemmen eingeschlossen, das sich am Temperaturkontrollpunkt des Objekts befindet.

Halbleiterthermistoren werden in Form kleiner Stäbe und Scheiben mit Anschlüssen hergestellt.

Mit steigender Temperatur steigt der Widerstand von Metallthermistoren, während er bei den meisten Halbleiterthermistoren abnimmt.

Der Vorteil von Halbleiterthermistoren ist ihre hohe thermische Empfindlichkeit (30-mal höher als bei Metallthermistoren).

Der Nachteil von Halbleiterthermistoren ist die große Widerstandsstreuung und geringe Stabilität, was ihre Verwendung für Messungen erschwert. Daher Halbleiterthermistoren in Minenautomatisierungssystemen technologische Anlagen Wird hauptsächlich zur Überwachung der Temperaturwerte von Objekten und deren Wärmeschutz verwendet. In diesem Fall werden sie normalerweise in Reihe mit einem elektromagnetischen Relais an die Stromquelle angeschlossen.

Zur Temperaturmessung wird der Thermistor RK in eine Brückenschaltung eingebunden, die den gemessenen Widerstand in eine Spannung am Ausgang Uout umwandelt, die in der automatischen Steuerung oder im Messsystem verwendet wird.

Die Brücke kann ausgeglichen oder unsymmetrisch sein.

Bei der Nullmessmethode wird eine symmetrische Brücke verwendet. In diesem Fall ändert sich der Widerstand R3 (z. B. mit einem Sonderwiderstand). automatisches Gerät) nach einer Widerstandsänderung des Thermistors Rt, so dass an den Punkten A und B Potenzialgleichheit gewährleistet ist. Wenn die Skala des Widerstands R3 in Grad eingeteilt ist, kann die Temperatur anhand der Position von abgelesen werden sein Schieberegler. Der Vorteil dieser Methode ist die hohe Genauigkeit, der Nachteil ist jedoch die Komplexität. Messgerät, ein automatisches Trackingsystem.

Eine unsymmetrische Brücke erzeugt ein Signal Uout, proportional zur Überhitzung des Objekts. Durch die Auswahl der Widerstände R1, R2, R3 wird das Gleichgewicht der Brücke beim anfänglichen Temperaturwert erreicht und somit sichergestellt, dass die Bedingung erfüllt ist

Rt / R1= R3 / R2

Wenn sich der Wert der geregelten Temperatur und damit der Widerstand Rt ändert, wird das Gleichgewicht der Brücke gestört. Wenn Sie ein mV-Gerät mit einer Gradskala an dessen Ausgang anschließen, zeigt die Nadel des Geräts die gemessene Temperatur an.

Induktionsdurchflussmesser

Zur Steuerung der Versorgung einer Entwässerungspumpanlage können Induktionsdurchflussmesser, beispielsweise Typ IR-61M, verwendet werden. Das Funktionsprinzip eines Induktionsdurchflussmessers basiert auf dem Faradayschen Gesetz (dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion).

Strukturdiagramm Der Induktionsdurchflussmesser ist in Abbildung 9 dargestellt. Wenn eine leitende Flüssigkeit in einer Rohrleitung zwischen den Polen eines Magneten fließt, entsteht eine EMK in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Flüssigkeit und in der Richtung des Hauptmagnetflusses. U an den Elektroden, proportional zur Flüssigkeitsgeschwindigkeit v:

wobei B die magnetische Induktion im Spalt zwischen den Magnetpolen ist; d – Innendurchmesser der Rohrleitung.

Abbildung 9 – Aufbaudiagramm eines Induktionsdurchflussmessers

Wenn wir die Geschwindigkeit v durch den Volumenstrom Q ausdrücken, d. h.

Vorteile eines Induktionsdurchflussmessers:

Sie haben eine leichte Messwertträgheit;

In der Arbeitsleitung befinden sich keine Teile (daher treten nur minimale hydraulische Verluste auf).

Nachteile des Durchflussmessers:

Die Messwerte hängen von den Eigenschaften der zu messenden Flüssigkeit (Viskosität, Dichte) und der Art der Strömung (laminar, turbulent) ab;

Ultraschall-Durchflussmesser

Das Funktionsprinzip von Ultraschall-Durchflussmessern ist Folgendes

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschall in einem sich bewegenden Medium aus Gas oder Flüssigkeit ist gleich der geometrischen Summe der durchschnittlichen Bewegungsgeschwindigkeit des Mediums v ​​und der natürlichen Schallgeschwindigkeit in diesem Medium.

Das Konstruktionsdiagramm des Ultraschall-Durchflussmessers ist in Abbildung 10 dargestellt.

Abbildung 10 – Aufbaudiagramm eines Ultraschall-Durchflussmessers

Der Sender I erzeugt Ultraschallschwingungen mit einer Frequenz von 20 Hz und höher, die auf den Empfänger P fallen, der diese Schwingungen registriert (er befindet sich im Abstand l). Durchflussrate F ist gleich

wobei S die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsstroms ist; C – Schallgeschwindigkeit im Medium (für Flüssigkeit 1000–1500 m/s);

t1 ist die Ausbreitungsdauer der Schallwelle in Flussrichtung vom Sender I1 zum Empfänger P1;

t 2 – Ausbreitungsdauer der Schallwelle entgegen der Strömung vom Sender I2 zum Empfänger P2;

l ist der Abstand zwischen dem Sender I und dem Empfänger P;

k – Koeffizient, der die Geschwindigkeitsverteilung in der Strömung berücksichtigt.

Vorteile eines Ultraschall-Durchflussmessers:

a) hohe Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit;

b) die Fähigkeit, nichtleitende Flüssigkeiten zu messen.

Nachteil: erhöhte Anforderungen an die Verschmutzung des kontrollierten Wasserflusses.

2. Datenübertragungsgeräte

Über Kommunikationsleitungen (Kanäle) werden Informationen vom Automatisierungsobjekt zum Steuergerät übertragen. Abhängig vom physischen Medium, über das Informationen übertragen werden, können Kommunikationskanäle in die folgenden Typen unterteilt werden:

– Kabelleitungen– elektrisch (symmetrisch, koaxial, „ verdrilltes Paar" usw.), Glasfaser- und kombinierte Elektrokabel mit Glasfaserkernen;

– Stromversorgung von Niederspannungs- und Hochspannungsnetzen;

– Infrarotkanäle;

– Radiosender.

Die Informationsübertragung über Kommunikationskanäle kann ohne Informationskomprimierung erfolgen, d.h. Ein Informationssignal (analog oder diskret) wird über einen Kanal übertragen, und bei der Informationskomprimierung werden viele Informationssignale über einen Kommunikationskanal übertragen. Die Informationsverdichtung dient der Fernübertragung von Informationen über eine beträchtliche Entfernung (z. B. von Automatisierungsgeräten auf einer Straße zu einem Schrämgerät oder von einem Abschnitt eines Bergwerks an die Oberfläche zu einem Disponenten) und kann mithilfe verschiedener Signaltypen erfolgen Codierung.

Technische Systeme, die die Übertragung von Informationen über den Zustand des Objekts und Steuerbefehlen über eine Distanz über Kommunikationskanäle gewährleisten können Fernsteuerungs- und Messsysteme oder Telemechanische Systeme. In Fernsteuerungs- und Messsystemen verwendet jedes Signal eine eigene Leitung – einen Kommunikationskanal. So viele Signale es gibt, so viele Kommunikationskanäle werden benötigt. Daher ist bei der Fernsteuerung und -messung die Anzahl der kontrollierten Objekte, insbesondere über große Entfernungen, meist begrenzt. In telemechanischen Systemen wird nur eine Leitung bzw. ein Kommunikationskanal verwendet, um viele Nachrichten an eine große Anzahl von Objekten zu übertragen. Informationen werden in verschlüsselter Form übertragen und jedes Objekt „kennt“ seinen Code, sodass die Anzahl der gesteuerten oder verwalteten Objekte praktisch unbegrenzt ist, nur der Code wird komplexer. Telemechaniksysteme werden in diskrete und analoge Systeme unterteilt. Es werden diskrete Fernwirksysteme bezeichnet Telealarmsysteme(TS) ermöglichen sie die Übertragung einer endlichen Anzahl von Objektzuständen (z. B. „Ein“, „Aus“). Analoge Fernsehüberwachungssysteme werden genannt Telemetriesysteme(TI) sorgen für die Übertragung kontinuierlicher Änderungen aller Parameter, die den Zustand des Objekts charakterisieren (z. B. Änderungen von Spannung, Strom, Geschwindigkeit usw.).

Die Elemente, aus denen diskrete Signale bestehen, weisen verschiedene qualitative Eigenschaften auf: Impulsamplitude, Impulspolarität und -dauer, Frequenz oder Phase des Wechselstroms, Code beim Senden einer Reihe von Impulsen. Telemechanische Systeme werden ausführlicher besprochen in.

Sie werden zum Informationsaustausch zwischen Mikroprozessorsteuerungen verschiedener Automatisierungssystemgeräte, einschließlich Steuercomputern, verwendet besondere Mittel, Methoden und Regeln der Interaktion – Schnittstellen. Je nach Art der Datenübertragung unterscheidet man zwischen parallelen und seriellen Schnittstellen. IN parallele Schnittstelle q Datenbits werden übertragen Q Kommunikationsleitungen. IN serielle Schnittstelle Die Datenübertragung erfolgt üblicherweise über zwei Leitungen: Eine überträgt kontinuierlich Taktimpulse (Synchronisationsimpulse) vom Timer und die zweite überträgt Informationen.

In Automatisierungssystemen für Bergbaumaschinen werden am häufigsten serielle Schnittstellen der Standards RS232 und RS485 verwendet.

Die RS232-Schnittstelle ermöglicht die Kommunikation zwischen zwei Computern, einem Steuercomputer und einem Mikrocontroller oder die Kommunikation zwischen zwei Mikrocontrollern mit Geschwindigkeiten von bis zu 19600 bps über eine Entfernung von bis zu 15 m.

Die RS-485-Schnittstelle ermöglicht den Datenaustausch zwischen mehreren Geräten über eine Zweidraht-Kommunikationsleitung im Halbduplex-Modus. Die RS-485-Schnittstelle ermöglicht eine Datenübertragung mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 Mbit/s. Die maximale Übertragungsreichweite hängt von der Geschwindigkeit ab: bei einer Geschwindigkeit von 10 Mbit/s maximale Länge Leitung – 120 m, bei einer Geschwindigkeit von 100 kbit/s – 1200 m. Die Anzahl der an eine Schnittstellenleitung angeschlossenen Geräte hängt von der Art der im Gerät verwendeten Transceiver ab. Ein Sender ist für die Steuerung von 32 Standardempfängern ausgelegt. Empfänger sind mit Eingangsimpedanzen von 1/2, 1/4, 1/8 des Standards erhältlich. Bei Verwendung solcher Empfänger kann die Gesamtzahl der Geräte entsprechend erhöht werden: 64, 128 oder 256. Die Datenübertragung zwischen Controllern erfolgt nach Regeln, die als Protokolle bezeichnet werden. Austauschprotokolle arbeiten in den meisten Systemen nach dem Master-Slave-Prinzip. Ein Gerät auf der Autobahn ist der Master und initiiert den Austausch, indem es Anfragen an Slave-Geräte sendet, die sich in ihren logischen Adressen unterscheiden. Eines der beliebtesten Protokolle ist das Modbus-Protokoll.

2. Aktoren

Ausführung der Entscheidung, d.h. die Umsetzung der dem erzeugten Steuersignal entsprechenden Steueraktion erfolgt Aktoren (ED). Im Allgemeinen ist ein Aktor eine Kombination aus einem Aktor (AM) und einer Regulierungsbehörde (RO). Die Position der Aktoren im Blockdiagramm des lokalen ACS ist in Abbildung 11 dargestellt.

Abbildung 11 – Position der Aktoren im Blockdiagramm eines lokalen automatischen Steuerungssystems

Ein Aktuator (AM) ist ein Gerät, das von der Steuereinheit (SPS) erzeugte Steuersignale in Signale umwandelt, die zur Beeinflussung der letzten Verbindung des ACS – der Regulierungsbehörde (RO) – geeignet sind.

Der Aktuator besteht aus folgenden Grundelementen:

Exekutivmotor (Elektromotor, Kolben, Membran);

Kupplungselement (Kupplung, Scharnier);

Getriebe-Umwandlungselement (Getriebe mit Abtriebshebel oder -stange);

Leistungsverstärker (elektrisch, pneumatisch, hydraulisch, kombiniert)

Bei einem bestimmten MI-Modell fehlen möglicherweise einige Elemente (außer dem Stellmotor).

Die Hauptanforderung an den IM: Bewegung des RO mit möglichst geringer Verzerrung der Steuergesetze der generierten SPS, d.h. Der MI muss über ausreichende Geschwindigkeit und Genauigkeit verfügen.

Hauptmerkmale:

a) Nenn- und Maximaldrehmomentwert

auf die Abtriebswelle (rotierend) oder Kräfte auf die Abtriebsstange;

b) die Rotationszeit der Abtriebswelle des IM oder der Hub seiner Stange;

c) der Maximalwert des Drehwinkels oder Hubs der Abtriebswelle

d) tote Zone.

Aktoren werden nach klassifiziert die folgenden Zeichen:

1) Bewegung des Regulierungsorgans (rotierend und linear);

2) Design (elektrisch, hydraulisch, pneumatisch);

Elektrisch – mit Antrieben Elektromotor und ein Elektromagnet;

Hydraulisch – mit Antrieben: Kolben, Kolben, von einem Hydraulikmotor;

Pneumatisch – mit Antrieben: Kolben, Kolben, Membran, Membran, von einem Luftmotor.

In der Praxis wird am häufigsten elektrische MI eingesetzt. Elektrische MI werden klassifiziert als:

elektromagnetisch;

Elektromotor

Elektromagnetische MI werden unterteilt in:

IM mit Laufwerken von elektromagnetische Kupplungen zur Übertragung von Drehbewegungen (Reib- und Rutschkupplungen);

IMs mit Magnetantrieb sind 2-Punkt-Geräte (d. h. für die 2-Punkt-Steuerung ausgelegt), die eine translatorische Bewegung der Antriebselemente nach dem diskreten Prinzip „Ein – Aus“ ausführen.

Elektromotoren MI sind unterteilt in:

Singleturn – der Drehwinkel der Abtriebswelle überschreitet nicht 360 0. Beispiel: MEO (elektrischer Singleturn-Mechanismus). Sie verwenden einphasige und dreiphasige (MEOK, MEOB) Asynchronmotoren.

Multiturn – zur Fern- und lokalen Steuerung von Rohrleitungsarmaturen (Ventilen).

In Automatisierungssystemen von Bergbaumaschinen werden häufig elektrische Hydraulikverteiler, beispielsweise die Typen GSD und 1RP2, als Aktoren eingesetzt. Der elektrische Hydraulikverteiler 1RP2 dient zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit und der Schneidelemente des Mähdreschers als Teil der automatischen Laststeuerungen URAN.1M und des Automatisierungssystems SAUK02.2M. Der elektrohydraulische Verteiler 1RP2 ist ein hydraulisches Schieberventil mit elektromagnetischem Zugantrieb.

Die Regulierungsbehörde (RO) ist das letzte Element des ACS, das direkten Kontrolleinfluss auf das Betriebssystem ausübt. RO verändert den Fluss von Material, Energie, gegenseitige Übereinkunft Teile von Apparaten, Maschinen oder Mechanismen in Richtung des normalen Ablaufs des technologischen Prozesses.

Das Hauptmerkmal des RO ist seine statische Eigenschaft, d.h. das Verhältnis zwischen dem Ausgangsparameter Y (Durchfluss, Druck, Spannung) und dem Hubwert des Reglers in Prozent.

RO bietet:

a) Zwei-Positionen-Regelung – das RO-Tor bewegt sich schnell von einer Extremposition zur anderen.

b) kontinuierlich – in diesem Fall ist es notwendig, dass die Durchsatzcharakteristik des RO genau definiert ist (Schieber, Hahn, Absperrklappe).

Zu den Mitteln zur Erzeugung und Primärverarbeitung von Informationen gehören Tastaturgeräte zum Aufbringen von Daten auf Karten, Bänder oder andere Informationsträger durch mechanische (Stanzen) oder magnetische Verfahren; Die gesammelten Informationen werden zur späteren Verarbeitung oder Reproduktion übertragen. Aus Tastaturgeräten, Stanz- oder Magnetblöcken und Sendern werden Produktionsschreiber für lokale und systemische Zwecke gebildet, die in Werkstätten, Lagern und anderen Produktionsstätten Primärinformationen generieren.

Zur automatischen Informationsgewinnung werden Sensoren (Primärwandler) eingesetzt. Es handelt sich um Geräte mit sehr unterschiedlichen Funktionsprinzipien, die Veränderungen in den kontrollierten Parametern technologischer Prozesse erfassen. Moderne Messtechnik kann mehr als 300 verschiedene physikalische, chemische und andere Größen direkt auswerten, erfordert jedoch eine Automatisierung in vielen neuen Bereichen Menschliche Aktivität manchmal reicht es nicht. Eine wirtschaftlich sinnvolle Erweiterung des Sensorspektrums im GPS wird durch die Vereinheitlichung der empfindlichen Elemente erreicht. Empfindliche Elemente, die auf Druck, Kraft, Gewicht, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Schall, Licht, thermische und radioaktive Strahlung reagieren, werden in Sensoren verwendet, um die Belastung von Geräten und deren Betriebsmodi, die Qualität der Verarbeitung und die Berücksichtigung der Produktfreisetzung zu steuern. Überwachung ihrer Bewegungen auf Förderbändern, Beständen und Verbrauch von Materialien, Werkstücken, Werkzeugen usw. Die Ausgangssignale all dieser Sensoren werden in elektrische oder pneumatische Standardsignale umgewandelt, die von anderen Geräten übertragen werden.

Zu den Geräten zur Übertragung von Informationen gehören Signalwandler in für den Rundfunk geeignete Energieformen, telemechanische Geräte zur Übertragung von Signalen über Kommunikationskanäle über große Entfernungen und Schalter zur Verteilung von Signalen an Orte, an denen Informationen verarbeitet oder präsentiert werden. Diese Geräte verbinden alle peripheren Informationsquellen (Tastaturgeräte, Sensoren) mit dem zentralen Teil des Steuerungssystems. Ihr Zweck ist effiziente Nutzung Kommunikationskanäle, wodurch Signalverzerrungen und der Einfluss möglicher Interferenzen bei der Übertragung über drahtgebundene und drahtlose Leitungen vermieden werden.

Zu den Geräten zur logischen und mathematischen Informationsverarbeitung gehören Funktionswandler, die die Art, Form oder Kombination von Informationssignalen ändern, sowie Geräte zur Verarbeitung von Informationen nach vorgegebenen Algorithmen (einschließlich Computern), um Gesetze und Steuerungs-(Regelungs-)Modi umzusetzen.

Computer zur Kommunikation mit anderen Teilen des Steuerungssystems sind mit Informationseingabe- und -ausgabegeräten sowie Speichergeräten zur temporären Speicherung von Quelldaten, Zwischen- und Datenspeichern ausgestattet endgültige Ergebnisse Berechnungen usw. (siehe Dateneingabe. Datenausgabe, Speichergerät).

Geräte zur Informationsdarstellung zeigen dem menschlichen Bediener den Zustand von Produktionsprozessen an und zeichnen ihn auf die wichtigsten Parameter. Solche Geräte sind Signaltafeln, Gedächtnisschalttafeln mit visuellen Symbolen auf Tafeln oder Bedienfeldern, sekundäre Zeiger- und digitale Anzeige- und Aufzeichnungsinstrumente, Kathodenstrahlröhren, alphabetische und digitale Schreibmaschinen.

Geräte zur Erzeugung von Steueraktionen wandeln schwache Informationssignale in stärkere Energieimpulse der erforderlichen Form um, die zur Aktivierung von Schutz-, Regel- oder Steueraktoren erforderlich sind.

Sicherheit Gute Qualität Produkte ist mit der Automatisierung der Steuerung in allen Hauptstufen der Produktion verbunden. Subjektive menschliche Einschätzungen werden durch objektive Indikatoren von automatischen Messstationen ersetzt, die an zentrale Stellen angeschlossen sind, an denen die Fehlerquelle ermittelt und von wo aus Befehle gesendet werden, um Abweichungen außerhalb der Toleranzen zu verhindern. Von besonderer Bedeutung ist die automatische Steuerung mittels Computer bei der Herstellung funktechnischer und funkelektronischer Produkte aufgrund ihrer Massenproduktion und einer erheblichen Anzahl gesteuerter Parameter. Nicht weniger wichtig sind abschließende Tests der fertigen Produkte auf Zuverlässigkeit (siehe Zuverlässigkeit). technische Geräte). Automatisierte Prüfstände für Funktions-, Festigkeits-, Klima-, Energie- und Fachprüfungen ermöglichen Ihnen eine schnelle und identische Überprüfung technischer und technischer Prüfungen wirtschaftliche Merkmale Produkte (Produkte).

Betätigungsgeräte bestehen aus Startgeräten, hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Betätigungsmechanismen (Servomotoren) und Regulierungsbehörden, die direkt auf den automatisierten Prozess einwirken. Es ist wichtig, dass ihr Betrieb keine unnötigen Energieverluste verursacht und die Effizienz des Prozesses verringert. Zum Beispiel die Drosselung, die üblicherweise zur Regulierung des Dampf- und Flüssigkeitsstroms auf Basis einer Erhöhung eingesetzt wird hydraulischer Widerstand In Rohrleitungen werden sie durch die Beeinflussung von Strömungsformmaschinen oder andere, fortschrittlichere Methoden zur Änderung der Strömungsgeschwindigkeit ohne Druckverlust ersetzt. Von großer Bedeutung ist die wirtschaftliche und zuverlässige Steuerung eines Wechselstrom-Elektroantriebs, der Einsatz getriebeloser Elektroantriebe und kontaktloser Vorschaltgeräte zur Ansteuerung von Elektromotoren.

Die im GSP umgesetzte Idee, Instrumente zur Überwachung, Regelung und Steuerung in Form von Einheiten zu konstruieren, die aus unabhängigen Blöcken bestehen, die bestimmte Funktionen ausführen, ermöglichte es, durch verschiedene Kombinationen dieser Blöcke eine breite Palette von Geräten für zu erhalten Verschiedene Probleme mit den gleichen Mitteln lösen. Die Vereinheitlichung von Ein- und Ausgangssignalen gewährleistet die Kombination von Blöcken mit unterschiedlichen Funktionen und deren Austauschbarkeit.

Das GSP umfasst pneumatische, hydraulische und elektronische Geräte und Geräte. Am vielseitigsten sind elektrische Geräte, die zum Empfang, zur Übertragung und zur Wiedergabe von Informationen bestimmt sind.

Der Einsatz eines universellen Systems industrieller pneumatischer Automatisierungselemente (USEPPA) ermöglichte es, die Entwicklung pneumatischer Geräte hauptsächlich auf deren Zusammenbau aus Standardeinheiten und Teilen mit wenigen Anschlüssen zu reduzieren. Pneumatikgeräte werden in vielen feuer- und explosionsgefährdeten Branchen häufig zur Steuerung und Regelung eingesetzt.

GSP-Hydraulikgeräte werden ebenfalls aus Blöcken zusammengebaut. Hydraulische Instrumente und Geräte steuern Geräte, die hohe Geschwindigkeiten erfordern, um Steuerelemente mit erheblichem Kraftaufwand und hoher Präzision zu bewegen, was besonders bei Werkzeugmaschinen und automatischen Linien wichtig ist.

Um GSP-Anlagen möglichst rational zu systematisieren und die Effizienz ihrer Produktion zu steigern sowie den Entwurf und die Konfiguration automatisierter Steuerungssysteme zu vereinfachen, werden GSP-Geräte bei der Entwicklung zu Aggregatkomplexen zusammengefasst. Aggregatkomplexe kombinieren dank der Standardisierung der Eingabe-Ausgabe-Parameter und des Blockdesigns von Geräten verschiedene technische Mittel am bequemsten, zuverlässigsten und wirtschaftlichsten automatisierte Systeme Steuerungen und ermöglichen Ihnen den Aufbau einer Vielzahl spezialisierter Installationen aus Mehrzweck-Automatisierungseinheiten.

Gezielte Aggregation von Analysegeräten, Prüfmaschinen, Massendosierungsmechanismen mit einheitlichen Mess-, Computer- und Bürogeräten erleichtern und beschleunigen die Erstellung grundlegender Designs dieser Geräte und die Spezialisierung von Fabriken für ihre Produktion.

Die Klassifizierung technischer Automatisierungsgeräte ist nicht allzu kompliziert und aufwendig. Im Allgemeinen weisen technologische Automatisierungstools jedoch eine recht verzweigte Klassifizierungsstruktur auf. Versuchen wir es herauszufinden.

Moderne Mittel Die Automatisierung wird in zwei Gruppen unterteilt: geschaltete und nicht kommutierte (programmierte) technische Automatisierungsmittel:

1) Geschaltete Automatisierungsausrüstung

Regulierungsbehörden

Relaisschaltungen

2) Programmierte Automatisierungstools

ADSP-Prozessoren

ADSP-Prozessoren sind ein Automatisierungstool, das zur komplexen mathematischen Analyse von Prozessen im System verwendet wird. Diese Prozessoren verfügen über Hochgeschwindigkeits-Eingabe-/Ausgabemodule, die Daten mit hohen Frequenzen an den Zentralprozessor übertragen können, der mithilfe komplexer Mathematik den Betrieb des Systems analysiert. Ein Beispiel sind Schwingungsdiagnosesysteme, die Fourier-Reihen zur Analyse nutzen, Spektralanalyse und einen Impulszähler. In der Regel werden solche Prozessoren in Form einer separaten PCI-Karte implementiert, die in den entsprechenden Steckplatz des Computers eingebaut wird und die CPU für die mathematische Verarbeitung nutzt.

SPS (speicherprogrammierbare Steuerung)

SPSen sind die gebräuchlichsten Automatisierungswerkzeuge. Sie verfügen über eine eigene Stromversorgung, einen Zentralprozessor, RAM, Netzwerkkarte, Ein-/Ausgabemodule. Der Vorteil ist eine hohe Zuverlässigkeit des Systems und eine Anpassung an industrielle Bedingungen. Darüber hinaus kommen Programme zum Einsatz, die zyklisch laufen und über einen sogenannten Watch Dog verfügen, der ein Einfrieren des Programms verhindern soll. Außerdem läuft das Programm sequentiell ab und weist keine parallelen Verbindungen und Verarbeitungsschritte auf, die zu negativen Folgen führen könnten.

PKK (Programmierbare Computersteuerungen)

PKK ist ein Computer mit Ein-/Ausgabekarten, Netzwerkkarten, die zur Ein-/Ausgabe von Informationen verwendet werden.

PACK

PAK ( programmierte automatisierte Steuerungen) – PLC+PKK. Sie verfügen über eine verteilte Netzwerkstruktur zur Datenverarbeitung (mehrere SPS und PCs).

· Spezialisierte Controller

Spezialregler sind keine frei programmierbaren Automatisierungswerkzeuge, sondern nutzen Standardprogramme, bei denen nur einige Koeffizienten geändert werden können (PID-Reglerparameter, Aktorlaufzeit, Verzögerungen usw.). Derartige Steuerungen orientieren sich an einem bisher bekannten Steuerungssystem (Lüftung, Heizung, Warmwasserbereitung). Zu Beginn des neuen Jahrtausends verbreiteten sich diese technischen Mittel der Automatisierung.

Ein Merkmal von ADSP und PKK ist die Verwendung von Standardprogrammiersprachen: C, C++, Assembler, Pascal, da diese auf einem PC erstellt werden. Diese Funktion von Automatisierungstools ist sowohl ein Vorteil als auch ein Nachteil.

Der Vorteil besteht darin, dass mit Standardprogrammiersprachen ein komplexerer und flexiblerer Algorithmus geschrieben werden kann. Der Nachteil besteht darin, dass man für die Arbeit mit ihnen Treiber erstellen und eine komplexere Programmiersprache verwenden muss. Der Vorteil von SPS und PACs liegt in der Verwendung von technischen Programmiersprachen, die durch IEC 61131-3 standardisiert sind. Diese Sprachen sind nicht für einen Programmierer, sondern für einen Elektrotechniker gedacht.

Prinzip der Informationstransformation

Managementprinzipien basieren auf dem Prinzip der Informationstransformation.

Konverter sind Geräte zur Umwandlung von Größen einer physikalischen Art in eine andere und umgekehrt.

Sensoren sind Geräte, die abhängig vom Code des technologischen Prozesses oder der Auswirkung von Informationen auf sie ein diskretes Signal erzeugen.

Informationen und Methoden zur Konvertierung

Die Informationen müssen Folgendes enthalten Eigenschaften:

1. Informationen müssen entsprechend dem angenommenen Kodierungssystem bzw. dessen Darstellung verständlich sein.

2. Informationsübertragungskanäle müssen lärmsicher sein und das Eindringen falscher Informationen verhindern.

3. Informationen müssen für die Verarbeitung geeignet sein.

4. Informationen sollten bequem zu speichern sein.

Zur Übermittlung von Informationen werden Kommunikationskanäle genutzt, die künstlich, natürlich oder gemischt sein können.

Reis. 3. Kommunikationskanäle

Auf die Kommunikationskanäle werden wir etwas später noch näher eingehen.