Ταξινόμηση εξοπλισμού τεχνικού αυτοματισμού με βάση τη λειτουργικότητα. Αυτοματοποίηση τεχνολογικών διαδικασιών και παραγωγής. Τεχνολογίες αυτοματισμού παραγωγής. Ομοσπονδιακή Υπηρεσία για την Εκπαίδευση

Ομοσπονδιακή Υπηρεσία για την Εκπαίδευση

Κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα

ανώτερη επαγγελματική εκπαίδευση

"Κρατικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Ομσκ"

V.N. Gudinov, A.P. Κορνεϊτσούκ

ΤΕΧΝΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ
Σημειώσεις διάλεξης

Ομσκ 2006
UDC 681.5.08(075)

BBK 973,26-04ya73

σολ
ΑΝΑΘΕΩΡΗΤΕΣ:
Ν.Σ. Galdin, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθηγητής του Τμήματος PTTM και G, SibADI,

V.V. Zakharov, επικεφαλής του τμήματος αυτοματισμού της ZAO NOMBUS.
Gudinov V.N., Korneychuk A.P.

σολ Τεχνικά μέσααυτοματισμός: Σημειώσεις διάλεξης. – Omsk: Omsk State Technical University Publishing House, 2006. – 52 p.
Οι σημειώσεις της διάλεξης παρέχουν βασικές πληροφορίες για τα σύγχρονα τεχνικά εργαλεία και εργαλεία αυτοματισμού λογισμικού-υλισμικού (TSA) και τα συγκροτήματα λογισμικού-υλισμικού (STC), τις αρχές της κατασκευής τους, την ταξινόμηση, τη σύνθεση, τον σκοπό, τα χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά της εφαρμογής σε διάφορους αυτοματοποιημένους ελέγχους και ρυθμίσεις συστήματα τεχνολογικών διεργασιών (APCS).

Οι σημειώσεις διαλέξεων προορίζονται για φοιτητές πλήρους, βραδινής, αλληλογραφίας και εξ αποστάσεως εκπαίδευσης στην ειδικότητα 220301 - «Αυτοματοποίηση τεχνολογικών διαδικασιών και παραγωγής».
Δημοσιεύθηκε με απόφαση του συντακτικού και εκδοτικού συμβουλίου του Κρατικού Τεχνικού Πανεπιστημίου του Ομσκ.
UDC 681.5.08(075)

BBK 973,26-04ya73

© V.N. Gudinov, A.P. Korneychuk 2006

© Πολιτεία Ομσκ

Πολυτεχνείο, 2006

1. ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ
Σκοπός του μαθήματος «Εργαλεία Τεχνικού Αυτοματισμού» (TSA) είναι η μελέτη της στοιχειώδους βάσης συστημάτων αυτόματο έλεγχοτεχνολογικές διαδικασίες. Αρχικά, παρουσιάζουμε τις βασικές έννοιες και ορισμούς.

Στοιχείο(συσκευή) – ένα δομικά πλήρες τεχνικό προϊόν σχεδιασμένο να εκτελεί ορισμένες λειτουργίες σε συστήματα αυτοματισμού (μέτρηση, μετάδοση σήματος, αποθήκευση πληροφοριών, επεξεργασία, παραγωγή εντολών ελέγχου κ.λπ.).

Αυτόματο σύστημα ελέγχου (ACS)– ένα σύνολο τεχνικών συσκευών και λογισμικού και υλικού που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για την εφαρμογή ενός συγκεκριμένου νόμου ελέγχου (αλγόριθμος).

Αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου διεργασιών (APCS)– ένα σύστημα σχεδιασμένο για την ανάπτυξη και εφαρμογή ενεργειών ελέγχου σε ένα αντικείμενο τεχνολογικού ελέγχου και είναι ένα σύστημα ανθρώπου-μηχανής που παρέχει αυτόματη συλλογή και επεξεργασία πληροφοριών απαραίτητων για τον έλεγχο αυτού του τεχνολογικού αντικειμένου σύμφωνα με αποδεκτά κριτήρια (τεχνικά, τεχνολογικά, οικονομικά).

Αντικείμενο Τεχνολογικού Ελέγχου (TOU) -ένα σύνολο τεχνολογικού εξοπλισμού και την τεχνολογική διαδικασία που εφαρμόζεται σε αυτόν σύμφωνα με τις σχετικές οδηγίες και κανονισμούς.

Κατά τη δημιουργία σύγχρονων αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου διεργασιών, παρατηρείται παγκόσμια ενοποίηση και ενοποίηση τεχνικές λύσεις. Η κύρια απαίτηση των σύγχρονων συστημάτων αυτόματου ελέγχου είναι το άνοιγμα του συστήματος, όταν ορίζονται και περιγράφονται οι μορφές δεδομένων που χρησιμοποιούνται και η διαδικαστική διεπαφή, γεγονός που επιτρέπει τη σύνδεση «εξωτερικών» ανεξάρτητα ανεπτυγμένων συσκευών και συσκευών σε αυτό. Πίσω τα τελευταία χρόνιαΗ αγορά TCA έχει αλλάξει σημαντικά, έχουν δημιουργηθεί πολλές εγχώριες επιχειρήσεις που παράγουν εργαλεία και συστήματα αυτοματισμού και εμφανίστηκαν ολοκληρωμένοι συστημάτων. Από τις αρχές της δεκαετίας του '90, κορυφαίοι ξένοι κατασκευαστές TCA άρχισαν να εισάγουν ευρέως τα προϊόντα τους στις χώρες της ΚΑΚ μέσω γραφείων πωλήσεων, υποκαταστημάτων, κοινοπραξιών και εταιρειών αντιπροσώπων.

Εντατική ανάπτυξη και ταχεία δυναμική της αγοράς μοντέρνα τεχνολογίαδιαχείρισης απαιτούν την εμφάνιση βιβλιογραφίας που αντικατοπτρίζει την τρέχουσα κατάσταση της TCA. Επί του παρόντος, οι πιο πρόσφατες πληροφορίες σχετικά με τον εξοπλισμό αυτοματισμού εγχώριων και ξένων εταιρειών είναι διάσπαρτες και παρουσιάζονται κυρίως σε περιοδικά ή στο παγκόσμιο Διαδίκτυο σε ιστότοπους κατασκευαστικών εταιρειών ή σε εξειδικευμένες πύλες πληροφοριών όπως www.asutp.ru, www.mka.ru , www.industrialauto.ru. Σκοπός αυτών των σημειώσεων διάλεξης είναι η συστηματική παρουσίαση υλικού για τα στοιχεία και τα βιομηχανικά συγκροτήματα του TSA. Η περίληψη προορίζεται για φοιτητές της ειδικότητας «Αυτοματοποίηση Τεχνολογικών Διαδικασιών και Παραγωγής» που σπουδάζουν τον κλάδο «Τεχνικά Εργαλεία Αυτοματισμού».

1.1. Ταξινόμηση TSA κατά λειτουργικό σκοπό στο ACS

Σύμφωνα με το GOST 12997-84, ολόκληρο το συγκρότημα TSA, σύμφωνα με τον λειτουργικό τους σκοπό στο ACS, χωρίζεται στις ακόλουθες επτά ομάδες (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Ταξινόμηση TSA κατά λειτουργικό σκοπό στο ACS:

CS – σύστημα ελέγχου. OU – αντικείμενο ελέγχου. CS – κανάλια επικοινωνίας.

Μνήμη – κύριες συσκευές. UPI – συσκευές επεξεργασίας πληροφοριών.

USPU – συσκευές ενίσχυσης και μετατροπής. UIO – συσκευές προβολής πληροφοριών. IM – ενεργοποιητές. RO – φορείς εργασίας. KU – συσκευές ελέγχου. D – αισθητήρες. VP – δευτερεύοντες μετατροπείς

1.2. Τάσεις ανάπτυξης TCA
1. Αυξημένη λειτουργικότητα TCA:

– στη λειτουργία ελέγχου (από την απλούστερη έναρξη/διακοπή και αυτόματη αντιστροφή έως κυκλικό και αριθμητικό πρόγραμμα και προσαρμοστικό έλεγχο).

– στη λειτουργία συναγερμού (από τους απλούστερους λαμπτήρες έως τις οθόνες κειμένου και γραφικών).

– στη διαγνωστική λειτουργία (από την ένδειξη ανοιχτού κυκλώματος έως τη δοκιμή λογισμικού ολόκληρου του συστήματος αυτοματισμού).

– σε λειτουργία επικοινωνίας με άλλα συστήματα (από ενσύρματες επικοινωνίες έως δικτυωμένες βιομηχανικές εγκαταστάσεις).

2. Η επιπλοκή της βάσης του στοιχείου σημαίνει μετάβαση από κυκλώματα επαφής ρελέ σε κυκλώματα χωρίς επαφή που βασίζονται σε ημιαγωγούς μεμονωμένα στοιχεία, και από αυτά σε ολοκληρωμένα κυκλώματα αυξανόμενων βαθμών ολοκλήρωσης (Εικ. 2).

Ρύζι. 2. Στάδια ανάπτυξης ηλεκτρικών οχημάτων
3. Μετάβαση από άκαμπτες δομές (υλισμικό, κύκλωμα) σε εύκαμπτες (επαναδιαμορφώσιμες, επαναπρογραμματιζόμενες) δομές.

4. Μετάβαση από χειροκίνητες (διαισθητικές) μεθόδους σχεδιασμού TSA σε μηχανικά, επιστημονικά βασισμένα συστήματα σχεδιασμός με τη βοήθεια υπολογιστή(ΠΑΛΗΑΝΘΡΩΠΟΣ).

1.3. Μέθοδοι απεικόνισης TCA
Στη διαδικασία της μελέτης αυτού του μαθήματος, διάφορες μέθοδοι απεικόνισης και παρουσίασης TCA και αυτών συστατικά. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα είναι τα ακόλουθα:

1. Εποικοδομητική μέθοδος(Εικ. 7-13) περιλαμβάνει την απεικόνιση οργάνων και συσκευών χρησιμοποιώντας μεθόδους σχέδιο μηχανολογίαςμε τη μορφή τεχνικών σχεδίων, σχεδιαγραμμάτων, γενικών όψεων, προβολών (συμπεριλαμβανομένων των αξονομετρικών), τομών, τομών κ.λπ. .

2. Μέθοδος κυκλώματος(Εικ. 14.16-21.23) προϋποθέτει, σύμφωνα με το GOST ESKD, την αναπαράσταση του TSA με κυκλώματα διαφόρων τύπων (ηλεκτρικά, πνευματικά, υδραυλικά, κινηματικά) και τύπους (δομικά, λειτουργικά, θεμελιώδη, εγκατάστασης κ.λπ.).

3. Μαθηματικό μοντέλοχρησιμοποιείται πιο συχνά για TSA που εφαρμόζεται σε λογισμικό και μπορεί να αντιπροσωπεύεται από:

– συναρτήσεις μεταφοράς τυπικών δυναμικών συνδέσεων.

– διαφορικές εξισώσεις συνεχιζόμενων διεργασιών.

– λογικές συναρτήσεις για τον έλεγχο των εξόδων και των μεταβάσεων.

– γραφήματα κατάστασης, κυκλογράμματα, διαγράμματα χρόνου (Εικ. 14, 28).

– μπλοκ διαγράμματα αλγορίθμων λειτουργίας (Εικ. 40) κ.λπ.
1.4. Βασικές αρχές κατασκευής TCA
Για την κατασκευή σύγχρονων αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου διεργασιών, απαιτείται μια ποικιλία συσκευών και στοιχείων. Η ικανοποίηση των αναγκών συστημάτων ελέγχου τόσο διαφορετικής ποιότητας και πολυπλοκότητας για εξοπλισμό αυτοματισμού με την ατομική τους ανάπτυξη και παραγωγή θα καθιστούσε το πρόβλημα του αυτοματισμού τεράστιο και το εύρος των οργάνων και των συσκευών αυτοματισμού σχεδόν απεριόριστο.

Στα τέλη της δεκαετίας του '50, η ΕΣΣΔ διατύπωσε το πρόβλημα της δημιουργίας ενός ενιαίου Κρατικό Σύστημα Βιομηχανικών Οργάνων και Εξοπλισμού Αυτοματισμού (GSP)– αντιπροσωπεύει ένα ορθολογικά οργανωμένο σύνολο οργάνων και συσκευών που ικανοποιούν τις αρχές της τυποποίησης, της ενοποίησης, της συγκέντρωσης και προορίζονται για την κατασκευή αυτοματοποιημένων συστημάτων μέτρησης, παρακολούθησης, ρύθμισης και διαχείρισης τεχνολογικών διαδικασιών σε διάφορους κλάδους. Και από τη δεκαετία του '70, το ΣΓΠ καλύπτει επίσης μη βιομηχανικούς τομείς ανθρώπινης δραστηριότητας, όπως επιστημονική έρευνα, δοκιμές, ιατρική κ.λπ.

Πληκτρολόγηση- πρόκειται για μια λογική μείωση της ποικιλίας επιλεγμένων τύπων, σχεδίων μηχανημάτων, εξοπλισμού, συσκευών, σε έναν μικρό αριθμό από τα καλύτερα δείγματα από οποιαδήποτε άποψη, τα οποία έχουν σημαντικά ποιοτικά χαρακτηριστικά. Κατά τη διαδικασία τυποποίησης, αναπτύσσονται και εγκαθίστανται τυποποιημένα σχέδια, τα οποία περιέχουν βασικά στοιχεία και παραμέτρους κοινές σε έναν αριθμό προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων των υποσχόμενων προϊόντων. Η διαδικασία τυποποίησης ισοδυναμεί με ομαδοποίηση, ταξινομώντας κάποιο αρχικό, δεδομένο σύνολο στοιχείων σε περιορισμένο αριθμό τύπων, λαμβάνοντας υπόψη τους πραγματικούς περιορισμούς.

Ενοποίηση– πρόκειται για τη μείωση διαφόρων τύπων προϊόντων και μέσων παραγωγής τους σε ένα ορθολογικό ελάχιστο τυπικών μεγεθών, εμπορικών σημάτων, σχημάτων, ιδιοτήτων. Επιφέρει ομοιομορφία στις βασικές παραμέτρους των τυπικών λύσεων TCA και εξαλείφει την αδικαιολόγητη ποικιλία των μέσων του ίδιου σκοπού και την ετερογένεια των μερών τους. Οι συσκευές, τα μπλοκ και οι μονάδες τους, πανομοιότυπες ή διαφορετικές ως προς τον λειτουργικό τους σκοπό, αλλά προέρχονται από ένα βασικό σχέδιο, σχηματίζουν μια ενοποιημένη σειρά.

Συσσωμάτωσηείναι η ανάπτυξη και χρήση ενός περιορισμένου εύρους τυπικών ενοποιημένων μονάδων, μπλοκ, συσκευών και ενοποιημένων τυποποιημένων δομών (UTC) για την κατασκευή πολλών πολύπλοκων συστημάτων και συγκροτημάτων με προσανατολισμό στο πρόβλημα. Η συγκέντρωση σάς επιτρέπει να δημιουργείτε διάφορες τροποποιήσεις προϊόντων στην ίδια βάση, να παράγετε TSA για τον ίδιο σκοπό, αλλά με διαφορετικό τεχνικά χαρακτηριστικά.

Η αρχή της συνάθροισης χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλούς κλάδους της τεχνολογίας (για παράδειγμα, αρθρωτές μηχανές και αρθρωτά βιομηχανικά ρομπότ στη μηχανολογία, υπολογιστές συμβατοί με IBM σε συστήματα ελέγχου και αυτοματοποίηση επεξεργασίας πληροφοριών κ.λπ.).

2. ΚΡΑΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΚΕΥΩΝ

ΚΑΙ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΣ ΣΗΜΑΙΝΕΙ

Το GSP είναι ένα σύνθετο αναπτυσσόμενο σύστημα που αποτελείται από έναν αριθμό υποσυστημάτων που μπορούν να προβληθούν και να ταξινομηθούν από διαφορετικές θέσεις. Ας εξετάσουμε τη λειτουργική-ιεραρχική και εποικοδομητική-τεχνολογική δομή των τεχνικών μέσων του ΓΣΠ.
2.1. Λειτουργική-ιεραρχική δομή των SHGs

Ρύζι. 3. Ιεραρχία των SHGs
Χαρακτηριστικά των σύγχρονων δομών για την κατασκευή αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου για βιομηχανικές επιχειρήσεις είναι: η διείσδυση υπολογιστικών εργαλείων και η εισαγωγή τεχνολογιών δικτύου σε όλα τα επίπεδα διαχείρισης.

Στην παγκόσμια πρακτική, οι ειδικοί στον ολοκληρωμένο αυτοματισμό παραγωγής διακρίνουν επίσης πέντε επίπεδα διαχείρισης σύγχρονη επιχείρηση(Εικ. 4), το οποίο συμπίπτει πλήρως με την παραπάνω ιεραρχική δομή του SHG.

Στο επίπεδο μιR.P.– Το Enterprise Resource Planning (enterprise Resource Planning) υπολογίζει και αναλύει χρηματοοικονομικούς και οικονομικούς δείκτες και επιλύει στρατηγικά διοικητικά και διοικητικά προβλήματα.

Στο επίπεδο MES– Manufacturing Execution Systems (production execution systems) – καθήκοντα διαχείρισης ποιότητας προϊόντων, σχεδιασμός και έλεγχος της σειράς λειτουργιών της τεχνολογικής διαδικασίας, διαχείριση παραγωγής και ανθρώπινου δυναμικού στο πλαίσιο της τεχνολογικής διαδικασίας, συντήρηση εξοπλισμού παραγωγής.

Αυτά τα δύο επίπεδα σχετίζονται με τα καθήκοντα των αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου (αυτοματοποιημένα συστήματα διαχείρισης επιχειρήσεων) και τα τεχνικά μέσα με τα οποία υλοποιούνται αυτά τα καθήκοντα είναι το γραφείο προσωπικούς υπολογιστές(PC) και σταθμούς εργασίας που βασίζονται σε αυτούς στις υπηρεσίες των επικεφαλής ειδικών της επιχείρησης.


Ρύζι. 4. Πυραμίδα σύγχρονης διαχείρισης παραγωγής.
Στα επόμενα τρία επίπεδα επιλύονται προβλήματα που ανήκουν στην κατηγορία των αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου διεργασιών (automated process control systems).

SCADA– Εποπτικός Έλεγχος και Απόκτηση Δεδομένων (σύστημα συλλογής δεδομένων και εποπτείας (διανομέας) ελέγχου) είναι ένα επίπεδο τακτικής επιχειρησιακής διαχείρισης στο οποίο επιλύονται προβλήματα βελτιστοποίησης, διάγνωσης, προσαρμογής κ.λπ.

Ελεγχος- επίπεδο– επίπεδο άμεσου (τοπικού) ελέγχου, το οποίο εφαρμόζεται σε TCA όπως: λογισμικό – πίνακες χειριστή (τηλεχειριστήρια), PLC – προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές, USO – συσκευές επικοινωνίας με το αντικείμενο.

HMI– Διεπαφή ανθρώπου-μηχανής (επικοινωνία ανθρώπου-μηχανής) – οπτικοποιεί (εμφανίζει πληροφορίες) την πρόοδο της τεχνολογικής διαδικασίας.

Εισαγωγή/ Παραγωγή– Οι είσοδοι/έξοδοι του αντικειμένου ελέγχου είναι

αισθητήρες και ενεργοποιητές (S/AM) συγκεκριμένων τεχνολογικών εγκαταστάσεων και μηχανημάτων εργασίας.

2.2. Δομική και τεχνολογική δομή του ΣΓΠ


Ρύζι. 5. Δομή SHG
UKTS(ενιαίο σύνολο τεχνικών μέσων) – Αυτό είναι ένα σύνολο διαφορετικών τύπων τεχνικών προϊόντων που έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες, αλλά έχουν κατασκευαστεί με βάση την ίδια αρχή λειτουργίας και έχουν τα ίδια δομικά στοιχεία.

ΠΡΑΞΕΙΣ(συγκεντρωτικό σύμπλεγμα τεχνικών μέσων) – είναι μια συλλογή διάφοροι τύποιτεχνικά προϊόντα και συσκευές που συνδέονται μεταξύ τους με λειτουργικότητα, σχεδιασμό, τύπο τροφοδοσίας, επίπεδο σημάτων εισόδου/εξόδου, που δημιουργούνται σε ενιαίο σχεδιασμό, βάση λογισμικού και υλικού σύμφωνα με την αρχή του μπλοκ-modular. Παραδείγματα γνωστών εγχώριων UKTS και ACTS δίνονται στον Πίνακα. 1.

PTK (σύμπλεγμα λογισμικού και υλικού ) – αυτό είναι ένα σύνολο εργαλείων αυτοματισμού μικροεπεξεργαστών (προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές, τοπικοί ρυθμιστές, συσκευές επικοινωνίας με το αντικείμενο), πίνακες οθόνης χειριστών και διακομιστών, βιομηχανικά δίκτυα, συνδέοντας τα αναφερόμενα εξαρτήματα, καθώς και βιομηχανικό λογισμικό για όλα αυτά τα εξαρτήματα, σχεδιασμένο για τη δημιουργία κατανεμημένων αυτοματοποιημένων συστημάτων ελέγχου διεργασιών σε διάφορες βιομηχανίες. Παραδείγματα σύγχρονων εγχώριων και ξένων συστημάτων υλικού και λογισμικού δίνονται στον Πίνακα. 2.

Τα συγκεκριμένα συγκροτήματα τεχνικών μέσων αποτελούνται από εκατοντάδες και χιλιάδες διαφορετικούς τύπους, μεγέθη, τροποποιήσεις και σχέδια οργάνων και συσκευών.

Τύπος Προϊόντος- αυτό είναι ένα σύνολο τεχνικών προϊόντων που είναι πανομοιότυπα σε λειτουργικότητα, έχουν μια ενιαία αρχή λειτουργίας και έχουν την ίδια ονοματολογία της κύριας παραμέτρου.

Κανονικό μέγεθος– προϊόντα του ίδιου τύπου, αλλά έχουν τις δικές τους συγκεκριμένες τιμές της κύριας παραμέτρου.

Τροποποίηση- είναι μια συλλογή προϊόντων του ίδιου τύπου που έχουν ορισμένα χαρακτηριστικά σχεδίου.

Εκτέλεση– σχεδιαστικά χαρακτηριστικά που επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά απόδοσης.

Συμπλέγματα TCA Πίνακας 1

Τα εργαλεία αυτοματισμού είναι τεχνικά μέσα που έχουν σχεδιαστεί για να βοηθήσουν τους κυβερνητικούς αξιωματούχους στην επίλυση προβλημάτων πληροφοριών και υπολογισμών. Η χρήση εργαλείων αυτοματισμού αυξάνει την αποτελεσματικότητα της διαχείρισης, μειώνει το κόστος εργασίας των κρατικών αξιωματούχων και αυξάνει την εγκυρότητα των αποφάσεων που λαμβάνονται. Τα εργαλεία αυτοματισμού περιλαμβάνουν τις ακόλουθες ομάδες εργαλείων (Εικ. 3.4):

ηλεκτρονικοί υπολογιστές (υπολογιστές)·

συσκευές διεπαφής και ανταλλαγής (USD)·

Συσκευές συλλογής και εισαγωγής πληροφοριών·

συσκευές προβολής πληροφοριών·

συσκευές για την τεκμηρίωση και την καταγραφή πληροφοριών·

αυτοματοποιημένοι σταθμοί εργασίας·

εργαλεία λογισμικού?

εργαλεία λογισμικού?

εργαλεία υποστήριξης πληροφοριών·

μέσα γλωσσικής υποστήριξης.

Ηλεκτρονικοί υπολογιστέςταξινομημένο:

α) όπως προβλέπεται– γενικού σκοπού (καθολική), προσανατολισμένη στο πρόβλημα, εξειδικευμένο.

β) σε μέγεθος και λειτουργικότητα - υπερυπολογιστές, μεγάλοι υπολογιστές, μικροί υπολογιστές, μικροϋπολογιστές.

Οι υπερυπολογιστές παρέχουν λύσεις σε πολύπλοκα στρατιωτικο-τεχνικά προβλήματα και

εργασίες για την επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.

Οι μεγάλοι και μικροί υπολογιστές παρέχουν έλεγχο σύνθετων αντικειμένων και συστημάτων. Οι μικροϋπολογιστές έχουν σχεδιαστεί για την επίλυση προβλημάτων πληροφοριών και υπολογισμών προς το συμφέρον συγκεκριμένων υπαλλήλων. Επί του παρόντος, η κατηγορία των μικροϋπολογιστών, που βασίζονται σε προσωπικούς υπολογιστές (PC), έχει αναπτυχθεί ευρέως.

Με τη σειρά τους, οι προσωπικοί υπολογιστές χωρίζονται σε σταθερούς και φορητούς. Οι σταθεροί υπολογιστές περιλαμβάνουν: επιτραπέζιο, φορητό, σημειωματάρια, τσέπη. Όλα τα στοιχεία των επιτραπέζιων υπολογιστών κατασκευάζονται με τη μορφή ξεχωριστών μπλοκ. Οι φορητοί υπολογιστές τύπου «Lop Top» κατασκευάζονται σε μορφή μικρών βαλιτσών βάρους 5 – 10 κιλών. Ένας φορητός υπολογιστής τύπου ″Notebook″ ή ″Sub Notebook″ έχει μέγεθος μικρό βιβλίοκαι τα χαρακτηριστικά του αντιστοιχούν σε επιτραπέζιους υπολογιστές. Οι υπολογιστές τσέπης τύπου "Palm Top" έχουν το μέγεθος ενός φορητού υπολογιστή και σας επιτρέπουν να καταγράφετε και να επεξεργάζεστε μικρές ποσότητες πληροφοριών. Οι φορητοί υπολογιστές περιλαμβάνουν ηλεκτρονικά

γραμματείς και ηλεκτρονικά τετράδια.

Σύζευξη και κοινή χρήση συσκευώνέχουν σχεδιαστεί για να ταιριάζουν τις παραμέτρους των σημάτων της εσωτερικής διεπαφής υπολογιστή με τις παραμέτρους των σημάτων που μεταδίδονται μέσω καναλιών επικοινωνίας. Επιπλέον, αυτές οι συσκευές εκτελούν τόσο φυσική αντιστοίχιση (σχήμα, πλάτος, διάρκεια σήματος) όσο και αντιστοίχιση κώδικα. Οι συσκευές διεπαφής και ανταλλαγής περιλαμβάνουν: προσαρμογείς (προσαρμογείς δικτύου), μόντεμ, πολυπλέκτης. Οι προσαρμογείς και τα μόντεμ παρέχουν το συντονισμό των υπολογιστών με τα κανάλια επικοινωνίας και οι πολυπλέκτης παρέχουν το συντονισμό και την εναλλαγή ενός υπολογιστή και πολλών καναλιών επικοινωνίας.

Συσκευές συλλογής και εισαγωγής πληροφοριών. Η συλλογή πληροφοριών για τον σκοπό της μετέπειτα επεξεργασίας τους σε υπολογιστή πραγματοποιείται από υπαλλήλους φορέων ελέγχου και ειδικούς αισθητήρες πληροφοριών σε συστήματα ελέγχου όπλων. Οι ακόλουθες συσκευές χρησιμοποιούνται για την εισαγωγή πληροφοριών σε έναν υπολογιστή: πληκτρολόγια, χειριστές, σαρωτές, tablet γραφικών και συσκευές εισαγωγής ομιλίας.

Ένα πληκτρολόγιο είναι μια μήτρα πλήκτρων που συνδυάζονται σε ένα ενιαίο σύνολο, και την ηλεκτρονική μονάδαγια να μετατρέψετε μια πληκτρολόγηση σε δυαδικό κώδικα.

Οι χειριστές (συσκευές κατάδειξης, συσκευές ελέγχου δρομέα) μαζί με το πληκτρολόγιο αυξάνουν την εμπειρία χρήστη. Η αυξημένη χρηστικότητα οφείλεται κυρίως στη δυνατότητα γρήγορης μετακίνησης του δρομέα στην οθόνη προβολής. Επί του παρόντος, οι ακόλουθοι τύποι χειριστών χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές: ένα joystick (ένας μοχλός τοποθετημένος στη θήκη), ένα στυλό φωτός (χρησιμοποιείται για τη δημιουργία εικόνων στην οθόνη), ένας χειριστής τύπου ποντικιού, ένας σαρωτής - για την εισαγωγή εικόνων στο Υπολογιστής, ταμπλέτες γραφικών - για τη διαμόρφωση και την εισαγωγή εικόνων σε υπολογιστή, μέσα εισαγωγής ομιλίας.

Συσκευές προβολής πληροφοριώνεμφάνιση πληροφοριών χωρίς μακροπρόθεσμη σταθεροποίηση. Αυτά περιλαμβάνουν: οθόνες, πίνακες γραφικών, οθόνες βίντεο. Οι οθόνες και οι οθόνες βίντεο χρησιμοποιούνται για την εμφάνιση πληροφοριών που εισάγονται από το πληκτρολόγιο ή άλλες συσκευές εισόδου, καθώς και για την παροχή μηνυμάτων στον χρήστη και των αποτελεσμάτων της εκτέλεσης του προγράμματος. Οι οθόνες γραφικών παρέχουν οπτική απεικόνιση των πληροφοριών κειμένου με τη μορφή έρπουσας γραμμής.

Συσκευές καταγραφής τεκμηρίωσης και πληροφοριώνέχουν σχεδιαστεί για να εμφανίζουν πληροφορίες σε χαρτί ή άλλα μέσα, προκειμένου να διασφαλίζεται η μακροπρόθεσμη αποθήκευση. Η κατηγορία αυτών των συσκευών περιλαμβάνει: συσκευές εκτύπωσης, εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης (ESD).

Οι συσκευές εκτύπωσης ή οι εκτυπωτές έχουν σχεδιαστεί για να εξάγουν αλφαριθμητικές (κείμενο) και γραφικές πληροφορίες σε χαρτί ή σε παρόμοιο μέσο. Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενοι είναι οι εκτυπωτές matrix, inkjet και laser.

Ένας σύγχρονος υπολογιστής περιέχει τουλάχιστον δύο συσκευές αποθήκευσης: μια μονάδα μαγνητικής δισκέτας (FMD) και μια μονάδα σκληρού μαγνητικού δίσκου (HDD). Ωστόσο, σε περιπτώσεις επεξεργασίας μεγάλου όγκου πληροφοριών, οι παραπάνω δίσκοι δεν μπορούν να εξασφαλίσουν την καταγραφή και την αποθήκευσή τους. Για την εγγραφή και αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών, χρησιμοποιούνται πρόσθετες συσκευές αποθήκευσης: μαγνητικές μονάδες δίσκου και ταινίας, μονάδες οπτικού δίσκου (ODD), μονάδες DVD. Οι μονάδες δίσκου τύπου GCD παρέχουν υψηλή πυκνότητα εγγραφής, αυξημένη αξιοπιστία και ανθεκτικότητα στην αποθήκευση πληροφοριών.

Αυτοματοποιημένοι σταθμοί εργασίας(AWS) είναι χώροι εργασίας κυβερνητικών αξιωματούχων, εξοπλισμένοι με εξοπλισμό επικοινωνιών και αυτοματισμού. Το κύριο μέσο αυτοματισμού ως μέρος του αυτοματοποιημένου χώρου εργασίας είναι ο Η/Υ.

Μαθηματικά εργαλείαείναι ένα σύνολο μεθόδων, μοντέλων και αλγορίθμων απαραίτητων για την επίλυση προβλημάτων πληροφοριών και υπολογισμών.

Εργαλεία λογισμικούείναι μια συλλογή προγραμμάτων, δεδομένων και έγγραφα προγράμματοςαπαραίτητο για τη διασφάλιση της λειτουργίας του ίδιου του υπολογιστή και την επίλυση προβλημάτων πληροφοριών και υπολογισμών.

εργαλεία υποστήριξης πληροφοριών –Αυτό είναι ένα σύνολο πληροφοριών απαραίτητων για την επίλυση προβλημάτων πληροφοριών και υπολογισμών. Η υποστήριξη πληροφοριών περιλαμβάνει τις πραγματικές συστοιχίες πληροφοριών, ένα σύστημα ταξινόμησης και κωδικοποίησης πληροφοριών και ένα σύστημα ενοποίησης εγγράφων.

Εργαλεία γλωσσικής υποστήριξης –ένα σύνολο μέσων και μεθόδων για την παρουσίαση πληροφοριών που επιτρέπουν την επεξεργασία τους σε υπολογιστή. Η βάση της γλωσσικής υποστήριξης είναι οι γλώσσες προγραμματισμού.

Ο εξοπλισμός τεχνικού αυτοματισμού (TAA) έχει σχεδιαστεί για τη δημιουργία συστημάτων που εκτελούν συγκεκριμένες τεχνολογικές λειτουργίες, στις οποίες οι άνθρωποι ανατίθενται κυρίως λειτουργίες ελέγχου και διαχείρισης.

Ανάλογα με τον τύπο της ενέργειας που χρησιμοποιείται, ο τεχνικός εξοπλισμός αυτοματισμού ταξινομείται σε: ηλεκτρικός, πνευματικός, υδραυλικόςΚαι σε συνδυασμό. Τα ηλεκτρονικά εργαλεία αυτοματισμού ταξινομούνται ως ξεχωριστή ομάδα, καθώς, χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια, έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν ειδικές λειτουργίες υπολογισμού και μέτρησης.

Σύμφωνα με το λειτουργικό τους σκοπό, ο τεχνικός εξοπλισμός αυτοματισμού μπορεί να χωριστεί σύμφωνα με το τυπικό διάγραμμα ενός συστήματος αυτόματου ελέγχου σε ενεργοποιητές, ενισχυτές, συσκευές διόρθωσης και μέτρησης, μετατροπείς, υπολογιστικές συσκευές και συσκευές διασύνδεσης.

Εκτελεστικό στοιχείο -Αυτή είναι μια συσκευή σε ένα αυτόματο σύστημα ρύθμισης ή ελέγχου που δρα απευθείας ή μέσω μιας συσκευής που ταιριάζει σε ένα ρυθμιστικό στοιχείο ή αντικείμενο του συστήματος.

Ρυθμιστικό στοιχείοπραγματοποιεί μια αλλαγή στον τρόπο λειτουργίας του διαχειριζόμενου αντικειμένου.

Ηλεκτρικός ενεργοποιητής με μηχανική έξοδο - ηλεκτρικός κινητήρας- χρησιμοποιείται ως τερματικός ενισχυτής μηχανικής ισχύος. Η επίδραση ενός αντικειμένου ή μηχανικού φορτίου σε έναν ενεργοποιητή είναι ισοδύναμη με τη δράση εσωτερικής ή φυσικής ανάδρασης. Αυτή η προσέγγιση χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου απαιτείται λεπτομερής δομική ανάλυση των ιδιοτήτων και των δυναμικών χαρακτηριστικών των στοιχείων ενεργοποίησης, λαμβάνοντας υπόψη τη δράση του φορτίου. Ένας ηλεκτρικός ενεργοποιητής με μηχανική έξοδο είναι αναπόσπαστο μέρος της αυτόματης μετάδοσης κίνησης.

Ηλεκτρική κίνηση -Αυτός είναι ένας ηλεκτρικός ενεργοποιητής που μετατρέπει το σήμα ελέγχου σε μηχανική δράση ενώ ταυτόχρονα το ενισχύει σε ισχύ λόγω εξωτερικής πηγής ενέργειας. Η μονάδα δεν διαθέτει ειδική κύρια σύνδεση ανάδρασης και είναι ένας συνδυασμός ενισχυτή ισχύος, ηλεκτρικού ενεργοποιητή, μηχανικής μετάδοσης, πηγής ισχύος και βοηθητικά στοιχεία, που ενώνονται με ορισμένες λειτουργικές συνδέσεις. Τα μεγέθη εξόδου της ηλεκτρικής κίνησης είναι γραμμική ή γωνιακή ταχύτητα, δύναμη έλξης ή ροπή, μηχανική ισχύςκ.λπ. Ο ηλεκτροκινητήρας πρέπει να διαθέτει το κατάλληλο απόθεμα ισχύος που απαιτείται για να επηρεάσει το ελεγχόμενο αντικείμενο σε αναγκαστική λειτουργία.

Ηλεκτρικός σερβομηχανισμόςείναι ένας σερβομηχανισμός που επεξεργάζεται το σήμα ελέγχου εισόδου με την ενίσχυση της ισχύος του. Τα στοιχεία του ηλεκτρικού σερβομηχανισμού καλύπτονται από ειδικά στοιχεία ανάδρασης και μπορούν να έχουν εσωτερική ανάδραση λόγω του φορτίου.

Μηχανική μετάδοσηΗ ηλεκτρική κίνηση ή ο σερβομηχανισμός συντονίζει την εσωτερική μηχανική αντίσταση του ενεργοποιητή με το μηχανικό φορτίο - το ρυθμιστικό σώμα ή το αντικείμενο ελέγχου. Οι μηχανικές μεταδόσεις περιλαμβάνουν διάφορα κιβώτια ταχυτήτων, μανιβέλα, μηχανισμούς μοχλού και άλλα κινηματικά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων κιβωτίων με υδραυλικά, πνευματικά και μαγνητικά στηρίγματα.

Ηλεκτρικός τροφοδοτικάΟι ενεργοποιητές, οι συσκευές και οι σερβομηχανισμοί χωρίζονται σε πηγές με πρακτικά άπειρη ισχύ, με τιμή της εσωτερικής τους αντίστασης κοντά στο μηδέν, και σε πηγές με περιορισμένη ισχύ με τιμή εσωτερικής αντίστασης διαφορετική από το μηδέν.

Οι πνευματικοί και οι υδραυλικοί ενεργοποιητές είναι συσκευές που χρησιμοποιούν αέριο και υγρό, αντίστοιχα, υπό συγκεκριμένη πίεση ως φορέα ενέργειας. Αυτά τα συστήματα καταλαμβάνουν ισχυρή θέση μεταξύ άλλων εξοπλισμών αυτοματισμού λόγω των πλεονεκτημάτων τους, τα οποία, πρώτα απ 'όλα, περιλαμβάνουν αξιοπιστία, αντοχή σε μηχανικές και ηλεκτρομαγνητικές επιδράσεις, υψηλή αναλογία της ανεπτυγμένης ισχύος κίνησης προς το δικό τους βάρος και ασφάλεια πυρκαγιάς και έκρηξης.

Το κύριο καθήκον του ενεργοποιητή είναι να ενισχύει το σήμα που φθάνει στην είσοδό του σε ένα επίπεδο ισχύος ικανό να έχει το απαιτούμενο αποτέλεσμα στο αντικείμενο σύμφωνα με τον δηλωμένο στόχο ελέγχου.

Ένας σημαντικός παράγοντας κατά την επιλογή ενός ενεργοποιητή είναι η διασφάλιση των καθορισμένων δεικτών ποιότητας του συστήματος με τους διαθέσιμους ενεργειακούς πόρους και τις επιτρεπόμενες υπερφορτώσεις.

Τα χαρακτηριστικά του ενεργοποιητή πρέπει να καθορίζονται από την ανάλυση της αυτοματοποιημένης διαδικασίας. Τέτοια χαρακτηριστικά των ενεργοποιητών και των σερβομηχανισμών είναι ενεργειακά, στατικά, δυναμικά χαρακτηριστικά, καθώς και τεχνικά, οικονομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά.

Μια υποχρεωτική απαίτηση για την κίνηση του ενεργοποιητή είναι η ελαχιστοποίηση της ισχύος του κινητήρα διασφαλίζοντας παράλληλα τις απαιτούμενες ταχύτητες και ροπές. Αυτό οδηγεί σε ελαχιστοποίηση του ενεργειακού κόστους. Πολύ σημαντικούς παράγοντεςόταν επιλέγετε έναν ενεργοποιητή ή σερβομηχανισμό υπάρχουν περιορισμοί βάρους, συνολικές διαστάσειςκαι αξιοπιστία.

Σημαντικά στοιχεία των συστημάτων αυτοματισμού είναι οι συσκευές ενίσχυσης και διόρθωσης. Κοινά καθήκοντα που επιλύονται με συσκευές διόρθωσης και ενίσχυσης συστημάτων αυτοματισμού είναι ο σχηματισμός των απαιτούμενων στατικών και συχνοτήτων χαρακτηριστικών, η σύνθεση ανάδρασης, ο συντονισμός με το φορτίο, η εξασφάλιση υψηλής αξιοπιστίας και ενοποίησης συσκευών.

Συσκευές ενισχυτώνη ισχύς του σήματος ενισχύεται στο επίπεδο που απαιτείται για τον έλεγχο του ενεργοποιητή.

Ειδικές απαιτήσεις για διορθωτικά στοιχεία συστημάτων με μεταβλητές παραμέτρους είναι η δυνατότητα και η ευκολία αναδιάρθρωσης της δομής, του προγράμματος και των παραμέτρων των διορθωτικών στοιχείων. Οι συσκευές ενισχυτών πρέπει να πληρούν ορισμένες τεχνικές προϋποθέσεις για συγκεκριμένη και μέγιστη ισχύ εξόδου.

Η δομή μιας συσκευής ενίσχυσης είναι, κατά κανόνα, ένας ενισχυτής πολλαπλών σταδίων με πολύπλοκες συνδέσεις ανάδρασης, οι οποίες εισάγονται για τη βελτίωση των στατικών, δυναμικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών του.

Οι συσκευές ενίσχυσης που χρησιμοποιούνται σε συστήματα αυτοματισμού μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες:

1) ηλεκτρικοί ενισχυτές με πηγές ηλεκτρικής ενέργειας.

2) υδραυλικοί και πνευματικοί ενισχυτές, που χρησιμοποιούν υγρό ή αέριο, αντίστοιχα, ως κύριο φορέα ενέργειας.

Η πηγή ενέργειας ή ο φορέας ενέργειας καθορίζει τα πιο βασικά χαρακτηριστικά των συσκευών ενίσχυσης αυτοματισμού: στατικά και δυναμικά χαρακτηριστικά, ειδική και μέγιστη ισχύς, αξιοπιστία, λειτουργικούς και τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες.

Οι ηλεκτρικοί ενισχυτές περιλαμβάνουν ηλεκτρονικούς ενισχυτές κενού, ιοντικούς, ημιαγωγούς, διηλεκτρικούς, μαγνητικούς, μαγνητικούς-ημιαγωγούς, ηλεκτρική μηχανή και ηλεκτρομηχανικούς ενισχυτές.

Οι κβαντικοί ενισχυτές και γεννήτριες αποτελούν μια ειδική υποομάδα συσκευών που χρησιμοποιούνται ως ενισχυτές και μετατροπείς αδύναμων ραδιοφωνικών και άλλων σημάτων.

Διορθωτικές συσκευέςπαράγουν διορθωτικά σήματα για τα στατικά και δυναμικά χαρακτηριστικά του συστήματος.

Ανάλογα με τον τύπο της συμπερίληψης στο σύστημα, οι γραμμικές διορθωτικές συσκευές χωρίζονται σε τρεις τύπους: σειριακά, παράλληλα διορθωτικά στοιχεία και διορθωτική ανάδραση. Η χρήση ενός ή άλλου τύπου συσκευών διόρθωσης καθορίζεται από την ευκολία των τεχνικών απαιτήσεων εφαρμογής και λειτουργίας.

Συνιστάται η χρήση διορθωτικών στοιχείων διαδοχικού τύπου εάν το σήμα, η τιμή του οποίου σχετίζεται λειτουργικά με το σήμα σφάλματος, είναι ένα μη διαμορφωμένο ηλεκτρικό σήμα. Η σύνθεση μιας διαδοχικής συσκευής διόρθωσης στη διαδικασία σχεδιασμού ενός συστήματος ελέγχου είναι η απλούστερη.

Τα στοιχεία διόρθωσης παράλληλου τύπου είναι βολικά στη χρήση όταν σχηματίζεται ένας πολύπλοκος νόμος ελέγχου με την εισαγωγή ενός ολοκληρώματος και παραγώγων του σήματος σφάλματος.

Η διορθωτική ανάδραση, που καλύπτει ενισχυτές ή ενεργοποιητές, χρησιμοποιείται ευρύτερα λόγω της απλότητας της τεχνικής εφαρμογής της. Σε αυτήν την περίπτωση, η είσοδος του στοιχείου ανάδρασης λαμβάνει ένα σχετικά υψηλό σήμα, για παράδειγμα, από το στάδιο εξόδου ενός ενισχυτή ή κινητήρα. Η χρήση διορθωτικής ανάδρασης καθιστά δυνατή τη μείωση της επιρροής των μη γραμμικοτήτων εκείνων των συσκευών συστήματος που καλύπτονται από αυτές· επομένως, σε ορισμένες περιπτώσεις είναι δυνατή η βελτίωση της ποιότητας της διαδικασίας ελέγχου. Η διορθωτική ανάδραση σταθεροποιεί τους στατικούς συντελεστές των καλυμμένων συσκευών παρουσία παρεμβολών.

Τα συστήματα αυτόματης ρύθμισης και ελέγχου χρησιμοποιούν ηλεκτρικά, ηλεκτρομηχανικά, υδραυλικά και πνευματικά διορθωτικά στοιχεία και συσκευές. Οι ηλεκτρικές συσκευές διόρθωσης εφαρμόζονται πιο απλά χρησιμοποιώντας παθητικά τετραπολικά, τα οποία αποτελούνται από αντιστάσεις, πυκνωτές και επαγωγές. Οι σύνθετες ηλεκτρικές συσκευές διόρθωσης περιλαμβάνουν επίσης ηλεκτρονικά στοιχεία διαχωρισμού και αντιστοίχισης.

Οι ηλεκτρομηχανικές συσκευές διόρθωσης, εκτός από τα παθητικά τετράπολα, περιλαμβάνουν ταχογεννήτριες, πτερωτές, διαφοροποιητικά και ενσωματωμένα γυροσκόπια. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μια ηλεκτρομηχανική συσκευή διόρθωσης μπορεί να εφαρμοστεί με τη μορφή κυκλώματος γέφυρας, σε έναν από τους βραχίονες του οποίου είναι συνδεδεμένος ένας ηλεκτρικός κινητήρας του ενεργοποιητή.

Οι υδραυλικές και πνευματικές συσκευές διόρθωσης μπορούν να αποτελούνται από ειδικά υδραυλικά και πνευματικά φίλτρα που περιλαμβάνονται στους βρόχους ανάδρασης των κύριων στοιχείων του συστήματος ή με τη μορφή εύκαμπτων βρόχων ανάδρασης για πίεση (διαφορά πίεσης), ρυθμό ροής ρευστού εργασίας ή αέρα.

Τα διορθωτικά στοιχεία με ρυθμιζόμενες παραμέτρους διασφαλίζουν την προσαρμοστικότητα του συστήματος. Η υλοποίηση τέτοιων στοιχείων πραγματοποιείται με χρήση ρελέ και διακριτών συσκευών, καθώς και υπολογιστών. Τέτοια στοιχεία αναφέρονται συνήθως ως λογικά διορθωτικά στοιχεία.

Ένας υπολογιστής που λειτουργεί σε πραγματικό χρόνο σε κλειστό βρόχο ελέγχου έχει πρακτικά απεριόριστες υπολογιστικές και λογικές δυνατότητες. Η κύρια λειτουργία του υπολογιστή ελέγχου είναι να υπολογίζει τους βέλτιστους ελέγχους και τους νόμους που βελτιστοποιούν τη συμπεριφορά του συστήματος σύμφωνα με ένα ή άλλο κριτήριο ποιότητας κατά την κανονική λειτουργία του. Η υψηλή ταχύτητα του υπολογιστή ελέγχου επιτρέπει, μαζί με την κύρια λειτουργία, την εκτέλεση ορισμένων βοηθητικών εργασιών, για παράδειγμα, με την εφαρμογή ενός πολύπλοκου γραμμικού ή μη γραμμικού ψηφιακού φίλτρου διόρθωσης.

Σε περίπτωση απουσίας υπολογιστών στα συστήματα, συνιστάται η χρήση μη γραμμικών συσκευών διόρθωσης, καθώς έχουν τις μεγαλύτερες λειτουργικές και λογικές δυνατότητες.

Ρυθμιστικές συσκευέςΕίναι ένας συνδυασμός ενεργοποιητών, συσκευών ενίσχυσης και διόρθωσης, μετατροπέων, καθώς και μονάδων υπολογιστών και διασύνδεσης.

Πληροφορίες σχετικά με τις παραμέτρους του αντικειμένου ελέγχου και για πιθανές εξωτερικές επιδράσεις που το επηρεάζουν λαμβάνονται από τη συσκευή ελέγχου συσκευή μέτρησης. Συσκευές μέτρησηςΣτη γενική περίπτωση, αποτελούνται από ευαίσθητα στοιχεία που αντιλαμβάνονται αλλαγές στις παραμέτρους με τις οποίες ρυθμίζεται ή ελέγχεται η διαδικασία, καθώς και πρόσθετοι μετατροπείς που συχνά εκτελούν λειτουργίες ενίσχυσης σήματος. Μαζί με ευαίσθητα στοιχεία, αυτοί οι μετατροπείς έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν σήματα μιας φυσικής φύσης σε μια άλλη, που αντιστοιχεί στον τύπο ενέργειας που χρησιμοποιείται στο σύστημα αυτόματης ρύθμισης ή ελέγχου.

Στον αυτοματισμό συσκευές μετατροπήςή μετατροπείςΠρόκειται για στοιχεία που δεν εκτελούν άμεσα τις λειτουργίες μέτρησης ρυθμιζόμενων παραμέτρων, ενίσχυσης σημάτων ή διόρθωσης των ιδιοτήτων του συστήματος στο σύνολό του και δεν έχουν άμεσο αντίκτυπο στον ρυθμιστικό φορέα ή στο ελεγχόμενο αντικείμενο. Οι συσκευές μετατροπής με αυτή την έννοια είναι ενδιάμεσες και εκτελούν βοηθητικές λειτουργίες που σχετίζονται με τον ισοδύναμο μετασχηματισμό μιας ποσότητας μιας φυσικής φύσης σε μια μορφή πιο βολική για το σχηματισμό ενός ρυθμιστικού αποτελέσματος ή για το σκοπό συντονισμού συσκευών που διαφέρουν ως προς τον τύπο ενέργειας σε την έξοδο μιας και την είσοδο μιας άλλης συσκευής.

Οι συσκευές υπολογιστών για εξοπλισμό αυτοματισμού κατασκευάζονται, κατά κανόνα, με βάση εργαλεία που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστή.

Μικροεπεξεργαστής- ένα εργαλείο ελεγχόμενο από λογισμικό που εκτελεί τη διαδικασία επεξεργασίας και διαχείρισης ψηφιακών πληροφοριών, που βασίζεται σε ένα ή περισσότερα ολοκληρωμένα κυκλώματα.

Οι κύριες τεχνικές παράμετροι των μικροεπεξεργαστών είναι το βάθος bit, η διευθυνσιοδοτούμενη χωρητικότητα μνήμης, η ευελιξία, ο αριθμός των εσωτερικών καταχωρητών, η παρουσία ελέγχου μικροπρογραμμάτων, ο αριθμός των επιπέδων διακοπής, ο τύπος μνήμης στοίβας και ο αριθμός των κύριων καταχωρητών, καθώς και τη σύνθεση του λογισμικού. Με βάση το πλάτος λέξης τους, οι μικροεπεξεργαστές χωρίζονται σε μικροεπεξεργαστές με σταθερό πλάτος λέξης και σε αρθρωτούς μικροεπεξεργαστές με μεταβλητό πλάτος λέξης.

Με μικροεπεξεργαστήείναι δομικά και λειτουργικά πλήρη προϊόντα υπολογιστών και εξοπλισμού ελέγχου, κατασκευασμένα με τη μορφή ή με βάση ολοκληρωμένα κυκλώματα μικροεπεξεργαστή, τα οποία, από την άποψη των απαιτήσεων για δοκιμή, αποδοχή και παράδοση, θεωρούνται ως ενιαίο σύνολο και χρησιμοποιούνται στην κατασκευή πιο πολύπλοκων εργαλείων μικροεπεξεργαστή ή συστημάτων μικροεπεξεργαστή.

Δομικά, τα μέσα μικροεπεξεργαστή κατασκευάζονται με τη μορφή μικροκυκλώματος, προϊόντος μονής πλακέτας, μονομπλόκ ή τυπικού συμπλέγματος και προϊόντα του κατώτερου επιπέδου της δομικής ιεραρχίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε προϊόντα υψηλότερου επιπέδου.

Συστήματα μικροεπεξεργαστών -Πρόκειται για συστήματα υπολογιστών ή ελέγχου που έχουν δημιουργηθεί με βάση εργαλεία που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστή και μπορούν να χρησιμοποιηθούν αυτόνομα ή να ενσωματωθούν σε ένα ελεγχόμενο αντικείμενο. Δομικά, τα συστήματα μικροεπεξεργαστή κατασκευάζονται με τη μορφή μικροκυκλώματος, προϊόντος μονής πλακέτας, συμπλέγματος μονομπλόκ ή πολλών προϊόντων των υποδεικνυόμενων τύπων, ενσωματωμένα στον εξοπλισμό του ελεγχόμενου αντικειμένου ή κατασκευασμένα αυτόνομα.

Σύμφωνα με το πεδίο εφαρμογής, τα τεχνικά μέσα αυτοματισμού μπορούν να χωριστούν σε τεχνικά μέσα αυτοματοποίησης της εργασίας εργοστασιακή παραγωγήκαι τεχνικά μέσα αυτοματοποίησης άλλων εργασιών, το σημαντικότερο στοιχείο των οποίων είναι η εργασία σε ακραίες συνθήκες όπου η ανθρώπινη παρουσία είναι απειλητική για τη ζωή ή αδύνατη. Στην τελευταία περίπτωση, ο αυτοματισμός πραγματοποιείται με βάση ειδικά σταθερά και κινητά ρομπότ.

Τεχνικά μέσα αυτοματοποίησης της χημικής παραγωγής: Αναφορά. επιμ./V.S.Balakirev, L.A.Barsky, A.V.Bugrov, κ.λπ. - M.: Chemistry, 1991. –272 p.

Ο ορισμός του «αντικειμένου αυτοματισμού» περιλαμβάνει μια μεγάλη ποικιλία τεχνικών αντικειμένων (μεταλλουργικοί κλίβανοι, μεταφορές, διάφορα μηχανήματακαι άλλες τεχνικές συσκευές), καθώς και διαδικασίες παραγωγής που μπορούν να εκτελεστούν από μία ή ένα ολόκληρο σύμπλεγμα τεχνολογικών μονάδων, εγκαταστάσεων ή μηχανημάτων όταν αλληλεπιδρούν με το σύστημα ελέγχου. Σε αυτό το στάδιο της ανθρώπινης ανάπτυξης, ο αυτοματισμός εισάγεται ενεργά σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης ζωής.

Η συνεχής βελτίωση και εφαρμογή των συστημάτων αυτοματισμού είναι απολύτως αλληλένδετες διαδικασίες. Αφενός, για τον εκσυγχρονισμό διαφόρων βιομηχανιών είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν και να εφαρμοστούν συστήματα μηχανοποίησης και αυτοματισμού σε ήδη λειτουργικούς μηχανισμούς, και αφετέρου, κατά τη δημιουργία μιας εντελώς νέας τεχνολογίας, είναι απαραίτητο να δοθούν τρόποι για την αποτελεσματική αυτοματοποίησή της.

Σύμφωνα με την ιεραρχία τους, τα τεχνικά μέσα αυτοματισμού ταξινομούνται σε δύο κατηγορίες:

• Συστήματα για αυτοματοποιημένη (αυτόματη) ρύθμιση ACS και έλεγχο ACS.
• Συσκευές, στοιχεία και υποσυστήματα συστημάτων αυτόματου ελέγχου και αυτοκινούμενων όπλων.

Το κοινό λειτουργικό μέρος και των δύο συστημάτων αποτελεί αντικείμενο ρύθμισης (έλεγχος). Αντικείμενο ελέγχου – ένα ελεγχόμενο τμήμα του συστήματος (μηχάνημα ή σύνολο μηχανών), ο καθορισμένος τρόπος λειτουργίας του οποίου πρέπει να υποστηρίζεται από το τμήμα ελέγχου του συστήματος σύμφωνα με την προηγουμένως επιλεγμένη εργασία ελέγχου.

Ένα σύστημα ελέγχου (CS) είναι ένα δυναμικό κλειστό σύμπλεγμα που αποτελείται από ελεγχόμενα αντικείμενα και τρία υποσυστήματα: λογικό-υπολογιστικό, πληροφοριακό και εκτελεστικό. Ένα γενικό διάγραμμα φαίνεται παρακάτω:

Ένα υποσύστημα πληροφοριών είναι ένα σύνολο τεχνικών μέσων λήψης, παρουσίασης και μετάδοσης πληροφοριών. Τα μέσα των οποίων ο σκοπός είναι η απόκτηση και η μετατροπή πρωτογενών πληροφοριών σχετικά με τους εσωτερικούς και εξωτερικούς παράγοντες της λειτουργίας των υπό έλεγχο αντικειμένων περιλαμβάνουν στοιχεία μέτρησης και ευαίσθητα, αναλυτές, αισθητήρες πρωτογενών πληροφοριών και άλλες συσκευές. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει επίσης μέσα για την παρουσίαση και τη μετάδοση πληροφοριών σε μορφή κατάλληλη για το σύστημα ελέγχου - δέκτες, συσκευές κωδικοποίησης/αποκωδικοποίησης, πομπούς, κανάλια επικοινωνίας κ.λπ.

Λογικό-υπολογιστικό σύστημα – τεχνικά μέσα που έχουν ως αποστολή την επεξεργασία πληροφοριών.

Το κύριο καθήκον των εργαλείων επεξεργασίας πληροφοριών είναι η ανάπτυξη λύσεων απαραίτητων για την επίτευξη εργασιών ελέγχου που διατυπώνονται στις τεχνικές προδιαγραφές για την κατασκευή αυτοκινούμενων όπλων. Αυτές οι λύσεις υλοποιούνται συνήθως με τη μορφή σημάτων κύριας ή ελέγχου. Τα τεχνικά μέσα επεξεργασίας πληροφοριών περιλαμβάνουν μια ποικιλία από αναλογικά και ψηφιακά υπολογιστικά εργαλεία, συμπεριλαμβανομένων των μικροελεγκτών.

Τα τεχνικά μέσα που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία σημάτων ελέγχου και τον άμεσο έλεγχο του αντικειμένου ονομάζονται εκτελεστικό υποσύστημα . Τα τεχνικά μέσα των εκτελεστικών υποσυστημάτων περιλαμβάνουν κυρίως ηλεκτρικούς κινητήρες, καθώς και ελεγκτές φωτισμού και θερμοκρασίας, ηλεκτρομαγνήτες υδραυλικών μηχανισμών κ.λπ.

Συστήματα ελέγχου, κατά τη λειτουργία των οποίων, συμπεριλαμβανομένων των σταδίων λήψης αποφάσεων και ανάπτυξης των ενεργειών ελέγχου, δεν υπάρχει καμία συμμετοχή χειριστή (ο χειριστής παρατηρεί μόνο διαδικασία παραγωγής) λέγονται Συστήματα αυτόματου ελέγχου ACS .

Τα συστήματα ελέγχου στα οποία οι υπολογιστές (ψηφιακοί, αναλογικοί ή υβριδικοί) συμμετέχουν στη λήψη αποφάσεων του χειριστή ονομάζονται αυτοματοποιημένα συστήματαΈλεγχος ACS.

Θέμα 2

1. Αισθητήρες

Ένας αισθητήρας είναι μια συσκευή που μετατρέπει την επιρροή εισόδου οποιουδήποτε φυσική ποσότητασε ένα σήμα κατάλληλο για περαιτέρω χρήση.

Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται είναι πολύ διαφορετικοί και μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορα κριτήρια (βλ. Πίνακα 1).

Ανάλογα με τον τύπο της ποσότητας εισόδου (μετρούμενη) υπάρχουν: αισθητήρες μηχανικής μετατόπισης (γραμμικοί και γωνιακοί), πνευματικοί, ηλεκτρικοί, μετρητές ροής, ταχύτητας, επιτάχυνσης, δύναμης, θερμοκρασίας, αισθητήρες πίεσης κ.λπ.

Με βάση τον τύπο της τιμής εξόδου στην οποία μετατρέπεται η τιμή εισόδου, διακρίνονται τα μη ηλεκτρικά και τα ηλεκτρικά: αισθητήρες συνεχούς ρεύματος (EMF ή τάση), αισθητήρες πλάτους εναλλασσόμενο ρεύμα(EMF ή τάση), αισθητήρες συχνότητας εναλλασσόμενου ρεύματος (EMF ή τάση), αισθητήρες αντίστασης (ενεργοί, επαγωγικοί ή χωρητικός) κ.λπ.

Οι περισσότεροι αισθητήρες είναι ηλεκτρικοί. Αυτό οφείλεται στα ακόλουθα πλεονεκτήματα ηλεκτρικές μετρήσεις:

Ηλεκτρικά μεγέθηείναι βολικό να μεταδίδεται σε απόσταση και η μετάδοση πραγματοποιείται με υψηλή ταχύτητα.

Τα ηλεκτρικά μεγέθη είναι καθολικά με την έννοια ότι οποιαδήποτε άλλα μεγέθη μπορούν να μετατραπούν σε ηλεκτρικά μεγέθη και αντίστροφα.

Μετατρέπονται με ακρίβεια σε ψηφιακό κωδικό και σας επιτρέπουν να επιτύχετε υψηλή ακρίβεια, ευαισθησία και ταχύτητα των οργάνων μέτρησης.

Με βάση την αρχή λειτουργίας τους, οι αισθητήρες μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες: γεννήτρια και παραμετρική. Μια ξεχωριστή ομάδα αποτελείται από ραδιενεργούς αισθητήρες. Οι ραδιενεργοί αισθητήρες είναι αισθητήρες που χρησιμοποιούν φαινόμενα όπως αλλαγές στις παραμέτρους υπό την επίδραση των ακτίνων g και b. ιονισμός και φωταύγεια ορισμένων ουσιών υπό την επίδραση ραδιενεργής ακτινοβολίας. Οι αισθητήρες γεννήτριας μετατρέπουν απευθείας την τιμή εισόδου σε ηλεκτρικό σήμα. Οι παραμετρικοί αισθητήρες μετατρέπουν την τιμή εισόδου σε μια αλλαγή σε οποιαδήποτε ηλεκτρική παράμετρο (R, L ή C) του αισθητήρα.

Με βάση την αρχή της λειτουργίας, οι αισθητήρες μπορούν επίσης να χωριστούν σε ωμικούς, ρεοστατικούς, φωτοηλεκτρικούς (οπτοηλεκτρονικούς), επαγωγικούς, χωρητικούς κ.λπ.

Υπάρχουν τρεις κατηγορίες αισθητήρων:

Αναλογικοί αισθητήρες, δηλαδή αισθητήρες που παράγουν αναλογικό σήμα ανάλογο με τη μεταβολή της τιμής εισόδου.

Ψηφιακούς αισθητήρες που δημιουργούν μια σειρά παλμών ή δυαδική λέξη.

Δυαδικοί (δυαδικοί) αισθητήρες που παράγουν σήμα μόνο δύο επιπέδων: "on/off" (0 ή 1).

Εικόνα 1 – Ταξινόμηση αισθητήρων για συστήματα αυτοματισμού μηχανών εξόρυξης

Απαιτήσεις για αισθητήρες:

Αδιαμφισβήτητη εξάρτηση της τιμής εξόδου από την τιμή εισόδου.

Σταθερότητα χαρακτηριστικών με την πάροδο του χρόνου.

Υψηλή ευαισθησία;

Μικρό μέγεθος και βάρος.

Απουσία αντίστροφης επίδρασης στην ελεγχόμενη διαδικασία και στην ελεγχόμενη παράμετρο.

Εργασία υπό διάφορες συνθήκες λειτουργίας.

Διάφορες επιλογές εγκατάστασης.

Παραμετρικοί αισθητήρες

Οι παραμετρικοί αισθητήρες είναι αισθητήρες που μετατρέπουν τα σήματα εισόδου σε αλλαγή σε οποιαδήποτε παράμετρο του ηλεκτρικού κυκλώματος (R, L ή C). Σύμφωνα με αυτό, διακρίνονται αισθητήρες ενεργής αντίστασης, επαγωγικοί και χωρητικοί αισθητήρες.

Χαρακτηριστικό στοιχείοαπό αυτούς τους αισθητήρες είναι ότι χρησιμοποιούνται μόνο με εξωτερική πηγή ενέργειας.

Στον σύγχρονο εξοπλισμό αυτοματισμού, χρησιμοποιούνται ευρέως διάφοροι παραμετρικοί αισθητήρες ενεργής αντίστασης - αισθητήρες επαφής, ρεοστατικοί, ποτενσιομετρικοί αισθητήρες.

Αισθητήρες επαφής. Το πιο αξιόπιστο με αισθητήρες επαφήςΛαμβάνονται υπόψη οι μαγνητικά ελεγχόμενες σφραγισμένες επαφές (διακόπτες καλαμιού).

Εικόνα 1 – Σχηματικό διάγραμμα αισθητήρα διακόπτη καλαμιού

Το αισθητήριο στοιχείο του αισθητήρα, ο διακόπτης καλαμιού, είναι μια αμπούλα 1, στο εσωτερικό της οποίας σφραγίζονται ελατήρια επαφής (ηλεκτρόδια) 2, κατασκευασμένα από σιδηρομαγνητικό υλικό. Η γυάλινη αμπούλα είναι γεμάτη με ένα προστατευτικό αέριο (αργό, άζωτο κ.λπ.). Η στεγανότητα της αμπούλας εξαλείφει την επιβλαβή επίδραση (επιπτώσεις) του περιβάλλοντος στις επαφές, αυξάνοντας την αξιοπιστία της λειτουργίας τους. Οι επαφές ενός διακόπτη καλαμιού που βρίσκεται σε ελεγχόμενο σημείο του χώρου κλείνουν υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου, το οποίο δημιουργείται από έναν μόνιμο μαγνήτη (ηλεκτρομαγνήτη) που είναι εγκατεστημένος σε ένα κινούμενο αντικείμενο. Όταν οι επαφές του διακόπτη καλαμιού είναι ανοιχτές, η ενεργή αντίστασή του είναι ίση με το άπειρο, και όταν είναι κλειστή, είναι σχεδόν μηδενική.

Σήμα εξόδου αισθητήρα (U out στο φορτίο R1) ίση με την τάση U p της πηγής ισχύος παρουσία μαγνήτη (αντικειμένου) στο σημείο ελέγχου και μηδέν σε περίπτωση απουσίας του.

Οι διακόπτες Reed είναι διαθέσιμοι τόσο με επαφές δημιουργίας και διακοπής, όσο και με επαφές μεταγωγής και πολώσεις. Μερικοί τύποι διακοπτών καλαμιών - KEM, MKS, MKA.

Τα πλεονεκτήματα των αισθητήρων διακόπτη καλαμιού είναι η υψηλή αξιοπιστία και ο μέσος χρόνος μεταξύ των βλαβών (περίπου 107 λειτουργίες). Το μειονέκτημα των αισθητήρων καλαμιού είναι μια σημαντική αλλαγή στην ευαισθησία με μια ελαφρά μετατόπιση του μαγνήτη προς την κατεύθυνση κάθετη προς την κίνηση του αντικειμένου.

Οι αισθητήρες Reed χρησιμοποιούνται, κατά κανόνα, στον αυτοματισμό των εγκαταστάσεων ανύψωσης, αποχέτευσης, εξαερισμού και μεταφοράς.

Ποτενσιομετρικοί αισθητήρες. Οι ποτενσιομετρικοί αισθητήρες είναι μια μεταβλητή αντίσταση (ποτενσιόμετρο) που αποτελείται από ένα επίπεδο (λωρίδα), κυλινδρικό ή δακτυλιοειδές πλαίσιο πάνω στο οποίο ένα λεπτό σύρμα από κονταντάν ή νιχρώμιο με υψηλή αντίσταση. Ένας ολισθητήρας κινείται κατά μήκος του πλαισίου - μια συρόμενη επαφή συνδεδεμένη μηχανικά με το αντικείμενο (βλ. Εικόνα 2).

Μετακινώντας το ρυθμιστικό χρησιμοποιώντας την κατάλληλη μονάδα δίσκου, μπορείτε να αλλάξετε την αντίσταση της αντίστασης από το μηδέν στο μέγιστο. Επιπλέον, η αντίσταση του αισθητήρα μπορεί να αλλάξει τόσο σύμφωνα με έναν γραμμικό νόμο όσο και σύμφωνα με άλλους, συχνά λογαριθμικούς, νόμους. Τέτοιοι αισθητήρες χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να αλλάξετε την τάση ή το ρεύμα στο κύκλωμα φορτίου.

Εικόνα 2 - Ποτενσιομετρικός αισθητήρας

Για ένα γραμμικό ποτενσιόμετρο (βλ. Εικόνα 2) μήκος μεγάλοη τάση εξόδου καθορίζεται από την έκφραση:

,

όπου x είναι η κίνηση της βούρτσας. k=U p / μεγάλο- συντελεστής μεταφοράς. U p – τάση τροφοδοσίας.

Οι ποτενσιομετρικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση διαφόρων παραμέτρων διεργασίας - πίεση, επίπεδο κ.λπ., που προηγουμένως μετατράπηκαν από ένα αισθητήριο στοιχείο σε κίνηση.

Τα πλεονεκτήματα των ποτενσιομετρικών αισθητήρων είναι η σχεδιαστική τους απλότητα, το μικρό μέγεθος και η δυνατότητα να τροφοδοτούνται τόσο από συνεχές όσο και από εναλλασσόμενο ρεύμα.

Το μειονέκτημα των ποτενσιομετρικών αισθητήρων είναι η παρουσία μιας συρόμενης ηλεκτρικής επαφής, η οποία μειώνει την αξιοπιστία της λειτουργίας.

Επαγωγικοί αισθητήρες. Η αρχή λειτουργίας του επαγωγικού αισθητήρα βασίζεται σε μια αλλαγή στην επαγωγή L του πηνίου 1, που τοποθετείται στον σιδηρομαγνητικό πυρήνα 2, όταν κινείται Χάγκυρες 3 (βλ. Εικόνα 3).

Εικόνα 3 - Επαγωγικός αισθητήρας

Το κύκλωμα του αισθητήρα τροφοδοτείται από μια πηγή AC.

Το στοιχείο ελέγχου των αισθητήρων είναι μια μεταβλητή αντίδραση - ένα τσοκ με μεταβλητό διάκενο αέρα.

Ο αισθητήρας λειτουργεί ως εξής. Υπό την επίδραση ενός αντικειμένου, ο οπλισμός, που πλησιάζει τον πυρήνα, προκαλεί αύξηση της σύνδεσης ροής και, κατά συνέπεια, επαγωγή του πηνίου. Με μειούμενο χάσμα ρεσε μια ελάχιστη τιμή, η επαγωγική αντίδραση του πηνίου x L = wL = 2pfL αυξάνεται στο μέγιστο, μειώνοντας το ρεύμα φορτίου RL, το οποίο είναι συνήθως ένα ηλεκτρομαγνητικό ρελέ. Τα τελευταία, με τις επαφές τους, τον έλεγχο διακόπτη, την προστασία, τα κυκλώματα παρακολούθησης κ.λπ.

Πλεονεκτήματα επαγωγικοί αισθητήρες– απλότητα της συσκευής και αξιοπιστία λειτουργίας λόγω της απουσίας μηχανικής σύνδεσης μεταξύ του πυρήνα και του οπλισμού, συνήθως προσαρτημένου σε κινούμενο αντικείμενο, η θέση του οποίου ελέγχεται. Οι λειτουργίες μιας άγκυρας μπορούν να εκτελεστούν από ένα ίδιο το αντικείμενο που έχει σιδηρομαγνητικά μέρη, για παράδειγμα μια παράκαμψη κατά τον έλεγχο της θέσης του στον άξονα.

Τα μειονεκτήματα των επαγωγικών αισθητήρων είναι η μη γραμμικότητα των χαρακτηριστικών και η σημαντική ηλεκτρομαγνητική δύναμη έλξης του οπλισμού προς τον πυρήνα. Για τη μείωση των δυνάμεων και τη συνεχή μέτρηση των μετατοπίσεων, χρησιμοποιούνται αισθητήρες τύπου σωληνοειδούς ή ονομάζονται διαφορικοί.

Χωρητικοί αισθητήρες. Οι χωρητικοί αισθητήρες είναι δομικά μεταβλητοί πυκνωτές διαφόρων σχεδίων και σχημάτων, αλλά πάντα με δύο πλάκες, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένα διηλεκτρικό μέσο. Τέτοιοι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή των μηχανικών γραμμικών ή γωνιακών κινήσεων, καθώς και της πίεσης, της υγρασίας ή του περιβαλλοντικού επιπέδου σε αλλαγή χωρητικότητας. Σε αυτή την περίπτωση, για τον έλεγχο μικρών γραμμικών κινήσεων, χρησιμοποιούνται πυκνωτές στους οποίους αλλάζει το διάκενο αέρα μεταξύ των πλακών. Για τον έλεγχο των γωνιακών κινήσεων, χρησιμοποιούνται πυκνωτές με σταθερό κενό και μεταβλητή επιφάνεια εργασίας των πλακών. Για την παρακολούθηση των επιπέδων πλήρωσης της δεξαμενής χύμα υλικάή υγρά με σταθερά κενά και περιοχές εργασίας των πλακών - πυκνωτών με τη διηλεκτρική σταθερά του υπό έλεγχο μέσου. Η ηλεκτρική χωρητικότητα ενός τέτοιου πυκνωτή υπολογίζεται από τον τύπο

όπου: S - Συνολική περιοχή τομής των πλακών. δ - απόσταση μεταξύ των πλακών. ε είναι η διηλεκτρική σταθερά του μέσου μεταξύ των πλακών. ε 0 είναι η διηλεκτρική σταθερά.

Με βάση το σχήμα των πλακών, διακρίνονται επίπεδοι, κυλινδρικοί και άλλοι τύποι μεταβλητών πυκνωτών.

Οι χωρητικοί αισθητήρες λειτουργούν μόνο σε συχνότητες άνω των 1000 Hz. Η χρήση σε βιομηχανική συχνότητα είναι πρακτικά αδύνατη λόγω της υψηλής χωρητικότητας (Xc = = ).

Αισθητήρες γεννήτριας

Οι αισθητήρες γεννήτριας είναι αισθητήρες που μετατρέπουν απευθείας διάφορα είδη ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Δεν απαιτούν εξωτερικές πηγές ενέργειας, γιατί οι ίδιοι παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα Οι αισθητήρες γεννήτριας χρησιμοποιούν γνωστά φυσικά φαινόμενα: την εμφάνιση EMF στα θερμοζεύγη όταν θερμαίνονται, σε φωτοκύτταρα με στρώμα μπλοκαρίσματος όταν φωτίζονται, το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο και το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής .

Αισθητήρες επαγωγής. Στους αισθητήρες επαγωγής, η μετατροπή μιας μη ηλεκτρικής ποσότητας εισόδου σε επαγόμενο ηλεκτρικό ηλεκτρικό ρεύμα. χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ταχύτητας κίνησης, γραμμικών ή γωνιακών κινήσεων. Ε.μ.φ. σε τέτοιους αισθητήρες προκαλείται σε πηνία ή περιελίξεις από χαλκό μονωμένο σύρμακαι τοποθετείται σε μαγνητικούς πυρήνες από ηλεκτρικό χάλυβα.

Οι μικρογεννήτριες μικρού μεγέθους που μετατρέπουν τη γωνιακή ταχύτητα ενός αντικειμένου σε emf, η τιμή της οποίας είναι ευθέως ανάλογη με την ταχύτητα περιστροφής του άξονα εξόδου του αντικειμένου δοκιμής, ονομάζονται ταχογεννήτριες συνεχών και εναλλασσόμενων ρευμάτων. Τα κυκλώματα ταχογεννητριών με και χωρίς ανεξάρτητη περιέλιξη διέγερσης φαίνονται στο Σχήμα 4.

Σχήμα 4 - Σχέδια ταχογεννητριών με και χωρίς ανεξάρτητη περιέλιξη διέγερσης

Οι ταχογεννήτριες συνεχούς ρεύματος είναι συλλέκτης ηλεκτρικό αυτοκίνητομε οπλισμό και περιέλιξη πεδίου ή μόνιμο μαγνήτη. Τα τελευταία δεν απαιτούν πρόσθετη πηγή ενέργειας. Η αρχή λειτουργίας τέτοιων ταχογεννητριών είναι ότι προκαλείται ένα emf στον οπλισμό, ο οποίος περιστρέφεται στη μαγνητική ροή (F) ενός μόνιμου μαγνήτη ή περιέλιξης πεδίου. (Ε), η τιμή του οποίου είναι ανάλογη με τη συχνότητα περιστροφής (ω) του αντικειμένου:

E = cΦn = cΦω

Για να διατηρηθεί η γραμμική εξάρτηση του emf. ανάλογα με την ταχύτητα περιστροφής του οπλισμού, είναι απαραίτητο η αντίσταση φορτίου της ταχογεννήτριας να παραμένει πάντα αμετάβλητη και να είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από την αντίσταση της περιέλιξης του οπλισμού. Το μειονέκτημα των ταχογεννητριών συνεχούς ρεύματος είναι η παρουσία μετατροπέα και βουρτσών, γεγονός που μειώνει σημαντικά την αξιοπιστία του. Ο συλλέκτης παρέχει μετατροπή εναλλασσόμενου emf. άγκυρες μέσα D.C..

Πιο αξιόπιστη είναι μια ταχογεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος, στην οποία η εγγενώς ασφαλής περιέλιξη εξόδου βρίσκεται στον στάτορα και ο ρότορας είναι μόνιμος μαγνήτηςμε αντίστοιχη σταθερή μαγνητική ροή. Μια τέτοια ταχογεννήτρια δεν απαιτεί συλλέκτη, αλλά το μεταβλητό emf. μετατρέπεται σε συνεχές ρεύμα χρησιμοποιώντας κυκλώματα διόδου γέφυρας. Η αρχή λειτουργίας μιας ταχογεννήτριας σύγχρονου εναλλασσόμενου ρεύματος είναι ότι όταν ο ρότορας περιστρέφεται από το αντικείμενο ελέγχου, προκαλείται ένα μεταβλητό emf στην περιέλιξή του, το πλάτος και η συχνότητα του οποίου είναι ευθέως ανάλογα με την ταχύτητα περιστροφής του δρομέα. Λόγω του γεγονότος ότι η μαγνητική ροή του ρότορα περιστρέφεται με την ίδια συχνότητα με τον ίδιο τον ρότορα, μια τέτοια ταχογεννήτρια ονομάζεται σύγχρονη. Το μειονέκτημα μιας σύγχρονης γεννήτριας είναι ότι διαθέτει μονάδες ρουλεμάν, κάτι που δεν είναι κατάλληλο για συνθήκες εξόρυξης. Το διάγραμμα για τον έλεγχο της ταχύτητας ενός μεταφορικού ιμάντα με μια σύγχρονη ταχογεννήτρια φαίνεται στο σχήμα 5. Το σχήμα 5 δείχνει: 1 - μαγνητικό ρότορα της ταχογεννήτριας, 2 - κύλινδρο κίνησης με πέλμα, 3 - μεταφορική ταινία, 4 - περιέλιξη στάτορα του ταχογεννήτρια.

Εικόνα 5 - Σχέδιο για τον έλεγχο της ταχύτητας του σύγχρονου ιμάντα μεταφοράς

ταχογεννήτρια

Για μέτρηση γραμμική ταχύτηταΓια τη μέτρηση της κίνησης των τμημάτων εργασίας των μεταφορέων με ξύστρα, χρησιμοποιούνται αισθητήρες μαγνητικής επαγωγής, οι οποίοι δεν έχουν καθόλου κινούμενα μέρη. Το κινούμενο μέρος (οπλισμός) σε αυτή την περίπτωση είναι οι χαλύβδινες ξύστρες του μεταφορέα, που κινούνται στη μαγνητική ροή ενός αισθητήρα μόνιμου μαγνήτη με ένα εγγενώς ασφαλές πηνίο. Όταν οι χαλύβδινες ξύστρες διασχίζουν μια μαγνητική ροή στο πηνίο, προκαλείται ένα μεταβλητό EMF, ευθέως ανάλογο με την ταχύτητα κίνησης και αντιστρόφως ανάλογο με το διάκενο μεταξύ του χαλύβδινου πυρήνα του πηνίου και της ξύστρας. Η μαγνητική ροή, η οποία οδηγεί στο emf, στο πηνίο σε αυτή την περίπτωση αλλάζει υπό την επίδραση χαλύβδινων ξύστρων, οι οποίες κινούνται πάνω από τον αισθητήρα, προκαλούν διακυμάνσεις στη μαγνητική αντίσταση κατά μήκος της διαδρομής κλεισίματος της μαγνητικής ροής που σχηματίζεται από τον μόνιμο μαγνήτη . Το διάγραμμα για την παρακολούθηση της ταχύτητας κίνησης του σώματος εργασίας ενός μεταφορέα ξύστρα με χρήση αισθητήρα μαγνητικής επαγωγής φαίνεται στο σχήμα 6. Το σχήμα 6 δείχνει: 1 - μεταφορέας ξύστρα, 2 - πυρήνας από χάλυβα, 3 - ροδέλα από χάλυβα, 4 - πλαστική ροδέλα , Μόνιμος μαγνήτης 5 - δακτυλίων, 6 - πηνίο αισθητήρα

Εικόνα 6 - Σχέδιο για τον έλεγχο της ταχύτητας κίνησης του σώματος εργασίας

μεταφορέας ξύστρας με αισθητήρα μαγνητικής επαγωγής

Μαγνητοελαστικοί αισθητήρες.Η αρχή λειτουργίας των μαγνητοελαστικών αισθητήρων βασίζεται στην ιδιότητα των σιδηρομαγνητικών υλικών να αλλάζουν τη μαγνητική διαπερατότητα m όταν παραμορφώνονται. Αυτή η ιδιότητα ονομάζεται μαγνητοελαστικότητα, η οποία χαρακτηρίζεται από μαγνητοελαστική ευαισθησία

Υψηλότερη τιμήΤο S m = 200 H/m2 βασίζεται σε permallay (κράμα σιδήρου-νικελίου). Ορισμένες ποικιλίες permallay, όταν επιμηκύνονται κατά 0,1%, αυξάνουν τον συντελεστή μαγνητικής διαπερατότητας έως και 20%. Ωστόσο, για να επιτευχθούν ακόμη και τόσο μικρές επιμηκύνσεις, απαιτείται φορτίο της τάξης των 100 - 200 N/mm, το οποίο είναι πολύ άβολο και οδηγεί στην ανάγκη μείωσης της διατομής του σιδηρομαγνητικού υλικού και απαιτεί μια πηγή ισχύος με συχνότητα της τάξης των kilohertz.

Δομικά, ο μαγνητοελαστικός αισθητήρας είναι ένα πηνίο 1 με ένα κλειστό μαγνητικό κύκλωμα 2 (βλ. Εικόνα 7). Η ελεγχόμενη δύναμη P, παραμορφώνοντας τον πυρήνα, αλλάζει τη μαγνητική διαπερατότητά του και, κατά συνέπεια, την επαγωγική αντίδραση του πηνίου. Το ρεύμα φορτίου RL, για παράδειγμα, ένα ρελέ, καθορίζεται από την αντίσταση του πηνίου.

Οι μαγνητοελαστικοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση των δυνάμεων (για παράδειγμα, κατά τη φόρτωση σκαφών και τη φύτευση κλωβών σε γροθιές), τις πιέσεις των βράχων κ.λπ.

Τα πλεονεκτήματα των μαγνητοελαστικών αισθητήρων είναι η απλότητα και η αξιοπιστία.

Μειονεκτήματα μαγνητοελαστικών αισθητήρων - απαιτούνται ακριβά υλικάγια μαγνητικούς πυρήνες και την ειδική επεξεργασία τους.

Εικόνα 7 – Μαγνητοελαστικός αισθητήρας

Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες. Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο είναι εγγενές σε μονοκρυστάλλους ορισμένων διηλεκτρικών ουσιών (χαλαζίας, τουρμαλίνη, άλας Rochelle, κ.λπ.). Η ουσία του αποτελέσματος είναι ότι κάτω από τη δράση δυναμικών μηχανικών δυνάμεων στον κρύσταλλο, προκύπτουν ηλεκτρικά φορτία στις επιφάνειές του, το μέγεθος των οποίων είναι ανάλογο με την ελαστική παραμόρφωση του κρυστάλλου. Οι διαστάσεις και ο αριθμός των κρυστάλλινων πλακών επιλέγονται με βάση την αντοχή και την απαιτούμενη ποσότητα φόρτισης. Οι πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση δυναμικών διεργασιών και φορτίων κραδασμών, κραδασμών κ.λπ.

Θερμοηλεκτρικοί αισθητήρες. Για τη μέτρηση θερμοκρασιών σε εντός ευρέων ορίωνΧρησιμοποιούνται θερμοηλεκτρικοί αισθητήρες 200-2500 °C - θερμοστοιχεία, που εξασφαλίζουν τη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρικό emf. Η αρχή λειτουργίας ενός θερμοστοιχείου βασίζεται στο φαινόμενο του θερμοηλεκτρικού φαινομένου, το οποίο συνίσταται στο γεγονός ότι όταν η ένωση και τα άκρα των θερμοηλεκτροδίων τοποθετούνται σε περιβάλλον με διαφορετικές θερμοκρασίες t 1 και t 2 σε έναν κύκλο που σχηματίζεται από ένα θερμοηλεκτρόδιο και ένα millivoltmeter, εμφανίζεται ένα thermo emf, ανάλογο της διαφοράς μεταξύ αυτών των θερμοκρασιών

Εικόνα 8 - Διάγραμμα θερμοστοιχείου

Οι αγωγοί Α και Β των θερμοζευγών είναι κατασκευασμένοι από ανόμοια μέταλλα και τα κράματά τους. Το φαινόμενο του θερμοηλεκτρικού φαινομένου δίνεται από έναν συνδυασμό τέτοιων αγωγών Α και Β, χαλκού-κωνσταντάνης (έως 300 ° C), χαλκού - κόπελ (έως 600 ° C), χρωμίου - κόπελ (έως 800 ° C), σίδηρος - κόπελ (έως 800 ° C) , χρωμέλ - αλουμέλ (έως 1300 ° C), πλατίνα - πλατίνα-ρόδιο (έως 1600 ° C), κ.λπ.

Η τιμή thermo-emf για διάφορους τύπους θερμοστοιχείων κυμαίνεται από δέκατα έως δεκάδες millivolt. Για παράδειγμα, για ένα θερμοστοιχείο χαλκού-σταθεράς αλλάζει από 4,3 σε –6,18 mB όταν η θερμοκρασία σύνδεσης αλλάζει από + 100 σε – 260 o C.

Αισθητήρες θερμίστορ.Η αρχή λειτουργίας των αισθητήρων θερμίστορ βασίζεται στην ιδιότητα του αισθητηρίου στοιχείου - του θερμίστορ - να αλλάζει την αντίσταση όταν αλλάζει η θερμοκρασία. Τα θερμίστορ κατασκευάζονται από μέταλλα (χαλκός, νικέλιο, ατίνη κ.λπ.) και ημιαγωγούς (μείγματα οξειδίων μετάλλων - χαλκού, μαγγανίου κ.λπ.). Ένα μεταλλικό θερμίστορ είναι κατασκευασμένο από σύρμα, για παράδειγμα, διάμετρος χαλκούπερίπου 0,1 mm, τυλιγμένο σε σπείρα σε πλαίσιο μαρμαρυγίας, πορσελάνης ή χαλαζία. Ένα τέτοιο θερμίστορ περικλείεται σε έναν προστατευτικό σωλήνα με ακροδέκτες, ο οποίος βρίσκεται στο σημείο ελέγχου θερμοκρασίας του αντικειμένου.

Τα θερμίστορ ημιαγωγών κατασκευάζονται με τη μορφή μικρών ράβδων και δίσκων με καλώδια.

Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η αντίσταση των μεταλλικών θερμίστορ αυξάνεται, ενώ για τους περισσότερους ημιαγωγούς μειώνεται.

Το πλεονέκτημα των θερμίστορ ημιαγωγών είναι η υψηλή θερμική ευαισθησία τους (30 φορές μεγαλύτερη από τα μεταλλικά).

Το μειονέκτημα των θερμίστορ ημιαγωγών είναι η μεγάλη εξάπλωση της αντίστασης και η χαμηλή σταθερότητα, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη χρήση τους για μετρήσεις. Ως εκ τούτου, τα θερμίστορ ημιαγωγών στα συστήματα αυτοματισμού των εγκαταστάσεων επεξεργασίας ορυχείων χρησιμοποιούνται κυρίως για τον έλεγχο των τιμών θερμοκρασίας των αντικειμένων και τη θερμική τους προστασία. Σε αυτή την περίπτωση, συνδέονται συνήθως σε σειρά με ηλεκτρομαγνητικό ρελέ στην πηγή ισχύος.

Για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, το θερμίστορ RK περιλαμβάνεται σε ένα κύκλωμα γέφυρας, το οποίο μετατρέπει τη μέτρηση της αντίστασης σε τάση στην έξοδο Uout, που χρησιμοποιείται στο σύστημα αυτόματου ελέγχου ή στο σύστημα μέτρησης.

Η γέφυρα μπορεί να είναι ισορροπημένη ή μη ισορροπημένη.

Χρησιμοποιείται μια ισορροπημένη γέφυρα με τη μέθοδο μηδενικής μέτρησης. Σε αυτή την περίπτωση, η αντίσταση R3 αλλάζει (για παράδειγμα, με ένα ειδικό αυτόματη συσκευή) μετά από μια αλλαγή στην αντίσταση του θερμίστορ Rt κατά τέτοιο τρόπο ώστε να διασφαλίζεται η ισότητα του δυναμικού στα σημεία Α και Β. Εάν η κλίμακα της αντίστασης R3 είναι βαθμολογημένη σε μοίρες, τότε η θερμοκρασία μπορεί να διαβαστεί με βάση τη θέση του το ρυθμιστικό του. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η υψηλή ακρίβεια, αλλά το μειονέκτημα είναι η πολυπλοκότητα της συσκευής μέτρησης, η οποία είναι ένα αυτόματο σύστημα παρακολούθησης.

Μια μη ισορροπημένη γέφυρα παράγει ένα σήμα Uout, ανάλογο με την υπερθέρμανση του αντικειμένου. Επιλέγοντας τις αντιστάσεις των αντιστάσεων R1, R2, R3, επιτυγχάνεται η ισορροπία της γέφυρας στην αρχική τιμή θερμοκρασίας, διασφαλίζοντας ότι πληρούται η συνθήκη

Rt / R1= R3 / R2

Εάν η τιμή της ελεγχόμενης θερμοκρασίας και, κατά συνέπεια, η αντίσταση Rt αλλάξει, η ισορροπία της γέφυρας θα διαταραχθεί. Εάν συνδέσετε μια συσκευή mV με κλίμακα βαθμολογημένη σε βαθμούς στην έξοδό της, η βελόνα της συσκευής θα δείξει τη μετρούμενη θερμοκρασία.

Μετρητής ροής επαγωγής

Για έλεγχο τροφοδοσίας αντλητική μονάδαΓια την αποστράγγιση, είναι δυνατή η χρήση μετρητών ροής επαγωγής, για παράδειγμα, τύπου IR-61M. Η αρχή λειτουργίας ενός μετρητή ροής επαγωγής βασίζεται στο νόμο του Faraday (νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής).

Δομικό διάγραμμαΤο επαγωγικό ροόμετρο φαίνεται στο Σχήμα 9. Όταν ένα αγώγιμο υγρό ρέει σε έναν αγωγό μεταξύ των πόλων ενός μαγνήτη, εμφανίζεται ένα emf σε κατεύθυνση κάθετη προς την κατεύθυνση του υγρού και προς την κατεύθυνση της κύριας μαγνητικής ροής. U στα ηλεκτρόδια, ανάλογη με την ταχύτητα του ρευστού v:

όπου B είναι η μαγνητική επαγωγή στο διάκενο μεταξύ των πόλων του μαγνήτη. δ – εσωτερική διάμετρος του αγωγού.

Σχήμα 9 – Διάγραμμα σχεδίασης επαγωγικού ροόμετρου

Αν εκφράσουμε την ταχύτητα v ως προς τον ογκομετρικό ρυθμό ροής Q, δηλ.

Πλεονεκτήματα ενός μετρητή ροής επαγωγής:

Έχουν μια μικρή αδράνεια αναγνώσεων.

Δεν υπάρχουν εξαρτήματα μέσα στον αγωγό εργασίας (επομένως έχουν ελάχιστες υδραυλικές απώλειες).

Μειονεκτήματα του μετρητή ροής:

Οι μετρήσεις εξαρτώνται από τις ιδιότητες του υγρού που μετράται (ιξώδες, πυκνότητα) και τη φύση της ροής (στρωτή, τυρβώδης).

Μετρητές ροής υπερήχων

Η αρχή λειτουργίας των μετρητών ροής υπερήχων είναι αυτή

η ταχύτητα διάδοσης του υπερήχου σε ένα κινούμενο μέσο αερίου ή υγρού είναι ίση με το γεωμετρικό άθροισμα της μέσης ταχύτητας κίνησης του μέσου v και της φυσικής ταχύτητας του ήχου σε αυτό το μέσο.

Το διάγραμμα σχεδιασμού του μετρητή ροής υπερήχων φαίνεται στο Σχήμα 10.

Εικόνα 10 - Διάγραμμα σχεδίασης ροόμετρου υπερήχων

Ο εκπομπός Ι δημιουργεί υπερηχητικούς κραδασμούς με συχνότητα 20 Hz και άνω, οι οποίοι πέφτουν στον δέκτη P, ο οποίος καταγράφει αυτούς τους κραδασμούς (βρίσκεται σε απόσταση l). Ο ρυθμός ροής F είναι ίσος με

όπου S είναι η περιοχή διατομής της ροής του ρευστού. C – ταχύτητα ήχου στο μέσο (για υγρό 1000-1500 m/s).

t1 είναι η διάρκεια διάδοσης του ηχητικού κύματος προς την κατεύθυνση της ροής από τον πομπό I1 στον δέκτη P1.

t 2 – διάρκεια διάδοσης του ηχητικού κύματος ενάντια στη ροή από τον πομπό I2 στον δέκτη P2.

l είναι η απόσταση μεταξύ του πομπού I και του δέκτη P.

k – συντελεστής λαμβάνοντας υπόψη την κατανομή των ταχυτήτων στη ροή.

Πλεονεκτήματα ενός μετρητή ροής υπερήχων:

α) υψηλή αξιοπιστία και ταχύτητα·

β) την ικανότητα μέτρησης μη αγώγιμων υγρών.

Μειονέκτημα: αυξημένες απαιτήσεις για μόλυνση της ελεγχόμενης ροής νερού.

2. Συσκευές μετάδοσης δεδομένων

Οι πληροφορίες μεταφέρονται από το αντικείμενο αυτοματισμού στη συσκευή ελέγχου μέσω γραμμών επικοινωνίας (κανάλια). Ανάλογα με το φυσικό μέσο μέσω του οποίου μεταδίδονται οι πληροφορίες, τα κανάλια επικοινωνίας μπορούν να χωριστούν σε ακόλουθους τύπους:

– καλωδιακές γραμμές – ηλεκτρικές (συμμετρικές, ομοαξονικές, “ συνεστραμμένο ζευγάρι", κ.λπ.), οπτικών ινών και συνδυασμένα ηλεκτρικά καλώδιαμε πυρήνες οπτικών ινών.

– ηλεκτρικά δίκτυα χαμηλής και υψηλής τάσης.

– υπέρυθρα κανάλια

– ραδιοφωνικά κανάλια.

Η μετάδοση πληροφοριών μέσω καναλιών επικοινωνίας μπορεί να μεταδοθεί χωρίς συμπίεση πληροφοριών, δηλ. Ένα σήμα πληροφοριών (αναλογικό ή διακριτό) μεταδίδεται σε ένα κανάλι και με τη συμπίεση πληροφοριών, πολλά σήματα πληροφοριών μεταδίδονται μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας. Η συμπίεση πληροφοριών χρησιμοποιείται για απομακρυσμένη μετάδοση πληροφοριών σε μεγάλη απόσταση (για παράδειγμα, από εξοπλισμό αυτοματισμού που βρίσκεται σε οδόστρωμα σε μηχανισμό κοπής ή από τμήμα ορυχείου στην επιφάνεια σε έναν αποστολέα) και μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας διάφορους τύπους σημάτων κωδικοποίηση.

Τεχνικά συστήματα που παρέχουν μετάδοση πληροφοριών σχετικά με την κατάσταση ενός αντικειμένου και εντολές ελέγχου σε απόσταση μέσω καναλιών επικοινωνίας μπορούν να συστήματα τηλεχειρισμού και μέτρησηςή τηλεμηχανικά συστήματα. Στα συστήματα τηλεχειρισμού και μέτρησης, κάθε σήμα χρησιμοποιεί τη δική του γραμμή - ένα κανάλι επικοινωνίας. Όσα σήματα υπάρχουν, τόσα κανάλια επικοινωνίας απαιτούνται. Επομένως, όταν τηλεχειριστήριοκαι μέτρησης, ο αριθμός των ελεγχόμενων αντικειμένων, ειδικά σε μεγάλες αποστάσεις, είναι συνήθως περιορισμένος. Στα τηλεμηχανικά συστήματα, μόνο μία γραμμή, ή ένα κανάλι επικοινωνίας, χρησιμοποιείται για τη μετάδοση πολλών μηνυμάτων σε μεγάλο αριθμό αντικειμένων. Οι πληροφορίες μεταδίδονται σε κωδικοποιημένη μορφή και κάθε αντικείμενο «γνωρίζει» τον κώδικά του, επομένως ο αριθμός των ελεγχόμενων ή διαχειριζόμενων αντικειμένων είναι πρακτικά απεριόριστος, μόνο ο κώδικας θα είναι πιο περίπλοκος. Τα συστήματα τηλεμηχανικής χωρίζονται σε διακριτά και αναλογικά. Τα διακριτά συστήματα τηλεχειρισμού ονομάζονται συστήματα τηλεσυναγερμού(TS), παρέχουν τη μετάδοση ενός πεπερασμένου αριθμού καταστάσεων αντικειμένων (για παράδειγμα, "on", "off"). Τα αναλογικά συστήματα παρακολούθησης τηλεόρασης ονομάζονται συστήματα τηλεμέτρησης(TI), παρέχουν τη μετάδοση συνεχών αλλαγών σε οποιεσδήποτε παραμέτρους που χαρακτηρίζουν την κατάσταση του αντικειμένου (για παράδειγμα, αλλαγές στην τάση, το ρεύμα, την ταχύτητα κ.λπ.).

Τα στοιχεία που συνθέτουν διακριτά σήματα έχουν διάφορα ποιοτικά χαρακτηριστικά: πλάτος παλμού, πολικότητα και διάρκεια παλμού, συχνότητα ή φάση εναλλασσόμενου ρεύματος, κωδικός αποστολής μιας σειράς παλμών. Τα τηλεμηχανικά συστήματα αναλύονται λεπτομερέστερα στο.

Για την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ ελεγκτών μικροεπεξεργαστή διαφόρων συσκευών συστημάτων αυτοματισμού, συμπεριλαμβανομένων των υπολογιστών ελέγχου, χρησιμοποιούνται ειδικά μέσα, μέθοδοι και κανόνες αλληλεπίδρασης - διεπαφές. Ανάλογα με τη μέθοδο μεταφοράς δεδομένων, γίνεται διάκριση μεταξύ παράλληλων και σειριακών διεπαφών. ΣΕ παράλληλη διεπαφή q bits δεδομένων μεταδίδονται qγραμμές επικοινωνίας. ΣΕ σειριακή διεπαφήΗ μετάδοση δεδομένων πραγματοποιείται συνήθως σε δύο γραμμές: η μία μεταδίδει συνεχώς παλμούς ρολογιού (συγχρονίζοντας) από το χρονόμετρο και η δεύτερη μεταφέρει πληροφορίες.

Στα συστήματα αυτοματισμού μηχανών εξόρυξης, συχνότερα χρησιμοποιούνται σειριακές διεπαφές των προτύπων RS232 και RS485.

Η διεπαφή RS232 παρέχει επικοινωνία μεταξύ δύο υπολογιστών, ενός υπολογιστή ελέγχου και ενός μικροελεγκτή ή επικοινωνία μεταξύ δύο μικροελεγκτών με ταχύτητες έως και 19600 bps σε απόσταση έως και 15 μέτρων.

Η διεπαφή RS-485 παρέχει ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ πολλών συσκευών μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας δύο καλωδίων σε λειτουργία ημι-αμφίδρομης λειτουργίας. Η διεπαφή RS-485 παρέχει μεταφορά δεδομένων με ταχύτητες έως και 10 Mbit/s. Το μέγιστο εύρος μετάδοσης εξαρτάται από την ταχύτητα: με ταχύτητα 10 Mbit/s μέγιστο μήκοςγραμμή - 120 m, με ταχύτητα 100 kbit/s - 1200 μ. Ο αριθμός των συσκευών που συνδέονται σε μία γραμμή διασύνδεσης εξαρτάται από τον τύπο των πομποδέκτη που χρησιμοποιούνται στη συσκευή. Ένας πομπός έχει σχεδιαστεί για να ελέγχει 32 τυπικούς δέκτες. Διατίθενται δέκτες με σύνθετες αντιστάσεις εισόδου 1/2, 1/4, 1/8 του προτύπου. Όταν χρησιμοποιείτε τέτοιους δέκτες, ο συνολικός αριθμός συσκευών μπορεί να αυξηθεί αναλόγως: 64, 128 ή 256. Η μεταφορά δεδομένων μεταξύ ελεγκτών πραγματοποιείται σύμφωνα με κανόνες που ονομάζονται πρωτόκολλα. Τα πρωτόκολλα ανταλλαγής στα περισσότερα συστήματα λειτουργούν με βάση την αρχή master-slave. Μία συσκευή στον αυτοκινητόδρομο είναι η κύρια και ξεκινά την ανταλλαγή στέλνοντας αιτήματα σε εξαρτημένες συσκευές, οι οποίες διαφέρουν ως προς τις λογικές διευθύνσεις. Ένα από τα δημοφιλή πρωτόκολλα είναι το πρωτόκολλο Modbus.

2. Ενεργοποιητές

Εκτέλεση της απόφασης, δηλ. πραγματοποιείται η υλοποίηση της ενέργειας ελέγχου που αντιστοιχεί στο παραγόμενο σήμα ελέγχου ενεργοποιητές (ED).Γενικά, ένας ενεργοποιητής είναι ένας συνδυασμός ενεργοποιητή (AM) και ρυθμιστικού φορέα (RO). Η θέση των ενεργοποιητών στο μπλοκ διάγραμμα του τοπικού ACS φαίνεται στο Σχήμα 11.

Εικόνα 11 - Θέση ενεργοποιητών στο μπλοκ διάγραμμα ενός τοπικού συστήματος αυτόματου ελέγχου

Ένας ενεργοποιητής (AM) είναι μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει τα σήματα ελέγχου που παράγονται από τη μονάδα ελέγχου (PLC) σε σήματα κατάλληλα για τον επηρεασμό της τελικής ζεύξης του ACS - του ρυθμιστικού φορέα (RO).

Ο ενεργοποιητής αποτελείται από τα ακόλουθα βασικά στοιχεία:

εκτελεστικός κινητήρας (ηλεκτρικός κινητήρας, έμβολο, μεμβράνη).

στοιχείο συμπλέκτη (σύζευξη, μεντεσέ).

στοιχείο μετατροπής μετάδοσης (κιβώτιο ταχυτήτων με μοχλό ή ράβδο εξόδου).

ενισχυτής ισχύος (ηλεκτρικός, πνευματικός, υδραυλικός, συνδυασμένος)

Σε ένα συγκεκριμένο μοντέλο MI, μπορεί να λείπουν ορισμένα στοιχεία (εκτός από τον κινητήρα του ενεργοποιητή).

Η κύρια απαίτηση για το IM: κίνηση του RO με τη μικρότερη δυνατή παραμόρφωση των νόμων ελέγχου του παραγόμενου PLC, δηλ. Το MI πρέπει να έχει επαρκή ταχύτητα και ακρίβεια.

Τα κύρια χαρακτηριστικά:

α) ονομαστική και μέγιστη τιμή ροπής

στον άξονα εξόδου (περιστροφικό) ή δυνάμεις στη ράβδο εξόδου.

β) ο χρόνος περιστροφής του άξονα εξόδου του IM ή η διαδρομή της ράβδου του.

γ) τη μέγιστη τιμή της γωνίας περιστροφής ή διαδρομής του άξονα εξόδου

δ) νεκρή ζώνη.

Οι ενεργοποιητές ταξινομούνται σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια:

1) κίνηση του ρυθμιστικού σώματος (περιστροφικό και γραμμικό).

2) σχεδιασμός (ηλεκτρικός, υδραυλικός, πνευματικός).

Ηλεκτρικό – με ηλεκτροκινητήρα και ηλεκτρομαγνήτες.

Υδραυλικό – με κινητήρες: έμβολο, έμβολο, από υδραυλικό κινητήρα.

Πνευματικό – με κινητήρες: έμβολο, έμβολο, μεμβράνη, διάφραγμα, από κινητήρα αέρα.

Στην πράξη, το ηλεκτρικό MI χρησιμοποιείται ευρύτερα. Τα ηλεκτρικά MI ταξινομούνται ως:

ηλεκτρομαγνητικός;

ηλεκτρικός κινητήρας

Τα ηλεκτρομαγνητικά ΜΙ χωρίζονται σε:

Τα IM με κινητήρες από ηλεκτρομαγνητικούς συμπλέκτες έχουν σχεδιαστεί για να μεταδίδουν περιστροφική κίνηση (συμπλέκτης τριβής και ολίσθησης.

Τα IM με ηλεκτρομαγνητική κίνηση είναι συσκευές 2 θέσεων (δηλαδή, σχεδιασμένες για έλεγχο 2 θέσεων) που πραγματοποιούν μεταφορική κίνηση των στοιχείων μετάδοσης κίνησης σύμφωνα με τη διακριτή αρχή: "on - off".

Οι ηλεκτροκινητήρες MI χωρίζονται σε:

μονή στροφή - η γωνία περιστροφής του άξονα εξόδου δεν υπερβαίνει τα 360 0. Παράδειγμα: MEO (ηλεκτρικός μηχανισμός μονής στροφής). Χρησιμοποιούν μονοφασικούς και τριφασικούς (MEOK, MEOB) ασύγχρονους κινητήρες.

πολλαπλή περιστροφή – για τηλεχειριστήριο και τοπικό έλεγχο εξαρτήματα σωληνώσεων(βαλβίδες).

Στα συστήματα αυτοματισμού μηχανών εξόρυξης, οι ηλεκτρικοί υδραυλικοί διανομείς, για παράδειγμα οι τύποι GSD και 1RP2, χρησιμοποιούνται ευρέως ως ενεργοποιητές. Ο ηλεκτρικός υδραυλικός διανομέας 1RP2 έχει σχεδιαστεί για να ελέγχει την ταχύτητα τροφοδοσίας και τα στοιχεία κοπής του συνδυασμού ως μέρος των αυτόματων ελεγκτών φορτίου URAN.1M και του συστήματος αυτοματισμού SAUK02.2M. Ο ηλεκτροϋδραυλικός διανομέας 1РП2 είναι μια υδραυλική βαλβίδα καρουλιού με ηλεκτρομαγνητική κίνησητράβηγμα τύπου.

Ο ρυθμιστικός φορέας (RO) είναι το τελικό στοιχείο του ACS που ασκεί άμεση επιρροή ελέγχου στο ΛΣ. Το RO αλλάζει τη ροή του υλικού, της ενέργειας, τη σχετική θέση τμημάτων της συσκευής, μηχανών ή μηχανισμών προς την κατεύθυνση της κανονικής ροής της τεχνολογικής διαδικασίας.

Το κύριο χαρακτηριστικό του RO είναι το στατικό του χαρακτηριστικό, δηλ. τη σχέση μεταξύ της παραμέτρου εξόδου Y (ροή, πίεση, τάση) και της διαδρομής του ρυθμιστή σε ποσοστό.

Η RO παρέχει:

α) ρύθμιση δύο θέσεων - η πύλη RO μετακινείται γρήγορα από τη μια ακραία θέση στην άλλη.

β) συνεχής - σε αυτή την περίπτωση είναι απαραίτητο να καθοριστεί αυστηρά το χαρακτηριστικό διεκπεραιώσεως του RO (πύλη, βρύση, βαλβίδα πεταλούδας).