Ev · Diğer · Otomasyonun teknik araçları. Nedir ve neden gereklidir? Teknolojik süreçlerin ve üretimlerin otomasyonu. Yüksek mesleki eğitim üretiminin teknoloji otomasyonu

Otomasyonun teknik araçları. Nedir ve neden gereklidir? Teknolojik süreçlerin ve üretimlerin otomasyonu. Yüksek mesleki eğitim üretiminin teknoloji otomasyonu

Teknik otomasyon araçlarının sınıflandırılması çok karmaşık ve yüklü bir şey değildir. Ancak genel olarak teknolojik araçlar otomasyon oldukça dallanmış bir sınıflandırma yapısına sahiptir. Bununla başa çıkmaya çalışalım.

Modern otomasyon araçları iki gruba ayrılır: anahtarlamalı ve anahtarlamasız (programlanmış) teknik otomasyon araçları:

1) Anahtarlamalı otomasyon

Düzenleyiciler

röle devreleri

2) Programlanmış otomasyon araçları

ADSP işlemcileri

ADSP işlemcileri, sistemdeki süreçlerin karmaşık matematiksel analizi için kullanılan bir otomasyon aracıdır. Bu işlemciler, karmaşık matematiksel araçlar kullanarak sistemin çalışmasını analiz eden merkezi işlem birimine yüksek frekansta veri iletebilen yüksek hızlı I/O modüllerine sahiptir. Analiz için Fourier serisini kullanan titreşim teşhis sistemleri buna bir örnektir. Spektral analiz ve bir nabız sayacı. Kural olarak, bu tür işlemciler, bilgisayarın ilgili yuvasına takılan ve matematiksel işlem için CPU'yu kullanan ayrı bir PCI kartı olarak uygulanır.

PLC (programlanabilir mantıksal kontrolör)

PLC'ler en yaygın otomasyon araçlarıdır. Kendi güç kaynaklarına, merkezi işlemciye, Veri deposu, ağ kartı, G/Ç modülleri. Avantajı - sistemin yüksek güvenilirliği, endüstriyel koşullara adaptasyon. Ayrıca döngüsel olarak çalışan ve programın donmasını önlemek için kullanılan Watch Dog adı verilen programlara sahip programlar kullanılır. Ayrıca program sırayla yürütülür ve olumsuz sonuçlara yol açabilecek paralel bağlantılar ve işlem adımları yoktur.

PKK (Programlanabilir Bilgisayar Kontrolörleri)

PKK - giriş / çıkış kartlarına sahip bir bilgisayar, bilgi girişi / çıkışı için kullanılan ağ kartları.

AMBALAJ

PAK ( programlanmış otomatik kontrolörler) – PLC+PCC. Veri işleme için dağıtılmış bir ağ yapısına sahiptirler (birkaç PLC ve PCC).

· Uzmanlaşmış Kontrolörler

Özel kontrolörler serbestçe programlanabilen otomasyon araçları değildir, ancak yalnızca bazı katsayıların değiştirilebildiği standart programları kullanırlar (PID kontrol cihazı parametreleri, aktüatör hareket süresi, gecikmeler vb.). Bu tür kontrolörler önceden bilinen bir kontrol sistemine (havalandırma, ısıtma, sıcak su) odaklanır. Yeni milenyumun başında otomasyonun bu teknik araçları yaygınlaştı.

ADSP ve PKK'nın bir özelliği standart programlama dillerinin kullanılmasıdır: C, C ++, Assembler, Pascal - bir PC temelinde oluşturuldukları için. Otomasyonun bu özelliği hem avantaj hem de dezavantajdır.

Avantajı, standart programlama dillerini kullanarak daha karmaşık ve daha karmaşık yazabilmenizdir. esnek algoritma. Dezavantajı ise onlarla çalışmak için sürücüler oluşturmanız ve daha karmaşık bir programlama dili kullanmanız gerekmesidir. PLC'lerin ve PAC'lerin avantajı IEC 61131-3 tarafından standartlaştırılan mühendislik programlama dillerinin kullanılmasıdır. Bu diller bir programcı için değil, bir elektrik mühendisi için tasarlanmıştır.

Bilgi dönüşümü ilkesi

Yönetim ilkeleri bilginin dönüşümü ilkesine dayanmaktadır.

Dönüştürücüler, bir fiziksel nitelikteki miktarları diğerine dönüştürmek için kullanılan cihazlardır ve bunun tersi de geçerlidir.

Sensörler, teknolojik sürecin koduna veya bilginin üzerlerindeki etkisine bağlı olarak ayrı bir sinyal üreten cihazlardır.

Bilgi ve onu dönüştürmenin yolları

Bilgiler aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır özellikler:

1. Bilgiler, kabul edilen kodlama sistemine veya sunumuna uygun olarak anlaşılır olmalıdır.

2. Bilgi iletim kanalları gürültüye dayanıklı olmalı ve yanlış bilginin sızmasını önlemelidir.

3. Bilgi, işlenmesine uygun olmalıdır.

4. Bilginin saklanması kolay olmalıdır.

Bilginin aktarımı için yapay, doğal, karma olabilen iletişim kanalları kullanılmaktadır.

Pirinç. 3. İletişim kanalları

İletişim kanallarına biraz sonra daha detaylı değineceğiz.

Teknik otomasyon araçları (TSA), bir kişiye esas olarak kontrol ve yönetim işlevlerinin atandığı belirli teknolojik işlemleri gerçekleştiren sistemler oluşturmak için tasarlanmıştır.

Kullanılan enerji türüne göre otomasyonun teknik araçları şöyle sınıflandırılır: elektriksel, pnömatik, hidrolik Ve kombine. Elektronik otomasyon araçları, elektrik enerjisi kullanarak özel hesaplama ve ölçüm işlevlerini yerine getirmek üzere tasarlandıkları için ayrı bir gruba tahsis edilmiştir.

İşlevsel amaçlara göre, teknik otomasyon araçları aşağıdakilere uygun olarak alt bölümlere ayrılabilir: tipik şema için otomatik kontrol sistemleri yürütme mekanizmaları, geniş olarak açıklama, düzeltici ve ölçüm cihazları, dönüştürücüler, bilgi işlem ve arayüz cihazları.

Yönetici unsur - bu, otomatik düzenleme veya kontrol sistemindeki, bir kontrol elemanı veya sistem nesnesi üzerinde doğrudan veya eşleşen bir cihaz aracılığıyla hareket eden bir cihazdır.

Düzenleme elemanı yönetilen nesnenin çalışma modunda bir değişiklik gerçekleştirir.

Mekanik çıkışlı elektrikli aktüatör - elektrik motoru- Son mekanik güç amplifikatörü olarak kullanılır. Bir nesnenin veya mekanik bir yükün çalıştırma elemanı üzerinde uyguladığı etki, dahili veya doğal etkinin etkisine eşdeğerdir. geri bildirim. Bu yaklaşım, yükün etkisi dikkate alınarak, tahrik elemanlarının özelliklerinin ve dinamik özelliklerinin detaylı yapısal analizinin gerekli olduğu durumlarda kullanılır. Mekanik çıkışlı elektrikli aktüatör, otomatik sürücünün ayrılmaz bir parçasıdır.

Elektrikli tahrik - bu, kontrol sinyalini mekanik bir harekete dönüştürürken aynı zamanda harici bir enerji kaynağı nedeniyle gücü yükselten elektrikli bir çalıştırma cihazıdır. Sürücü, ana geri beslemenin özel bir bağlantısına sahip değildir ve belirli işlevsel bağlantılarla birleştirilen bir güç amplifikatörü, bir elektrikli aktüatör, bir mekanik şanzıman, bir güç kaynağı ve yardımcı elemanların birleşimidir. Bir elektrikli sürücünün çıkış miktarları doğrusal veya açısal hız, çekiş kuvveti veya torktur. Mekanik Güç vb. Elektrikli sürücünün, zorunlu modda kontrol edilen nesne üzerinde hareket etmek için gerekli olan uygun bir güç marjına sahip olması gerekir.

Elektrikli servo giriş kontrol sinyalini güç amplifikasyonu ile işleyen bir servo sürücüdür. Elektrikli servomekanizma elemanları özel geri besleme elemanları ile kaplanmıştır ve yük nedeniyle dahili geri beslemeye sahip olabilir.

mekanik şanzıman bir elektrikli tahrik veya bir servomekanizma, çalıştırma elemanının iç mekanik direncini mekanik bir yükle (bir düzenleyici kurum veya bir kontrol nesnesi) koordine eder. Mekanik şanzımanlar, hidrolik, pnömatik ve manyetik yataklara sahip şanzımanlar da dahil olmak üzere çeşitli dişli kutularını, krank, kaldıraç mekanizmalarını ve diğer kinematik elemanları içerir.

Elektriksel güç kaynakları yönetici elemanlar, cihazlar ve servomekanizmalar, iç direnç değeri sıfıra yakın olan neredeyse sonsuz güce sahip kaynaklar ve iç direnç değeri sıfırdan farklı olan sınırlı güce sahip kaynaklara ayrılır.

Pnömatik ve hidrolik aktüatörler, enerji taşıyıcı olarak sırasıyla gazın ve belirli bir basınç altındaki sıvının kullanıldığı cihazlardır. Bu sistemler, her şeyden önce güvenilirlik, mekanik ve elektromanyetik etkilere karşı dayanıklılık, geliştirilen tahrik gücünün kendi ağırlığına yüksek oranı ve yangın ve patlama güvenliği gibi avantajları nedeniyle diğer otomasyon araçları arasında güçlü bir konuma sahiptir.

Aktüatörün ana görevi, girişindeki sinyali, kontrolün amacına uygun olarak nesne üzerinde gerekli etkiyi sağlamaya yetecek bir güç seviyesine yükseltmektir.

Bir çalıştırma elemanı seçerken önemli bir faktör, mevcut enerji kaynakları ve izin verilen aşırı yüklerle sistemin kalitesinin belirtilen göstergelerini sağlamaktır.

Çalıştırma cihazının özellikleri, otomatik prosesin analizinden belirlenmelidir. Aktüatörlerin ve servomekanizmaların bu özellikleri enerji, statik, dinamik özelliklerin yanı sıra teknik, ekonomik ve operasyonel özelliklerdir.

Aktüatör için zorunlu bir gereklilik, gerekli hız ve torkları sağlarken motor gücünü en aza indirmektir. Bu, enerji maliyetlerinin en aza indirilmesine yol açar. Bir aktüatör veya servo mekanizma seçerken çok önemli faktörler ağırlık kısıtlamalarıdır, Genel boyutları ve güvenilirlik.

Güçlendirici ve düzeltici cihazlar otomasyon sistemlerinin önemli bileşenleridir. Otomasyon sistemlerinin düzeltici ve yükseltici cihazlarının çözdüğü ortak görevler, gerekli statik ve frekans özelliklerinin oluşturulması, geri bildirimin sentezi, yük ile eşleştirme, yüksek güvenilirliğin sağlanması ve cihazların birleştirilmesidir.

Güçlendirme cihazları aktüatörü kontrol etmek için sinyal gücünü gereken seviyeye yükseltin.

Değişken parametreli sistemlerin düzeltici elemanları için özel gereksinimler, düzeltici elemanların yapısının, programının ve parametrelerinin yeniden yapılandırılması olasılığı ve basitliğidir. Amplifikatör cihazları belirli şartları karşılamalıdır özellikler spesifik ve maksimum çıkış gücüne göre.

Yapı açısından, amplifikatör cihazı, kural olarak, statik, dinamik ve operasyonel özelliklerini geliştirmek için sunulan karmaşık geri bildirimlere sahip çok aşamalı bir amplifikatördür.

Otomasyon sistemlerinde kullanılan yükseltici cihazlar iki gruba ayrılabilir:

1) elektrik güç kaynaklarına sahip elektrik amplifikatörleri;

2) ana enerji taşıyıcısı olarak sırasıyla sıvı veya gaz kullanan hidrolik ve pnömatik güçlendiriciler.

Güç kaynağı veya enerji taşıyıcısı, güçlendirilmiş otomasyon cihazlarının en önemli özelliklerini belirler: statik ve dinamik özellikler, spesifik ve maksimum güç, güvenilirlik, operasyonel ve teknik ve ekonomik göstergeler.

Elektrik amplifikatörleri arasında elektronik vakum, iyon, yarı iletken, dielektrik, manyetik, manyetik yarı iletken, elektromakine ve elektromekanik amplifikatörler bulunur.

Kuantum amplifikatörleri ve jeneratörleri, zayıf radyo mühendisliği ve diğer sinyallerin amplifikatörleri ve dönüştürücüleri olarak kullanılan cihazların özel bir alt grubunu oluşturur.

Düzeltici cihazlar Sistemin statik ve dinamik özellikleri için düzeltme sinyalleri oluşturur.

Sisteme dahil edilme türüne bağlı olarak doğrusal düzeltici cihazlar üç türe ayrılır: seri, paralel düzeltici elemanlar ve düzeltici geri bildirim. Bir veya başka türde düzeltici cihazların kullanımı, teknik uygulamanın kolaylığı ve operasyonel gerekliliklere göre belirlenir.

Değeri işlevsel olarak hata sinyaliyle ilişkili olan sinyalin modüle edilmemiş bir elektrik sinyali olması durumunda seri tipte düzeltici elemanların kullanılması uygundur. Bir kontrol sisteminin tasarlanması sürecinde sıralı bir düzeltici cihazın sentezi en basitidir.

Hata sinyalinin integrali ve türevlerinin eklenmesiyle karmaşık bir kontrol yasası oluştururken paralel tipte düzeltici elemanların kullanılması uygundur.

Güçlendirici veya harekete geçirici cihazları kapsayan düzeltici geri bildirimler, teknik uygulamanın basitliği nedeniyle en yaygın şekilde kullanılır. Bu durumda, geri besleme elemanının girişine, örneğin bir amplifikatörün veya motorun çıkış aşamasından nispeten yüksek seviyede bir sinyal beslenir. Düzeltici geri bildirimin kullanılması, sistemin kapsadığı cihazların doğrusal olmamalarının etkisini azaltmayı mümkün kılar, bu nedenle bazı durumlarda kontrol sürecinin kalitesini artırmak mümkündür. Düzeltici geri bildirim, müdahale durumunda kapsanan cihazların statik katsayılarını dengeler.

Otomatik düzenleme ve kontrol sistemleri elektrikli, elektromekanik, hidrolik ve pnömatik düzeltici elemanları ve cihazları kullanır. En basit elektriksel düzeltici cihazlar dirençler, kapasitörler ve endüktanslardan oluşan pasif dört kutuplulara uygulanır. Karmaşık elektrikli düzeltici cihazlar aynı zamanda elektronik elemanların ayrılmasını ve eşleştirilmesini de içerir.

Pasif dört kutuplulara ek olarak elektromekanik düzeltici cihazlar arasında takojeneratörler, pervaneler, farklılaştırıcı ve entegre jiroskoplar bulunur. Bazı durumlarda, kollarından biri aktüatörün elektrik motorunu içeren bir köprü devresi şeklinde bir elektromekanik düzeltici cihaz uygulanabilir.

Hidrolik ve pnömatik düzeltici cihazlar, sistemin ana elemanlarının geri bildirimine dahil edilen özel hidrolik ve pnömatik filtrelerden veya basınç (basınç düşüşü), çalışma sıvısının akış hızı, hava konusunda esnek geri bildirim şeklinde oluşabilir.

Ayarlanabilir parametrelere sahip düzeltici öğeler, sistemlerin uyarlanabilirliğini sağlar. Bu tür elemanların uygulanması, röle ve ayrık cihazların yanı sıra bilgisayarlar kullanılarak gerçekleştirilir. Bu tür öğelere genellikle mantıksal düzeltici öğeler adı verilir.

Kapalı bir kontrol döngüsünde gerçek zamanlı olarak çalışan bir bilgisayar, pratik olarak sınırsız hesaplama ve mantıksal yeteneklere sahiptir. Kontrol bilgisayarının ana işlevi, normal çalışması sırasında sistemin davranışını bir veya başka bir kalite kriterine göre optimize eden optimal kontrollerin ve yasaların hesaplanmasıdır. Kontrol bilgisayarının yüksek hızı, ana işlevin yanı sıra, örneğin karmaşık bir doğrusal veya doğrusal olmayan dijital düzeltme filtresinin uygulanmasıyla bir dizi yardımcı görevi gerçekleştirmeye olanak tanır.

Sistemlerde bilgisayarların bulunmadığı durumlarda, en büyük fonksiyonel ve mantıksal yeteneklere sahip olan doğrusal olmayan düzeltici cihazların kullanılması en uygunudur.

Kontrol araçları aktüatörlerin, yükseltici ve düzeltici cihazların, dönüştürücülerin yanı sıra bilgi işlem ve arayüz birimlerinin bir kombinasyonudur.

Kontrol nesnesinin parametreleri ve onu etkileyen olası dış etkiler hakkında bilgi, ölçüm cihazından kontrol cihazına sağlanır. Ölçüm cihazları genel durumda, sürecin düzenlendiği veya kontrol edildiği parametrelerdeki değişiklikleri algılayan hassas unsurlardan ve ayrıca genellikle sinyal yükseltme işlevlerini yerine getiren ek dönüştürücülerden oluşurlar. Bu dönüştürücüler, hassas elemanlarla birlikte, otomatik düzenleme veya kontrol sisteminde kullanılan enerji türüne karşılık gelen bir fiziksel nitelikteki sinyalleri diğerine dönüştürmek üzere tasarlanmıştır.

Otomasyonda dönüştürme cihazları veya dönüştürücüler Kontrollü parametrelerin ölçülmesi, sinyallerin yükseltilmesi veya sistemin özelliklerinin bir bütün olarak düzeltilmesi işlevlerini doğrudan yerine getirmeyen ve düzenleyici kurum veya kontrol edilen nesne üzerinde doğrudan bir etkisi olmayan bu tür unsurları çağırın. Bu anlamda dönüştürme cihazları aradır ve bir fiziksel nitelikteki bir miktarın, bir düzenleyici eylemin oluşturulması veya enerji türü bakımından farklılık gösteren cihazların koordine edilmesi amacıyla daha uygun bir forma eşdeğer dönüştürülmesiyle ilişkili yardımcı işlevleri yerine getirir. Bir cihazın çıkışı ve diğer cihazın girişi.

Otomasyon araçlarının bilgi işlem cihazları, kural olarak, mikroişlemci araçları temelinde inşa edilir.

Mikroişlemci- bir veya daha fazla entegre devre üzerine kurulu, dijital bilgilerin işlenmesi ve yönetimi sürecini yürüten, yazılım kontrollü bir araç.

Mikroişlemcilerin ana teknik parametreleri bit derinliği, adreslenebilir hafıza kapasitesi, çok yönlülük, dahili kayıt sayısı, mikroprogram kontrolünün varlığı, kesme seviyesi sayısı, yığın hafıza tipi ve ana kayıt sayısıdır. yazılımın bileşimi. Kelime uzunluğuna göre mikroişlemciler, sabit kelime uzunluğuna sahip mikroişlemciler ve değişken kelime uzunluğuna sahip modüler mikroişlemciler olarak ikiye ayrılır.

Mikroişlemci anlamına gelir Test, kabul ve teslimat gereksinimleri açısından bir bütün olarak kabul edilen ve bir bütün olarak kabul edilen, mikroişlemci entegre devreleri şeklinde veya temelinde inşa edilmiş, yapısal ve işlevsel olarak tamamlanmış bilgisayar ve kontrol teknolojisi ürünleridir. daha karmaşık mikroişlemci araçlarının veya mikroişlemci sistemlerinin yapımı.

Yapısal olarak, mikroişlemci araçları bir mikro devre, tek kartlı bir ürün, bir monoblok veya standart bir kompleks şeklinde yapılır ve yapıcı hiyerarşinin alt seviyesindeki ürünler daha yüksek seviyedeki ürünlerde kullanılabilir.

Mikroişlemcili sistemler - bunlar, bağımsız olarak kullanılabilen veya yönetilen bir nesneye gömülebilen mikroişlemci araçları temelinde oluşturulmuş bilgi işlem veya kontrol sistemleridir. Yapısal olarak, mikroişlemci sistemleri, kontrollü bir nesnenin ekipmanına yerleştirilmiş veya özerk olarak yapılmış bir mikro devre, tek kartlı bir ürün, bir kompleksin monoblok veya belirtilen tipte birkaç ürün şeklinde yapılır.

Uygulama kapsamına göre, teknik otomasyon araçları, iş otomasyonunun teknik araçlarına ayrılabilir. endüstriyel yapımlar ve en önemli bileşeni, bir kişinin varlığının hayati tehlike oluşturduğu veya imkansız olduğu aşırı koşullarda çalışmak olan diğer işleri otomatikleştirmenin teknik araçları. İkinci durumda otomasyon, özel sabit ve mobil robotlar temelinde gerçekleştirilir.

Kimyasal üretim otomasyonunun teknik araçları: Ref. ed. / V.S. Balakirev, L.A. Barsky, A.V. Bugrov ve diğerleri - M.: Kimya, 1991. -272 s.

Tema 2

1. Sensörler

Sensör, herhangi bir fiziksel miktarın giriş eylemini daha sonra kullanıma uygun bir sinyale dönüştüren bir cihazdır.

Kullanılan sensörler çok çeşitlidir ve aşağıdakilere göre sınıflandırılabilir: çeşitli özellikler(bkz. tablo 1).

Giriş türüne (ölçülen) miktarına bağlı olarak şunlar bulunur: mekanik yer değiştirme sensörleri (doğrusal ve açısal), pnömatik, elektrik, akış ölçerler, hız sensörleri, ivme, kuvvet, sıcaklık, basınç vb.

Giriş değerinin dönüştürüldüğü çıkış değerinin türüne göre, elektriksiz ve elektrikli olarak ayırt edilir: doğru akım sensörleri (EMF veya voltaj), AC genlik sensörleri (EMF veya voltaj), AC frekans sensörleri (EMF veya voltaj), direnç sensörleri (aktif, endüktif veya kapasitif), vb.

Çoğu sensör elektriklidir. Bunun nedeni elektriksel ölçümlerin aşağıdaki avantajlarıdır:

Elektriksel Miktarlar belli bir mesafeden iletim yapılması uygundur ve iletim, yüksek hız;

Elektriksel büyüklükler, diğer niceliklerin elektriksel niceliklere dönüştürülebilmesi ve bunun tersinin de mümkün olması anlamında evrenseldir;

Doğru bir şekilde dijital koda dönüştürülürler ve ölçüm cihazlarının yüksek doğruluğunu, hassasiyetini ve hızını elde etmeyi mümkün kılarlar.

Çalışma prensibine göre sensörler iki sınıfa ayrılabilir: jeneratör ve parametrik. Radyoaktif sensörlerden ayrı bir grup oluşur. Radyoaktif sensörler, g ve b ışınlarının etkisi altında parametrelerin değişmesi gibi olayları kullanan sensörlerdir; radyoaktif ışınlamanın etkisi altında bazı maddelerin iyonizasyonu ve lüminesansı. Jeneratör sensörleri giriş değerinin doğrudan enerjiye dönüştürülmesini gerçekleştirir. elektrik sinyali. Parametrik sensörler, giriş değerini sensörün bazı elektriksel parametrelerinde (R, L veya C) bir değişikliğe dönüştürür.

Çalışma prensibine göre sensörler ayrıca omik, reostatik, fotoelektrik (opto-elektronik), endüktif, kapasitif vb. olarak da ayrılabilir.

Üç sensör sınıfı vardır:

Analog sensörler yani giriş değerindeki değişiklikle orantılı olarak analog sinyal üreten sensörler;

Bir darbe dizisi veya ikili kelime üreten dijital sensörler;

Yalnızca iki seviyeden oluşan bir sinyal üreten ikili (ikili) sensörler: "açık / kapalı" (0 veya 1).


Şekil 1 - Madencilik makinelerinin otomasyon sistemleri için sensörlerin sınıflandırılması


Sensörler için gereksinimler:


Çıkış değerinin girişe kesin bağımlılığı;

Karakteristiklerin zaman içindeki kararlılığı;

Yüksek hassasiyet;

Küçük boyut ve ağırlık;

Geri bildirim yok kontrollü süreç ve kontrollü parametrede;

çalışmak çeşitli koşullar operasyon;

Çeşitli seçenekler kurulum.

Parametrik sensörler

Parametrik sensörler, giriş sinyallerini elektrik devresinin bazı parametrelerinde (R, L veya C) bir değişikliğe dönüştüren sensörlerdir. Buna göre aktif dirençli sensörler, endüktif, kapasitif olarak ayırt edilir.

Karakteristik özellik Bu sensörlerin en önemli özelliği, yalnızca harici bir güç kaynağı olduğunda kullanılmasıdır.

Modern otomasyon ekipmanlarında çeşitli parametrik aktif direnç sensörleri yaygın olarak kullanılmaktadır - kontak, reostat, potansiyometrik sensörler.

Kontak sensörleri. İle en güvenilir kontak sensörleri manyetik olarak kontrol edilen hermetik kontaklar (reed anahtarlar) dikkate alınır.

Şekil 1 - Reed sensörünün şematik diyagramı

Sensörün alıcı elemanı - kamış anahtarı, içinde kontak yaylarının (elektrotlar) 2 kapatıldığı, ferromanyetik bir malzemeden yapılmış bir ampul 1'dir. Cam ampul koruyucu gazla (argon, nitrojen vb.) doldurulur. Ampulün sızdırmazlığı, ortamın kontaklar üzerindeki zararlı etkisini (etkisini) ortadan kaldırarak çalışmalarının güvenilirliğini arttırır. Uzayda kontrollü noktada bulunan kamış anahtarın kontakları, manyetik alan Hareketli bir nesneye monte edilen kalıcı bir mıknatıs (elektromıknatıs) tarafından oluşturulan. Manyetik anahtarın kontakları açık olduğunda, aktif direnç sonsuza eşittir ve kapatıldığında neredeyse sıfırdır.

Sensörün çıkış sinyali (R1 yükünde U çıkışı), kontrol noktasında bir mıknatıs (nesne) varlığında güç kaynağının U p voltajına ve yokluğunda sıfıra eşittir.

Manyetik anahtarlar NO ve NC kontaklarının yanı sıra değiştirme ve polarize kontaklarla da mevcuttur. Bazı kamış anahtar türleri - KEM, MKS, MKA.

Reed sensörlerin avantajları, yüksek güvenilirlik ve arızalar arasında geçen süredir (yaklaşık 107 işlem). Reed sensörlerin dezavantajı, mıknatısın nesnenin hareketine dik yönde hafif bir yer değiştirmesiyle hassasiyette önemli bir değişiklik olmasıdır.

Reed anahtarlar kural olarak kaldırma, drenaj, havalandırma ve konveyör tesisatlarının otomasyonunda kullanılır.

Potansiyometrik sensörler. Potansiyometrik sensörler, üzerinde yüksek sıcaklığa sahip ince bir konstantan veya nikrom telinin bulunduğu düz (şerit), silindirik veya halka çerçeveden oluşan değişken bir dirençtir (potansiyometre). direnç. Bir kaydırıcı çerçeve boyunca hareket eder - nesneye mekanik olarak bağlanan kayar bir kontak (bkz. Şekil 2).

Kaydırıcıyı uygun sürücüyü kullanarak hareket ettirerek direncin direncini sıfırdan maksimum değere değiştirebilirsiniz. Ayrıca, sensörün direnci hem doğrusal olarak hem de diğer, çoğunlukla logaritmik yasalara göre değişebilir. Bu tür sensörler yük devresindeki voltajın veya akımın değiştirilmesinin gerekli olduğu durumlarda kullanılır.

Şekil 2 - Potansiyometrik sensör

Uzunluğa sahip doğrusal bir potansiyometre için (bkz. şekil 2) bençıkış voltajı şu şekilde verilir:

,

burada x fırçanın hareketidir; k=U p / ben- dişli oranı; U p - besleme voltajı.

Potansiyometrik sensörler, hareket halindeki bir ön algılama elemanı tarafından dönüştürülen çeşitli teknolojik parametreleri (basınç, seviye vb.) ölçmek için kullanılır.

Potansiyometrik sensörlerin avantajları tasarım basitliği, küçük boyutları ve hem doğru hem de alternatif akımı sağlayabilmeleridir.

Potansiyometrik sensörlerin dezavantajı, çalışma güvenilirliğini azaltan kayan bir elektrik kontağının bulunmasıdır.

Endüktif sensörler. Endüktif bir sensörün çalışma prensibi, hareket ederken ferromanyetik bir çekirdek (2) üzerine yerleştirilen bobinin (1) endüktansındaki (L) bir değişikliğe dayanır. X ankrajlar 3 (bkz. şekil 3).

Şekil 3 - Endüktif sensör

Sensör devresi alternatif bir akım kaynağından beslenir.

Sensörlerin kontrol elemanı değişkendir reaktans- değişken hava boşluğuna sahip gaz kelebeği.

Sensör aşağıdaki gibi çalışır. Nesnenin etkisi altında çekirdeğe yaklaşan armatür, akı bağlantısında ve dolayısıyla bobinin endüktansında bir artışa neden olur. Boşluk azaltma ile D minimum değere, bobin x L \u003d wL \u003d 2pfL'nin endüktif reaktansı maksimuma yükselir ve genellikle elektromanyetik röle olarak kullanılan yük akımı RL'yi azaltır. İkincisi, kontaklarıyla birlikte kontrol, koruma, kontrol vb. devrelerini değiştirir.

Avantajları endüktif sensörler- çekirdek ile armatür arasında genellikle konumu kontrol edilen hareketli bir nesneye sabitlenen mekanik bir bağlantının olmaması nedeniyle cihazın basitliği ve çalışmanın güvenilirliği. Ankrajın işlevleri, ferromanyetik parçalara sahip olan nesnenin kendisi tarafından gerçekleştirilebilir, örneğin kuyu deliğindeki konumunu kontrol ederken bir atlama.

Endüktif sensörlerin dezavantajları, özelliğin doğrusal olmaması ve armatürün çekirdeğe önemli bir elektromanyetik çekici çekim kuvvetidir. Çabayı azaltmak ve yer değiştirmeleri sürekli ölçmek için solenoid tipi sensörler kullanılır veya bunlara diferansiyel denir.

Kapasitif sensörler. Kapasitif sensörler, çeşitli tasarım ve şekillerde yapısal olarak değişken kapasitörlerdir, ancak her zaman aralarında bir dielektrik ortamın bulunduğu iki plaka bulunur. Bu tür sensörler, mekanik doğrusal veya açısal hareketlerin yanı sıra basınç, nem veya orta seviyeyi kapasitans değişikliğine dönüştürmeye yarar. Bu durumda, küçük doğrusal yer değiştirmeleri kontrol etmek için plakalar arasındaki hava boşluğunun değiştiği kapasitörler kullanılır. Açısal yer değiştirmeleri kontrol etmek için sabit aralıklı kapasitörler ve plakaların değişken çalışma alanı kullanılır. Tank dolum seviyelerini izlemek için toplu malzemeler Plakaların veya sıvıların sabit aralıklarında ve çalışma alanlarında - kapasitörler ortamın geçirgenliği ile kontrol edilir. Böyle bir kapasitörün kapasitansı aşağıdaki formülle hesaplanır:

burada: S, plakaların kesişme noktasının toplam alanıdır; δ plakalar arasındaki mesafedir; ε plakalar arasındaki ortamın geçirgenliğidir; ε 0 - dielektrik sabiti.

Plakaların şekline göre düz, silindirik ve diğer tip değişken kapasitörler ayırt edilir.

Kapasitif sensörler yalnızca 1000 Hz'in üzerindeki frekanslarda çalışır. Büyük kapasitans (Xc = =) nedeniyle endüstriyel frekansta kullanım neredeyse imkansızdır.

Jeneratör sensörleri

Jeneratör sensörleri, çeşitli enerji türlerini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren sensörlerdir. Kendileri emk ürettikleri için harici güç kaynaklarına ihtiyaç duymazlar.Jeneratör sensörleri iyi bilinenleri kullanır fiziksel olaylar: Isıtma sırasında termokupllarda EMF'nin oluşması, aydınlatma sırasında bariyer tabakalı fotosellerde piezoelektrik etki ve elektromanyetik indüksiyon olgusu.

Endüktif sensörler. İÇİNDE indüksiyon sensörleri elektrik dışı girdi miktarının indüklenen emk'ye dönüştürülmesi. Hareket hızını, doğrusal veya açısal yer değiştirmeyi ölçmek için kullanılır. emk bu tür sensörlerde bakırdan yapılmış bobinler veya sargılarda indüklenir Yalıtılmış tel ve elektrikli çelikten yapılmış manyetik çekirdeklere yerleştirildi.

Nesnenin açısal hızını, değeri test nesnesinin çıkış milinin dönme hızıyla doğru orantılı olan emf'ye dönüştüren küçük boyutlu mikrojeneratörlere, doğru ve alternatif akım takojeneratörleri denir. Bağımsız uyarma sargısı olan ve olmayan takojeneratörlerin diyagramları Şekil 4'te gösterilmektedir.

Şekil 4 - Bağımsız uyarma sargısı olan ve olmayan takojeneratörlerin şemaları

DC takojeneratörler, bir armatür ve uyarma sargısı veya kalıcı mıknatıs içeren bir kolektör elektrik makinesidir. İkincisi ek bir güç kaynağı gerektirmez. Bu tür takojeneratörlerin çalışma prensibi, kalıcı bir mıknatısın veya uyarma sargısının manyetik akısında (F) dönen armatürde emf'nin indüklenmesidir. (E), değeri nesnenin dönüş frekansı (ω) ile orantılıdır:

Е = cФn = сФω

Emk'nin doğrusal bağımlılığını korumak için. armatürün dönme frekansına bağlı olarak, takojeneratörün yük direncinin her zaman değişmeden kalması ve armatür sargısının direncini birçok kez aşması gerekir. DC takojeneratörlerin dezavantajı, güvenilirliğini önemli ölçüde azaltan bir toplayıcı ve fırçaların varlığıdır. Toplayıcı emf değişkeninin dönüşümünü sağlar. demirlemek DC.

Daha güvenilir olanı, kendinden emniyetli çıkış sargısının stator üzerine yerleştirildiği ve rotorun karşılık gelen sabit manyetik akıya sahip kalıcı bir mıknatıs olduğu alternatif akım takojeneratörüdür. Böyle bir takojeneratör bir toplayıcıya ihtiyaç duymaz, ancak emf değişkenine ihtiyaç duyar. köprü diyot devreleri kullanılarak doğru akıma dönüştürülür. Senkron alternatif akım takojeneratörünün çalışma prensibi, rotor test nesnesi tarafından döndüğünde, sargısında genliği ve frekansı rotor hızıyla doğru orantılı olan değişken bir emf'nin indüklenmesidir. Rotorun manyetik akısının rotorun kendisi ile aynı frekansta dönmesi nedeniyle, böyle bir takojeneratöre senkron denir. dezavantaj senkron jeneratör maden şartlarına uygun olmayan rulman ünitelerine sahip olmasıdır. Konveyör bandının hızını senkron bir takojeneratör ile kontrol etme şeması Şekil 5'te gösterilmektedir. Şekil 5 şunları gösterir: 1 - takojeneratörün manyetik rotoru, 2 - koruyuculu tahrik silindiri, 3 - konveyör bandı, 4 - stator sargısı takojeneratör.

Şekil 5 - Senkron konveyör bandının hızını kontrol etme şeması

takojeneratör

Ölçmek için doğrusal hız sıyırıcı konveyörlerin çalışma gövdelerinin hareketinde, içinde hiç hareketli parça bulunmayan manyetik indüksiyon sensörleri kullanılır. Bu durumda hareketli parça (ankraj), sensörün kalıcı mıknatısının manyetik akışında kendinden güvenli bir bobinle hareket eden konveyörün çelik kazıyıcılarıdır. Çelik sıyırıcılar manyetik akıyı geçtiğinde, bobinde, hareket hızıyla doğru orantılı ve bobinin çelik çekirdeği ile sıyırıcı arasındaki boşlukla ters orantılı olan değişken bir emk indüklenir. Bu durumda bobinde emf'ye neden olan manyetik akı, sensörün üzerinde hareket ederek kalıcı mıknatısın oluşturduğu manyetik akıyı kapatma yolunda manyetik dirençte dalgalanmalara neden olan çelik kazıyıcıların etkisi altında değişir. Kazıyıcı konveyörün çalışma gövdesinin hızını manyetik endüksiyon sensörüyle kontrol etme şeması Şekil 6'da gösterilmektedir. Şekil 6 şunu gösterir: 1 - kazıyıcı konveyör, 2 - çelik çekirdek, 3 - çelik rondela, 4 - plastik rondela, 5 - halka kalıcı mıknatıs, 6 - sensör bobini

Şekil 6 - Çalışan gövdenin hareket hızını kontrol etme şeması

kazıyıcı konveyör manyetik indüksiyon sensörü

manyetoelastik sensörler. Manyetoelastik sensörlerin çalışma prensibi, ferromanyetik malzemelerin deformasyonları sırasında manyetik geçirgenliği m değiştirme özelliğine dayanmaktadır. Bu özelliğe manyetoelastik hassasiyet denir ve manyetoelastik hassasiyet ile karakterize edilir.

en yüksek değer S m \u003d 200 Gn / m2 permallay (demir-nikel alaşımı) ile kaplanmıştır. Uzaması %0,1 olan bazı permallay çeşitleri manyetik geçirgenlik katsayısını %20'ye kadar arttırır. Bununla birlikte, bu kadar küçük uzamaları bile elde etmek için 100-200 N/mm düzeyinde bir yük gereklidir; bu çok elverişsizdir ve ferromanyetik malzemenin kesitinin azaltılması ihtiyacına yol açar ve frekanslı bir güç kaynağı gerektirir. kilohertz düzeyinde.

Yapısal olarak manyetoelastik sensör, kapalı bir manyetik devreye (2) sahip bir bobindir (1) (bkz. Şekil 7). Çekirdeği deforme eden kontrollü kuvvet P, manyetik geçirgenliğini ve dolayısıyla bobinin endüktif reaktansını değiştirir. Örneğin bir rölenin yük akımı RL, bobinin direnci ile belirlenir.

Manyetoelastik sensörler kuvvetleri (örneğin, atlamaları yüklerken ve dikim standlarını yumruklara yerleştirirken), kaya basınçlarını vb. kontrol etmek için kullanılır.

Manyetoelastik sensörlerin avantajları basitlik ve güvenilirliktir.

Manyetoelastik sensörlerin dezavantajları, manyetik devreler için pahalı malzemelerin ve bunların özel işlemlerinin gerekli olmasıdır.

Şekil 7 - Manyetoelastik sensör

Piezoelektrik sensörler. Piezoelektrik etki, bazı dielektrik maddelerin (kuvars, turmalin, Rochelle tuzu vb.) Tek kristallerinde doğaldır. Etkinin özü, kristal üzerindeki dinamik mekanik kuvvetlerin etkisi altında, elektrik ücretleri değeri kristalin elastik deformasyonu ile orantılıdır. Kristal plakaların boyutları ve sayısı, dayanıklılığa ve gerekli yüke göre seçilir. Piezoelektrik sensörler çoğu durumda dinamik süreçleri ve şok yükleri, titreşimleri vb. ölçmek için kullanılır.

Termoelektrik sensörler. Sıcaklıkları ölçmek için geniş aralık 200-2500 °C sıcaklıkta, termal enerjinin elektriksel emf'ye dönüştürülmesini sağlayan termoelektrik sensörler - termokupllar kullanılır. Bir termokuplun çalışma prensibi, termoelektrik etki olgusuna dayanmaktadır; bu, bir termokupl tarafından oluşturulan bir daire içinde bir t 1 ve t 2 sıcaklıklarına sahip bir ortama bir termoelektrotların birleşimi ve uçları yerleştirildiğinde yatmaktadır. ve bir milivoltmetre, bu sıcaklıklar arasındaki farkla orantılı bir termal emk ortaya çıkar.

Şekil 8 - Bir termokuplun şeması

Termokuplların A ve B iletkenleri farklı metallerden ve bunların alaşımlarından yapılmıştır. Termoelektrik etki olgusu, A ve B iletkenleri, bakır-konstantan (300 ° C'ye kadar), bakır - kopel (600 ° C'ye kadar), kromel - kopel (800 ° C'ye kadar) kombinasyonu ile verilir. , demir - kopel (800 ° C'ye kadar), kromel - alümel (1300 ° C'ye kadar), platin - platin-rodyum (1600 ° C'ye kadar) vb.

Termo-emf'nin değeri çeşitli türler termokupllar onda bir ila onlarca milivolt arasında değişir. Örneğin bakır-konstantan termokupl için bağlantı sıcaklığı +100 ila -260 °C arasında değiştiğinde 4,3 ila -6,18 mV arasında değişir.

Termistör sensörleri. Termistör sensörlerinin çalışma prensibi, algılama elemanının - termistörün - sıcaklıktaki bir değişiklikle direnci değiştirme özelliğine dayanmaktadır. Termistörler metallerden (bakır, nikel, saten vb.) ve yarı iletkenlerden (metal oksit karışımları - bakır, manganez vb.) yapılır. Örneğin metal bir termistör telden yapılmıştır. bakır çapı yaklaşık 0,1 mm, mika, porselen veya kuvars çerçeve üzerine spiral şeklinde sarılmıştır. Böyle bir termistör, nesnenin sıcaklık kontrol noktasına yerleştirilen çıkış kelepçeli koruyucu bir tüp içine yerleştirilmiştir.

Yarı iletken termistörler küçük çubuklar ve uçlu diskler şeklinde yapılır.

Artan sıcaklıkla birlikte metal termistörlerin direnci artarken çoğu yarı iletken için azalır.

Yarı iletken termistörlerin avantajı yüksek termal hassasiyetleridir (metal olanlardan 30 kat daha fazla).

Yarı iletken termistörlerin dezavantajı, dirençlerin geniş bir yayılımı ve düşük stabilitedir, bu da bunların ölçümler için kullanılmasını zorlaştırır. Bu nedenle maden otomasyon sistemlerinde yarı iletken termistörler teknolojik tesisler esas olarak nesnelerin sıcaklık değerlerini ve termal korumalarını kontrol etmek için kullanılır. Bu durumda, genellikle bir elektromanyetik röle ile bir güç kaynağına seri olarak bağlanırlar.

Sıcaklığı ölçmek için, direnç ölçümünü otomatik kontrol sisteminde veya ölçüm sisteminde kullanılan Uout çıkışındaki bir voltaja dönüştüren köprü devresine bir termistör RK dahil edilir.

Köprü dengeli veya dengesiz olabilir.

Sıfır ölçüm yöntemi için dengeli bir köprü kullanılır. Bu durumda, Rt termistörünün direncindeki değişikliğin ardından, A ve B noktalarındaki potansiyeller eşit olacak şekilde R3 direnci değişir (örneğin özel bir otomatik cihazla). Bu yöntemin avantajı yüksek doğruluk, dezavantajı ise otomatik takip sistemi olan ölçüm cihazının karmaşıklığıdır.

Dengesiz bir köprü, nesnenin aşırı ısınmasıyla orantılı bir Uout sinyali üretir. R1, R2, R3 dirençlerinin dirençleri seçilerek köprü başlangıç ​​sıcaklık değerinde dengelenir ve şartın yerine getirilmesi sağlanır.

Rt / R1= R3 / R2

Kontrol edilen sıcaklığın değeri ve buna bağlı olarak Rt direnci değiştirildiğinde köprünün dengesi bozulacaktır. Çıkışına derece cinsinden kalibre edilmiş bir mV cihazı bağlarsanız, cihazın oku ölçülen sıcaklığı gösterecektir.

İndüksiyon akış ölçer

Besleme kontrolü için pompalama ünitesi drenaj, örneğin IR-61M tipi indüksiyon akış ölçerlerin kullanılması mümkündür. İndüksiyon debimetresinin çalışma prensibi Faraday yasasına (elektromanyetik indüksiyon yasası) dayanmaktadır.

İndüksiyon debimetresinin tasarım şeması Şekil 9'da gösterilmektedir. Bir boru hattındaki mıknatısın kutupları arasından iletken bir sıvı aktığında, sıvının yönüne dik yönde ve ana manyetik yönde bir emk meydana gelir. akı. Elektrotların üzerindeki U, sıvı hızı v ile orantılı:

burada B, mıknatıs kutuplarının boşluğundaki manyetik indüksiyondur; d boru hattının iç çapıdır.

Şekil 9 - İndüksiyon debimetresinin yapısal diyagramı

Hızı v hacimsel akış Q cinsinden ifade edersek, yani;

İndüksiyon debimetresinin avantajları:

Göstergelerin önemsiz ataletine sahip;

Çalışma boru hattının içinde hiçbir parça bulunmamaktadır (bu nedenle minimum hidrolik kayıplara sahiptirler).

Akış ölçerin dezavantajları:

Okumalar ölçülen sıvının özelliklerine (viskozite, yoğunluk) ve akışın doğasına (laminer, türbülanslı) bağlıdır;

Ultrasonik akış ölçerler

Ultrasonik debimetrelerin çalışma prensibi şudur:

Ultrasonun hareketli bir gaz veya sıvı ortamında yayılma hızı, ortamın ortalama hızının ve bu ortamdaki sesin içsel hızının geometrik toplamına eşittir.

Ultrasonik debimetrenin yapısal diyagramı Şekil 10'da gösterilmektedir.

Şekil 10 - Ultrasonik debimetrenin yapısal diyagramı

Verici I, bu titreşimleri kaydeden alıcı P'ye düşen (l mesafesinde bulunur) 20 Hz ve daha yüksek frekansta ultrasonik titreşimler yaratır. Akış hızı F

burada S, sıvı akışının kesit alanıdır; C sesin ortamdaki hızıdır (sıvı için 1000-1500 m/s);

t1, verici I1'den alıcı P1'e akış yönünde ses dalgası yayılımının süresidir;

t 2 - verici I2'den alıcı P2'ye akışa karşı ses dalgası yayılma süresi;

l, verici I ile alıcı P arasındaki mesafedir;

k, akıştaki hızların dağılımını dikkate alan bir katsayıdır.

Ultrasonik debimetrenin avantajları:

a) yüksek güvenilirlik ve hız;

b) iletken olmayan sıvıları ölçme yeteneği.

Dezavantajı ise kontrollü su akışının kirlenmesine yönelik artan gereksinimlerdir.

2. Veri iletişim cihazları

Bilgilerin otomasyon nesnesinden kontrol cihazına aktarımı iletişim hatları (kanallar) aracılığıyla gerçekleştirilir. Bilginin iletildiği fiziksel ortama bağlı olarak iletişim kanalları aşağıdakilere ayrılabilir: aşağıdaki türler:

– kablo hatları- elektriksel (simetrik, koaksiyel, " bükümlü çift", vb.), fiber optik ve kombine elektrik kablosu fiber optik iletkenlerle;

– düşük voltaj ve yüksek voltaj gücü Ağın elektriği;

– kızılötesi kanallar;

- radyo kanalları.

Bilginin iletişim kanalları üzerinden iletimi, bilgi sıkıştırması olmadan iletilebilir, yani. bir bilgi sinyali (analog veya ayrık) bir kanal üzerinden iletilir ve bilgi sıkıştırmasıyla çok sayıda bilgi sinyali iletişim kanalı üzerinden iletilir. Bilgilerin sıkıştırılması, bilgilerin önemli bir mesafe boyunca uzaktan iletilmesi için kullanılır (örneğin, bir sürüklenme üzerinde bulunan otomasyon ekipmanından bir kesiciye veya bir madenin bir bölümünden yüzeye bir sevk görevlisine) ve çeşitli türler kullanılarak gerçekleştirilebilir. sinyal kodlaması.

Teknik sistemler Nesnenin durumu hakkındaki bilgilerin ve kontrol komutlarının uzak mesafelere iletişim kanalları aracılığıyla aktarılmasını sağlayan uzaktan kontrol ve ölçüm sistemleri veya telemekanik sistemler. Uzaktan kontrol ve ölçüm sistemlerinde her sinyal kendi hattını, yani bir iletişim kanalını kullanır. Ne kadar sinyal, ne kadar iletişim kanalı gerekiyor. Bu nedenle ne zaman uzaktan kumanda ve ölçüm, özellikle büyük mesafelerde kontrol edilen nesnelerin sayısı genellikle sınırlıdır. Birçok mesajın iletimi için telemekanik sistemlerde Büyük bir sayı nesneler yalnızca bir hat veya bir iletişim kanalı kullanır. Bilgi kodlanmış bir biçimde iletilir ve her nesne kendi kodunu "bilir", dolayısıyla kontrol edilen veya yönetilen nesnelerin sayısı neredeyse sınırsızdır, yalnızca kod daha karmaşık olacaktır. Telemekanik sistemler ayrık ve analog olarak ikiye ayrılır. Ayrık telekontrol sistemlerine denir tele sinyalizasyon sistemleri(TS), sınırlı sayıda nesne durumunun aktarımını sağlarlar (örneğin, "açık", "kapalı"). Analog telekontrol sistemlerine denir telemetri sistemleri(TI), nesnenin durumunu karakterize eden herhangi bir parametrede (örneğin voltaj, akım, hız vb. bir değişiklik) sürekli bir değişikliğin iletilmesini sağlarlar.

Ayrık sinyalleri oluşturan elemanlar farklı niteliksel özelliklere sahiptir: darbe genliği, darbe polaritesi ve süresi, alternatif akımın frekansı veya fazı, bir dizi darbenin gönderilmesindeki kod. Telemekanik sistemler daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

Kontrol bilgisayarları da dahil olmak üzere otomasyon sisteminin çeşitli cihazlarının mikroişlemcili kontrolörleri arasında bilgi alışverişi için, özel araçlar etkileşim yöntemleri ve kuralları - arayüzler. Veri aktarım yöntemine bağlı olarak paralel ve seri arayüzler arasında ayrım yapılır. İÇİNDE paralel arayüz qüzerinden veri bitleri iletilir Q iletişim hatları. İÇİNDE seri arayüz Veri aktarımı genellikle iki hat üzerinden gerçekleştirilir: zamanlayıcıdan gelen saat (senkronizasyon) darbeleri bir hat boyunca sürekli olarak iletilir ve bilgi darbeleri ikinci hat boyunca iletilir.

Madencilik makinelerinin otomasyon sistemlerinde en sık RS232 ve RS485 standartlarının seri arayüzleri kullanılır.

RS232 arayüzü, iki bilgisayar, bir ana bilgisayar ve bir mikrodenetleyici arasında veya iki mikrodenetleyici arasında 15m'ye kadar bir mesafede 19600 bps'ye kadar iletişim sağlar.

RS-485 arayüzü, yarı çift yönlü modda iki kablolu bir iletişim hattı üzerinden birden fazla cihaz arasında veri alışverişi sağlar. RS-485 arayüzü 10 Mbps'ye kadar hızlarda veri aktarımı sağlar. Maksimum iletim aralığı hıza bağlıdır: 10 Mbps'de maksimum uzunluk hat - 120 m, 100 kbps - 1200 m hızda Bir arayüz hattına bağlı cihazların sayısı, cihazda kullanılan alıcı-vericilerin türüne bağlıdır. Bir verici 32 standart alıcıyı kontrol edecek şekilde tasarlanmıştır. Alıcılar standardın 1/2'si, 1/4'ü, 1/8'i giriş empedansı ile üretilmektedir. Bu tür alıcılar kullanıldığında toplam cihaz sayısı buna göre artırılabilir: 64, 128 veya 256. Kontrolörler arasındaki veri aktarımı protokol adı verilen kurallara göre gerçekleştirilir. Çoğu sistemdeki değişim protokolleri "master" - "slave" prensibiyle çalışır. Omurgadaki cihazlardan biri ana cihazdır ve mantıksal adresleri farklı olan bağımlı cihazlara istekler göndererek değişimi başlatır. Popüler protokollerden biri Modbus protokolüdür.

2. Yönetici cihazları

Kararın icrası, ör. oluşturulan kontrol sinyaline karşılık gelen kontrol eyleminin uygulanması gerçekleştirilir yürütme cihazları (ID). Genel olarak bir aktüatör, bir aktüatör (IM) ve bir düzenleyici kurumdan (RO) oluşan bir kombinasyondur. Aktüatörlerin yerel ACS'nin blok şemasındaki konumu Şekil 11'de gösterilmektedir.

Şekil 11 - Yerel ACS'nin blok şemasında aktüatörlerin konumu

Aktüatör (IM), kontrol ünitesi (PLC) tarafından üretilen kontrol sinyallerini, ACS'nin - düzenleyici kurum (RO) son bağlantısını etkilemek için uygun sinyallere dönüştürmek üzere tasarlanmış bir cihazdır.

Aktüatör aşağıdaki temel unsurlardan oluşur:

yürütme motoru (elektrik motoru, piston, membran);

kavrama elemanı (kaplin, menteşe);

şanzıman dönüştürme elemanı (çıkış kolu veya çubuklu redüktör);

güç amplifikatörü (elektrikli, pnömatik, hidrolik, kombine)

Belirli bir IM modelinde, bazı öğeler (yürütme motoru hariç) mevcut olmayabilir.

IM'nin temel gereksinimi şudur: RO'yu, PLC tarafından oluşturulan düzenleme yasalarında mümkün olan en az bozulmayla hareket ettirmek, yani. IM'nin yeterli hıza ve doğruluğa sahip olması gerekir.

Temel özellikleri:

a) nominal ve maksimum tork

çıkış milinde (döner) veya çıkış çubuğuna uygulanan kuvvetler;

b) IM'nin çıkış milinin dönme süresi veya çubuğunun stroku;

c) çıkış milinin veya strokunun dönme açısının maksimum değeri

d) ölü bölge.

Aktüatörler aşağıdakilere göre sınıflandırılır: aşağıdaki özellikler:

1) düzenleyici organın hareketi (döner ve doğrusal);

2) tasarım(elektrik, hidrolik, pnömatik);

Elektrik - tahrikli elektrik motoru ve bir elektromıknatıs;

Hidrolik - tahrikli: piston, piston, hidrolik motordan;

Pnömatik - tahrikli: piston, piston, diyafram, diyafram, pnömatik motordan.

Uygulamada, elektrikli MI'lar en yaygın şekilde kullanılmaktadır. Elektriksel MI'lar şu şekilde sınıflandırılır:

elektromanyetik;

elektrik motoru.

Elektromanyetik IM'ler aşağıdakilere ayrılır:

Şuradaki sürücülerle anlık mesajlaşma elektromanyetik kavramalar dönme hareketini iletmek için tasarlanmıştır (sürtünme ve kayan kavramalar;

Solenoid sürücülü IM'ler, tahrik elemanlarının öteleme hareketini ayrı bir prensibe göre gerçekleştiren 2 konumlu cihazlardır (yani 2 konumlu kontrol için tasarlanmıştır): "açık - kapalı".

Elektrik motoru IM'leri aşağıdakilere ayrılmıştır:

tek turlu - çıkış milinin dönme açısı 360 0'ı geçmez. Örnek: MEO (tek turlu elektrikli mekanizma). Tek fazlı ve üç fazlı (MEOK, MEOB) asenkron motorlar kullanırlar.

çok dönüşlü - uzaktan ve yerel kontrol için boru bağlantı parçaları(valfler).

Madencilik makinelerinin otomasyon sistemlerinde aktüatör olarak GSD ve 1RP2 gibi elektrikli hidrolik dağıtıcılar yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektrikli hidrolik dağıtıcı 1RP2, URAN.1M otomatik yük regülatörleri ve SAUK02.2M otomasyon sisteminin bir parçası olarak biçerdöverin besleme hızını ve kesme elemanlarını kontrol etmek için tasarlanmıştır. Elektrikli hidrolik valf 1RP2, bir hidrolik makara valfidir. elektromanyetik sürücüçekme türü.

Düzenleyici kurum (RO), ACS'nin işletim sistemini doğrudan kontrol eden son unsurudur. RO, malzeme akışını, enerjiyi, aparatların, takım tezgahlarının veya mekanizmaların parçalarının göreceli konumunu teknolojik sürecin normal seyri yönünde değiştirir.

RO'nun temel özelliği statik özelliğidir, yani. çıkış parametresi Y (akış, basınç, voltaj) ile düzenleyici gövdenin strok miktarı arasındaki yüzde cinsinden ilişki.

RO şunları sağlar:

a) iki konumlu düzenleme - RO deklanşörü hızlı bir şekilde bir aşırı konumdan diğerine hareket eder.

b) sürekli - bu durumda RO'nun verim karakteristiğinin kesin olarak tanımlanması gerekir (sürgülü, vana, kelebek vana).

Teknolojik otomasyon hakkında genel bilgi

Süreçler yemek üretimi

Otomasyonun temel kavramları ve tanımları

Makine(Yunanca otomatlar - kendi kendine hareket eden), insan müdahalesi olmadan çalışan bir cihazdır (bir dizi cihaz).

Otomasyon- Makine üretiminin geliştirilmesinde, daha önce bir kişi tarafından gerçekleştirilen yönetim ve kontrol fonksiyonlarının aletlere ve otomatik cihazlara aktarıldığı bir süreçtir.

Otomasyonun Amacı- İşgücü verimliliğinin arttırılması, ürün kalitesinin iyileştirilmesi, planlama ve yönetimin optimize edilmesi, bir kişinin sağlığa zararlı koşullarda çalışmasının ortadan kaldırılması.

Otomasyon, bilimsel ve teknolojik ilerlemenin ana yönlerinden biridir.

Otomasyon Nasıl akademik disiplin otomatikleştirme konusunda teorik ve uygulamalı bilgi alanıdır. işletim cihazları ve sistemler.

Bir teknoloji dalı olarak otomasyonun tarihi, otomatların, otomatik cihazların ve otomatik komplekslerin gelişimi ile yakından bağlantılıdır. Otomasyon başlangıç ​​aşamasında teorik mekaniğe ve teoriye dayanıyordu. elektrik devreleri ve sistemlerde basınç regülasyonuna ilişkin çözülmüş problemler buhar kazanları, buhar pistonu stroku ve dönme hızı elektrikli makineler, otomatik makinelerin çalışmasının kontrolü, otomatik telefon santralleri, röle koruma cihazları. Buna göre bu dönemde otomasyonun teknik araçları otomatik kontrol sistemleriyle ilişkili olarak geliştirilmiş ve kullanılmıştır. 20. yüzyılın ilk yarısının sonlarında bilim ve teknolojinin tüm dallarının yoğun bir şekilde gelişmesi, teknolojinin de hızlı bir şekilde büyümesine neden olmuştur. otomatik kontrol kullanımı evrensel hale geliyor.

20. yüzyılın ikinci yarısı, otomasyonun teknik araçlarının daha da geliştirilmesi ve farklı endüstriler için eşit olmasa da geniş bir otomasyon yelpazesi ile işaretlendi. Ulusal ekonomi Otomatik kontrol cihazlarının daha karmaşık cihazlara geçişle birlikte yaygınlaşması otomatik sistemler, özellikle endüstride - bireysel birimlerin otomasyonundan atölye ve fabrikaların entegre otomasyonuna kadar. Bir özellik, otomasyonun coğrafi olarak birbirinden uzak nesnelerde, örneğin büyük sanayi ve enerji komplekslerinde, tarım ürünlerinin üretimi ve işlenmesine yönelik tarımsal tesislerde kullanılmasıdır. Bu tür sistemlerde bireysel cihazlar arasındaki iletişim için, kontrol cihazları ve kontrol edilen nesnelerle birlikte teleotomatik sistemler oluşturan telemekanikler kullanılır. Aynı zamanda, bilgi toplamanın ve otomatik olarak işlemenin teknik (telemekanik dahil) yolları da büyük önem taşımaktadır, çünkü karmaşık sistemler Otomatik kontrol ancak bilgisayar teknolojisi yardımıyla çözülebilir. Son olarak, otomatik kontrol teorisi yerini, otomasyonun tüm teorik yönlerini birleştiren ve genel kontrol teorisinin temelini oluşturan genelleştirilmiş bir otomatik kontrol teorisine bırakır.

Otomasyonun üretime dahil edilmesi, işgücü verimliliğini önemli ölçüde artırmayı ve üretimin çeşitli alanlarında çalışan işçi oranını azaltmayı mümkün kılmıştır. Otomasyon araçlarının kullanılmaya başlanmasından önce, fiziksel emeğin değiştirilmesi, üretim sürecinin ana ve yardımcı operasyonlarının mekanizasyonu yoluyla gerçekleşiyordu. Fikri emek uzun zamandır mekanize edilmeden kaldı. Günümüzde entelektüel emeğin faaliyetleri makineleşme ve otomasyonun nesnesi haline geliyor.

Var olmak Farklı türde otomasyon.

1. Otomatik kontrol bilgilerin otomatik sinyalizasyonunu, ölçümünü, toplanmasını ve sınıflandırılmasını içerir.

2. Otomatik alarm herhangi bir limit veya acil durum değerlerini bildirmek üzere tasarlanmıştır. fiziksel parametreler TP ihlallerinin yeri ve niteliği hakkında.

3. Otomatik ölçüm kontrollü fiziksel büyüklüklerin değerlerinin ölçülmesini ve özel kayıt cihazlarına iletilmesini sağlar.

4. Otomatik sıralamaürünlerin ve hammaddelerin boyut, viskozite ve diğer göstergelere göre kontrolünü ve ayrılmasını gerçekleştirir.

5. Otomatik koruma bu, anormal veya acil durum modları durumunda kontrollü TP'nin sonlandırılmasını sağlayan bir dizi teknik araçtır.

6. Otomatik kontrol TP'nin optimal seyrini yönetmek için bir dizi teknik araç ve yöntem içerir.

7. Otomatik düzenleme Bir kişinin doğrudan katılımı olmadan, fiziksel büyüklüklerin değerlerini belirli bir seviyede tutar veya gerekli yasaya göre değiştirir.

Otomasyon ve kontrolle ilgili bunlar ve diğer kavramlar şu şekilde birleştirilmiştir: sibernetik- Karmaşık gelişen sistemleri ve süreçleri yönetme bilimi, nesneleri yönetmenin genel matematik yasalarını inceleme farklı doğa(kibernetas (Yunanca) - yönetici, dümenci, dümenci).

Otomatik kontrol sistemi(ACS) bir dizi kontrol nesnesidir ( kuruluş birimi) ve kontrol cihazları ( sen), eylemi belirli bir hedefe ulaşmayı amaçlayan, insan müdahalesi olmadan birbirleriyle etkileşime giren.

Otomatik kontrol sistemi(SAR) - ayarla kuruluş birimi ve birbiriyle etkileşim halinde olan otomatik regülatör, TP parametrelerinin belirli bir seviyede tutulmasını veya gerekli yasaya göre değiştirilmesini sağlar ve ayrıca insan müdahalesine gerek kalmadan çalışır. ATS bir ACS türüdür.

“Otomasyon nesnesi” tanımı çok çeşitli teknik nesneleri (metalurji fırınları, nakliye, çeşitli makineler ve diğerleri teknik cihazlar) ve ayrıca bir veya bütün teknolojik birimler, tesisler veya makineler kompleksi tarafından kontrol sistemi ile etkileşim halinde gerçekleştirilebilen üretim süreçleri. İnsan gelişiminin bu aşamasında otomasyon aktif olarak tüm alanlara tanıtılıyor insan hayatı, .

Otomasyon sistemlerinin sürekli iyileştirilmesi ve uygulanması kesinlikle birbiriyle bağlantılı süreçlerdir. Bir yandan çeşitli endüstrilerin modernizasyonu için, halihazırda çalışan mekanizmalarda mekanizasyon ve otomasyon sistemlerinin geliştirilmesi ve uygulanması, diğer yandan ise kesinlikle yaratılırken gereklidir. yeni teknoloji etkili otomasyonunun yollarını sağlamak gereklidir.

Hiyerarşilerine göre teknik otomasyon araçları iki sınıfa ayrılır:

  • ACS'nin otomatik (otomatik) düzenlenmesi ve ACS'nin kontrol sistemleri;
  • ACS ve ACS'nin cihazları, elemanları ve alt sistemleri;

Her iki sistemin ortak işlevsel kısmı düzenlemenin (kontrol) nesnesidir. Kontrol nesnesi - belirlenen çalışma modunun önceden seçilen kontrol görevine uygun olarak sistemin kontrol kısmı tarafından desteklenmesi gereken sistemin kontrollü kısmı (makine veya makine kompleksi).

Kontrol sistemi (CS), kontrol edilen nesnelerden ve üç alt sistemden oluşan dinamik bir kapalı komplekstir: mantıksal hesaplama, bilgi işlem ve yürütme. Genelleştirilmiş şema aşağıda gösterilmiştir:

Bilgi alt sistemi, bilginin alınması, sunulması ve iletilmesi için kullanılan bir dizi teknik araçtır. Amacı, kontrol altındaki nesnelerin işleyişinin iç ve dış faktörleri hakkında birincil bilgileri elde etmek ve dönüştürmek olan araçlar, ölçüm ve hassas elemanları, analizörleri, birincil bilgi sensörlerini ve diğer cihazları içerir. Bu kategori aynı zamanda bilgilerin kontrol sistemi için uygun bir biçimde sunulması ve iletilmesi için araçları da içerir - alıcılar, kodlama / kod çözme cihazları, vericiler, iletişim kanalları vb.

Mantıksal hesaplama sistemi - görevi bilginin işlenmesi olan teknik araçlar.

Bilgi işleme araçlarının temel görevi, formüle edilen yönetim hedeflerine ulaşmak için gerekli çözümleri geliştirmektir. başvuru şartları ACS üretiminde. Bu çözümler genellikle ayar veya kontrol sinyalleri şeklinde uygulanır. Bilgi işlemenin teknik araçları, mikrokontrolörler de dahil olmak üzere çeşitli analog ve dijital bilgi işlem araçlarını içerir.

Teknik araçlar Kontrol sinyalleri üretmek ve nesneyi doğrudan kontrol etmek için kullanılan araçlara denir. yürütme alt sistemi . Yürütme alt sistemlerinin teknik araçları esas olarak elektrikli sürücülerin yanı sıra aydınlatma ve sıcaklık kontrolörleri, elektromıknatısları içerir. hidrolik mekanizmalar ve benzeri.

Karar verme ve kontrol eylemlerinin geliştirilmesi aşamaları da dahil olmak üzere, operatörün katılımının bulunmadığı kontrol sistemleri (operatör yalnızca gözlemler) üretim süreci) arandı ACS otomatik kontrol sistemleri .

Bilgisayarların (dijital, analog veya hibrit) operatörün karar vermesine katıldığı kontrol sistemlerine denir. otomatik sistemler ACS kontrolü.