Ev · Diğer · Otomasyonun teknik araçları. Üretim otomasyonunun teknik araçları Bilgi dönüşümü ilkesi

Otomasyonun teknik araçları. Üretim otomasyonunun teknik araçları Bilgi dönüşümü ilkesi

Tema 2

1. Sensörler

Sensör, herhangi bir cihazın giriş eylemini dönüştüren bir cihazdır. fiziksel miktar daha fazla kullanım için uygun bir sinyale dönüştürür.

Kullanılan sensörler çok çeşitlidir ve çeşitli kriterlere göre sınıflandırılabilir (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), genlik sensörleri alternatif akım(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;

Kontrollü süreç ve kontrol edilen parametre hakkında geri bildirim eksikliği;

Çeşitli çalışma koşullarında çalışın;

Çeşitli seçenekler kurulum.

Parametrik sensörler

Parametrik sensörler, giriş sinyallerini bazı parametrelerdeki değişikliğe dönüştüren sensörlerdir. elektrik devresi(R, L veya C). 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 sıkılığı hariçtir Kötü etkisiÇevrenin kişiler üzerindeki etkisi (etkisi), 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 değişken bir reaktanstır - değişken hava boşluğuna sahip bir bobin.

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 yapısal olarak değişken kapasitörlerdir çeşitli tasarımlar ve şekiller, ancak her zaman aralarında dielektrik bir 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- dielektrik sabiti plakalar arasındaki ortam; 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 doğrudan dönüştüren sensörlerdir. Çeşitli türler enerji elektriğe dönüşür. 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. İndüksiyon sensörlerinde, elektriksel olmayan bir girdi miktarının indüklenmiş bir emk'ye dönüştürülmesi. Hareket hızını, doğrusal veya açısal yer değiştirmeyi ölçmek için kullanılır. emk bu tür sensörlerde, yalıtılmış bakır telden yapılmış bobinler veya sargılarda indüklenir ve elektrikli çelikten yapılmış manyetik çekirdekler üzerine yerleştirilir.

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 toplayıcıdır elektrikli araba armatür ve uyarma sargılı veya kalıcı mıknatıslı. 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

Kaydetmek doğrusal bağımlılık emk 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. Doğru akımda armatürler.

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. Senkron jeneratörün dezavantajı madencilik koşullarına uygun olmayan yataklama düzeneklerine 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

Sürükleme konveyörlerinin çalışma gövdelerinin doğrusal hareket hızını ölçmek için, içinde hiç hareketli parça bulunmayan manyetik endüksiyon 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.

Permallay (demir-nikel alaşımı) en yüksek değere S m = 200 Gn/m2 sahiptir. 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 - gerekli pahalı malzemeler manyetik devreler ve bunların özel işlemleri için.

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 teknolojik tesislerinin otomasyon sistemlerinde yarı iletken termistörler 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 karmaşıklığıdır. ölçü aleti otomatik takip sistemidir.

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.

Yapısal şemaŞekil 9'da bir indüksiyon akış ölçer gösterilmektedir. Bir boru hattındaki mıknatısın kutupları arasından iletken bir sıvı aktığında, sıvının yönüne dik yönde ve ana manyetik akı yönünde bir emk meydana gelir. 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 aşağıdaki türlere ayrılabilir:

– 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.

Nesnenin durumuna ilişkin bilgilerin ve kontrol komutlarının uzak mesafelere iletişim kanalları aracılığıyla aktarılmasını sağlayan teknik sistemler sistemler uzaktan kumanda ve ölçümler 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 uzaktan kontrol ve ölçümde, özellikle uzak 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 aşağıdaki kriterlere göre sınıflandırılır:

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:

Elektromanyetik kavramalardan tahrikli IM, dönme hareketini (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 turlu - boru hattı bağlantı parçalarının (vanalar) uzaktan ve yerel kontrolü için.

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 dağıtıcı 1RP2, çekme tipi elektromanyetik tahrikli bir hidrolik makara valfidir.

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).

Üretim otomasyonu araçları şunları içerir: teknik araçlar otomasyon (TSA) - bunlar, otomasyon araçları olabilen veya bir yazılım ve donanım kompleksinin parçası olabilen cihazlar ve cihazlardır. Modern bir kuruluştaki güvenlik sistemleri teknik otomasyon araçlarını içerir. Çoğu zaman TCA, entegre bir güvenlik sisteminin temel unsurudur.

Teknik otomasyon araçları, otomatik üretimde bilgilerin kaydedilmesi, işlenmesi ve iletilmesi için cihazları içerir. Bunların yardımıyla otomatik üretim hatlarının kontrolü, düzenlenmesi ve yönetimi gerçekleştirilir.

Güvenlik sistemleri, çeşitli sensörler kullanarak üretim sürecini izler. Bunlar arasında basınç sensörleri, fotoğraf sensörleri, endüktif sensörler, kapasitif sensörler, lazer sensörler vb. bulunur.

Sensörler, bilginin otomatik olarak çıkarılmasına ve birincil dönüşümüne hizmet eder. Sensörler çalışma prensipleri ve kontrol ettikleri parametrelere duyarlılık açısından farklılık gösterir. Teknik güvenlik ekipmanı en geniş sensör yelpazesini içerir. Birçok faktörü kontrol eden entegre güvenlik sistemleri oluşturmanıza olanak tanıyan sensörlerin karmaşık kullanımıdır.

Teknik bilgi araçları aynı zamanda sensörler ve kontrol ekipmanı arasındaki iletişimi sağlayan iletim cihazlarını da içerir. Kontrol ekipmanları sensörlerden sinyal aldığında üretim sürecini durdurarak kazanın nedenini ortadan kaldırır. Acil durumun ortadan kaldırılmasının mümkün olmadığı durumlarda teknik emniyet ekipmanları operatöre arızaya ilişkin sinyal verir.

Herhangi bir entegre güvenlik sisteminde bulunan en yaygın sensörler kapasitif sensörlerdir.

25 mm'ye kadar mesafedeki nesnelerin varlığının temassız olarak algılanmasına olanak tanır. Kapasitif sensörler aşağıdaki prensibe göre çalışır. Sensörler, aralarında iletkenliğin sabitlendiği iki elektrotla donatılmıştır. Kontrol bölgesinde herhangi bir nesne varsa, bu, sensörün bir parçası olan jeneratörün salınım genliğinde bir değişikliğe neden olur. Aynı zamanda istenmeyen nesnelerin ekipmana girmesini önleyen kapasitif sensörler tetiklenir.

Kapasitif sensörler, tasarımlarının basitliği ve yüksek güvenilirliği ile ayırt edilir ve bu da onların çok çeşitli endüstrilerde kullanılmasına olanak tanır. Tek dezavantajı bu tür sensörlerin küçük kontrol alanıdır.

Ziyaretçiler şunları da okudu:


Endüstriyel güvenlik
Çoğu modern otomatikleştirilmiş işletmeler Endüstriyel güvenlik, entegre güvenlik sistemlerinin ve üretim kontrolünün devreye alınmasıyla sağlanır.


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 bir harekete geçirme elemanı üzerinde uyguladığı etki, dahili veya doğal geri bildirimlerin etkisine eşdeğerdir. 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. Sürücünün özel bir ana geri besleme bağlantısı yoktur ve bir güç amplifikatörü, bir elektrikli aktüatör, bir mekanik şanzıman, bir güç kaynağı ve bir güç kaynağından oluşan bir kombinasyondur. yardımcı elemanlar belirli işlevsel bağlantılarla birleştirilir. 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. Çok önemli faktörler Bir aktüatör veya servomekanizma seçerken ağırlık kısıtlamaları vardır, 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 cihazlarının belirli ve maksimum çıkış gücü için belirli spesifikasyonları karşılaması gerekir.

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, endüstriyel üretimde işi otomatikleştirmenin teknik araçlarına ve en önemli bileşenleri, bir kişinin varlığının olduğu aşırı koşullarda çalışmak olan diğer işleri otomatikleştirmenin teknik araçlarına ayrılabilir. hayatı tehdit edici veya imkansız. 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.

Üretim süreçlerini otomatikleştirmek için işletmelere teknik araçların getirilmesi, etkili çalışmanın temel koşuludur. Çeşitli modern otomasyon yöntemleri, uygulama aralığını genişletirken, mekanizasyon maliyeti, kural olarak, üretilen ürünlerin hacminde bir artış ve kalitesinde bir artış şeklinde nihai sonuçla haklı çıkar. .

Teknolojik ilerlemenin yolunu takip eden, pazarda lider konumlarda yer alan kuruluşlar, daha iyisini sağlar çalışma şartları ve hammadde ihtiyacını en aza indirir. Bu nedenle, büyük işletmeler artık mekanizasyon projelerinin uygulanması olmadan hayal edilemez - istisnalar yalnızca manuel üretim lehine temel seçim nedeniyle üretim otomasyonunun kendisini haklı çıkaramadığı küçük el sanatları endüstrileri için geçerlidir. Ancak bu gibi durumlarda bile üretimin bazı aşamalarında otomasyonun kısmen devreye alınması mümkündür.

Otomasyonun Temelleri

Geniş anlamda otomasyon, üretimde, insan müdahalesi olmadan, ürünlerin imalatı ve üretimi için belirli görevlerin yerine getirilmesine olanak sağlayacak koşulların yaratılmasını içerir. Bu durumda operatörün rolü en kritik görevleri çözmek olabilir. Hedeflere bağlı olarak otomasyon teknolojik süreçler ve yapımlar tam, kısmi veya karmaşık olabilir. Belirli bir modelin seçimi, otomatik doldurma nedeniyle işletmenin teknik modernizasyonunun karmaşıklığına göre belirlenir.

Tam otomasyonun uygulandığı tesis ve fabrikalarda genellikle mekanize ve elektronik sistemler yönetim, üretim kontrolünün tüm işlevselliğini aktarır. Bu yaklaşım, çalışma modlarının değişiklik gerektirmemesi durumunda en mantıklıdır. Kısmi bir biçimde otomasyon, üretimin bireysel aşamalarında veya otonom bir sistemin mekanizasyonu sırasında tanıtılır. teknik bileşen tüm süreci yönetmek için karmaşık bir altyapının oluşturulmasına gerek kalmadan. Entegre bir üretim otomasyonu seviyesi genellikle belirli alanlarda uygulanır - bu bir departman, atölye, hat vb. olabilir. Bu durumda operatör, doğrudan iş akışını etkilemeden sistemi kendisi kontrol eder.

Otomatik kontrol sistemleri

Başlangıç ​​olarak bu tür sistemlerin şunları içerdiğini belirtmek önemlidir. tam kontrol bir işletme, fabrika veya tesis üzerinde. İşlevleri belirli bir ekipman parçasına, bir konveyöre, bir atölyeye veya bir üretim sahasına uygulanabilir. Bu durumda proses otomasyon sistemleri, hizmet verilen nesneden bilgi alır ve işler ve bu verilere dayanarak düzeltici bir eylem gerçekleştirir. Örneğin, serbest bırakma kompleksinin çalışması teknolojik standartların parametrelerini karşılamıyorsa, sistem, çalışma modlarını gereksinimlere uygun olarak özel kanallar aracılığıyla değiştirecektir.

Otomasyon nesneleri ve parametreleri

Üretim mekanizasyon araçlarının uygulanmasındaki temel görev, tesisin kalite parametrelerini korumaktır ve bu da sonuç olarak ürün özelliklerini de etkileyecektir. Bugün uzmanlar, çeşitli nesnelerin teknik parametrelerinin özünü araştırmamaya çalışıyorlar, çünkü teorik olarak, üretimin herhangi bir bileşenine kontrol sistemlerinin getirilmesi mümkündür. Bu bağlamda teknolojik süreçlerin otomasyonunun temellerini düşünürsek, mekanizasyon nesnelerinin listesi aynı atölyeleri, konveyörleri, her türlü aparatı ve tesisatı içerecektir. Projenin düzeyine ve ölçeğine bağlı olarak, yalnızca otomasyonun tanıtılmasının karmaşıklık derecesi karşılaştırılabilir.

Çalıştıkları parametrelerle ilgili olarak otomatik sistemler, girdi ve çıktı göstergelerini ayırt edebiliriz. İlk durumda bunlar, ürünün fiziksel özelliklerinin yanı sıra nesnenin kendisinin özellikleridir. İkincisi, bunlar doğrudan bitmiş ürünün kalite göstergeleridir.

Düzenleyici teknik araçlar

Otomasyon sistemlerinde regülasyon sağlayan cihazlar özel sinyalizasyon cihazları şeklinde kullanılmaktadır. Amaca bağlı olarak çeşitli proses parametrelerini izleyebilir ve kontrol edebilirler. Özellikle teknolojik süreçlerin ve üretimin otomasyonu, sinyalizasyon cihazlarını içerebilir. sıcaklık göstergeleri, basınç, akış özellikleri vb. Teknik olarak cihazlar, çıkışta elektriksel kontak elemanları bulunan ölçeksiz cihazlar olarak uygulanabilmektedir.

Kontrol sinyalizasyon cihazlarının çalışma prensibi de farklıdır. En yaygın sıcaklık cihazlarını ele alırsak manometrik, cıva, bimetalik ve termistör modellerini ayırt edebiliriz. Yapısal performans, kural olarak, çalışma prensibine göre belirlenir, ancak çalışma koşullarının da bunun üzerinde önemli bir etkisi vardır. İşletmenin yönüne bağlı olarak teknolojik süreçlerin ve endüstrilerin otomasyonu, belirli çalışma koşulları beklentisiyle tasarlanabilir. Bu nedenle kontrol cihazları da koşullardaki kullanıma odaklanılarak geliştirilmektedir. yüksek nem, fiziksel baskı veya kimyasalların etkileri.

Programlanabilir Otomasyon Sistemleri

Üretim süreçlerinin yönetimi ve kontrolünün kalitesi, işletmelere bilgi işlem cihazları ve mikroişlemcilerin aktif tedarikinin arka planına göre önemli ölçüde iyileşmiştir. Endüstriyel ihtiyaçlar açısından bakıldığında, programlanabilir teknik araçların olanakları yalnızca teknolojik süreçlerin etkin kontrolünü sağlamakla kalmaz, aynı zamanda tasarımın otomatikleştirilmesinin yanı sıra üretim testleri ve deneylerinin yapılmasına da olanak tanır.

Kullanılan bilgisayar cihazları modern işletmeler Teknolojik süreçlerin düzenlenmesi ve kontrolü sorunlarını gerçek zamanlı olarak çözer. Bu tür üretim otomasyon araçlarına bilgisayar sistemleri adı verilir ve birleştirme ilkesine göre çalışırlar. Sistemler, oluşturulması mümkün olan birleşik fonksiyonel bloklar ve modüller içerir çeşitli konfigürasyonlar ve kompleksi belirli koşullarda çalışacak şekilde uyarlayın.

Otomasyon sistemlerinde birimler ve mekanizmalar

İş operasyonlarının doğrudan yürütülmesi elektrikli, hidrolik ve pnömatik cihazlarla gerçekleştirilir. Çalışma prensibine göre sınıflandırma, işlevsel ve bölümlü mekanizmaları içerir. Gıda endüstrisinde genellikle bu tür teknolojiler uygulanır. Bu durumda üretimin otomasyonu, tasarımı elektrikli tahrikleri ve düzenleyici kurumları içerebilecek elektrikli ve pnömatik mekanizmaların kullanılmasını içerir.

Otomasyon sistemlerinde elektrik motorları

Aktüatörlerin temelini çoğunlukla elektrik motorları oluşturur. Kontrol türüne göre temassız ve temaslı versiyonlarda sunulabilirler. Röle kontaklı cihazlarla kontrol edilen üniteler, operatör tarafından manipüle edildiğinde çalışma gövdelerinin hareket yönünü değiştirebilir, ancak operasyonların hızı değişmeden kalır. Temassız cihazların kullanımıyla teknolojik süreçlerin otomasyonu ve mekanizasyonu gerekiyorsa, yarı iletken amplifikatörler kullanılır - elektrik veya manyetik.

Kartlar ve kontrol panelleri

Kontrol ve izleme sağlaması gereken ekipmanları kurmak üretim süreci işletmelerde özel konsollar ve kalkanlar monte edilir. için cihazlarla donatılmıştır. otomatik kontrol ve düzenleme, kontrol ve ölçüm ekipmanları, koruyucu mekanizmalar ve ayrıca iletişim altyapısının çeşitli unsurları. Tasarım gereği böyle bir kalkan, metal bir dolap veya üzerine otomasyon ekipmanının monte edildiği düz bir panel olabilir.

Konsol ise uzaktan kontrolün merkezidir - bu bir tür sevk görevlisi veya operatör bölgesidir. Teknolojik süreçlerin ve üretimin otomasyonunun aynı zamanda personelin bakıma erişimini de sağlaması gerektiğini unutmamak önemlidir. Hesaplamalar yapmanıza, üretim göstergelerini değerlendirmenize ve genel olarak iş sürecini izlemenize olanak tanıyan paneller ve paneller tarafından büyük ölçüde belirlenen bu işlevdir.

Otomasyon sistemlerinin tasarımı

Otomasyon amacıyla üretimin teknolojik modernizasyonu için kılavuz görevi gören ana belge şemadır. Daha sonra otomatik mekanizasyon aracı olarak görev yapacak cihazların yapısını, parametrelerini ve özelliklerini görüntüler. Standart versiyonda diyagram aşağıdaki verileri görüntüler:

  • belirli bir kuruluştaki otomasyon düzeyi (ölçeği);
  • kontrol ve düzenleme araçlarıyla sağlanması gereken nesnenin çalışma parametrelerinin belirlenmesi;
  • kontrol özellikleri - tam, uzaktan, operatör;
  • aktüatörleri ve üniteleri bloke etme olasılığı;
  • konsollar ve panolar dahil olmak üzere teknik araçların konumunun yapılandırılması.

Yardımcı Otomasyon Araçları

İkincil rollerine rağmen ek cihazlar önemli izleme ve kontrol fonksiyonları sağlar. Onlar sayesinde yürütme cihazları ile kişi arasındaki bağlantı sağlanır. Yardımcı cihazlara sahip ekipman açısından üretim otomasyonu, basmalı düğme istasyonlarını, kontrol rölelerini, çeşitli anahtarları ve komut konsollarını içerebilir. Bu cihazların pek çok tasarımı ve çeşidi vardır ancak hepsi tesisteki kilit birimlerin ergonomik ve güvenli kontrolüne odaklanmıştır.

Bilginin oluşturulması ve birincil işlenmesi araçları, verileri kartlara, bantlara veya diğer bilgi taşıyıcılarına mekanik (delme) veya manyetik yöntemlerle uygulamak için klavye cihazlarını; biriken bilgiler sonraki işleme veya çoğaltma işlemlerine aktarılır. Atölyelerde, depolarda ve diğer üretim yerlerinde birincil bilgileri oluşturan klavye cihazlarından, delme veya manyetik bloklardan ve vericilerden yerel ve sistem üretim kayıt cihazları oluşturulur.

Sensörler (birincil dönüştürücüler) bilgileri otomatik olarak çıkarmak için kullanılır. Teknolojik süreçlerin kontrollü parametrelerindeki değişiklikleri algılayan, çalışma prensiplerine göre çok çeşitli cihazlardır. Modern ölçüm teknolojisi, 300'den fazla farklı fiziksel, kimyasal ve diğer nicelikleri doğrudan değerlendirebilir, ancak bu, bir dizi yeni alanı otomatikleştirecektir. insan aktivitesi yeterli değil. GSP'deki sensör yelpazesinin ekonomik açıdan uygun bir şekilde genişletilmesi, hassas elemanların birleştirilmesiyle sağlanır. Ekipmanın yüklenmesini ve çalışma modlarını, işleme kalitesini, ürünlerin salınmasını hesaba katmak için sensörlerde basınç, kuvvet, ağırlık, hız, ivme, ses, ışık, termal ve radyoaktif radyasyona yanıt veren hassas elemanlar kullanılır. konveyörler, stoklar ve malzeme, boşluk, alet vb. tüketimi üzerindeki hareketlerinin izlenmesi. Tüm bu sensörlerin çıkış sinyalleri, diğer cihazlar tarafından iletilen standart elektrik veya pnömatik sinyallere dönüştürülür.

Bilgi iletim cihazlarının yapısı, yayın için uygun enerji biçimlerine sinyal dönüştürücüler, sinyallerin uzun mesafelerde iletişim kanalları üzerinden iletilmesi için telemekanik ekipman, sinyallerin bilgi işleme veya sunum yerlerine dağıtılması için anahtarlar içerir. Bu cihazlar tüm çevresel bilgi kaynaklarını (klavyeler, sensörler) kontrol sisteminin merkezi kısmına bağlar. Onların amacı etkili kullanım iletişim kanalları, sinyal bozulmalarının ortadan kaldırılması ve kablolu ve kablosuz hatlar üzerinden iletim sırasında olası parazitlerin etkisi.

Bilginin mantıksal ve matematiksel işlenmesine yönelik cihazlar, bilgi sinyallerinin doğasını, biçimini veya birleşimini değiştiren işlevsel dönüştürücülerin yanı sıra yasaları ve kontrol (düzenleme) modlarını uygulamak için belirli algoritmalara (bilgisayarlar dahil) göre bilgi işlemeye yönelik cihazları içerir.

Kontrol sisteminin diğer bölümleriyle iletişim için bilgisayarlar, bilgi giriş ve çıkış cihazlarının yanı sıra ilk verilerin, ara ve ara verilerin geçici olarak depolanması için depolama cihazlarıyla donatılmıştır. nihai sonuçlar hesaplamalar vb. (bkz. Veri girişi. Veri çıkışı, Bellek cihazı).

Bilgi sunmaya yönelik cihazlar, insan operatöre üretim süreçlerinin durumunu gösterir ve en önemli parametreleri kaydeder. Bu tür cihazlar, sinyal panoları, panolar veya kontrol panelleri üzerinde görsel semboller içeren anımsatıcı diyagramlar, ikincil işaretçi ve dijital gösterge ve kayıt cihazları, katot ışın tüpleri, alfabetik ve dijital daktilolardır.

Kontrol eylemleri üreten cihazlar, zayıf bilgi sinyallerini koruma, düzenleme veya kontrol aktüatörlerini harekete geçirmek için gerekli olan gerekli şekle sahip daha güçlü enerji darbelerine dönüştürür.

Ürünlerin yüksek kalitesinin sağlanması, üretimin tüm ana aşamalarında kontrolün otomasyonu ile ilişkilidir. Kişinin subjektif değerlendirmelerinin yerini, evliliğin kaynağının belirlendiği, toleransların ötesinde sapmaları önlemek için komutların gönderildiği merkezi noktalarla ilişkili otomatik ölçüm noktalarının objektif göstergeleri alıyor. Kütle karakterleri ve önemli sayıda kontrollü parametre nedeniyle radyo mühendisliği ve radyo elektronik ürünlerinin üretiminde bilgisayarların kullanıldığı otomatik kontrol özellikle önemlidir. Güvenilirlik açısından bitmiş ürünlerin son testleri de daha az önemli değildir (bkz. teknik cihazlar). İşlevsellik, dayanıklılık, iklimsel, enerji ve özel testler için otomatik tezgahlar, teknik ve ekonomik özelliklerürünler (ürünler).

Aktüatörler, başlatma ekipmanından, yürütme hidrolik, pnömatik veya elektrik mekanizmalarından (servomotorlar) ve doğrudan otomatik sürece etki eden düzenleyici kurumlardan oluşur. Yaptıkları işin gereksiz enerji kayıplarına yol açmaması ve prosesin verimliliğini düşürmemesi önemlidir. Örneğin, genellikle buhar ve sıvı akışını kontrol etmek için kullanılan kısma, artışa bağlı olarak hidrolik direnç boru hatlarında bunların yerini akış oluşturan makineler üzerindeki etki veya basınç kaybı olmadan akış hızını değiştirmenin daha gelişmiş yöntemleri alır. Büyük önem AC elektrikli sürücünün ekonomik ve güvenilir bir düzenlemesine, dişlisiz elektrikli aktüatörlerin kullanımına, elektrik motorlarını kontrol etmek için temassız balastlara sahiptir.

GSP'de uygulanan, belirli işlevleri yerine getiren bağımsız bloklardan oluşan birimler şeklinde kontrol, düzenleme ve kontrol cihazları oluşturma fikri bunu mümkün kılmıştır. çeşitli kombinasyonlar Aynı araçlarla farklı problemleri çözmek için geniş bir cihaz yelpazesi elde etmek için bu blokların kullanılması. Giriş ve çıkış sinyallerinin birleştirilmesi, blokların bir kombinasyonunu sağlar çeşitli işlevler ve bunların değiştirilebilirliği.

GSP'nin bileşimi pnömatik, hidrolik ve elektrikli aletler ve cihazlar. En büyük çok yönlülük elektrikli aletler Bilgiyi almak, iletmek ve çoğaltmak için tasarlanmıştır.

Üniversal endüstriyel pnömatik otomasyon elemanları sisteminin (USEPPA) kullanılması, pnömatik cihazların gelişiminin esas olarak bunların standart montajlardan ve az sayıda bağlantıya sahip parçalardan montajına indirgenmesini mümkün kıldı. Pnömatik cihazlar, birçok yangın ve patlama tehlikesi olan endüstride kontrol ve düzenleme amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır.

GSP hidrolik cihazları da bloklardan tamamlanmaktadır. Hidrolik cihazlar ve cihazlar, özellikle takım tezgahlarında ve otomatik hatlarda önemli olan, düzenleyici kurumların önemli çabalar ve yüksek doğrulukla yeniden düzenlenmesi için yüksek hızlar gerektiren ekipmanları kontrol eder.

GSP araçlarını en rasyonel şekilde sistematik hale getirmek ve üretim verimliliğini artırmak ve ayrıca otomatik kontrol sisteminin tasarımını ve konfigürasyonunu basitleştirmek için, geliştirme sırasında GSP cihazları toplu kompleksler halinde birleştirilir. Giriş-çıkış parametrelerinin standardizasyonu ve cihazların blok tasarımı sayesinde agrega kompleksleri, çeşitli teknik araçları en uygun, güvenilir ve ekonomik bir şekilde birleştirir. otomatik sistemler kontrol eder ve çok amaçlı otomasyon ünitelerinden çeşitli özel kurulumları birleştirmenize olanak tanır.

Analitik ekipmanların hedefe yönelik toplanması, test makineleriÖlçüm, bilgisayar teknolojisi ve ofis ekipmanı için birleşik cihazlara sahip toplu dozaj mekanizmaları, bu ekipmanın temel yapılarının oluşturulmasını ve fabrikaların bunların üretimi için uzmanlaşmasını kolaylaştırır ve hızlandırır.