Омский авиационный техникум имени Н.Е. Жуковского Полатовская О.В.
Сборник конспектов по дисциплине: «Типовые элементы системы автоматизированного управления» специальность 2101
«Автоматизация технологических процессов в производстве»
г. Омск 2003г.
2
Введение Информацию вставить с дискеты
3
Типовые элементы систем автоматического управления (САУ) Глава 1 Элементы систем автоматики 1.1 Автоматические системы управления
Автоматикой называют отрасль науки и техники охватывающая основные принципы построения устройств и систем выполняющих свои основные функции без участия человека. Телемеханикой называют отрасль, охватывающая принципы построения устройств, преобразующих информацию в управляющие сигналы и передающие их на расстояние по линиям связи для измерения сигнализации и управления без участия человека. Автоматические системы в зависимости от объема и характера выполняемых операций подразделяются: – системы автоматического контроля; – системы автоматического регулирования; – системы автоматического управления; – следящие системы; – системы автоматической защиты; – адаптивная система.
1)Система автоматического контроля (САК) Предназначена для контроля различных физических величин необходимых для управления объектов. Всякая система состоит из элементов и узлов.
Рис. 1-1
ЗУ – задающее устройство, от которого поступает управляющий сигнал. Д – датчик, преобразующий управляющий сигнал в электрический. У – усилитель, усиливает слабый сигнал датчика до достаточного значения, чтобы воздействовать на исполнительный элемент. ИЭ – исполнительный элемент это устройство, которое производит окончательные операции процесса. Может, подставлен в виде 4 устройств: – СУ – сигнализирующее устройство, (звонок, сирена, лампочка) оповещающее о предельных значениях параметра; – УП – указывающий прибор, ( стрелочный или цифровой ) которые показывают значение данного параметра; – РУ – регулирующее устройство (самописец), устройство которое фиксирует значение данного параметра; – ПС – прибор сортировки, прибор сортирующий изделие в зависимости от заданного значения У.С.
ЗУ Д У
СУ
УП
РУ
ПС
4
2)Система автоматического регулирования (САР) Предназначена для поддержания регулируемой величины в заданных значениях или по заданному закону.
ХЗ ∆Х К∆Х
Хо.с. Хфом.
∆Х=Хз-Хо.с Рис. 1-2
– ЭС – элемент сравнения, на вход которого поступает заданное значение и Хо.с, это функция выходной величины, в Э,С 2 величины сравниваются и отклонение ∆Х передается на усилитель, исполнительный элемент и объект регулирования. Через объект регулирования выходная величина поддерживается в нужных значениях, т.е. корректируется.
3)Система автоматического управления (САУ) Называется такая система, в которой организация целенаправленных действий осуществляется исполнительным элементом, на вход которого поступает управляющий сигнал.
Рис. 1-3
– ОУ – объект управления, поступающий сигнал от задающего устройства усиленный и поступающий на исполнительный элемент воздействует на объект управления, таким образом, что автоматически выполняется программа изменения управляющего сигнала. Человеку необходимо разработать программы, которые будут автоматически управлять автоматическим процессом при изменении управляющего сигнала.
4)Следящая система (С.С) С.с – автоматическая система, которая с определенной точностью воспроизводит выходную величину в зависимость от входной по закону ранее не известному.
ХЗ О Uо КUо ̃
Хо.с ά вых
Рис. 1-4 На элемент сравнения поступает два значения (Хз) заданная величина от другого технологического процесса и (Хо.с)-это функция угла поворота (объекта управления ).В Э.С получаем угол рассогласования ‹0=Хз-Хо.с с помощью преобразователя, преобразуется в напряжение ошибки, усиливается и исполнительным двигателем (м) передается угол поворота
ЗУ ЭС У ИЭ ОР
ЗУ У ИЭ ОУ
ЗУ ЭС Пр У М ОУ
5
объекта управления. Фактическая величина объекта управления в качестве функции постоянно поступает на элемент сравнения.
1.2 Элементная база 1.2.1 Назначение типовых элементов САУ
Все устройства автоматики, вычислительной техники и телемеханики состоят из отдельных элементов. Элемент – это конструктивно обособленная часть схемы или системы, выполняющая определенную функцию. Элементом может быть регистр, конденсатор, трансформатор, муфта и т.д. Элементы могут быть пассивными и активными. В пассивных элементах отсутствует вспомогательный источник энергии ВИЭ, в них сигнал Y получается за счет сигнала Х; А в активных элементах имеется вспомогательный источник энергии – в этих элементах входная величина только управляет передачей энергии от ВИЭ выходной величины. Если в пассивных элементах в результате потерь выходной сигнал всегда меньше входного, то в активных элементах выходной сигнал может быть и больше входного сигнала, т.к. в данном элементе возможно усиление сигнала за счет ВИЭ. Величины Х и Y могут быть элементами и не элементами. Элементы могут отличаться друг от друга физической природой, принципом действия, схемой включения, конструкцией, статической характеристикой и т.д. По выполняемым функциям все эти элементы автоматики и телемеханики можно разделить на: датчики, усилители, стабилизаторы, реле, контакторы, распределители, магнитные пускатели, двигатели, муфты, индикаторы, преобразователи, коммутаторы, специальные узлы и элементы. В технике очень часто контроль регулирование и передачу физических величин осуществляют при помощи электронных сигналов, т.к. тони наиболее удобны для построения различных автоматических, телемеханических и вычислительных устройств. В этом случае не электрические сигналы преобразуются в электрические. Датчик (первичный преобразователь информации) – это устройство, преобразующее контролируемую или регулируемую величину в такой вид сигнала, который удобен для воздействия на последующие элементы автоматики… Усилителем называется устройство, в котором происходит количественное преобразование (чаще всего усиление) входного сигнала. Изменение напряжения электросети отрицательно сказывается на элементах автоматики, поэтому для получения стабильных напряжений между электросетью и устройством включаются стабилизаторы напряжения, а если требуется поддержать неизмененным значение тока в цепи, то применяются стабилизаторы тока. Эффект стабилизации в этих элементах за счет изменения параметров элементов, входящих в схему стабилизации. Коммутаторы. К переключенные устройствам (коммутаторам) можно отнести реле, контакторы и магнитные пускатели. Реле – это элементом, в котором плавное изменение входной величины, преобразуется в скачкообразное изменение входной. Контактором (силовым реле) называется элемент магнитного реле, которое имеет мощную контактную систему. Разрываемая контактами мощность у контакторов равна нескольким киловаттам. Контакторы в основном применяются для коммутации рабочих цепей электродвигателя. Магнитный пускатель представляет собой контактор со встроенным в него тепловым реле для защиты от перегрузок. Он служит для дистанционного управления трехфазным асинхронным электродвигателем.
6
Исполнительные устройства в автоматике предназначены для приведения в действие (т.е. для привода) различных регулирующих органов, оказывающих непосредственное воздействие на объект управления. Исполнительные элементы преобразуют электрическую величину в механическое перемещение, с целью достижения выходной величины этого объекта требуемого значения малой и средней мощности. Двигатель – это устройство, в котором происходит преобразование энергии того или иного вида в механическое перемещение. Электромагниты и электродвигатели используются для преобразования электрической энергии в механическую. Электромагнитные муфты представляют собой – электромагниты различной конструкции, которые предназначены для включения и отключения механических, пневматических и гидравлических цепей. Эти муфты позволяют осуществить сцепление и расцепление вращающихся валов, открывание и закрывание задвижек, клапанов, вентилей и т.п. Управление электрической муфтой осуществляется с помощью сигнала управления, подаваемого на обмотку. Магнитные модуляторы предназначены для преобразования постоянного напряжения (или тока) в пропорциональное ему переменное напряжение (или ток). Автоматические выключатели относятся к группе электронных силовых аппаратов, которые предназначены для подключения к питанию сети мощных электропотребителей. Замыкание их контактов производится в ручную, и защищают они автоматически нагрузку от перегрузки по току, отключая ее от сети. Аналогово-цифровые преобразователи предназначены для непрерывного изменяющихся во времени величин в соответствующие значение числовых кодов. ЦАП выполняют обратное по сравнению с АЦП преобразование. Индикаторные устройства пользуются в системах автоматического управления для отображения информации. Коммутационные элементы предназначены для включения отключения и переключения электрических цепей. Коммутация – это выполнение этих трех операций. При обратных связях сигнал с выхода передается на его вход. Обратная связь реализуется с помощью элемента обратной связи. При положительной обратной связи величина складывается с входами сигнала (и в трансформатор может привести с самовозбуждению). При отрицательной обратной связи – вычитается из входного сигнала – коэффициент передачи, – обратная связь – стабилизирует. Тахогенераторы – преобразуют частоту вращения ротора в пропорциональное напряжение. Вращающиеся трансформаторы преобразуют угол поворота в напряжение, пропорциональное синусу или косинусу угла поворота. Фазовращатель – к обмотке статора включается в системы двух питающих напряжений со сдвигом фаз 90º – образуется круговое вращающееся поле; и на выходе – угол сдвига фаз между напряжениями. Сельсины – передают угловые перемещения на расстояние: индикаторный режим – на выходе угол поворота – трансформаторный режим – на выходе пропорциональный электрический сигнал – дифференциальный – на выходе сумма или разность двух углов – чаще в индикаторном режиме. Трансформатор преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Генераторы постоянного тока – это машины, которые используют принцип превращения механической энергии в электрическую. Переменный электрический ток в энергетических электрических цепях является результатом возбуждения в них вынужденных электромагнитных колебаний. Эти колебания создаются генераторами переменного тока, работающими на электростанциях. Электродвигатель – преобразует электрическую энергию в механическую.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
