Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Системы автоматической сигнализации (САС).




САС извещает персонал о ходе технологического процесса, отклонении контролируемых параметров или выходе этих параметров за допустимые пределы.

Различают световую и звуковую предупредительные сигнализации.

К звуковой сигнализации относятся сирены, звонки, гудки, магнитная голосовая запись.

Схемы световой сигнализации содержат табло, осветительные приборы, указательные реле.

Конструкция сигнализаторов должна обеспечивать надежное фиксирование сигнала человеком.

Сигнальные цвета должны быть контрастными, чаще красного цвета, т.к. он лучше других виден сквозь дым и пыль.

Хорошо воспринимается мигающий сет продолжительностью не менее 0,05с. с частотой мигания не более 10 Гц.

Световые сигнализаторы должны располагаться в пределах 300 от нормальной оси зрения оператора.

 

Схема предупредительной сигнализации рольганговой печи (рис.100, с.15)

Печь по технологическому процессу должна охлаждаться с помощью воды. Если уровень воды недостаточен, необходимо привести в действие световую и звуковую сигнализации и, через определенный промежуток времени, отключить технологический процесс, если вода не появиться вновь.

Работа схемы. При недостатке воды в охлаждающей системе реле ВР замыкает свой контакт и возбуждает катушку промежуточного реле KL1. Контакт KL1.1 включает сигнальную лампу EL, звуковой сигнал HA и возбуждает катушку реле времени KT. Реле времени своим контактом KT1 с выдержкой времени возбуждает катушку промежуточного реле KL2, которая своим контактом KL2.1 обесточивают катушку магнитного пускателя KM, который останавливает технологический процесс.

 

Системы автоматического регулирования (САР)

Обеспечивают автоматическое поддержание регулируемой величины в заданных пределах или по заданному закону.

По принципу регулирования различают схемы:

- регулирования по отклонению – значение регулируемой величины сравнивается с заданным и при наличии сигнала рассогласования, регулятор воздействует на объект регулирования, чтобы привести к равновесию заданную и регулируемую величины (например, измерение и регулирование температуры в печи);

- регулирование по возмущению. В таких системах автоматики измерение регулируемого параметра не производится, а ведется «борьба» с нежелательными воздействиями путем измерения возмущения и его нейтрализации (например, напряжение питания нагревателей); Недостаток регулирования по возмущению в том, что за один цикл компенсируется только одно возмущение, а остальные остаются;

 

В зависимости от способа использования информации системы автоматического регулирования могут быть:

- разомкнутыми (жесткого управления);

- замкнутыми (гибкого регулирования).

 

Примером разомкнутой САР является часовой автомат, включающий уличное освещение по времени суток. На структурной схеме разомкнутой САР (рис.67а, с.10) заданная величина Хо(τ) от задающего элемента (ЗЭ) поступает на регулятор Р (выключатель), который действует по жесткому алгоритму и вырабатывает управляющее воздействие. Под действием этого сигнала объект управления (ОУ) меняет свое состояние (свет загорается). Но информации об этом изменении состояния ОУ в процессе регулирования нет (неизвестно, включился ли свет).

В замкнутых системах регулирования (рис. 67в, с.10) появляется новый элемент – элемент сравнения (ЭС). В нем сравнивается два параметра – заданный Хо(τ) и действительный Х(τ), поступающий с выхода объекта регулирования (ОУ). Сигнал Х(τ), который с ОУ подается на элемент сравнения, называется сигналом обратной связи. Разность между заданным сигналом и сигналом обратной связи называется величиной рассогласования (ошибкой рассогласования или сигналом ошибки) ∆Х(τ).

Эта величина подается на исполнительное устройство (регулятор Р), который изменяет состояние объекта регулирования (ОУ).

 

 

По закону изменения регулируемой величины САР делятся на:

- стабилизирующие – значение выходного параметра поддерживается постоянным (стабилизаторы напряжения), уровень жидкости в баке, давление в трубопроводе);

- программные – регулирование выходного параметра осуществляется по определенному закону (режим работы станка, скорость резания, останов и движение его частей – резца, головки и т.п., стиральная машина-автомат), задается программой на перфокарте, магнитной ленте в микропроцессоре. Такие системы предназначены для автоматизации технологического оборудования и особенно эффективны для обработки сложных деталей со сложными криволинейными поверхностями;

По виду программного носителя САР различают:

- с командоаппаратом (полоски на барабане);

- с упорами и копирами;

- с числовым программным управлением.

 

Функциональная схема автоматического моста (рис. 68, с10) .

Автоматический мост – это устройство, служащее для автоматического регулирования регулируемой величины при изменении задающей величины.

Работа схемы: при изменении Rд (сопротивления задатчика), мост выходит из равновесия, по измерительной диагонали течет ток, на входе усилителя (А) появляется сигнал ошибки (Uвх), который усиливается усилителем (А) и передается электродвигателю (М). Электродвигатель начинает вращаться, перемещая движок потенциометра R (регулируемая величина) и перо самопишущего прибора V до тех пор, пока мост не уравновесится.

 

Системы автоматического управления (САУ)

Служат для автоматического выполнения операций, которые задаются устройствами без участия человека. Человек лишь подает первоначальный пусковой импульс, но часто и такой импульс подается самой автоматической системой.

Так же как и системы САР системы управления делятся на:

- замкнутые и разомкнутые;

- дискретные и непрерывные;

- стабилизирующие, с программным управлением и следящие;

- обыкновенные, самонастраивающиеся и самообучающиеся.

 

Определение стабилизирующих и программных САУ совпадает с определением систем автоматического регулирования.

Следящие САУ - это системы, у которых закон изменения регулируемой величины заранее неизвестен. Примером являются системы автоматического сопровождения цели (телескоп следит за движением небесного тела, слежение за самолетом или НЛО и т.п.);

Обыкновенными САУ называют системы, которые не изменяют своей структуры в процессе работы.

Самонастраивающиеся (адаптивные) системы способны перестраиваться таким образом, чтобы компенсировать внешние условия, продолжая обеспечивать необходимую точность управления.

Самообучающиеся САУ – при отыскании оптимального режима работы объекта, система автоматически совершенствуется по мере накопления опыта управления. При этом, система находит неизвестный при ее конструировании способ функционирования, который является наиболее оптимальным.

 

Рассмотрим некоторые системы САУ.

Программные САУ делятся на:

- централизованные;

- децентрализованные.

 

В централизованных программных САУ управление механизмами производится по команде из цента и осуществляется по одной команде.

Структурная схема централизованной программной САУ (рис.94а, с.15).

Задачей схемы является подключение механизмов (на схеме не показаны) с помощью магнитных пускателей (7) в определенной последовательности и через заданные интервалы Работа схемы. Барабан (3) непрерывно вращается с помощью электродвигателя (5) через редуктор (4). На барабане (3) расположены пластины (2), длина которых соответствует заданному интервалу времени, а их взаимное расположение на барабане – чередованию замыкания управляющих контактов (1). Сигналы от контактов (1) подаются на магнитные пускатели (6), которые включают и отключают механизмы в заданной последовательности.

 

Структурная схема децентрализованной САУ

Такие системы не имеют общего командного центра, а управляют каждым механизмом отдельно, но последовательно в соответствии с программой через электрические или механические линии связи. Работа механизмов может быть отрегулирована в зависимости от:

- времени (реле времени);

- от пути (конечные выключатели);

- от технологических параметров (при достижении какого – либо параметра, например, температуры).

 

Структурная схема децентрализованной программной системы управления (рис.95, с. 15).

Задачей схемы является включение механизмов последовательно, после выполнения очередной операции. Работа схемы: Реле времени (1) задает темп работы механизмов. Сигнал от него поступает на магнитный пускатель (2) электропривода механизма (3). После завершения работы этого механизма срабатывает путевой выключатель (4), который передает сигнал на реле времени (5) следующего механизма (7) и т.д. Сигнал после срабатывания последнего механизма возвращается на реле времени (1) и цикл повторяется. В схеме предусмотрено ручное включение каждого механизма в отдельности, что дает возможность уменьшить цикл работы, или начинать работу схемы с любого механизма.

Достоинство: нет необходимости в блокировке (аварийном отключении), т.к. команда на начало работы очередного механизма подается только после окончания предыдущей операции.

Недостатки:

- большое количество оборудования;

- возможность подачи неправильных команд из–за закорачивания или обрыва цепей.

 

Структурная схема системы программного управления (рис.70, с.10)

Схема предназначена для работы автоматического технологического оборудования (станка) и особенно эффективна для обработки деталей со сложными криволинейными поверхностями.

Режим работы станка (скорость резания, отстанов и движение его частей - резца, головки и т.п.) задается программой (магнитная лента (3), микропроцессор и т.п.). Эта программа в дешифраторе (4) преобразуется в аналоговый сигнал, который поступает в сравнивающее устройство (5). Туда же с датчика (8) поступают сигналы контроля положения этой части станка (7), например, инструмента. В результате сравнения, устройство (5) вырабатывает сигнал ошибки, который служит для управления работой электропривода (6), перемещающего рабочий орган (инструмент в ту сторону, где сигнал ошибки будет равен нулю.

 

Схема управления рычажным толкателем (рис. 96 и 97, с. 15)

Схема состоит из двух схем – кинематической и схемы управления электродвигателем.

Задачей схемы является передвижение детали, расположенной перед башмаком (3) на определенное расстояние (например, в накопитель). Работа схемы состоит из двух тактов: первый такт – механизм работает, второй такт – механизм не работает. Колесо (5) вращается только в одном направлении по часовой стрелке. Башмак (3) совершает возвратно – поступательное движение.

Работа кинематической схемы: при вращении колеса (5) система рычагов (4, 1, 2) поворачивается вокруг оси «О» и заставляет башмак (3) начать поступательное движение. При этом конечный выключатель SQ включается. При дальнейшем вращении колеса (5) башмак, дойдя до крайнего положения и опустив деталь в накопитель, возвращается в исходное положение. Конечный выключатель SQ отключается и останавливает двигатель, вращающий колесо.

Работа принципиальной схемы управления электродвигателем:

QS – выключатель, служит для ручного включения и отключения питания электродвигателя при его ремонте (видимый разрыв);

QF – автоматический выключатель, служит для защиты цепи и отключения питания при коротком замыкании;

КМ – магнитный пускатель, служит для включения и отключения электродвигателя.

KK – тепловое реле, служит для защиты электродвигателя при длительных его перегрузках;

SQ – конечный выключатель, служит для шунтирования пусковой кнопки (SB) и отключения электродвигателя.

Включить выключатели QS и QF, нажать кнопку SB «Пуск электродвигателя», цепь управления замыкается и катушка KM возбуждается, Контакты КМ замыкаются и электродвигатель начинает вращение. Башмак (3) приходит в движение, освобождает контакт SQ на кинематической схеме и включает контакт SQ на схеме управления электродвигателем., тем самым шунтируя кнопку SB. Когда башмак (3) возвращается в исходное положение, SQ в схеме управления размыкается и катушка KM обесточивается, ее контакты размыкаются и останавливают электродвигатель, а значит, и колесо (5).

 

Следящая САУ на потенциометрах (рис. 83, с. 13)

Служит для передачи углового перемещения на расстояние без механической связи.

Потенциометры (1) и (4) подключены к источнику питания Uпит Движок потенциометра (1) механически связан с ведущим валом системы, а движок потенциометра (4) – с ведомым валом и редуктором (3), который уменьшает число оборотов, передаваемых от исполнительного механизма (электродвигателя (2) к потенциометру (4).

Потенциометры включены по мостовой схеме. Плечами моста являются цепи 1-3, 3-2, 2-4, 1-4. Питающая диагональ – 1-2, диагональ рассогласования – 3 –4, по ней идет сигнал ошибки UΘ.

Если движки обоих потенциометров расположены одинаково, то мост уравновешен, и по диагонали рассогласования ток не течет.

При повороте входного вала на угол α, щетка потенциометра (1) меняет свое положение, сопротивление плеч, а значит и их соотношение изменяется, мост выходит из равновесия и появляется сигнал рассогласования U Θ. Он усиливается усилителем (6) и электродвигатель (2) начинает вращаться, поворачивая щетку потенциометра (4), а следовательно и ведомый вал объекта управления (5) до устранения рассогласования.

UΘ = к (αвх – αвых)

где к = Uпит / φ - чувствительность потенциометра;

Uпит – напряжение питания;

φ –полный угол намотки потенциометра;

αвх, α вых – угол поворота соответственно, входного и выходного валов.

Копировально – следящая система (рис. 84, с. 13)

 

Применяется для воспроизведения ступенчатых и фасонных поверхностей по шаблону (копиру) при обработке деталей на фрезерных, шлифовальных и токарных станках (изготовление ключей по копиру).

Траектория перемещения инструмента (фрезы, резца или шлифовального круга) по отношению к заготовке определяется формой шаблона, по кривой которого скользит щуп датчика, управляемого измерительным приводом. Щуп датчика следит за положением режущего инструмента, а система определяет отклонение щупа от заданного значения, т.е. сводит рассогласование к нулю.

Следящие системы копировальных устройств основаны на различных принципах действия и имеют различное конструктивное оформление. Они могут быть электрическими, пневматическими, гидравлическими или комбинированными.

Работа схемы. На узле задающей подачи (столе) (10) устанавливаются заготовка (9) и копир (2). Стол (10), в процессе обработки, перемещается горизонтально с помощью электродвигателя (1). По копиру (2) перемещается щуп (копировальный палец) (3), а по заготовке (9) – фреза (8). При появлении разности по вертикали (сигнала рассогласования) положения щупа (3) и фрезы (8) датчик (4) посылает сигнал на усилитель (5), который воздействует на электродвигатель (6) следящей подачи таким образом, чтобы направление перемещения фрезы (8) стремилось уменьшить сигнал рассогласования. Этот же сигнал поступает и на электродвигатель (1), для того, чтобы изменить скорость перемещения стола (10), пропорционально величине сигнала рассогласования.

 

Функциональная схема автоматического потенциометра (рис. 71, с. 10)

Служит для измерения управляемой величины и, в случае ее отклонения от заданного значения, корректировки технологического процесса.

Работа схемы. На вход схемы от датчика (на схеме не показан) поступает сигнал Uх. Если это значение равно напряжению Uк, снимаемого с реостата, то сигнал рассогласования (напряжение на входе усилителя постоянного тока (А) отсутствует. При появлении разности между Uх и Uк появляется сигнал рассогласования Uвх и электродвигатель (М) начинает перемещать стрелку потенциометра до тех пор, пока Uх не будет равным Uк. Напряжение Uк называется напряжением обратной связи.

 

 

Адаптивные (самонастраивающиеся системы автоматического управления

Эти системы имеют способность приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям и перестраиваться таким образом, чтобы компенсировать указанные изменения, продолжая обеспечивать необходимую точность регулирования.

В зависимости от поставленной задачи и методов ее решения, адаптивные системы делятся на:

- экстремальные;

- самообучающиеся.

 

Экстремальные адаптивные системы – это системы, у которых настройка, программа действия автоматически изменяется в зависимости от изменения внешних условий или внутреннего состояния системы с целью создания оптимального (наилучшего, наивыгоднейшего) режима работы объекта управления. Например, выбрать наивыгоднейшую скорость движения автомобиля с целью уменьшения расхода бензина; автомат настройки на оптимальный режим резания металлообрабатывающего станка и т.п.

 

Экстремальная система регулирования колебательного контура (рис. 85, с. 13)

Назначение схемы – поддерживать резонанс в контуре с помощью регулировки конденсатора (С). При резонансе в контуре СL напряжение U2 будет максимальным. Если по каким – либо причинам U2 отклонится от максимального, вычислительное устройство (ВУ) определяет направление вращения электродвигателя (ЭД), который перемещает обкладки конденсатора (С) до тех пор, пока U2 не станет снова максимальным.

Причины расстройки контура:

- изменение входного напряжения U1;

- изменение параметров конденсатора (С) или катушки индуктивности (L) из – за старения, изменения температуры окружающей среды;

- изменение положения обкладок конденсатора (С) из – за поворота вала, механически связанного с конденсатором.

 


 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 1081; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты