Тема 1.2 Элементы автоматических систем

Lesha_Golenkov@mail.ru

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Аннотация

Настоящий конспект лекций создан в помощь студентам, изучающим дисциплину «Автоматика» по специальности 140613.51.

Разделы и темы соответствуют рабочей программе, разработанной в 2005г.

Пособие необходимо использовать совместно с альбомом чертежей и схем.

Требуется отметить, что данный конспект лекций не освобождает студентов от изучения предлагаемых преподавателем литературных источников.

Преподаватель имеет право некоторые разделы и главы изменять по своему усмотрению.

РАЗДЕЛ 1. ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ

Тема 1.1 Основные понятия и определения

Автоматика – это отрасль науки и техники об управлении различными процессами и контроле их протекания, осуществляемыми без непосредственного участия человека.

Современное производство – непрерывное поточное производство, высокая скорость протекания процессов. Все это требует быстродействия, точности и объективности управления т управлять такими процессами для человека становиться все более сложно.

В ряде отраслей появились процессы (радиоактивный распад, электромагнитные излучения, сверхнизкие и сверхвысокие температуры и т.п.), т.е. вредные воздействия на человека.

Кроме этого, на производстве еще достаточно много тяжелого ручного труда, который надо заменить на более легкий. Именно автоматизация технологических процессов позволяет выполнить задачи по защите человека и облегчения его труда.

Надо различать:

- механизация – замена ручного труда энергией машин, при этом функции управления этими машинами остаются за человеком;

- автоматизация – замена функций управления технологическими процессами и контроль за их протеканием без участия человека.

В зависимости от характера и объема операций, выполняемых автоматическими устройствами (совокупностью устройств) различают следующие виды автоматических систем:

- контроля;

- блокировки;

- защиты;

- сигнализации;

- регулирования;

- управлению.

Системы контроля служат для автоматического получения и обработки информации о значениях контролируемых параметров. Контроль может быть непрерывным и дискретным.

Системы блокировкислужат для фиксации механизма или устройства в определенном положении в процессе их работы. Эти системы увеличивают безопасность обслуживания и надежности работы оборудования.

Системы защитыпрекращают технологический процесс при возникновении отклонений контролируемых параметров при перегрузках, коротких замыканиях и т.п.

Системы сигнализацииизвещают персонал о ходе технологического процесса при возможных допустимых отклонениях контролируемых параметров за допустимые пределы.

Системы регулированияобеспечивают поддержание значений регулируемой величины (параметра) в заданных пределах или по заданному закону.

Все эти системы могут быть самостоятельными или являться составной частью системы автоматического управления.

Системы управления – это автоматические системы, в которых технологический процесс или какой – либо объект управляются с помощью управляющих сигналов.

Тема 1.2 Элементы автоматических систем

Любая автоматическая система состоит из отдельных, связанных между собой конструктивных элементов.

Рисунок 1

ОУ - Объект (контроля, регулирования, управления и т.п.) –– устройство или совокупность устройств, у которых регулируются, контролируются или управляются один или несколько параметров.

УУ – Устройство управления (управляющее устройство) – техническое устройство, воздействующее на объект управления в соответствии с программой управления.

ИУ –Исполнительное устройство создает управляющее воздействие на объект управления.

ЗУ– Задающее устройство (элемент настройки) – служит для задания требуемого значения регулируемой величины.

Д– Датчик (воспринимающее устройство, первичный преобразователь, датчик обратной связи) – измеряет управляемые величины и, при необходимости, преобразует их в другие, для удобства передачи, обработки или хранения контролируемых параметров.

СУ – Сравнивающее устройство – сравнивает заданное значение регулируемой величины с ее действительным значением на выходе объекта управления. Полученная разность сигналов называется сигналом рассогласования или сигналом ошибки.

Вспомогательные устройства – переключают, защищают, сигнализируют, усиливают элементы схемы и сигналы в них для улучшения качества процесса регулирования, управления, контроля и т.п.

Любой процесс управления в каждый элемент времени характеризуется одним или несколькими показателями, которые отражают физическое состояние объекта (температура, давление, напряжение и т.п.). Эти показатели могут изменяться по определенному закону (алгоритму) или оставаться постоянной. Такие показатели называются регулируемыми параметрами управляемого процесса.

 

задающие воздействия управляющие воздействия возмущающие воздействия

(внешние) (внутренние) (внешние)

УУ

ОУ

СУ

ЗУ

 

Рисунок 2

 

 

Для нормального (заданного) протекания технологического процесса на вход системы автоматики по определенному алгоритму подаются задающие (внешние) воздействия.

Для выполнения функции управления между УУ и ОУ действуют управляющие (внутренние) воздействия.

Однако в реальных системах на объект могут действовать заранее не планируемые воздействия (помехи), которые затрудняют процесс управления. Они называются возмущающими воздействиями. Иногда на один объект может действовать несколько возмущающих воздействий.

Для возможности контроля параметров объекта управления и для улучшения характеристик систем автоматики предусматривают линии обратной связи.

Линии обратной связи – это линии связи, по которым информация передается в обратном направлении по сравнению с управляющими воздействиями.

В автоматических системах используются следующие виды обратной связи:

 

- положительная обратная связь – знак сигнала обратной связи и задающего воздействия совпадают;

- отрицательная обратная связь - знак сигнала обратной связи и задающего воздействия не совпадают;

- жесткая обратная связь - передаваемое воздействие зависит только от регулируемого параметра и не зависит от времени (работает постоянно);

- гибкая обратная связь – действует только в переходном периоде, т.е. существует только тогда, когда управляемая величина изменяется во времени;

- главная обратная связь – соединяет выход системы автоматики с ее входом, т.е. связывает управляемую величину с задающей величиной от задающего устройства;

- дополнительная обратная связь – передает сигнал воздействия с выхода какого-либо элемента системы (например, усилителя) на вход любого предыдущего элемента для улучшения характеристики отдельных элементов системы.