Principalele tipuri de mijloace tehnice de automatizare. Echipamente de automatizare industriala

Întrebarea 1 Concepte de bază și definiții ale AC&S

Automatizare- una dintre direcțiile progresului științific și tehnologic, folosind mijloace tehnice autoreglabile și metode matematice pentru a elibera o persoană de participarea la procesele de obținere, transformare, transfer și utilizare a energiei, materialelor sau informațiilor sau pentru a reduce semnificativ gradul acestei participări sau complexitatea operațiunilor efectuate. Automatizarea vă permite să creșteți productivitatea muncii, să îmbunătățiți calitatea produselor, să optimizați procesele de management, să eliminați oamenii din industriile periculoase pentru sănătate. Automatizarea, cu excepția celor mai simple cazuri, necesită o abordare integrată și sistematică a soluționării problemei. Sistemele de automatizare includ senzori (senzori), dispozitive de intrare, dispozitive de control (controlere), actuatoare, dispozitive de ieșire, calculatoare. Metodele de calcul folosite copiază uneori funcțiile nervoase și mentale ale unei persoane. Acest întreg complex de instrumente este de obicei numit sisteme de automatizare și control..

Toate sistemele de automatizare și control se bazează pe concepte precum un obiect de control, un dispozitiv de comunicare cu un obiect de control, control și reglare a parametrilor tehnologici, măsurarea și conversia semnalelor.

Prin obiectul controlului se înțelege un aparat tehnologic sau combinarea lor, în care (sau cu ajutorul căruia) se realizează operații tehnologice tipice de amestecare, separare sau combinarea lor reciprocă cu operații simple. Un astfel de dispozitiv tehnologic, împreună cu procesul tehnologic care are loc în el și pentru care este dezvoltat un sistem de control automat, se numește obiect de control sau obiect de automatizare. Din setul de valori de intrare și de ieșire ale obiectului controlat, este posibil să se distingă valorile controlate, influențele și perturbațiile de control și perturbatoare. Valoare controlată este mărimea fizică de ieșire sau parametrul obiectului controlat, care în timpul funcționării obiectului trebuie menținut la un anumit nivel dat sau modificat conform unei legi date. Controlul influenței este un flux de intrare de material sau energie, schimbându-l, puteți menține o valoare controlată la un anumit nivel sau o puteți modifica conform unei legi date. Un dispozitiv automat sau regulator este un dispozitiv tehnic care permite, fără intervenția omului, menținerea valorii unui parametru tehnologic sau modificarea acestuia conform unei legi date. Dispozitivul de control automat include un set de mijloace tehnice care îndeplinesc anumite funcții în sistem.Sistemul de control automat include: Un element de detectare sau senzor utilizat pentru a converti valoarea de ieșire a obiectului controlat într-un semnal electric sau pneumatic proporțional, Element de comparație- pentru a determina magnitudinea discrepanței dintre valorile curente și valorile stabilite ale variabilei de ieșire. Element principal servește la setarea valorii parametrului tehnologic, care trebuie menținut la un nivel constant. Amplificare-transformatoare elementul servește la generarea unui efect de reglare în funcție de amploarea și semnul nepotrivirii datorate unei surse externe de energie. Element executiv servește la implementarea impactului reglementării. generate de UPE. Element de reglare- modificarea fluxului de material sau energie pentru a menține valoarea de ieșire la un nivel dat. În practica automatizării a proceselor de producție, sistemele automate de control sunt completate cu dispozitive industriale standard standard care îndeplinesc funcțiile elementelor de mai sus. Elementul principal al unor astfel de sisteme este un computer care primește informații de la senzori analogici și discreti ai parametrilor tehnologici. Aceleași informații pot fi transmise dispozitivelor analogice sau digitale pentru prezentarea informațiilor (dispozitive secundare). Operatorul-tehnolog se referă la această mașină folosind telecomanda pentru a introduce informații care nu sunt primite de la senzorii automati, a solicita informațiile necesare și sfaturi privind controlul procesului. Munca sistemului de control automat se bazează pe primirea și prelucrarea informațiilor.

Principalele tipuri de sisteme de automatizare și control:

Sistem automat de planificare (ASP),

Sistem automat de cercetare științifică (ASNI),

Sistem de proiectare asistată de calculator (CAD),

Complex experimental automat (AEC),

Productie automatizata flexibila (HAP) si sistem automat de control al proceselor (APCS),

Sistem automat de control al operațiunii (ACS)

· Sistem de control automat (ACS).

Întrebarea 2 Compoziția mijloacelor tehnice de automatizare și control al AC&S.

Mijloacele tehnice de automatizare și control sunt dispozitive și dispozitive care pot fi ele însele mijloace de automatizare sau pot face parte dintr-un complex software și hardware.

Mijloacele tipice de automatizare și control pot fi tehnice, hardware, software și hardware și la nivelul întregului sistem.

Mijloacele tehnice de automatizare și control includ:

- senzori;

- mecanisme executive;

- autorităţile de reglementare (RO);

- linii de comunicare;

- dispozitive secundare (indicatoare și înregistrare);

- aparate pentru control analogic si digital;

- blocuri de programare;

- dispozitive logice de control al comenzii;

- module de colectare și prelucrare primară a datelor și de monitorizare a stării obiectului tehnologic de management (TOC);

- module pentru izolare galvanica si normalizare semnal;

- convertoare de semnal de la o formă la alta;

- module pentru prezentarea datelor, indicarea, înregistrarea și generarea semnalelor de control;

- dispozitive de stocare tampon;

- cronometre programabile;

−dispozitive de calcul specializate, dispozitive de pregătire a preprocesoarelor.

Mijloacele tehnice de automatizare și control pot fi sistematizate astfel:

SU - sistem de control.
ZU - Dispozitiv de setare (butoane, ecrane, comutatoare basculante).

UOI - Dispozitiv de afișare a informațiilor.
UOI - Dispozitiv de procesare a informațiilor.

USPU - Dispozitiv de conversie/amplificare.
KS - Canal de comunicare.
ОУ - Obiect de control.
IM - Mecanisme executive.

RO - Corpuri de lucru (Manipulatoare).

D - Senzori.
VP - Convertoare secundare.

După scopul lor funcțional, acestea sunt împărțite în următoarele 5 grupuri:

Dispozitive de intrare. Acestea includ - memorie, VP, D;

Dispozitive de ieșire. Acestea includ - IM, USPI, RO;

Dispozitive din partea centrală. Acestea includ - UPI;

Mijloace de rețele industriale. Acestea includ - KS;

Dispozitive de afișare a informațiilor - UOI.

TCAiU îndeplinește următoarele funcții: 1. colectarea și transformarea informațiilor despre starea procesului; 2. transmiterea de informații prin canale de comunicare; 3. transformarea, stocarea și prelucrarea informațiilor; 4. formarea echipelor de management în conformitate cu obiectivele selectate (criterii de funcționare a sistemelor); 5. utilizarea și prezentarea informațiilor de comandă pentru a influența procesul și a comunica cu operatorul folosind mecanisme executive. Prin urmare, toate mijloacele industriale de automatizare a proceselor tehnologice pe baza relației lor cu sistemul sunt combinate în conformitate cu standardul în următoarele grupe funcționale: 1. mijloace la intrarea sistemului (senzori); 2. mijloace la ieșirea sistemului (convertoare de ieșire, mijloace de afișare a informațiilor și comenzi de control al procesului, până la vorbire); 3. sisteme de control automat în sistem (care asigură interconectarea între dispozitive cu semnale diferite și limbaje diferite ale mașinii), de exemplu, au ieșiri cu relee sau cu un colector deschis; 4. mijloace de transmitere, stocare și prelucrare a informațiilor.
O astfel de varietate de grupuri, tipuri și configurații de ACS duce la multe probleme alternative de proiectare a suportului tehnic al ACS TP în fiecare caz specific. Unul dintre cele mai importante criterii pentru alegerea TCAiU este costul acestora.

Astfel, mijloacele tehnice de automatizare și control includ dispozitive de înregistrare, procesare și transmitere a informațiilor în producția automatizată. Cu ajutorul acestora se realizează controlul, reglementarea și managementul linii automate producție.

Management, Consultanță și Antreprenoriat

Cursul 2. Informatii generale despre mijloacele tehnice de automatizare. Necesitatea studierii problemelor generale legate de mijloacele tehnice de automatizare și sistem de stat dispozitive industriale și echipamente de automatizare GSP este dictată de faptul că mijloacele tehnice

Cursul 2.

Informații generale despre mijloacele tehnice de automatizare.

Necesitatea studierii problemelor generale legate de mijloacele tehnice de automatizare și sistemul de stat al dispozitivelor industriale și echipamentelor de automatizare (GSP) este dictată de faptul că mijloacele tehnice de automatizare sunt parte integrantă a GSP. Mijloacele tehnice de automatizare stau la baza implementării sistemelor de informare și control în sferele de producție industriale și neindustriale. Principiile organizării GSP determină în mare măsură conținutul etapei de proiectare a suportului tehnic. sisteme automatizate controlul proceselor (APCS). La rândul său, baza GSP este alcătuită din complexe agregate de mijloace tehnice orientate către probleme.

Instrumentele tipice de automatizare pot fi tehnice, hardware, software și hardware și la nivelul întregului sistem.

LA mijloace tehnice de automatizare(TCA) includ:

• senzori;
• mecanisme executive;
• autorităţile de reglementare (RO);
• linii de comunicare;
• dispozitive secundare (indicare și înregistrare);
• dispozitive de control analog și digital;
• blocuri de programare;
• dispozitive de control al comenzii logice;
• module pentru colectarea și prelucrarea primară a datelor și monitorizarea stării obiectului de control tehnologic (TOC);
• module pentru izolare galvanică și normalizare semnal;
• convertoare de semnal de la o formă la alta;
• module pentru prezentarea datelor, indicarea, înregistrarea și generarea semnalelor de control;
• dispozitive de stocare tampon;
• temporizatoare programabile;
• dispozitive de calcul specializate, dispozitive de pregătire a preprocesoarelor.

LA automatizare software și hardware include:

• convertoare analog-digital și digital-analogic;
• facilitati de control;
• blocuri de control analogic și analog-digital multi-circuit;
• Multiplicarea dispozitivelor de control logic software conectate;
• microcontrolere programabile;
• rețelele locale.

LA instrumente de automatizare la nivelul întregului sistem include:

• dispozitive de interfață și adaptoare de comunicație;
• blocuri de memorie partajată;
• autostrăzi (autobuze);
• dispozitive generale de diagnosticare a sistemului;
• Procesoare cu acces direct pentru stocarea informaţiilor;
• consolele operatorului.

Mijloace tehnice de automatizare în sisteme de control

Orice sistem conducerea ar trebui să efectueze următoarele functii:

• colectarea de informații despre starea actuală a obiectului de control tehnologic (TOC);
• determinarea criteriilor pentru calitatea lucrării TOU;
• găsirea modului optim de funcționare a TOU și acțiuni de control optime care asigură un extremum de criterii de calitate;
• implementarea modului optim găsit la TOU.

Aceste funcții pot fi îndeplinite de personalul de service sau de TCA. Sunt patrutip de sisteme de control(SU):

1) informativ;

2) control automat;

3) control și reglare centralizată;

4) sisteme automate de control pentru procese tehnologice.

Informație ( neautomatizat) sistem de control(Fig. 1.1) sunt rar utilizate, doar pentru funcționarea fiabilă, obiectele simple de control tehnologic ale TOU.

Orez. 1.1. Structura sistemului informatic de management:

D - senzor (transductor primar de măsurare);

VP - dispozitiv indicator secundar;

OPU - centru de control al operatorului (placi, console, diagrame mnemonice, dispozitive de alarma);

UDU - dispozitive de telecomandă (butoane, taste, panouri de control bypass etc.);

IM - mecanism executiv;

RO - organism de reglementare;

C - dispozitive de alarma;

MS - scheme mnemonice.

În unele cazuri, sistemul de control al informațiilor include regulatoare cu acțiune directă și regulatoare încorporate în echipamentele tehnologice.

În sistemele automate de control(Fig. 1.2) toate funcțiile sunt efectuate automat folosind mijloace tehnice adecvate.

Funcțiile operatorului includ:

• diagnosticarea tehnică a stării ACS și restaurarea elementelor defectuoase ale sistemului;
• corectarea legilor de reglementare;
• schimbarea sarcinii;
• trecerea la control manual;
• întreținerea echipamentelor.

Orez. 1.2. Structura sistemului de control automat (ACS):

KP - convertor de codare;

LS - linii de comunicatie (fire, tuburi de impuls);

VU - dispozitive de calcul

Sisteme centralizate de control și reglare(SCKR) (Fig. 1.3). ACS sunt utilizate pentru TOU simple, ale căror moduri de operare sunt caracterizate de un număr mic de coordonate, iar calitatea muncii printr-un criteriu ușor de calculat. Un caz special de ACS este sistem automat regulament (ACP).

Sistemul de control care menține automat valoarea extremă a TOC aparține clasei sistemelor de reglare extremă.

Orez. 1.3. Structura sistemului centralizat de control și reglare:

OPU - centru de control operator;

D - senzor;

NP - convertor de normalizare;

KP - convertoare de codare și decodare;

CR - regulatoare centrale;

MR - instrument de înregistrare multicanal (printare);

C - dispozitiv de semnalizare în regim de urgență;

MPP - dispozitive de indicare multicanal (afisaje);

MS - diagramă mnemonică;

IM - mecanism executiv;

RO - organism de reglementare;

K - controler

АСР, care acceptă valoarea setată a coordonatelor de ieșire controlate ale TOU, sunt subdivizate în:

• stabilizatoare;
• software;
• urmărire;
• adaptativ.

Regulatoarele extreme sunt rareori folosite.

Structurile tehnice ale SCCS pot fi de două tipuri:

1) cu TCA individual;

2) cu TCA colectiv.

În primul tip de sistem, fiecare canal este construit dintr-un TCA personalizat. Acestea includ senzori, convertoare de normalizare, regulatoare, dispozitive secundare, actuatoare, organisme de reglementare.

Eșecul unui canal de control nu duce la oprirea obiectului tehnologic.

Acest aranjament crește costul sistemului, dar crește fiabilitatea acestuia.

Sistemul de al doilea tip este format din TCA pentru uz individual și colectiv. TCA de utilizare colectivă include: comutator, CP (convertoare de codificare și decodare), CR (regulatoare centrale), MR (facilitate de înregistrare multicanal (imprimare)), MPP (dispozitive de indicare multicanal (afișaje)).

Costul sistemului colectiv este oarecum mai mic, dar fiabilitatea depinde foarte mult de fiabilitatea TCA colectiv.

Cu o lungime considerabilă a liniei de comunicație, se folosesc convertoare individuale de codare și decodare, amplasate în apropierea senzorilor și actuatorilor. Acest lucru crește costul sistemului, dar îmbunătățește imunitatea la zgomot a liniei de comunicație.

Sisteme automate de control al proceselor(APCS) (Fig. 1.4) este un sistem de mașini în care TSA obține informații despre starea obiectelor, calculează criteriile de calitate, găsește setările optime de control. Funcțiile operatorului se reduc la analiza informațiilor primite și implementarea utilizând ACP-uri locale sau controlul de la distanță al RO.

Există următoarele tipuri de sisteme de control al procesului:

• APCS centralizat (toate funcțiile de prelucrare și control a informațiilor sunt efectuate de un singur calculator de control UVM) (Figura 1.4);

Orez. 1.4. Structura APCS centralizat:

USO - dispozitiv de comunicare cu obiectul;

DU - telecomanda;

SOI - un mijloc de afișare a informațiilor

• APCS de supraveghere (are un număr de sisteme de control automate locale construite pe baza unui TSA pentru uz individual și un sistem computerizat central (CUVM), care are o linie de comunicare informațională cu sistemele locale) (Fig. 1.5);

Orez. 1.5. Structura sistemului de control al procesului de supraveghere: LR - autorităţi locale de reglementare

• APCS distribuit - caracterizat prin împărțirea funcțiilor de control și management al procesării informațiilor între mai multe obiecte și calculatoare distribuite geografic (Fig. 1.6).

Orez. 1.6. Structura ierarhică a mijloacelor tehnice ale GSP

PAGINA 7

Agenția Federală pentru Educație

Instituție de învățământ de stat

studii profesionale superioare

„Universitatea Tehnică de Stat din Omsk”

V.N. Gudinov, A.P. Korneichuk

MIJLOACE TEHNICE DE AUTOMATIZARE
Note de curs

Omsk 2006
UDC 681.5.08 (075)

BBK 973.26-04я73

G
R e c e n e:
N.S. Galdin, doctor în științe tehnice, profesor la Catedra „PTTM și G” SibADI,

V.V. Zaharov, șeful Departamentului de automatizare, CJSC NOMBUS.
Gudinov V.N., Korneichuk A.P.

G Mijloace tehnice de automatizare: Note de curs. - Omsk: Editura OmSTU, 2006 .-- 52 p.
Notele de curs furnizează informații de bază despre mijloacele tehnice și software-tehnice moderne de automatizare (TCA) și complexe software și hardware (PTC), despre principiile construcției lor, clasificare, compoziție, scop, caracteristici și caracteristici de aplicare în diverse control automat și sisteme de reglare a proceselor tehnologice (ACS TP).

Notele de curs sunt destinate studenților cu normă întreagă, seară, cu frecvență redusă și la distanță la specialitatea 220301 - „Automatizarea proceselor și producției tehnologice”.
Publicat prin decizia Consiliului editorial și editorial al Universității Tehnice de Stat din Omsk.
UDC 681.5.08 (075)

BBK 973.26-04я73

Text original rusesc © V.N. Gudinov, A.P. Korneichuk 2006

© Statul Omsk

Universitatea Tehnică, 2006

1. INFORMAȚII GENERALE DESPRE ECHIPAMENTE TEHNICE DE AUTOMATIZARE

CONCEPTE ȘI DEFINIȚII DE BAZĂ
Scopul cursului „Mijloace tehnice de automatizare” (TCA) este de a studia elementele de bază ale sistemelor de control automat pentru procese tehnologice. În primul rând, prezentăm conceptele și definițiile de bază.

Element(dispozitiv) - un produs tehnic complet structural conceput pentru a îndeplini anumite funcții în sistemele de automatizare (măsurare, transmitere a semnalului, stocare a informațiilor, procesare, generare de comenzi de control etc.).

Sistem de control automat (ACS)- un set de dispozitive tehnice și software și hardware, care interacționează între ele în vederea implementării unei anumite legi de control (algoritm).

Sistem automat de control al procesului (ACS TP)- un sistem conceput pentru dezvoltarea și implementarea acțiunilor de control asupra unui obiect tehnologic de control și este un sistem om-mașină care asigură colectarea și prelucrarea automată a informațiilor necesare controlului acestui obiect tehnologic în conformitate cu criteriile acceptate (tehnic, tehnologic, economic).

Obiect de control tehnologic (TOU) - agregat echipamente tehnologiceși implementat pe acesta conform instrucțiunilor și reglementărilor relevante ale procesului tehnologic.

Când se creează APCS modern, există o integrare și unificare la nivel mondial a soluțiilor tehnice. Principala cerință a ACS modern este deschiderea sistemului, atunci când formatele de date utilizate și interfața procedurală sunt definite și descrise pentru acesta, ceea ce face posibilă conectarea la acesta a dispozitivelor și dispozitivelor dezvoltate independent „externe”. În ultimii ani, piața TCA s-a schimbat semnificativ, au fost create multe întreprinderi interne care produc instrumente și sisteme de automatizare și au apărut integratori de sisteme. De la începutul anilor 90, cei mai mari producători străini de TCA au început introducerea pe scară largă a produselor lor în țările CSI prin reprezentanțe comerciale, sucursale, asociații mixte și firme de dealeri.

Dezvoltarea intensivă și dinamica rapidă a pieței pentru tehnologia modernă de control necesită apariția unei literaturi care reflectă starea actuală a TCA. În prezent, cele mai recente informații despre instrumentele de automatizare ale firmelor autohtone și străine sunt împrăștiate și sunt prezentate în principal în periodice sau pe internet, pe site-urile producătorilor sau pe site-urile de specialitate. portaluri de informare precum www.asutp.ru, www.mka.ru, www.industrialauto.ru. Scopul acestor note de curs este de a oferi o prezentare sistematică a materialului despre elementele și complexele industriale ale TCA. Rezumatul este destinat studenților specialității „Automatizarea proceselor și producției tehnologice”, care studiază disciplina „Mijloace tehnice de automatizare”.

1.1. Clasificarea TCA după scop funcțional în ACS

În conformitate cu GOST 12997-84, întregul complex de TCA în funcție de scopul lor funcțional în ACS este împărțit în următoarele șapte grupuri (Fig. 1).

Orez. 1. Clasificarea TCA după scop funcțional în ACS:

SU - sistem de control; ОУ - obiect de control; КС - canale de comunicare;

ZU - dispozitive de antrenare; UPI - dispozitive de procesare a informațiilor;

USPU - dispozitive de amplificare și conversie; UOI - dispozitive de afișare a informațiilor; IM - mecanisme executive; RO - organe de lucru; KU - dispozitive de control; D - senzori; VP - convertoare secundare

1.2. Tendințe de dezvoltare a TCA
1. Creșterea funcționalității TCA:

- în funcția de control (de la cel mai simplu pornire/oprire și inversare automată la control programat și adaptiv ciclic și numeric);

- in functia de alarma (de la cele mai simple becuri pana la afisaje text si grafice);

- în funcția de diagnosticare (de la indicarea unui circuit deschis până la testarea software a întregului sistem de automatizare);

- în funcția de comunicare cu alte sisteme (de la comunicare prin cablu până la instalații industriale de rețea).

2. Complicarea bazei elementului - înseamnă trecerea de la circuite releu-contact la circuite fără contact pe semiconductor elemente individuale, și de la ele la circuite integrate totul într-o măsură mai mare integrare (fig. 2).

Orez. 2. Etapele dezvoltării TSA electrice
3. Tranziția de la structuri rigide (hardware, circuite) la structuri flexibile (reconfigurabile, reprogramabile).

4. Tranziția de la metodele manuale (intuitive) de proiectare a TSA la sisteme de proiectare asistată de computer (CAD) bazate pe mașini, bazate pe știință.

1.3. Tehnici de imagistică TCA
În procesul studierii acestui curs, diverse metode imagini și reprezentări ale TCA și ale acestora părți componente... Cele mai frecvent utilizate sunt următoarele:

1. Metoda constructivă(Fig. 7-13) presupune imaginea dispozitivelor și dispozitivelor care utilizează metode de desenare mecanică sub formă de desene tehnice, machete, tipuri generale, proiecții (inclusiv axonometrice), secțiuni, secțiuni etc. ...

2. Metoda schematică(Fig. 14, 16-21, 23) presupune, în conformitate cu GOST ESKD, prezentarea TSA cu scheme de diferite tipuri (electrice, pneumatice, hidraulice, cinematice) și tipuri (structurale, funcționale, fundamentale, de asamblare etc.). ).

3. Model matematic este folosit mai des pentru TCA implementat prin software și poate fi reprezentat prin:

- funcții de transfer ale legăturilor dinamice tipice;

- ecuatii diferentiale ale proceselor in desfasurare;

- funcţii logice de control al ieşirilor şi tranziţiilor;

- grafice de stare, ciclograme, diagrame de timp (Fig. 14, 28);

- diagrame bloc ale algoritmilor de funcționare (Fig. 40), etc.
1.4. Principiile de bază ale construirii TCA
Pentru a construi un APCS modern necesită o varietate de dispozitive și elemente. Îndeplinirea nevoilor sistemelor de control atât de diferite ca calitate și complexitate în echipamentele de automatizare în dezvoltarea și fabricarea lor individuală ar face ca problema automatizării să fie imensă, iar gama de dispozitive și dispozitive de automatizare practic nelimitată.

La sfârșitul anilor 50 în URSS s-a formulat problema creării unui singur pentru întreaga țară. Sistemul de stat al instrumentelor industriale și mijloacelor de automatizare (GSP)- reprezentând un ansamblu organizat rațional de dispozitive și dispozitive care îndeplinesc principiile de tipificare, unificare, agregare, și sunt destinate construirii de sisteme automatizate de măsurare, monitorizare, reglare și control al proceselor tehnologice din diverse industrii. Și încă din anii 70, GSP a acoperit și sfere non-industriale ale activității umane, precum: cercetarea științifică, testarea, medicina etc.

Tastare- aceasta este o reducere rezonabilă a varietății de tipuri selectate, modele de mașini, echipamente, dispozitive, la un număr mic de cele mai bune mostre din orice punct de vedere, având caracteristici calitative esențiale. În procesul de tastare, sunt dezvoltate și instalate modele standard, care conțin elemente de bază și parametri comuni pentru o serie de produse, inclusiv cele promițătoare. Procesul de tipificare echivalează cu gruparea, clasificarea unui set inițial, dat de elemente, într-un număr limitat de tipuri, ținând cont de restricțiile existente efectiv.

Unificare- aceasta aduce diverse tipuri de produse și mijloace de producție la un minim rațional de dimensiuni standard, mărci, forme, proprietăți. Aduce uniformitate parametrilor principali ai soluțiilor tipice TCA și elimină varietatea nejustificată a mijloacelor cu același scop și diversitatea părților acestora. Dispozitive care sunt identice sau diferite în scopul lor funcțional, blocurile și modulele lor, dar care sunt derivate dintr-unul proiectare de bază, formează o serie unificată.

Agregare Este dezvoltarea și utilizarea unei nomenclaturi limitate de module standard unificate, blocuri, dispozitive și structuri standard unificate (UTK) pentru construirea unei varietăți de sisteme și complexe complexe orientate spre probleme. Agregarea face posibilă crearea diferitelor modificări ale produselor pe aceeași bază, pentru a produce TCA în același scop, dar cu caracteristici tehnice diferite.

Principiul agregării este utilizat pe scară largă în multe ramuri ale tehnologiei (de exemplu, mașini-unelte modulare și roboți industriali modulari în inginerie mecanică, calculatoare compatibile IBM în sistemele de control și automatizarea procesării informațiilor etc.).

2. SISTEMUL DE STAT AL INSTRUMENTELOR INDUSTRIALE

SI MIJLOACE DE AUTOMATIZARE

GSP este un sistem complex de dezvoltare, format dintr-un număr de subsisteme care pot fi luate în considerare și clasificate din diferite poziții. Să luăm în considerare structura funcțional-ierarhică și constructiv-tehnologică a mijloacelor tehnice ale GSP.
2.1. Structura funcțional-ierarhică a GSP

Orez. 3. Ierarhia SHG
Trăsăturile distinctive ale structurilor moderne pentru construirea de sisteme de control automatizate pentru întreprinderile industriale sunt: ​​pătrunderea facilităților de calcul și introducerea tehnologiilor de rețea la toate nivelurile de management.

În practica mondială, specialiștii în automatizarea complexă a producției disting, de asemenea, cinci niveluri de management ale unei întreprinderi moderne (Fig. 4), care coincide pe deplin cu structura ierarhică de mai sus a GSP-urilor.

La nivel ERP- Enterprise Resource Planning (planificarea resurselor întreprinderii), se realizează calculul și analiza indicatorilor financiari și economici, se rezolvă sarcini administrative și logistice strategice.

La nivel MES- Sisteme de execuție a producției (sisteme de execuție a producției) - sarcinile de management al calității produselor, planificarea și controlul succesiunii operațiunilor procesului tehnologic, managementul producției și resurselor umane din cadrul procesului tehnologic, întreținerea echipamentelor de producție.

Aceste două niveluri se referă la sarcinile sistemului de control automatizat (sisteme automate de management al întreprinderii) și mijloacele tehnice cu care sunt implementate aceste sarcini sunt birouri. calculatoare personale(PC) și posturi de lucru bazate pe acestea în serviciile specialiștilor șefi ai întreprinderii.


Orez. 4. Piramida managementului modern al producției.
La următoarele trei niveluri se rezolvă sarcini care aparțin clasei sistemelor automate de control al proceselor (sisteme de control automatizate pentru procese tehnologice).

SCADA- Controlul de Supraveghere și Achiziția Datelor (sistem de colectare a datelor și control de supraveghere (dispecerare)) este nivelul managementului operațional tactic, care rezolvă problemele de optimizare, diagnosticare, adaptare etc.

Control- nivel- nivelul de control direct (local), care este implementat pe un astfel de TCA ca: software - panouri (console) operatori, PLC - controlere logice programabile, USO - dispozitive de comunicare cu un obiect.

HMI- Interfață om-mașină (comunicare om-mașină) - asigură vizualizarea (afișarea informațiilor) a procesului tehnologic.

Intrare/ Ieșire- Intrările/ieșirile obiectului de control sunt

senzori și actuatori (D/IM) ai instalațiilor tehnologice specifice și mașinilor de lucru.

2.2. Structura structurală și tehnologică a GSP


Orez. 5. Structura SHG-urilor
UKTS(set unificat de mijloace tehnice) – este o colecție de diferite tipuri de produse tehnice concepute pentru a îndeplini funcții diferite, dar construite pe baza unui principiu de funcționare și având aceleași elemente structurale.

AKTS(complex agregat de mijloace tehnice) – este o combinatie tipuri diferite produse și dispozitive tehnice interconectate prin scop funcțional, design, tip de sursă de alimentare, nivelul semnalelor de intrare/ieșire, create pe un singur design, baza software și hardware pe principiul bloc-modular. Exemple de UKTS și AKTS naționale bine-cunoscute sunt date în tabel. unu.

PTK ( complex software și hardware ) – este un set de echipamente de automatizare cu microprocesor (controlere logice programabile, regulatoare locale, dispozitive de comunicare cu obiectul), panouri de afișare ale operatorilor și serverelor, rețele industriale care conectează componentele enumerate, precum și software industrial al tuturor acestor componente, conceput pentru a crea APCS distribuit în diverse industrii. Exemple de PTK moderne interne și străine sunt date în tabel. 2.

Complexele specifice de mijloace tehnice constau din sute și mii de tipuri, dimensiuni, modificări și versiuni diferite de dispozitive și dispozitive.

Categorie de obiect Este un set de produse tehnice care sunt identice ca funcționalitate, un singur principiu de funcționare și au aceeași nomenclatură a parametrului principal.

Marimea standard- produse de același tip, dar având propriile valori specifice ale parametrului principal.

Modificare Este o colecție de produse de același tip cu anumite caracteristici de design.

Execuţie- caracteristici de design care afectează performanța.

Complexe TCA Tabelul 1

Subiectul 2

1. Senzori

Un senzor este un dispozitiv care convertește acțiunea de intrare a oricărei mărimi fizice într-un semnal convenabil pentru utilizare ulterioară.

Senzorii utilizați sunt foarte diverși și pot fi clasificați după diverse criterii (vezi tabelul 1).

În funcție de tipul valorii de intrare (măsurată) se disting: senzori de deplasare mecanică (liniară și unghiulară), pneumatici, electrici, debitmetre, senzori de viteză, accelerație, forță, temperatură, presiune etc.

După tipul mărimii de ieșire în care este convertită mărimea de intrare, se disting neelectrice și electrice: senzori de curent continuu (EMF sau tensiune), senzori de amplitudine CA (EMF sau tensiune), senzori de frecvență CA (EMF sau tensiune), rezistență senzori (activi, inductivi sau capacitivi), etc.

Majoritatea senzorilor sunt electrici. Acest lucru se datorează următoarelor avantaje ale măsurătorilor electrice:

Este convenabil să transmiteți cantități electrice la distanță, iar transmisia se realizează la o viteză mare;

Mărimile electrice sunt universale în sensul că orice alte mărimi pot fi convertite în cele electrice și invers;

Acestea sunt convertite cu precizie într-un cod digital și vă permit să obțineți o precizie, sensibilitate și viteză ridicate a instrumentelor de măsurare.

Prin principiul de funcționare, senzorii pot fi împărțiți în două clase: generator și parametri. Un grup separat este format din senzori radioactivi. Senzorii radioactivi sunt cei care folosesc fenomene precum modificarea parametrilor sub influența razelor g și b; ionizarea și luminiscența unor substanțe sub influența iradierii radioactive. Senzorii generatorului convertesc direct valoarea de intrare într-un semnal electric. Senzorii parametrici transformă valoarea de intrare într-o modificare a oricărui parametru electric (R, L sau C) al senzorului.

Prin principiul de funcționare, senzorii mai pot fi împărțiți în ohmici, reostatici, fotoelectrici (optoelectronici), inductivi, capacitivi etc.

Există trei clase de senzori:

Senzori analogici, adică senzori care generează un semnal analogic proporțional cu modificarea valorii de intrare;

Senzori digitali care generează un tren de impulsuri sau un cuvânt binar;

Senzori binari (binari) care generează un semnal de doar două niveluri: „pornit/oprit” (0 sau 1).

Figura 1 - Clasificarea senzorilor pentru sistemele de automatizare a mașinilor miniere

Cerințe pentru senzori:

Dependența neechivocă a valorii de ieșire de intrare;

Stabilitatea caracteristicilor în timp;

Sensibilitate crescută;

Dimensiuni și greutate mici;

Lipsa impactului invers asupra procesului controlat și asupra parametrului controlat;

Lucrați în diverse condiții de funcționare;

Diverse opțiuni instalare.

Senzori parametrici

Senzorii parametrici sunt numiți senzori care convertesc semnalele de intrare într-o modificare a oricărui parametru al unui circuit electric (R, L sau C). În conformitate cu aceasta, se disting senzorii de rezistență activă, inductivi, capacitivi.

O caracteristică caracteristică a acestor senzori este că sunt utilizați numai cu o sursă de alimentare externă.

În echipamentele moderne de automatizare, diverși senzori parametrici de rezistență activă sunt utilizați pe scară largă - senzori de contact, reostat, potențiometrici.

Senzori de contact... Contactele sigilate acționate magnetic (comutatoare cu lame) sunt considerate cele mai fiabile dintre senzorii de contact.

Figura 1 - Schema electrică schematică a unui comutator lamelă

Elementul senzor al senzorului - un comutator cu lame este o fiolă 1, în interiorul căreia sunt sigilate arcurile de contact (electrozi) 2 din material feromagnetic. Fiola de sticlă este umplută cu un gaz protector (argon, azot etc.). Etanșeitatea fiolei exclude influența (impactul) nocivă a mediului asupra contactelor, crescând fiabilitatea funcționării acestora. Contactele unui comutator lamelă situat într-un punct controlat din spațiu sunt închise sub acțiunea unui câmp magnetic, care este creat de un magnet permanent (electromagnet) instalat pe un obiect în mișcare. Când contactele comutatorului cu lame sunt deschise, rezistența sa activă este egală cu infinit, iar când este închis, este aproape zero.

Semnalul de ieșire al senzorului (U out la sarcina R1) este egal cu tensiunea U p a sursei de alimentare în prezența unui magnet (obiect) la punctul de control și zero în absența acestuia.

Comutatoarele Reed sunt produse atât cu contacte NO și contacte NC, cât și contacte inversoare și polarizate. Unele tipuri de întrerupătoare cu lamelă - KEM, MKS, MKA.

Avantajele comutatoarelor cu lame sunt fiabilitatea ridicată și MTBF (aproximativ 10 7 operațiuni). Dezavantajul comutatoarelor cu lame este o schimbare semnificativă a sensibilității cu o ușoară deplasare a magnetului în direcția perpendiculară pe mișcarea obiectului.

Comutatoarele cu lamelă sunt utilizate, de regulă, în automatizarea instalațiilor de ridicare, drenaj, ventilație și transportoare.

Senzori potențiometrici... Senzorii potențiometrici sunt un rezistor variabil (potențiometru) format dintr-un cadru plat (bandă), cilindric sau inel pe care este înfășurat un fir subțire de constantan sau nicrom cu rezistivitate mare. Un glisor se mișcă de-a lungul cadrului - un contact de alunecare conectat mecanic la obiect (vezi Figura 2).

Deplasând cursorul folosind unitatea adecvată, puteți modifica rezistența rezistenței de la zero la maxim. În plus, rezistența senzorului poate varia atât liniar, cât și în funcție de alte legi, mai adesea logaritmice. Astfel de senzori sunt utilizați în cazurile în care este necesară modificarea tensiunii sau curentului în circuitul de sarcină.

Figura 2 - Senzor potențiometric

Pentru un potențiometru liniar (vezi figura 2) cu o lungime l tensiunea de ieșire este determinată de expresia:

,

unde x este mișcarea periei; k = U p / l- raportul de transfer; U p - tensiunea de alimentare.

Senzorii potențiometrici sunt utilizați pentru a măsura diferiți parametri de proces - presiune, nivel etc., transformați de un element de detectare preliminar în mișcare.

Avantajele senzorilor potențiometrici sunt simplitatea designului, dimensiunea redusă și capacitatea de a furniza atât curent continuu, cât și curent alternativ.

Dezavantajul senzorilor potențiometrici este prezența unui contact electric de alunecare, care reduce fiabilitatea funcționării.

Senzori inductivi... Principiul de funcționare al senzorului inductiv se bazează pe modificarea inductanței L a bobinei 1, plasată pe miezul feromagnetic 2, la deplasare. X ancorele 3 (vezi Figura 3).

Figura 3 - Senzor inductiv

Circuitul senzorului este alimentat de la o sursă de curent alternativ.

Elementul de control al senzorilor este o reactanță variabilă - un șoc cu un spațiu de aer variabil.

Senzorul funcționează după cum urmează. Sub influența obiectului, armătura, apropiindu-se de miez, determină o creștere a legăturii fluxului și, în consecință, a inductanței bobinei. Reducerea clearance-ului d la valoarea minimă, rezistența inductivă a bobinei x L = wL = 2pfL crește la maxim, reducând curentul de sarcină RL, care este de obicei un releu electromagnetic. Acestea din urmă, cu contactele lor, întrerupătoare de control, protecție, circuite de control etc.

Avantajele senzorilor inductivi sunt simplitatea dispozitivului și fiabilitatea funcționării datorită absenței unei conexiuni mecanice între miez și armătură, care este de obicei fixată pe un obiect în mișcare, a cărui poziție este monitorizată. Funcția ancorei poate fi îndeplinită de obiectul însuși, care are părți feromagnetice, de exemplu, un salt la controlul poziției sale în butoi.

Dezavantajele senzorilor inductivi sunt neliniaritatea caracteristicii și o forță semnificativă de atracție electromagnetică a armăturii către miez. Pentru reducerea eforturilor și măsurarea continuă a deplasărilor se folosesc senzori de tip solinoid sau se numesc diferențiali.

Senzori capacitivi. Senzorii capacitivi sunt condensatori variabili din punct de vedere structural diverse modele si forme, dar intotdeauna cu doua placi, intre care se afla un mediu dielectric. Astfel de senzori sunt utilizați pentru a converti deplasările mecanice liniare sau unghiulare, precum și presiunea, umiditatea sau nivelul mediului într-o schimbare a capacității. În același timp, condensatoarele sunt folosite pentru a controla mișcări liniare mici, în care spațiul de aer dintre plăci se modifică. Pentru a controla deplasările unghiulare, se folosesc condensatoare cu un spațiu constant și o zonă de lucru variabilă a plăcilor. Pentru a controla nivelurile de umplere a rezervoarelor cu materiale în vrac sau lichide la goluri constante și zonele de lucru ale plăcilor - sunt controlați condensatoare cu constanta dielectrică a mediului. Capacitatea electrică a unui astfel de condensator se calculează prin formula

unde: S este aria totală de intersecție a plăcilor; δ este distanța dintre plăci; ε este constanta dielectrică a mediului dintre plăci; ε 0 -constanta dielectrica.

După forma plăcilor, se disting condensatoare plate, cilindrice și alte tipuri de condensatoare variabile.

Senzorii capacitivi funcționează numai la frecvențe care depășesc 1000 Hz. Utilizarea la frecvența puterii este aproape imposibilă datorită rezistenței capacitive mari (Xc = =).

Senzori generator

Senzorii generatorului sunt senzori care convertesc direct diferite tipuri de energie în energie electrică. Nu necesită surse externe de energie, deoarece generează ei înșiși EMF.Fenomenele fizice binecunoscute sunt utilizate în senzorii generatorului: apariția EMF în termocupluri în timpul încălzirii, în fotocelule cu strat de blocare sub iluminare, efect piezoelectric și fenomenul electromagnetic. inducţie.

Senzori de inducție... La senzorii de inducție, conversia unei mărimi neelectrice de intrare într-o fem indusă. folosit pentru a măsura viteza de mișcare, deplasări liniare sau unghiulare. E.m.s. la astfel de senzori este indus in bobine sau infasurari din sarma de cupru izolata si plasate pe circuite magnetice din otel electric.

Microgeneratoarele de dimensiuni mici care convertesc viteza unghiulară a unui obiect într-o forță electromotoare, a cărei valoare este direct proporțională cu viteza de rotație a arborelui de ieșire al obiectului controlat, se numesc tahogeneratoare de curenți continui și alternativi. Schemele tahogeneratoarelor cu și fără o înfășurare de excitație independentă sunt prezentate în Figura 4.

Figura 4 - Scheme de tahogeneratoare cu și fără o înfășurare de excitație independentă

Tahogeneratoarele de curent continuu sunt colectoare mașină electrică cu armătură și înfășurare de câmp sau magnet permanent. Acestea din urmă nu necesită o sursă de alimentare suplimentară. Principiul de funcționare al unor astfel de tahogeneratoare este că în armătură este indusă o fem, care se rotește în fluxul magnetic (Ф) al unui magnet permanent sau al înfășurării de câmp. (E), a cărui valoare este proporțională cu frecvența de rotație (ω) a obiectului:

E = cФn = cФω

Pentru a menține o dependență liniară a fem din frecvența de rotație a armăturii, este necesar ca rezistența de sarcină a tahogeneratorului să rămână mereu neschimbată și să fie de multe ori mai mare decât rezistența înfășurării armăturii. Dezavantajul tahogeneratoarelor de curent continuu este prezența unui colector și a periilor, ceea ce îi reduce semnificativ fiabilitatea. Colectorul asigură conversia forței electromotoare variabile. ancore în DC..

Mai fiabil este un tahogenerator de curent alternativ, în care înfășurarea intrinsec sigură este situată pe stator, iar rotorul este magnet permanent cu un flux magnetic constant corespunzător. Un astfel de tahogenerator nu necesită un colector, ci emf-ul său variabil. convertit în curent continuu folosind circuite cu diode în punte. Principiul de funcționare al unui tahogenerator sincron de curent alternativ este acela că, atunci când rotorul se rotește, în înfășurarea sa este indusă o fem variabilă de către obiectul de control, a cărei amplitudine și frecvență sunt direct proporționale cu viteza rotorului. Datorită faptului că fluxul magnetic al rotorului se rotește la aceeași frecvență cu rotorul însuși, un astfel de tahogenerator se numește sincron. Dezavantajul unui generator sincron este că are ansambluri de rulmenți, ceea ce nu este adecvat pentru condițiile miniere. Schema controlului vitezei benzii transportoare de către un tahogenerator sincron este prezentată în Figura 5. Figura 5 prezintă: 1 - rotorul magnetic al tahogeneratorului, 2 - rola de antrenare cu protector, 3 - banda transportoare, 4 - înfășurarea statorului tahogeneratorul.

Figura 5 - Schema de control al vitezei benzii transportoare sincrone

tahogenerator

Pentru a măsura viteza liniară de mișcare a corpurilor de lucru ale transportoarelor raclete, se folosesc senzori de inducție magnetică, în care nu există deloc piese în mișcare. Partea mobilă (ancora) în acest caz sunt răzuitoare transportoare din oțel care se mișcă în fluxul magnetic al unui magnet permanent al unui senzor cu o bobină cu siguranță intrinsecă. Când racletele din oțel traversează fluxul magnetic din bobină, este indusă o fem variabilă, care este direct proporțională cu viteza de deplasare și invers proporțională cu spațiul dintre miezul de oțel al bobinei și racletă. Fluxul magnetic, care duce la fem, în bobină în acest caz se modifică sub influența racletelor din oțel, care, deplasându-se deasupra senzorului, provoacă fluctuații ale rezistenței magnetice în calea închiderii fluxului magnetic format de un magnet permanent. . Diagrama controlului vitezei de mișcare a corpului de lucru al transportorului cu racletă de către un senzor de inducție magnetică este prezentată în Figura 6. Figura 6 indică: 1 - transportor cu racletă, 2 - miez de oțel, 3 - șaibă de oțel, 4 - saiba din plastic, 5 - magnet permanent inele, 6 - bobina senzor

Figura 6 - Schema de control al vitezei de deplasare a corpului de lucru

transportor racletor cu senzor de inducție magnetică

Senzori magnetoelastici. Principiul de funcționare al senzorilor magnetoelastici se bazează pe proprietatea materialelor feromagnetice de a modifica permeabilitatea magnetică m în timpul deformării lor. Această proprietate se numește magnetoelasticitate, care se caracterizează prin sensibilitate magnetoelastică.

Cea mai mare valoare S m = 200 H / m2 permalay (aliaj fier-nichel). Unele soiuri de permalay, cu o alungire de 0,1%, cresc coeficientul de permeabilitate magnetică până la 20%. Totuși, pentru a obține chiar și astfel de alungiri mici, este necesară o sarcină de ordinul 100-200 N/mm, ceea ce este foarte incomod și duce la necesitatea reducerii secțiunii transversale a materialului feromagnetic și a unei surse de alimentare cu o frecvență de se cere ordinea kilohertzului.

Din punct de vedere structural, senzorul magnetoelastic este o bobină 1 cu un conductor de magneziu închis 2 (vezi Figura 7). Forța controlată P, deformând miezul, își modifică permeabilitatea magnetică și, în consecință, reactanța inductivă a bobinei. Curentul de sarcină RL, de exemplu al unui releu, este determinat de rezistența bobinei.

Senzorii magnetoelastici sunt utilizați pentru a controla forțele (de exemplu, la încărcarea skipurilor și la plantarea standurilor pe pumni), presiunile rocilor etc.

Avantajele senzorilor magnetoelastici sunt simplitatea și fiabilitatea.

Dezavantajele senzorilor magnetoelastici - sunt necesare materiale scumpe pentru miezurile magnetice și prelucrarea lor specială.

Figura 7 - Senzor magnetoelastic

Senzori piezoelectrici. Efectul piezoelectric este inerent monocristalelor unor substanțe dielectrice (cuarț, turmalină, sare Rochelle etc.). Esența efectului este că, sub acțiunea forțelor mecanice dinamice asupra cristalului, pe suprafețele acestuia apar sarcini electrice, a căror mărime este proporțională cu deformarea elastică a cristalului. Mărimea și numărul plăcilor de cristal sunt selectate în funcție de puterea și cantitatea de încărcare necesară. Senzorii piezoelectrici în majoritatea cazurilor sunt utilizați pentru a măsura procesele dinamice și sarcinile de șoc, vibrațiile etc.

Senzori termoelectrici... Pentru măsurarea temperaturilor într-un interval larg de 200-2500 ° C, se folosesc senzori termoelectrici - termocupluri, care asigură conversia energiei termice în fem electric. Principiul de funcționare al termocuplului se bazează pe fenomenul efectului termoelectric, care constă în faptul că atunci când joncțiunea și capetele termoelectrodului sunt plasate într-un mediu cu temperaturi diferite t 1 și t 2, temperaturile unui termocuplu.

Figura 8 - Diagrama termocuplului

Conductoarele A și B ale termocuplurilor sunt fabricate din metale diferite și aliajele acestora. Fenomenul efectului termoelectric este dat de o combinație de astfel de conductori A și B, cupru-constantan (până la 300 ° C), cupru - copel (până la 600 ° C), cromel - copel (până la 800 ° C), fier - copel (până la 800 ° C), cromel - alumel (până la 1300 ° С), platină - platină-rodiu (până la 1600 ° С), etc.

Termo-emf pentru diferite tipuri de termocupluri variază de la zecimi la zeci de milivolți. De exemplu, pentru un termocuplu de cupru-constantan, acesta se modifică de la 4,3 la –6,18 mB atunci când temperatura de joncțiune se schimbă de la + 100 la –260 o C.

Senzori cu termistor. Principiul de funcționare al senzorilor cu termistori se bazează pe proprietatea elementului senzor - un termistor, de a schimba rezistența atunci când temperatura se schimbă. Termistorii sunt fabricați din metale (cupru, nichel, atina etc.) și semiconductori (amestecuri de oxizi metalici - cupru, mangan etc.). Un termistor metalic este realizat dintr-un fir, de exemplu, cupru cu un diametru de aproximativ 0,1 mm, înfășurat în spirală pe un cadru de mică, porțelan sau cuarț. Un astfel de termistor este închis într-un tub de protecție cu cleme terminale, care este plasat în punctul de control al temperaturii obiectului.

Termistorii semiconductori sunt fabricați sub formă de tije mici și discuri cu cabluri.

Odată cu creșterea temperaturii, rezistența termistoarelor metalice crește, iar la majoritatea termistorilor semiconductori aceasta scade.

Avantajul termistorilor semiconductori este sensibilitatea lor termică ridicată (de 30 de ori mai mult decât cele metalice).

Dezavantajul termistorilor semiconductori este o răspândire mare a rezistențelor și stabilitatea scăzută, ceea ce face dificilă utilizarea lor pentru măsurători. Prin urmare, termistoarele semiconductoare din sistemele de automatizare ale instalațiilor tehnologice miniere sunt utilizate în principal pentru controlul valorilor de temperatură ale obiectelor și protecția termică a acestora. În acest caz, acestea sunt de obicei conectate în serie cu un releu electromagnetic la o sursă de alimentare.

Pentru a măsura temperatura, termistorul RK este inclus în circuitul de punte, care convertește măsurarea rezistenței într-o tensiune la ieșirea Uout utilizată în ACS sau în sistemul de măsurare.

Podul poate fi echilibrat sau dezechilibrat.

Puntea echilibrată este utilizată cu metoda de măsurare zero. În acest caz, rezistența R3 se modifică (de exemplu, printr-un dispozitiv automat special) în urma unei modificări a rezistenței termistorului Rт în așa fel încât să se asigure egalitatea potențialelor în punctele A și B. Dacă scara rezistența R3 este gradată în grade, apoi temperatura poate fi citită din poziția glisorului său. Avantajul acestei metode este precizia ridicată, iar dezavantajul este complexitatea dispozitivului de măsurare, care este un sistem de urmărire automată.

O punte dezechilibrată generează un semnal Uout proporțional cu supraîncălzirea obiectului. Prin selectarea rezistențelor rezistențelor R1, R2, R3 se realizează echilibrul punții la valoarea inițială a temperaturii, asigurând îndeplinirea condiției.

Rt/R1 = R3/R2

Când se modifică valoarea temperaturii controlate și, în consecință, rezistența RT, echilibrul punții va fi perturbat. Dacă la ieșire este conectat un dispozitiv mV cu o scară calibrată în grade, săgeata dispozitivului va arăta temperatura măsurată.

Debitmetru cu inducție

Pentru a controla alimentarea unitate de pompare drenaj, este posibil să se utilizeze debitmetre cu inducție, de exemplu, de tip IR-61M. Principiul de funcționare al unui debitmetru cu inducție se bazează pe legea lui Faraday (legea inducției electromagnetice).

Diagrama structurală a unui debitmetru cu inducție este prezentată în Figura 9. Când un lichid conductiv curge într-o conductă între polii unui magnet, apare o fem în direcția perpendiculară pe direcția lichidului și în direcția magneticului principal. flux. U pe electrozi, proporțional cu viteza de mișcare a lichidului v:

unde B este inducția magnetică în golul polilor magnetului; d este diametrul interior al conductei.

Figura 9 - Schema structurală a unui debitmetru cu inducție

Dacă exprimăm viteza v în termenii debitului volumetric Q, adică.

Avantajele unui debitmetru cu inducție:

Au persistență nesemnificativă a indicațiilor;

Nu există piese în interiorul liniei de lucru (prin urmare au pierderi hidraulice minime).

Dezavantajele debitmetrului:

Citirile depind de proprietățile lichidului măsurat (vâscozitate, densitate) și de natura curgerii (laminar, turbulent);

Debitmetre cu ultrasunete

Principiul de funcționare a debitmetrelor cu ultrasunete este că

viteza de propagare a ultrasunetelor într-un mediu în mișcare a unui gaz sau lichid este egală cu suma geometrică a vitezei medii de mișcare a mediului v ​​și viteza intrinsecă a sunetului în acest mediu.

Diagrama structurală a debitmetrului cu ultrasunete este prezentată în Figura 10.

Figura 10 - Schema structurală a unui debitmetru cu ultrasunete

Emițătorul I creează vibrații ultrasonice cu o frecvență de 20 Hz și peste, care cad pe un receptor P, care înregistrează aceste vibrații (este situat la distanța l). Debitul F este

unde S este aria secțiunii transversale a fluxului de fluid; C este viteza sunetului în mediu (pentru un lichid 1000-1500 m/s);

t1 este durata de propagare a undei sonore pe direcția de curgere de la emițătorul I1 la receptorul P1;

t 2 - durata de propagare a undei sonore împotriva mișcării fluxului de la emițătorul I2 la receptorul P2;

l este distanța dintre emițătorul I și receptorul P;

k este un coeficient care ține cont de distribuția vitezelor în flux.

Avantajele unui debitmetru cu ultrasunete:

a) fiabilitate și performanță ridicate;

b) capacitatea de a măsura lichide neconductoare.

Dezavantajul este cerințele crescute pentru poluarea debitului controlat de apă.

2. Dispozitive de transmitere a datelor

Transferul de informații de la obiectul de automatizare la dispozitivul de control se realizează prin linii de comunicație (canale). În funcție de mediul fizic prin care se transmite informațiile, canalele de comunicare pot fi împărțite în următoarele tipuri:

- linii de cablu - electrice (simetrice, coaxiale, „perechi răsucite” etc.), cabluri de fibră optică și cabluri electrice combinate cu conductori de fibră optică;

– Alimentarea rețelelor electrice de joasă și înaltă tensiune;

– Canale infrarosu;

-Canale radio.

Transmiterea informațiilor prin canale de comunicare poate fi transmisă fără compactarea informațiilor, adică un semnal de informare (analogic sau discret) este transmis pe un canal, iar cu compactarea informației - o multitudine de semnale de informații sunt transmise pe canalul de comunicație. Compactarea informațiilor este utilizată pentru transmiterea de la distanță a informațiilor pe o distanță considerabilă (de exemplu, de la echipamentele de automatizare situate pe carosabil la o tunsoare sau de la o secțiune a unei mine la suprafață la un dispecer) și poate fi efectuată folosind diferite tipuri de codificarea semnalului.

Sistemele tehnice care asigură transmiterea informațiilor despre starea obiectului și comenzile de control la distanță prin canale de comunicație pot fi telecomandă și sisteme de măsurare sau sisteme telemecanice... Sistemele de control și măsurare de la distanță folosesc propria linie pentru fiecare semnal - un canal de comunicație. Câte semnale, atâtea canale de comunicare sunt necesare. Prin urmare, în telecomandă și măsurare, numărul de obiecte controlate, în special la distanțe mari, este de obicei limitat. În sistemele telemecanice, o singură linie, sau un canal de comunicație, este folosită pentru a transmite multe mesaje către un număr mare de obiecte. Informațiile sunt transmise sub formă codificată, iar fiecare obiect „știe” propriul cod, astfel încât numărul de obiecte controlate sau gestionate este practic nelimitat, doar codul va fi mai complex. Sistemele de telemecanica sunt impartite in discrete si analogice. Sunt numite sisteme de telecontrol discret sisteme de semnalizare la distanță(TS), ele asigură transferul unui număr finit de stări ale obiectului (de exemplu, „activat”, „dezactivat”). Sunt numite sisteme de telecontrol analogic sisteme de telemetrie(TI), ele asigură transmiterea modificărilor continue ale oricăror parametri care caracterizează starea obiectului (de exemplu, modificări ale tensiunii, curentului, vitezei etc.).

Elementele care alcătuiesc semnalele discrete au caracteristici de calitate diferite: amplitudinea pulsului, polaritatea pulsului și durata pulsului, frecvența sau faza curentului alternativ, codificarea într-o serie de impulsuri. Sistemele telemecanice sunt discutate mai detaliat în.

Pentru schimbul de informații între controlerele cu microprocesor ale diferitelor dispozitive ale sistemului de automatizare, inclusiv calculatoare de control, se folosesc mijloace speciale, metode și reguli de interacțiune - interfețe... Se face o distincție între o interfață paralelă și una serială, în funcție de metoda de transmitere a datelor. V interfață paralelă q biți de date sunt transmiși peste q linii de comunicare. V Interfață serială transmisia de date se realizează de obicei pe două linii: una care transmite continuu impulsuri de ceas (sincronizează) de la temporizator, iar cealaltă - cu caracter informațional.

În sistemele de automatizare ale mașinilor de minerit, cel mai des sunt utilizate interfețele seriale ale standardelor RS232 și RS485.

Interfața RS232 asigură comunicarea între două computere, un computer de control și un microcontroler, sau comunicarea între două microcontrolere la o viteză de până la 19600 biți/s pe o distanță de 15m.

Interfața RS-485 oferă schimb de date între mai multe dispozitive printr-o linie de comunicație cu două fire în modul half-duplex. Interfața RS-485 oferă transfer de date la o viteză de până la 10 Mbps. Distanța maximă de transmisie depinde de viteză: la o viteză de 10 Mbit/s lungimea maximă a liniei este de 120 m, la o viteză de 100 kbit/s - 1200 m. Numărul de dispozitive conectate la o linie de interfață depinde de tip de transceiver-uri utilizate în dispozitiv. Un transmițător este proiectat pentru a controla 32 de receptoare standard. Sunt disponibile receptoare cu impedanța de intrare 1/2, 1/4, 1/8 din standard. La utilizarea unor astfel de receptoare, numărul total de dispozitive poate fi mărit, respectiv: 64, 128 sau 256. Transferul de date între controlori se realizează conform regulilor numite protocoale. Protocoalele de schimb din majoritatea sistemelor funcționează pe principiul „master” - „slave”. Un dispozitiv de pe trunchi este master și inițiază schimbul trimițând cereri către slave, care diferă prin adrese logice. Unul dintre protocoalele populare este protocolul Modbus.

2. Dispozitive executive

Executarea deciziei, i.e. se realizează implementarea acţiunii de control corespunzătoare semnalului de control generat dispozitive executive (IU).În general, un dispozitiv executiv este o combinație între un mecanism executiv (MI) și un organism de reglementare (RO). Locația actuatoarelor în diagrama structurală a ACS local este prezentată în Figura 11.

Figura 11 - Amplasarea actuatoarelor în schema structurală a ACS local

Un actuator (IM) este un dispozitiv conceput pentru a converti semnalele de control generate de sistemul de control (PLC) în semnale convenabile pentru influențarea legăturii finale a ACS - un organism de reglementare (RO).

Servomotorul este format din următoarele elemente de bază:

motor executiv (motor electric, piston, membrană);

element de ambreiaj (ambreiaj, balama);

element de transfer-conversie (cutie de viteze cu pârghie de ieșire sau tijă);

amplificator de putere (electric, pneumatic, hidraulic, combinat)

Într-un anumit model IM, un număr de elemente (cu excepția motorului executiv) pot lipsi.

Principala cerință pentru IM: deplasarea RO cu cea mai mică denaturare posibilă a legilor de reglementare formate de PLC, i.e. MI trebuie să aibă suficientă viteză și precizie.

Principalele caracteristici:

a) cuplul nominal și maxim

pe arborele de ieșire (rotativ) sau forțe asupra tijei de ieșire;

b) timpul de rotație al arborelui de ieșire al MI sau cursa tijei acestuia;

c) valoarea maximă a unghiului de rotație a arborelui de ieșire sau a cursei

d) zona moartă.

Actuatoarele sunt clasificate dupa urmatoarele criterii:

1) mișcarea corpului de reglare (rotativă și liniară);

2) proiectare (electric, hidraulic, pneumatic);

Electrice - cu motor electric si actionari electromagnet;

Hidraulice - cu antrenări: piston, piston, de la un motor hidraulic;

Pneumatic - cu actionari: piston, piston, diafragma, diafragma, de la motorul pneumatic.

În practică, IM-urile electrice sunt cele mai răspândite. IM-urile electrice sunt clasificate ca:

electromagnetic;

motor electric.

IM-urile electromagnetice sunt împărțite în:

IM cu unități de la ambreiaje electromagnetice concepute pentru a transmite mișcarea de rotație (ambreiaj de frecare și alunecare;

IM cu o acționare cu solenoid sunt dispozitive cu 2 poziții (adică sunt proiectate pentru controlul cu 2 poziții) care efectuează mișcarea de translație a corpurilor de acționare conform principiului discret: "pornit - oprit".

IM-urile motoarelor electrice sunt împărțite în:

o singură tură - unghiul de rotație al arborelui de ieșire nu depășește 360 ​​0. Exemplu: MEO (mecanism electric cu o singură tură). Folosesc motoare asincrone monofazate și trifazate (MEOK, MEOB).

multi-turn - pentru controlul de la distanță și local al supapelor de conducte (supape).

În sistemele de automatizare ale mașinilor de minerit, supapele electrohidraulice sunt utilizate pe scară largă ca dispozitive de acționare, de exemplu, de tip GSD și 1RP2. Distribuitorul electrohidraulic 1RP2 este proiectat pentru a controla viteza de avans și corpurile de tăiere ale combinei, ca parte a regulatoarelor automate de sarcină URAN.1M și a sistemului de automatizare SAUK02.2M. Distribuitorul electrohidraulic 1RP2 este o supapă hidraulică cu bobină cu o acționare electromagnetică de tip tracțiune.

Organismul de reglementare (RO) este elementul final al ACS, care controlează direct OS. RO modifică fluxul de material, energie, aranjament reciproc părți de aparate, mașini-unelte sau mecanisme în direcția desfășurării normale a procesului tehnologic.

Caracteristica principală a RO este caracteristica sa statică, adică. dependența dintre parametrul de ieșire Y (debit, presiune, tensiune) și valoarea cursei regulatorului în procente.

RO oferă:

a) reglare în două poziții - obturatorul RO se deplasează rapid dintr-o poziție extremă în alta.

b) continuu - in acest caz, este necesar ca caracteristica de debit al RO sa fie strict definita (poarta, macara, robinet fluture).

Tehnologia de automatizare

dispozitive, dispozitive și sisteme tehnice sunt destinate automatizării producției (vezi Automatizarea producției). T. p. A. asigură primirea, transferul, transformarea, compararea și utilizarea automată a informațiilor în scopul controlului și gestionării proceselor de producție. În URSS, o abordare sistematică a construcției și utilizării T. s. A. (gruparea și unificarea acestora după caracteristici funcționale, informaționale și constructiv-tehnologice) a făcut posibilă unirea tuturor T. s. A. în cadrul Sistemului de stat al instrumentelor industriale și mijloacelor de automatizare - GSP.