Место ТСА в системах управления. Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП). Назначение, принципы построения и структура.

Место ТСА в системах управления. Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП). Назначение, принципы построения и структура.

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) -это совокупность унифицированных блоков, приборов и устройств для получения, обработки и использования информации. ГСП имеет единые параметры входных и выходных сигналов, а также унифицированные габаритные присоединительные размеры. Она построена по блочно-модульному принципу, что позволяет совершенствовать системы автоматического управления путем замены отдельных блоков и элементов.

По принадлежности к ГСП приборы и устройства подразделяются на три группы:

· системные, отвечающие всем без исключения требованиям ГСП;

· локального применения, по назначению, техническим и эксплуатационным характеристикам и конструктивным особенностям отвечающие требованиям ГСП, но не предназначенные для совместной работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления с другими изделиями ГСП и не имеющие с ними сопряжения по информационной связи и конструктивному оформлению;

· вспомогательные, предназначенные специально для исследования объектов автоматизации или испытаний и проверки изделий, входящих в ГСП.

Измерительные преобразователи, приборы и устройства в соответствии с ГОСТ 12997—76 «ГСП. Общие технические требования» классифицируются следующим образом: по выполняемым функциям; по виду энергии носителя сигналов; по метрологическим свойствам и по защищенности от воздействия окружающей среды.

Дифтрансформаторный преобразователь перемещений. Принцип действия, схема включения, характеристики.

Средства измерения температуры. Классификация приборов. Термометры сопротивления. Принцип действия. Схемы включения.

В зависимости от физических свойств, положенных воснову принципа действия, наиболее распространенные СИ температуры можноразделить на следующие группы:

1. Жидкостно-стеклянные термометры;

2. Манометрические термометры;

3. Термопреобразователи сопротивления;

4. Термоэлектрические преобразователи;

5. Шумовые термометры;

6. Температурные индикаторы;

7. Пирометры излучений;

8. Ультразвуковые термометры;

9. Тепловизоры.

Термометр сопротивления – устройство, позволяющее измерять температуру. Принцип работы заключается в измерении аппаратом сопротивления чувствительного элемента термометра. У эталонных термометров с высокой точностью в качестве чувствительного элемента используется платина, так как она позволяет обеспечить высокую технологичность, и устойчива к окислению. Чаще встречаются ТС на основе никеля и меди. У ТС большое количество плюсов. Например, широкий диапазон измеряемых температур.

Схемы включения

Лазерный уровнемер

Индекс преломления пластмассы и воздуха изменяется в большом диапазоне. Инфракрасный оптический луч полностью отражается на границе пластмассы и воздуха. Напротив, инфракрасный луч полностью проходит через границу пластмассы и жидкости. Когда датчик вне жидкости, инфракрасное излучение отражается призмой назад к приемнику. Когда датчик смочен жидкостью, только часть оптического иныракрасного излучения отражается назад к приемнику, в то время как большинство не отражаясь уходит в жидкость. Изменение уровня сигнала отслеживает встроенный фотоприемник и соответственно управляет переключением.

Магнитострикционный уровнемер использует характерную особенность магнитострикционного провода, который размещен в жестком (до 3 метров) или гибком зонде (до 15 метров). Магнитное поле магнитострикционного провода создает электромагнитную волну. От точки взаимодействия расположенного в поплавке магнитного диска волна возвращается обратно с определенной скоростью. Производится измерение времени прохождения волны, которое пропорционально расстоянию, на котором поплавок находится от электронных компонентов. Вышеуказанное расстояние является опорным для всех сигналов уровнемера.

Тахогенераторы применяются в САУ в качестве элементов первичной информации при изменении угловой скорости вращен. валов рабочих механизмов, а также в качестве корректирующих элементов для дифференц. сигнала или введения обратной связи по скорости.

Влияние нагрузки

Тахогенераторы переменного тока (асинхронные ТГ)

Влияние нагрузки

При питании обмотки возбуждения переменным током частоты fВ возникает пульсирующий магнитный поток ФВ, который во вращающемся роторе индуцирует два вида ЭДС: трансформаторную ЭДС - ЕТ (показана внутри ротора) и ЭДС вращения - ЕВР (показана снаружи ротора). В контурах, перпендикулярных оси обмотки возбуждения, под действием трансформаторной ЭДС протекают токи и возникает поток ФТР, который в соответствии с принципом Ленца направлен встречно потоку обмотки возбуждения, однако его действие компенсируется увеличением тока возбуждения. Так как ось генераторной обмотки перпендикулярна потоку ФТР, он не будет индуцировать в ней никакой ЭДС.

Поворотные шифраторы необходимы во всех применениях, связанных с определением таких величин, как скорость вращения, ускорения и направление вращения. В первую очередь они находят применения в машиностроении, конвейерных системах, в областях, связанных с обработкой различных материалов, упаковочном производстве.

Относительные шифраторы (Шифраторы приращений) выдают определенное количество электрических импульсов за один оборот вала. Скорость вращения определяется на основе подсчета количества этих импульсов за данный период времени.

Абсолютные шифраторы выдают конкретное кодированное цифровое зачение для каждого положения вала. Абсолютные шифраторы выполняют функцию счетчика, выдают готовый результат, поэтому отпадет необходимость в дополнительных устройствах обработки.

Код Грея

Симметрирование синусно-косинусных вращающихся трансформаторов (СКВТ) - это подбор сопротивления цепей статорных или роторных обмоток, при котором амплитуды ЭДС выходных обмоток изменяются строго по гармоническому закону от угла поворота.

В системах автоматики одним из наиболее распространенных элементов является РЕЛЕ – устройство, в котором при плавном изменении входного сигнала осуществляется скачкообразное изменение выходного сигнала.

Реле делятся на:

-электромагнитные нейтральные реле постоянного и переменного тока;

-электромагнитные поляризованные реле;

-вибропреобразователи;

-магнитоэлектрические реле;

-электродинамические реле;

-индукционные реле;

-реле времени;

-электротермические реле;

-шаговые искатели и распределители.

Существующие типы реле можно классифицировать по следующим основным признакам:

-назначению — управления, защиты и сигнализации;

-принципу действия — электромеханические (электромагнитные, нейтральные, электромагнитные поляризованные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные, электротермические), электронные, триггерные (бесконтактно-электронные), фотоэлектронные, ионные;

-измеряемой величине — электрические (тока, напряжения, мощности, сопротивления, частоты, коэффициента мощности), механические (силы, давления, скорости, перемещения, уровня, объема и др.), тепловые (температуры, количества теплоты), оптические, силы звука и других физических величин (времени, вязкости и др.);

-мощности управления — маломощные с мощностью управления Ру<1 Вт, средней мощности с Ру= 1... 10 Вт, мощные с Ру> 10 Вт;

-времени срабатывания — безынерционные (tср< 0,001 с), быстродействующие (tср = 0,001...0,050 с), замедленные (tср = 0,15... 1,00 с), реле времени (tcp>1 с).

Основные параметры реле:

мощность срабатывания Рср— минимальная электрическая мощность, которая должна быть подведена к реле от управляющей цепи для его надежного срабатывания, т. е. приведения в действие управляемой цепи. Эта мощность определяется общими электрическими и конструктивными параметрами реле;

Мощность управления Ру— максимальная электрическая мощность в управляемой цепи, при которой контакты реле еще работают надежно. Мощность управления определяется параметрами контактов реле, переключаю-щих управляемую цепь.  

-допустимая разрывная мощность Рр — мощность в цепи, разрываемой контактами при определенном токе или напряжении без образования устойчивой электрической дуги при данном напряжении;

коэффициент управления Ку — величина, характеризующая отношение управляемой мощности к мощности срабатывания реле: Ку=Ру/Рср> =1;

-время срабатывания tcp — интервал времени от момента поступления сигнала из управляющей цепи до момента начала воздействия реле на управляемую цепь. Допустимое значение tcpопределяется необходимой быстротой передачи сигнала в управляемую цепь.

Этап I— срабатывание реле

Этап II— работа реле

Этап IV— покой реле

Биполярные транзисторы

Полевые транзисторы

Транзистор с управляющим p-n – переходом обозначается на схемах так:

n-канальный J-FET транзистор		p-канальный J-FET транзистор

В зависимости от типа носителей, которые используются для формирования проводящего канала (область, через которую течёт регулируемый ток), данные транзисторы могут быть n-канальные и p-канальные. На графическом обозначении видно, что n-канальные транзисторы изображаются со стрелкой, направленной внутрь, а p-канальные наружу.

IGBT — трёхэлектродный силовой электронный прибор, используемый, в основном, как мощный электронный ключ в импульсных источниках питания, инверторах, в системах управления электрическими приводами.

Пневматическая ветвь ГСП. Пример пневматической системы автоматизации (ФСА). Достоинства и недостатки ПСА. Поколения ПСА.

Пневмоавтоматика – область технической кибернетики, охватывающая принципы и средства построения элементов, приборов и систем автоматического контроля и управления, использующих в работе различ. эффекты газовой динамики.

Пневмоавтоматика охватывает технические средства регулирования, управления и контроля, использующие в работе различные эффекты газовой динамики. В историческом развитии технических средств пневмоавтоматики можно проследить четыре поколения.

Третье поколение – универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА).

Четвертое поколение – струйная пневмоавтоматика (пневмоника, флюидика).

Дальнейшее развитие пневмоавтоматики привело к созданию струйного принципа построения элементов и модулей. В качестве носителя энергии в струйных элементах используется воздух, в связи с чем струйную технику назвали пневмоникой.

Пневматическая ветвь ГСП. Основные понятия и соотношения ПСА. Аналогия с законами электричества. Дроссели. Виды дросселей. Массовый и объемный расход через дроссели.

Дроссели - Пневматические сопротивления, применяют для создания местного сопротивления потоку воздуха и изменения его расхода G. Пневматические сопротивления разделяют на постоянные, регулируемые вручную и переменные.

Виды дросселей:

Емкости предназначены для накопления сжатого воздуха. Их применяют при создании устройств, реализующих различные временные операции (интегрирование, дифференцирование и т.д.). В пневматической емкости при постоянном объеме увеличение количества газа приводит к увеличению давления. Основной характеристикой их служит постоянный или переменный объем V.

Элементы пневмоники. Характеристика. Основные аэрогидродинамические явления. Примеры струйных элементов.

Эффект турбулизации струи

Эффект притяжения струи к стенке: над струей нехватка молекул воздуха пополняется из свободного пространства, под струей, где имеется плоская стенка - процесс пополнения происходит менее интенсивно,из-за чего в этой области создается разряжение. Возникающий при этом перепад давления вызывает силу,притягивающуюстпую к стенке. Процесс лавинообразный: чем ближе к стенке, тем больше сила.

Эффект взаимодействия струй

Эффект ударной модуляции.

Турбулентный усилитель

Принцип действия вихревого диода: при подаче давл в радиалотверс 2 поток движется к тангенцотверс 1 с небольшимсопротивл. При подаче давл в 1 устанавл вихревой поток,кот. движет воздух по спирали к 2 и сопрот резко возраст.

28.Преобразователи рода энергии. Непосредственные преобразователи и преобразователи с промежуточным механическим преобразованием.

При подаче высокой разности потенциалов возникает внеполярный поток ионов знака потенциала силы, который вовлекает в свое движение молекулы воздуха (из атмосферы), следовательно, на выходе формируется избыточное давление

Элементы УСЭППА просты по конструкции и технологии изготовления, компактны и функционально завершены. Монтаж ведется на специальных пластинах (платах), все коммутации выполнены с помощью каналов, проходящих внутри плат.

Система УСЭППА включает в себя пневмосопротивления, пневмоемости, усилители, повторители, сдвоенные обратные клапаны, органы управления (задатчики, кнопки, тумблеры), дискретные преобразователи, исполнительные органы (пневмоклапаны).

Основной элемент - пневматическое реле. Построено по аналогии со схемой элемента сравнения, но конструкции их различны, реле имеет меньшие габариты, не обязательно высокая чувствительность. Отличаются и способы включения.

Если P2>P1,Pвых=0. При увеличении P1 шток перейдет в нижнее положение при P1=P2 давление на выходе = Pпит. В нижней камере за счет того, что она сообщается с атмосферой избыточное давление всегда = 0, следовательно, после перехода штока в нижнее положение на него будет действовать постоянная сила, направленная вниз и равная эффект.площ.*Pпит

Расход воздуха в каждом реле зависит от частоты срабатывания. При рассмотрении вопроса о расходе воздуха следует учитывать, что при переходе мембранного из одного крайнего положения в другое крайнее положение мембранный блок проходит промежуточное положение, при котором оставляет открытым оба сопла, в это времялиния питания соединена с атмосферой (кз в электронике).

По статической характеристике видно, что при подаче дискретных сигналов P1=P2 Pвых находится в неопределенном состоянии. В связи с этим переменный дискретный сигнал подводится к одному из входов, а во втором создается некоторое постоянное давление, называемое подпором.

Элементы регулирующих устройств пневмоавтоматики. Пневмораспределители. Принципы построения и виды. Примеры использования пневмораспределителя для управления поршневым ИМ.

Очистить.

Производительность компрессора регулируется либо по нагрузке (регулирование частоты вращения двигателя), либо периодичностью вкл/откл, либо регулирование холостым ходом (реализ.2мя способами: прекращение подачи за счет перекрытия всасывающей магистрали; всасывающий клапан удерживается открытым посредством встроенного привода, что не позволяет воздуху сжиматься в рабочей камере). Возможно регулирование на выходе (при достижении макс давления сжатый воздух стравливается в атмосферу); регулирование коротким замыканием (вход и выход закольцовывают: работает сам на себя).

Устройства очистки:

От воды: в процессе сжатия воздуха температуру увеличивают до 100-130 и уменьшается относительная влажность. Затем воздух охлаждается и начинает выделяться конденсат. Для очистки воздуха от влаги используют фильтры-влагоотделители.

С целью уменьшения вероятности образования конденсата после компрессора используют теплообменники.

В зависимости от требований осушки воздуха применяют различные устройства осушки:

Вакуумный эжектор.

Место ТСА в системах управления. Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП). Назначение, принципы построения и структура.

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) -это совокупность унифицированных блоков, приборов и устройств для получения, обработки и использования информации. ГСП имеет единые параметры входных и выходных сигналов, а также унифицированные габаритные присоединительные размеры. Она построена по блочно-модульному принципу, что позволяет совершенствовать системы автоматического управления путем замены отдельных блоков и элементов.

По принадлежности к ГСП приборы и устройства подразделяются на три группы:

· системные, отвечающие всем без исключения требованиям ГСП;

· локального применения, по назначению, техническим и эксплуатационным характеристикам и конструктивным особенностям отвечающие требованиям ГСП, но не предназначенные для совместной работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления с другими изделиями ГСП и не имеющие с ними сопряжения по информационной связи и конструктивному оформлению;

· вспомогательные, предназначенные специально для исследования объектов автоматизации или испытаний и проверки изделий, входящих в ГСП.

Измерительные преобразователи, приборы и устройства в соответствии с ГОСТ 12997—76 «ГСП. Общие технические требования» классифицируются следующим образом: по выполняемым функциям; по виду энергии носителя сигналов; по метрологическим свойствам и по защищенности от воздействия окружающей среды.