- •Функции и характеристики элементов автоматических устройств (ас).
- •Датчики, основные показатели и характеристики.
- •1.2.1 Датчики температуры
- •1.2.1 А, Термометры сопротивления (тс)
- •1,2,1,В Термопары
- •1.2.2, А). Датчики давления давления. Пружинные датчики давления.
- •1.2.2 Б) Осн.Сведения о выборе датчиков давления(дд).
- •1.2.3.Датчики уровня жидкости
- •1.2.3. ГРадиоизотопный уровнемер
- •1.2.3 Д Акустические уровнемеры «Эхо-5»
- •1.2.4(Б)Расходомеры постоянного перепада давления
- •1.2.4 (В)Расходомеры индукционные
- •1.2.4.Датчики для автоматического анализа материалов
- •1.2.4.1 Измерение концентрации жидкости
- •1.2.4.1 А) Электрокондуктометрический метод анализа.
- •1.2.4.1.А).1 Низкочастотный безконтактный концентрамер.
- •1.2.5.А) Весовые плотномеры
- •1.2.6. Влагомеры для газов и твердых тел.
- •2Системы автоматического регулирования
- •2.1 Основные понятия и определения
- •2.2 Классификация систем автоматического регулирования
- •2.3.Объекты регулирования
- •2.3.1.Одноемкостные статические объекты.
- •2.3.2.Одноемкостные астатические объекты
- •2.3.3.Объекты чистого запаздывания
- •2.3.4. Сложные регулируемые обьекты.
- •2.4., 2.4.1.Автоматические регуляторы.
- •2.4.2 Регуляторы прерывистого действия (релейные , позиционные)
- •2.4.3. Регуляторы непрерывного действия
- •2.4.3.А) Статические регуляторы
- •2.4.3.Б)Астатические регуляторы (интегральные)
- •2.4.3. В)Изодромные регуляторы (пи-регул-ры)
- •2.4.3 Г) пд-регуляторы,пид-регуляторы
- •2.4.4 Параметры качества переходных процессов
- •2.4.4 Г. Выбор релейного (позиционного) регулятора статических объектов
- •2.5 Исполнительные механизмы
- •Электромагнитные исполнительные механизмы
- •Электродвигательные исполнительные мехагнизмы
- •2.5.3. Исполнительные устройства
- •3.1 Способы мат. Описания аср
- •3.1.1Дифф.Уравнения(обыкновенные)
- •3.1.2 Передаточные функции.
- •3.2 Управления типовых звеньев аср
- •3.2.1 Назначение и классификация типовых звеньев
- •3.2.2 Безынерционное звено (усилителительное)
- •3.2.3 Инерционное звено
- •3.2.4 Интегрирующее звено
- •3.2.5 Дифференцирующее звено
- •3.2.6 Колебательное затухающее звено, апериодическое звено 2-го порядка
- •3.2.7 Звено чистого запаздывания
- •3.3 Передаточные функции аср
- •3.3.1 Последовательное соединение звеньев
- •3.3.2 Параллельное соединение звеньев
- •3.3.3 Соединение звеньев по принципу обратной связи
- •3.4 Анализ точности аср
- •3.5 Устойчивость аср.
- •4.1 Выбор системы приборов автоматизации
- •4.2. Пневматическая система приборов старт
- •4.4.Микропроцессорные контроллеры (мпк)
- •4.5 Микропроцессорный контроллер «Сосна»
- •5.1 Проектирование систем автоматизации
- •5.2 Типовые объекты и типовые схемы автоматизации
- •5.3 Аср гидрродинамических процессов
- •5.4 Аср тепловых процессов
- •5.5. Аср массообменныхпроцессов
- •5.5.1 Аср процесса газовой абсорбции.
- •5.5.2 Аср процесса ректификации
- •5.6 Регулирование химических реакторов
- •6.Автоматизированные системы управления технологическими процессами.
Введение: а)История развития и современное состояние автоматики
Автоматика- от греческого слова автоматос – самодвижущийся. Первые сведения об автоматических устройствах появились во 2 в. н. э. В трудах Александрийского, где описывались автоматы по открытию дверей храма, дозировки воды.
Промышленное внедрение автоматики связано с промышленным переворотом в Европе(регулятор уровня воды, регулятор скорости паровой машины.
Основные этапы развития автоматики:
- появление автоматики связано с изобретением Яковлева электродвигателя постоянного тока, Шиллинга - электромагнитного реле, Дариио -Добровольского - асинхронного 3-х фазного двигателя
- появление радиоэлектроники связано с открытием Яблочковым явления фотоэффекта и Поповым лампочки
- появление ЭВМ в качестве основного устройства для вычислительной техники и управления технологическими процессами. Винер в 1946 г. Опубликовал книгу «Кибернетика или контроль связи у животных и машин. Найдена аналогия между процессами происходящими в мозгу человека и автоматического устройства. Методы кибернетики, которые включают теорию автоматического регулирования, математического моделирования процессов и явлений, применимы до настоящего времени.
Современный этап состояния автоматизации в области химической технологии включает:
-внедряются и эксплуатируются системы приборов, которые реализуют основные функции АС
-широко внедряются процессорные контроллеры, которые реализуют функции преобразователя сигнала в цифровые коды, регулируют логическое управление, которое легко адаптируется к изменению процесса, т.к. является программируемым устройством.
-разработка и внедрение автоматических систем управления технологическими процессами(АСУТП). Основой АСУТП является ЭВМ, которое осуществляет сбор информации, ее обработку по соответствующим параметрам.. Данная информация используется оператором для управления процессом, а также с помощью ЭВМ определяется оптимальный режим протекания химико-технологического процесса. Автоматизированный- это значит что в контуре есть оператор.
В настоящее время внедряются такие АСУТП, где используются информационный, управляющий режим( первый является предпочтительным)
Введение б) Классификация автоматических систем
Механизация-замена ручного труда работой машин и механизмов. В механизации процессами работы машин управляет человек.
Автоматизация-замена человеческой функции управления машинами, специальными техническими устройствами.
Совокупность технологического процесса с техническими средствами для его управления называется автоматизированной системой(АС).
По принципу действия и по назначению АС подразделяются на след. Типы
-дистанционное управление - со сравнительно небольшого расстояния( в пределах видимости). Например: управление конвейером. В условиях частичной автоматизации этот метод является основным. В условиях полной автоматизации - дублирующий. Как правило все АС дублируются ручным управлением и оно включается при отказе основной системы.
-телеуправление -со сравнительно большого расстояния. При этом по 1 каналу связи нужно передать большое число команд из пульта управления на объект управления. На пульте применяется специальное кодировочное устройство, а на пульте- расшифровывающее устройство. Пример: насосная станция, тепловой пункт.
Автоматическое управление- управление с помощью технических средств без участия человека
Схема соединения основных элементов данной автоматической системы приведена рисунке
ОУИУУУКС
ОУ- объект управления
ИУ- исполнительное устройство
УУ- управляющее устройство
КС- командный сигнал
КС в УУ преобразуется в управляющее воздействие, которое поступает в ИУ. Данное устройство воздействует на объект, изменяя режим его работы в соответствии с величиной КС.
-автоматический контроль- предназначен для автоматического измерения параметров процессов и аппаратов, для учета энергоресурсов и т.д.
Схема соединения элементов данной системы приведена на рисунке
ОУ Д ВП
Д-датчик
ВП- вторичный прибор
Датчики воспринимают текущее значение технологического параметра и преобразовывает его в сигнал, удобный для дальнейшей его передачи и усиления. Данный сигнал от Д поступает в ВП , в которой на диаграмме отражается величина данного технологического параметра. Шкала ВП градуируется в единицах измеряемого параметра.
-автоматическое регулирование- обеспечивает поддержание на заданном уровне какого- либо параметра без участия человека и с помощью устройств автоматического регулятора.
ОР-объект регулирования
СУ- сравнивающее устройство
ЗУ- задающее устройство
ПР- преобразователь
УС-усилитель
УМ- исполнительный механизм
РО- регулирующий орган
Д воспринимает величину технологического параметра и преобразовывает ее в электрический сигнал соответствующий значению данного параметра. ЗУ формирует электрический сигнал пропорционально заданному значению технологического параметра в ОФ. Оба сигнала сравниваются в СУ и на выходе формируется сигнал равный разности сигналов
-рассогласование или ошибка регулирования
Она возникает, когда текущее значение параметра отличается от заданного его значения, согласно технологическому регламенту.
Цель работы данной системы- устранить , чтобы в ОР поддерживалось заданное значение параметра. преобразовывается в ПР по заданному закону регулирования, усиливается в УС ина выходе регулятора формируется регулируемое воздействие М функции от величины
Сигнал пропорциональный М поступает в ИМ, который жестко связан РО. Данный РО приводится в движение ИМ и изменяемый сигнал поступает в ОР. Следовательно изменяется значение регулирующей величины и будет изменятся до тех пор пока =
-
технологическая сигнализация подразделяется на следующие виды:
-
Аварийная - для извещении об аварии на объекте. Выполняется звуковой и световой сигнал. Звук вначале в виде сирены, далее свет указывающий на конкретный аппарат.
-
Контрольная- извещает о состоянии объекта.
-
Предупредительная - предназначена для извещении персонала об переключении оборудования
- автоматическая защита - для отключения оборудования, находящегося в аварийной ситуации (защита от короткого замыкания).
- автоматическая блокировка- делится на 2 вида
1. Аварийная- служит для отключения аппаратов, находящихся в технологической цепи до аппаратов, находящихся в аварийной ситуации.
2.Запретно- разрешающая- предназначена для реализации сложных циклов оборудования по заданным режимам и не допускает вкл/откл персоналом самостоятельно отдельных аппаратов, работающих по сложному циклу
-
Функции и характеристики элементов автоматических устройств (ас).
Каждая АС состоит из отдельных элементов, выполняющих определенную функцию. Каждый элемент воспринимает сигнал, поступающий от предыдущих элементов осуществляют количественное и качественное преобразование сигнала и передает его другому, т.е. каждый элемент является преобразователем некоторого входного сигнала У в выходной сигнал Х.
Схема данного элемента имеет следующий вид:
Осуществляется преобразование за счет Е входного сигнала. Пример: термометр сопротивления, термопара и др.
Существуют элементы, на которые подается сигнал от дополнительных источников Е. Схема элементов имеет следующий вид.
Z- сигнал от элемента или пневматического устройства;
X- управляет передачей E от Z к Y.
Пример: усилители, реле и т.д.
По назначению все элементы автоматический устройств делятся на следующие виды
- датчики
- реле
- усилители
- исполнительные механизмы
- автоматические регуляторы
- регулирующие органы ( вентили, краны)
- элементы дистанционных передач ( электрические и пневмотические преобразователи)
Основными характеристиками каждого элемента являются величины входного сигнала Х и выходного сигнала У. Y/X- статический передаточный коэффициент ( S)
- динамический передаточный коэффициент
- относительный динамический передаточный коэффициент
S и называются по- разному: для датчиков это чувствительность, а для усилителей- коэффициент усиления.
При работе каждого элемента возникает погрешность, которая заключается в отклонении фактического значения выходной величины от его расчетного значения . Эта погрешность связана с износом материала элемента, с отклонением питающей сети от номинального, а также с изменением условий окружающей среды.
Различают следующие виды погрешности:
-
Абсолютная- это разность:
-
Относительная
-
Относительная приведенная -она называется еще и класс точности прибора, как правило он указывается на шкалах всех приборов
-
Датчики, основные показатели и характеристики.
Датчик- устройство, осуществляющее функцию преобразования физической величины одного рода в физическую величину другого рода, удобную для передачи другим элементам и на усиление.
Основные характеристики:
-
Статическая характеристика y=f(x)
-
линейная характеристика, поэтому чувствительность будет постоянной для всего диапазона х
-
нелинейная, поэтому чувствительность будет различной и зависит от крутизны данной характеристики
Датчики, статическая характеристика которого непрерывна называются датчиками непрерывного действия или функциональными. Если статическая характеристика описывается следующей функцией , где k=const, то такой датчик называется линейным. Если статическая характеристика датчика имеет разрывный характер вида y=0 при 0<x<a, y=y1 при x>a, то датчик называется релейным.
-
Динамическая характеристика- зависимость y от времени при скачкообразном изменении входной величины x. y=f(t) при x=const
-
экспонинциальные
-
колебательный затухающий процесс
По виду выходной величины сигнала у датчики делятся на:
- омические
- термоэлектрические
- емкостные
- индуктивные
- трансформаторные
По измеряемым технологическим параметрам:
- температуры
- давления
- расхода
- уровня
- плотности
-влажности и т.д.