Лекція 1. Технічні засоби автоматизації: основні поняття, класифікація

Вступ

ТДАТУ

Зміст

Вступ. 6

Лекція 1. Технічні засоби автоматизації: основні поняття, класифікація. 8

1.1. Класифікація ТЗА по функціональному призначенню в АСК. 8

1.2. Тенденції розвитку ТЗА. 12

1.3. Методи зображення ТЗА. 13

1.4. Основні принципи побудови ТЗА. 13

1.5. Основні характеристики елементів автоматики. 14

1.6. Динамічний режим роботи елементів. 15

Лекція 2. Державна система приладів. 17

2.1. Основні принципи побудови ДСП.. 17

2.2. Класифікація виробів за ДСП.. 17

2.3. Функціонально-ієрархічна структура ДСП.. 21

2.3. Конструктивно-технологічна структура ДСП.. 22

2.4. Нормувальні перетворювачі 25

2.5. Перетворювач сигналів резистисторних давачів у стандартний струмовий сигнал. 27

2.6. Перетворювач малих постійних напруг у стандартний струмовий сигнал. 28

2.7. Пристрої, що забезпечують роботу датчиків у вибухонебезпечних приміщеннях. 29

2.8. Бар'єр захисту від іскри. 29

2.9. Блок живлення датчиків. 30

2.10. Параметри аналогових і дискретних сигналів. 30

Лекція 3. Вимірювальні перетворювачі 35

3.1. Загальні відомості про перетворювачі 35

3.2. Класифікація й загальні характеристики перетворювачів. 37

3.3. Структурні схеми вимірювальних перетворювачів. 38

3.4. Статичні й динамічні характеристики вимірювальних перетворювачів. 39

Лекція 4. Датчики. 42

4.1. Основні поняття. 42

4.2. Класифікація датчиків. 43

4.3. Характеристики датчиків. 45

4.3.1. Передатна функція. 45

4.3.2. Діапазон вимірюваних значень (максимальний вхідний сигнал) 46

4.3.3. Діапазон вихідних значень. 47

4.3.4. Точність. 47

4.3.5. Калібрування. 48

4.3.6. Помилка калібрування. 48

4.3.7. Гістерезис. 49

4.3.8. Нелінійність. 49

4.3.9. Насичення. 50

4.3.10. Відтворюваність. 50

4.3.11. Мертва зона. 51

4.3.12. Розв'язна здатність. 51

4.3.13. Спеціальні характеристики. 51

4.3.14. Вихідний імпеданс. 51

4.3.15. Сигнал порушення. 52

4.3.16. Динамічні характеристики. 52

4.3.17. Фактори навколишнього середовища. 55

4.3.18. Надійність. 56

4.3.19. Характеристики датчиків, які обґрунтовані умовами їх застосування. 57

4.3.20. Статистична оцінка. 57

4.4. Основні схеми включення вхідних пристроїв у АСК. 58

4.5. Лінії зв'язку вимірювальних пристроїв. 60

4.5.1. Чотирипровідна лінія зв'язку. 60

4.5.2. Трипровідні лінія зв'язку. 61

4.5.3. Двопровідна лінія зв'язку. 61

4.6. Характеристики лінії зв'язку зі струмовими сигналами й сигналами напруги. 62

4.7. Особливості підключення споживачів до ліній зв'язку. 64

4.7.1. Лінія зв'язку по напрузі. 64

4.7.2. Струмова лінія зв'язку. 64

4.7.3. Комбіновані лінії зв'язку. 65

4.8. Перспективи розвитку датчиків. 65

Лекція 5. Підсилювачі 66

5.1. Класифікація й характеристики підсилювачів. 66

5.2. Зворотні зв'язки в підсилювачах. 69

5.3. Типи електронних підсилювачів. 70

5.4. Електромашинні підсилювачі 72

5.5. Магнітні підсилювачі 74

Лекція 6. Інформаційні електричні машини. Виконавчі елементи. Ч.1. 81

6.1. Тахогенератори. 81

6.2. Сельсини. 87

6.3. Загальні відомості про виконавчі елементи. 91

6.4. Класифікація виконавчих елементів. 93

6.5. Гідравлічні виконавчі механізми. 94

6.6. Пневматичні виконавчі механізми. 98

6.7. Електронагрівачі 100

6.8. Електромагніти. 102

Лекція 7. Виконавчі елементи. Ч.2. 110

7.1. Муфти. 110

7.2. Електродвигуни. 116

7.3.1. Двигуни постійного струму. 117

7.2.2. Синхронні мікродвигуни. 123

7.3.3. Асинхронні двигуни. 129

7.4. Крокові двигуни. 133

7.4.1. Принцип дії крокових двигунів. 133

7.4.2. Крокові двигуни з пасивним ротором.. 136

7.4.3. Крокові двигуни з активним ротором.. 137

7.4.4. Крокові синхронні двигуни активного типу. 138

7.4.5. Реактивні крокові двигуни. 139

7.4.6. Індукторні крокові двигуни. 141

7.4.7. КД з постійними магнітами. 142

7.4.8. КД зі змінним магнітним опором.. 143

7.4.9. Гібридні двигуни. 143

7.4.10. Біполярні й уніполярні КД.. 145

7.4.11. Лінійні крокові синхронні двигуни. 146

7.4.12. Режими роботи синхронного крокового двигуна. 147

Лекція 8. Керуючі елементи автоматики. 148

8.1. ПРОГРАМОВАНІ КОНТРОЛЕРИ.. 149

8.1.1. Визначення, історія появи й розвитку. 149

8.1.2. Особливості ПЛК у порівнянні із традиційними ТЗА й ЕОМ... 149

8.1.3. Класифікація ПЛК. 149

8.1.4. Функціонально-конструктивна схема модульного ПЛК. 152

8.1.5. Архітектура й загальна організація модульного ПЛК. 153

8.1.6. Поняття циклу роботи ПЛК. 154

8.1.7. Пристрою програмування ПЛК (програматор) 155

8.1.8. Програмно-математичне забезпечення (ПМЗ) контролерів. 155

8.2. ПРИСТРОЮ ЗВ'ЯЗКУ З ОБ'ЄКТОМ... 155

8.2.1. Дискретні модулі ПЗО. 156

8.2.2. Аналогові модулі ПЗО. 157

8.2.3. Модуль дискретного виводу-висновку-вводу-виводу. 159

8.2.4. Модулі комунікаційного зв'язку. 160

8.3. Електромагнітні реле. 160

8.3.1. Основні параметри й характеристики електромагнітних реле. 162

8.3.2. Електромагнітні реле змінного струму. 164

8.3.3. Електромагнітні реле постійного струму. 165

8.3.4. Поляризовані електромагнітні реле. 167

8.3.5. Магнітні пускачі 169

8.4. Спеціальні реле. 170

8.4.1. Теплові реле. 170

8.4.2. Реле часу. 171

8.5. Безконтактні релейні елементи. 173

8.5.1. Транзисторні й трансформаторні схеми керування. 173

8.5.2. Безконтактні магнітні реле. 176

Сучасність тісно пов'язана із широким розвитком автоматики. Автоматика - це галузь науки й техніки, що охоплює теорію й принципи побудови систем керування технічними об'єктами й процесами, що діють без особистої участі людини.

Метою курсу «Технічні засоби автоматизації» (ТЗА) є вивчення елементної бази систем автоматичного керування технологічними процесами.

Об'єкт керування (ОК) - технічний об'єкт, який підлягає автоматичному або автоматизованому керуванні.

Технологічний об'єкт керування (ТОК) - сукупність технологічного встаткування й реалізованого на ньому по відповідних до інструкцій і регламентах технологічного процесу. Автоматичні пристрої являють собою комплекс окремих конструктивних або схемних елементів, кожний з яких виконує завдання по перетворенню енергії, отриманої від попереднього елемента або навколишнього середовища, і передачі її наступному елементу.

Система автоматичного керування (САК) – сукупність взаємодіючих технічних пристроїв і програмно-технічних засобів з метою реалізації закону (алгоритму) керування.

Автоматизована система керування технологічним процесом (АСК ТП) – система, призначена для виробітку й реалізації керуючих впливів на ТОК, що й представляє собою людино-машинну систему, що забезпечує автоматичний збір і обробку інформації, необхідну для керування цим технологічним об'єктом відповідно до прийнятих критеріїв (технічними, технологічними, економічними).

Елемент автоматики - конструктивно закінчений пристрій самостійний функції, що виконують певні, перетворення сигналу (інформації) у системах автоматичного керування. Відповідно операціям, виробленим із сигналами інформації в автоматичних пристроях, можна виділити функціональні гнізда - елементи.

Елемент - найпростіша у функціональному відношенні гніздо (пристрій, схема), призначена для виконання однієї з наступних основних операцій із сигналом:

· перетворення контрольованої величини в сигнал, функціонально пов'язаний з інформацією про цю величину (чутливі елементи, датчики);

· перетворення сигналу одного роду енергії в сигнал іншого роду енергії: електричної в неелектричну, неелектричної в електричну, неелектричної в неелектричну (електромеханічну, термоелектричну, електропневматичну, фотоелектричну і т.д.)

· перетворення сигналу за значенням енергії (підсилювачі);

· перетворення сигналу по виду, тобто безперервного в дискретний або назад (АЦП, ЦАП й інші перетворювачі);

· перетворення сигналу за формою, тобто сигналу постійного струму в сигнал змінного струму й навпаки (модулятори, демодулятори);

· функціональне перетворення сигналів (лічильно-вирішальні, функціональні елементи);

· порівняння сигналів, створення командного сигналу (порівняння, нуль-органі);

· виконання логічних операцій із сигналами (логічні елементи);

· розподіл сигналів по різних ланцюгах (розподільники, комутатори);

· зберігання сигналів (елементи пам'яті, накопичувачі);

· використання сигналів для впливу на керований процес (виконавчі елементи).

Часто елементи ототожнюються із пристроями, до складу яких входять кілька елементів. Наприклад, деякі датчики, називані елементами, фактично є сукупністю об'єднаних елементів, що забезпечують відтворення контрольованої величини й перетворення її у величину, зручну для передачі по лініях зв'язку.

При створенні сучасних АСК ТП спостерігається світова інтеграція й уніфікація технічних розв'язків. Основна вимога сучасних АСК – це відкритість системи, коли для неї визначені й описані використовувані формати даних і процедурний інтерфейс, що дозволяє підключити до неї «зовнішні» незалежно розроблені пристрої й прилади. За останні роки ринок ТЗА суттєво змінився, створене багато вітчизняних підприємств, що випускають засобу й системи автоматизації, з'явилися фірми – системні інтегратори. З початку 90-х років провідні закордонні виробники ТЗА, почали широке впровадження своєї продукції в країни СНД через торговельні представництва, філії, спільні підприємства й фірми-дилери.

Інтенсивний розвиток і швидкий динаміка ринку сучасної техніки керування вимагають появи літератури, що відбиває сучасний стан ТЗА. У цей час свіжа інформація про засоби автоматизації вітчизняних і закордонних фірм має розрізнений характер і в основному представлена в періодичній пресі або в глобальній мережі Internet (www.asutp.ru, www.mka.ru, www.industrialauto.ru). Метою справжнього конспекту лекцій є систематизоване представлення матеріалу про елементи й промислових комплексах ТЗА.

Дата добавления: 2014-01-07