додати матеріал


приховати рекламу

Автоматика

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

1. Основні поняття та визначення

Автоматика - розділ технічної кібернетики вивчає питання управління, а також створення оптимального використання технічних засобів управління і регулювання

Управління - процес впливу на об'єкт з метою зміни його стану для досягнення поставленої мети, здійснюється регулятором

Технічний об'єкт - машина, прилад, система

Об'єкт управління - характеризується різними параметрами (Хвих - поточне значення регульованого параметра в даний момент часу)

Сукупність керуючого пристрою (регулятора) і об'єкта управління (регулювання) наз-ся системою автоматичного управління


Ху - керуючий вплив; УУ-управляючий пристрій; Хз - задане значення вихідної величини; ОУ - об'єкт управління



2. Класифікація САР.

Автоматичні системи управління поділяються за призначенням на:

1. Автоматичні системи контролю технологічних параметрів (АСК)

2. Автоматичні системи сигналізації (АСС)

3. Автоматичні системи регулювання (АСР чи САР)

4. Автоматичні системи управління технологічними процесами (АСУТП)

5. Автоматичні системи управління роботизованими комплексами (асурки)

6. Автоматичні системи управління підприємством


3. 4. 5. Принцип регулювання САР (Замкнуті та розімкнуті САР)

АСР за принципом регулювання поділяються на системи:

1. Регулювання за збуренням

2. Регулювання по відхиленню

3. Комбіноване регулювання


Регулювання за збуренням (Разомкнутая система)

При регулюванні по обуренню виділяється найбільш істотний збурює фактор, який вимірюється і подається на вхід автоматичного регулятора


Переваги такої системи: 1) Простота; 2) Мала інерційність (швидкодія системи)

Недоліки: 1) Не враховуються інші возмущающие фактори; 2) Не враховується т-ра в приміщенні.


Регулювання по відхиленню (Замкнута система)

При регулюванні по відхиленню вимірюється параметр виводу і подається на вхід автоматичного регулятора. В АР порівнюється задане значення і дійсне. Визначається помилка регулювання  Х = Хз-Хвих. І за величиною помилки виробляється регулює значення.


Переваги: ​​1) Вироблення регулюючого впливу в незалежності від обурює фактора; 2) Облік дійсного параметра і оцінка помилки

Недоліки: 1) Наявність помилки регулювання; 2) Мале швидкодія; 3) Схильність системи до перерегулювання.

Перерегулювання - коливання регульованого параметра близько заданого значення.


Комбінований принцип регулювання (Замкнута система)

При комбінованому принципі є контур регулювання по відхиленню і обуренню


Переваги об'єднуються

Недоліки: 1) Велика вартість; 2) Схильність до перерегулювання


6. Структура САР


ОУ - об'єкт управління УПУ - підсилювально-перетворювальне пристрій

РВ - регулюючий орган СЕ - порівняльний елемент

ІМ - виконавчий механізм З - задатчик


Система регулювання по відхиленню і система комбінованого регулювання мають контур зворотного зв'язку. Такі системи регулювання зв-ють замкнутими.


8. Рішення лінійних диф-их ур-ий САР і їх передавальні ф-ції

Хвих заг (t) відображає перехідний процес і наз-ся перехідною складової (або вільної складової)

Хвих приватне (t) описує усталеною процес відповідний новому значенню вхідної та вихідної величини (примушена складова)

У рішенні ур-ий використовують метод перетворень Лапласа

При перетворенні Лапласа мінлива t замінюється на комплексну змінну t за допомогою інтегрування

Після знаходження Хвих (t) користуються зворотним перетворенням Лапласа.

С1, С2 ... Сn - к-енти що визначаються з початкових умов

p1, p2, ... pn - коріння характеристичного ур-ия


9. Тимчасові динамічні хар-ки САР

При дослідженні САР та окремих елементів цих систем користуються східчастою зміною вхідної величини. При цьому поетапне вплив вхідний величини приймають рівне 1.

f (t) = Xвх = 0 при t <= 0; = 1 при t> 0

Ця залежність наз-ся одиничної ф-цією має слід вид


Хвх = х вх / г вх0 х вх0 - базова величина

Зміна вихідної величини при одиничному ступінчастому зміні вхідної величини наз-ся ф-цією h (t)

Хвх = А * 1 (t)  Хвих - крива розгону. Реакція вихідної величини на поетапне вплив не рівне одиничної ф-ції наз-ся кривої розгону.

У імпульсної ф-ції площу імпульсу = 1.


Ізменненія вихідної величини при впливі  ф-ції на вході наз-ся ваговій ф-цією  (t);  (t) = 1 '(t) - яв-ся похідної одиничної ф-ції

Вагова ф-ція  (t) = h '(t); h (t) =  (t) dt


10. Частотна характеристика

При використанні САР використовуються не тільки ступінчасті впливу на вході, а й вплив вхідний величини змінюється за гармонійним законом

Хвх = Авх * Sin  t Хвих = Авих * Sin ( t + )


Амплітудно-частотна хар-ка (АЧХ) -

Фазово-частотна хар-ка (ФЧХ)

Частотна передатна ф-ція

Частотна передатна ф-ція виходить з W (p) шляхом заміни p на j 

W (j ) = Rе () + j * Im ()


Якщо змінювати  від 0 до нескінченності щось змінюватиметься вектор К і кут . Кінець цього вектора опише криву звану годографом. Годограф є зображення АФЧХ. Крім АЧХ, ФЧХ і АФЧХ використовують логарифмічні характеристики які наз-ся логарифмічна амплітудно-частотна характеристика ЛАЧХ L () = 20 * lgK ()

ЛАЧХ  () = 20 * lg  ()


11. Розбиття САР на типові елементарні динамічні ланки

Для зручності аналізу САР розчленовують на складові елементи описуються певним типом диф-их ур-ий. Таких елементів описуваних типовими ур-ми в природі існує 6 штук. Це типові ур-я не вище другого порядку. Елементи описуються такими ур-ми наз-ся типовими динамічними ланками. Маючи ур-я окремих ланок можна отримати ур-я всією реальної системи.


12. Апериодическое ланка і його характеристики.

Особливістю аперіодичних ланок яв-ся можливість накопичення в них енергії (в обертових масах, теплових об'єктах) або матеріалах (бункери, різного роду накопичувачі). Перехідні процеси в таких ланках описуються диф ур-ми першого порядку. T - постійна вермени ланки, k - к-ент передачі (підсилення) ланки


13. Пропорційне (безінерційні) ланка

У цих ланках (важільний механізм, редуктор) вихідна величина миттєво змінюється слідом за зміною вхідної величини.

k - к-ент передачі (підсилення) ланки

Хвих = К * Хвх


14. Інтегруюче ланка

Інтегруючим наз-ся ланка у якого вихідна величина пропорційна інтегралу за часом від величини, що подається на вхід. Прикладом інтегруючого ланки яв-ся ротаційний живильник, що подає матеріал з бункера на транспортер, гідро та пневмо двигун


15. Дифференцирующее ланка

У диф-ючий ланці вихідна величина яв-ся ди-лом від вхідних.

Хвих = Т * dХвх / dt. Прикладом таких ланок яв-ся амортизатори механічних систем. На пракітке широко використовуються реальні диф-ючий ланки (стабілізуючий трансформатор)


Ці ланки при достатньо малому Т і великому k відповідають ідеальним диф-щим ланкам, тому що Хвих = k * T * dХвх / dt


16. Коливальний ланка

Коливальним яв-ся ланка перехідні процеси якого описуються диф ур-ем другого порядку. Т1, Т2 - постійні часу коливального ланки


До коливальним ланкам можна віднести відцентровий маятник, гідравлічні ємності пов'язані трубопроводом. Обов'язковою умовою для коливального ланки яв-ся комплексність коренів харак-кого ур-я.Еслі коріння хар-кого ур-я речові і негативні то процеси в ланці мають аперіодичний характер.


17. Ланка запізнювання

Ланка запізнювання характеризується ур-ем виду Хвих (t) = k * Хвх (t-)

Тобто вихідна величина відтворює вхідні з запізненням за часом рівним .


18. Структурні перетворення при різних сполуках ланок

В основі використання структурних схем лежать структурні методи та структурні перетворення.

Теорема 1.

При послідовному з'єднанні ланки з передавальними ф-ціями W1 ... Wn заміщуються одним еквівалентним ланкою з передатною ф-цією W = W1, ..., Wn. Дійсно для кожної ланки і умови їх послідовного з'єднання можна написати

Хвих1 = W1 * Хвх1 Хвх2 = Хвих1

Хвихn = Wn * Хвхn Хвхn = Хвихn-1


Теорема 2.

При паралельному з'єднанні ланки з передавальними ф-ціями W1 ... Wn заміщуються одним еквівалентним ланкою з передатною ф-цією W = W1 + ... + Wn. Дійсно написавши ур-я

Хвих1 = W1 * Хвх1 Хвх1 = Хвх2 = ... Хвхn = Хвх

Хвих = Хвих1 + Хвих2 + ... Хвихn


Теорема 3.

При охопленні ланки Wпр зворотним зв'язком Wo.c. (Негативної чи позитивної) система заміщується одним еквівалентним ланкою з передатною ф-цією

W = Wпр / (1 +-Wпр * Wо.с.)

Wпр - передатна ф-ція в прямій ланцюга; Wo.c. - Передавальна ф-ція ланцюга зворотного зв'язку (знак + в знаменнику для негативного зв'язку; знак - для позитивного зворотного зв'язку)

Дійсно написавши ур-я

Хвих = Wпр *  Х

Хо.с = Wo.c. * Хвих

 Х = Хвх + -Хо.с.

і вирішивши їх спільно отримаємо ур-е W = Wпр / (1 +-Wпр * Wо.с.)

Структурні методи широко використовуються в інженерній практиці для характеристики процесів в елементах і системах автоматики

Структурні схеми елементів автоматичних систем формуються на основі сукупності ур-ий, які пов'язують характеристики процесу з параметрами і початковими умовами цього процесу в поєднанні з учавствующих технологічним обладнанням.


20. Критерій стійкості.

Критерії стійкості дозволяють судити про стійкість САР без відшукання коренів характеристичного ур-я. Крім того ці критерії дозволяють встановити причину нестійкості, а також намітити шляхи і засоби досягнення стійкості САР

Критерій Рауса-Гарвіца; Критерій Михайлова; Метод Найквіста

Критерій Найквіста базується на частотному методі дослідження.

«Система автоматичного регулювання стійка в розімкнутому стані буде стійка і в замкнутому стані якщо годограф АФЧХ цієї системи в розімкнутому стані не охоплює точку має координати (-1; j0).


За годографа стійкості системи можна судити про запас стійкості по модулю і по фазі. Модуль стійкості - m = 1/OA; l - величина визначає стійкість. Система досить стійка якщо m> = 2-3.

Стійкість оцінюється і по фазі

Ψ - визначає запас стійкості по фазі; Ψ = 30 ... 40 о


21. Якісні хар-ки перехідних процесів САР

Якість регулювання прийнято оцінювати слід показниками: величиною перерегуліорванія, швидкодією, коливального, статичної точністю.

Перерегулювання - наз-ся відношення різниці між максимальним і усталеними відхиленнями регульованої величини до її сталому відхиленням.


На малюнку показано зміну величини при східчастому вплив. Переррегулірованіе (у%) визначається за формулою.

  | [ Хmax- Х ()] /  Х () | * 100

 Хmax - максимальне відхилення регульованої величини;

 Х () - усталене відхилення регульованої величини

У багатьох практичних САР   20-30%


Швидкодія автоматичних систем характеризується тимчасовими оцінками, до яких відносяться час запізнювання, що визначається за хар-ке перехідного процесу (див малюнок), при  Х = 0,1 *  Х (); час встановлення t y, відповідне часу при якому перехідний процес змінитися від 0,1 до 0,9 встановленого значення; час регулювання t р, протягом якого відхилення регульованої величини від  Х () перевищує деякий допустиме значення ; | [ Х (t) -  Х ()] /  Х () | * 100> . Зазвичай  = 5%.


Коливальність визначається числом повних коливань регульованої величини за час регулювання. У практичних САР показник коливальності не перевищує 3 коливань.


Статична точність - точність регулювання в усталеному режимі, передбаченому усталеною помилкою системи яка залежить від к-ента її посилення. Чим вище необхідна статична точність системи, тим більше повинен бути до-ент посилення k;  Х () = k f * f / (1 ​​+ k); k f - к-ент посилення системи по каналу обурення.

Розрахунок перехідного процесу здійснюється за ур-у  Х (t) =  Х () +  Ci * e

p i - коріння характеристичного ур-я замкнутої САР, Сi - постійні інтегрування визначаються з початкових умов (для цього треба знати значення  Х (t) і (n-1) її похідних при t = 0)


22. Критерії для оцінки якості перехідних процесів

На практиці якість автоматичних систем у багатьох випадках аналізується наближено: за ступенем стійкості, або по частотних і інтегральним оцінками якості. Ступінь стійкості характеризується абсолютним значенням  найближчого до уявної осі речового кореня або дійсної частини комплексних коренів харатерістіческого ур-я системи найближчих до уявної осі. Оцінка за ступенем стійкості визначає час загасання складової процеси від найближчого кореня до уявної осі. Чим більше ступінь стійкості, тим менше час регулювання.


Частотні оцінки якості використовують такі методи по смузі пропускання частот, по максимуму амплітудно-частотної хар-ки, по речовинної приватної хар-ки, по межі Д-розбиття.

Інтегральна оцінка якості АС заснована на обчисленні визначених інтегралів


Інтегральна оцінка придатна для систем з монотонними процесами без перерегулювання. Якість системи тим вище ніж менше. Інтегральні оцінки можна застосовувати для систем з коливальним характером перехідного процесу. Параметри АС вибирають з умови максимуму зазначених інтегралів.


23. Закони регулювання

Якість регулювання залежить від законів регулювання. Закон регулювання - математична залежність між вхідний і вихідний величинами


Хвих = С 1 * Хвх + С 2 * Хвх * dt + C 3 * dXвх / dt


С 1, С 2, C 3 - постійні звані параметрами настройки регулятора

З 1 * Хвх - П-закон - пропорційний закон

З 2 * Хвх * dt - І-закон - інтегральний закон

C 3 * dXвх / dt - Д-закон - диференціальний закон

ПІД-закон - ПІД-регулятор



24. Пропорційні регулятори (статичні)

Хвих = Кр * Хвх; Кр - до-ент посилення передачі; Хвих = Хр, Хвх = Хзад-Хустанов.

П-регулятори - регулятори біля яких регулює вплив змінюється пропорційно відхиленню регульованого параметра.

П-регулятор може мати рівноважний стан при різних значеннях регульованого параметра це яв-ся його недоліком. Достоїнства: висока бицстродействіе, висока стійкість процесу регулювання, простота реалізації. Недолік: наявність залишкового відхилення.


25. Інтегральні регулятори. (Астатические)

Хвих = Кр Хвхdt; dХвих / dt = Кр * Хвх * dt

У І-регуляторі швидкість зміни вихідної величини (регулюючого впливу) пропорційна вихідний величиною регульованого параметра від заданого значення. При відхиленні регульованого параметра регулятор буде змінювати регулюючий вплив до тих пір поки не відновиться значення регульованої величини до рівня заданого знаяченія. І-регулятор досить точно підтримує задане значення регульованого параметра, але оскільки процес протікає повільно і носить коливальних харктеер, то в в чистому вигляді проявляється рідко. Часто цей такий регулятор використовують разом з П-регулятором утворюючи ПІ-регулятор.


26. ПІ-регулятор

У цього регулятора вихідна величина Хвих = Кр * (Хвх + Хвхdt / Т) ПІ регулятор є з'єднання пропорційного інтеграла з інтегральним


27. ПІД-регулятор

Хвих = С1 * Хвх + С2 * Хвхdt + С3 * dХвх / dt

ПІД-регулятор можна можна розглядати як ПІ-регулятор доповнений елементом враховує швидкість зміни вхідної величини. Цей елемент ще наз-ють ізодрамом. Ізодрамний регулятор працює безперервно і в перший момент часу після зміни вхідної величини реагує на швидкість зміни вхідної величини.


28. Прилади і засоби автоматизації. Поняття про ГСП.

ДСП - гос-а система пром приладів та засобів автоматизації, регламентується єдиною системою стандартів приладобудування. Вона включає слід засоби (прилади та пристрої): отримання інформації, дистанційна передача і телепередача інформації, обробки інформації і вироблення команд управління, дистанційна передача і телепередача команд управління, вплив на керований процес. У ДСП передбачена широка стандартизація та уніфікація всіх вимірювань на основі агрегатно-блочно-модульного принципу, їх побудова з уніфікованих елементів, модулів, бланків та вузлів.

ГОСТ 26001-80. Передбачена також узгодженість інформаційних, енергетичних, матеріальних, і конструктивних зв'язків між приладами, джерелами живлення, енергією і допоміжними матеріалами. На базі стандартизації і уніфікації 5 груп параметрів: вхідних і вихідних сигналів; джерел енергії; допоміжних матеріалів; приєднувальних розмірів (для з'єднання приладів один з одним); габаритних розмірів приладів.

Залежно від виду енергії передбачено 3 гілки приладів ДСП: Електрична, пневматична та гідравлічна. Є ще й четверта гілка приладів не мають спеціального джерела живлення і користуються енергією відібраної від об'єкта контролю або вимірювання.


29. Умовні позначення приладів та засобів автоматизації на функціональних схемах.

Схеми автоматизації виконують без масштабу. При цьому всю сукупність частин САР ділять по слід ознаками:

1. Об'єкт регулювання 5. Регулюючий пристрій

2. Ізмірітельние пристрою 6. Виконавчий механізм

3. Задає пристрій 7. Регулюючий орган

4. Підсумовуюче пристрій 8. Лінії зв'язку

Ця сукупність частин САР складає структуру системи графічне зображення цих частин наз-ють структурною схемою. За допомогою приладів та засобів автоматизації здійснюють вимірювання, регулювання, управління і сигналізацію технологічних процесів різних виробництв. В основу функціональних схем управління технологічним процесом покладено ОСТ 3627-77, ГОСТ 21.404-85

- Первинний вимірювальний перетворювач, датчик


- Теж саме (що допускається).


Встановлюються за місцем

- Те ж саме але прилад встановлений на щиті


  • добірне пристрій без постійного включає приладу служить для епізодичного підключення приладів під час налагодження, зняття характеристик і т.д.

- Виконавчий механізм (діаметр 5 мм) - загальне позначення - положення регулюючого органу при припиненні подачі енергії (керуючого сигналу) не показується

  • виконавчий механізм відкриває регулюючий орган при припиненні подачі енергії або керуючого сигналу.

- Виконавчий механізм закриває регулюючий орган при припиненні подачі енергії або керуючого сигналу.

- Залишає регулюючий орган в незмінному положенні при припиненні подачі енергії

- Виконавчий механізм з додатковим ручним приводом


- Лінії зв'язку

- Регулюючий орган


Літерні позначення величин

D - щільність; Е - будь-яка електрична величина; F - витрата; G - розмір, положення, переміщення; Н - ручне вплив; К - час; L - рівень; М - вологість; Р - тиск, розрядження, вакуум, Q - якість ; R - радіоактивність; S - швидкість, частота; Т - темпиратуре, U - різнорідні параметри; V - в'язкість; W - маса


Для уточнення виміряного параметра передбачені додаткові 4 літери

D (d) - перепад, різниця; F (f) - співвідношення, частка, дріб; I - автоматичне переключення; Q (q) - інтегрування, підсумовування в часі


Позначення функціональних приладів

E - чутливий елемент (первинний перетворювач); Т - Дистанційна передача; К - станція управління; Y - перетворення, обчислення


Характеристика роботи приладів і ср-в автоматизації

Яка енергія сигналу: Е - електрична; Р - пневматична; G - гідравлічна

Форма сигналу: А - аналогова; D - дискретна


Операції виконуються обчислювальними пристроями

 - Підсумовування, K - множення сигналу на постійний до-ент; Х - перемножування сигналів;: - розподіл сигналів один на одного; інтегрування


Порядок літерного позначення

Х, Y, Z1, Z2 Х - вимірювана величина; Y - додаткове позначення вимірюваної величини;

5 Z1, Z2 - позначення функціонального ознаки прібора.5 - номер позиційного позначення


Функціональні ознаки приладу

А - сигналізація; I - показання; R реєстрація; C регулювання, управління; М - верхній рівень, межа вимірюваної величини; L - нижній межі вимірюваної величини; S - включення, виключення, перемикання


30. Датчики. Основні поняття і класифікація.

Датчики - сукупність перетворювальних пристроїв службовців для перетворення сприймають фізичної величини в сигнал для подальшої обробки, передачі, вимірювання

Сигнали за своєю природою можуть бути електричні, пневматичні, гідравлічні


ПП - первинний перетворювач ВП - основний перетворювач У - підсилювач

Первинний перетворювач називають чутливим елементом. Він безпосередньо сприймає фізичну величину

Перетворювачі - пристрої які перетворюють деяку фізичну величину в іншу фізичну величину

Перетворювачі діляться на параметричні й генераторні

Параметричні - перетворювачі в яких змінюються їхні параметри (наприклад R, L, C)

Генераторні - перетворювачі перетворюють зміна фізичної величини в електричний сигнал

Терморезистори - опір залежить від т-ри

Термістори - термістори у яких опір зменшується при збільшенні т-ри: Ме і напівпровідникові


Перетворювачі

Параметричні Генераторні


Резистивні


Тензорезистори потенціометричні Терморезистори Фоторезистори магніторезисторах


Напівпровідникові Прямі

Металеві Тороїдальні


Дротяні фольгові


Генераторні:

Індукційні Термічні Фотоелектричні Іонізаційні

Ел генератори термопари під впливом радіоактивного випромінювання


32. Потенциометрический перетворювач

Потенциометрический перетворювач складається з каркаса на який намотаний в один шар провід з великим питомим опором і рухомого контакту з лінійним або кутовим переміщенням движка ковзаючого по витків дроту. Він являє собою дільник напруги. Вихідний струм Iн і напруга Uн залежать від положення движка потенціометра, ця залежність не лінійна, тобто має нелінійну статичну характеристику. Нелінійність визначається ставленням повного опору R потенціометра до опору навантаження Rн.


Причиною нелінійності яв-ся неточність в механічному русі щітки, нерегулярність кроку намотування і т.д., однак при великому опорі навантаження Rн>> R формула приймає лінійний вигляд Uн  U * r / R


34. Індуктивний перетворювач

Принцип дії індуктивного вимірювального перетворювача заснований на зміні індуктивності обмотки електромагнітного дроселя в залежності від переміщення однієї з рухомих частин: якорі, сердечника і ін Найпростішим індуктивним перетворювачем яв-ся котушка із змінним повітряним зазором, його робота заснована на зміні магнітного опору магнітопровода шляхом зміни довжини повітряного зазору  ст. Вхідний вплив - переміщення якоря; вихідна - індуктивність L або вихідний опір X =  * L

Переваги: ​​простота і надійність; Недолік: мала чутливість, залежність індуктивного опору від частоти струму.

35. Диф-но-трансформаторний перетворювач

Диф-но-трансформаторний перетворювач має рухливий сердечник, який переміщається щодо обмоток (плунжер). Первинна обмотка 1 складається з двох секцій намотаних узгоджено, а вторинна обмотка складається з секцій 3 і 4 включених зустрічно. Рухомий сердечник 2 сполучається з чутливим елементом на який впливає вимірювана фізична величина (переміщення, тиск і т.п.) Створюваний первинної обмоткою перетворювача магнітний потік індукує в секціях вторинної обмотки ЕРС е1 і е2. Значення яких залежать від величини струму в обмотці 1, його частоти і взаємних індуктивностей М1 і М2 між секціями 3 і 4 і первинної обмоткою. При середньому (нейтральному) положенні осердя взаємні індуктивності М1 і М2 рівні. При відхиленні осердя вгору або вниз від нейтрального положення значення однієї взаємної індуктивності збільшується, а інший зменшується. Значення ЕРС на виході диф-но-трансформаторного перетворювача визначається за формулою: E =-j *  * I * (М1-М2). У Диф-но-трансформаторному перетворювачі зміна положення плунжера призводить до зміни амплітуди вихідного сигналу і до зміни фази вихідної напруги


36. Ємнісний перетворювач

Ємнісний перетворювач відноситься до перетворювачів параметричного типу тому його принцип дії заснований на зміні ємності конденсатора під впливом вхідної величини. Для ємнісних вимірювальних перетворювачів використовують коаксіальні кругові диски або прямокутні пластини, розташовані паралельно один до одного (плоскопараллельних конденсатор), або 2 циліндра різних діаметрів, один з яких вставлений в інший (циліндричний конденсатор) Зміна ємності можна отримати змінюючи шляхом впливу вхідний величини відстань d між двома електродами, змінюючи площу електродів, яка утворює ємність конденсатора і діелектричну проникність середовища між електродами.

Ємнісні перетворювачі мають нелінійну статичну характеристику. Ємність плоскопаралельного конденсатора С =  * S / d; ємність циліндричного конденсатора С = 2 *     l / ln (D2/D1), де l - довжина циліндра; D1 і D2 - внутрішній діаметр зовнішнього і зовнішній діаметр внутрішнього циліндрів

Переваги: ​​володіють високою чутливістю, простої конструкції, маленькими габаритними розмірами, малої інертністю. Недоліки: на похибку впливають зміна т-ри і вологості окр середовища, зміна геометричних розмірів перетворювача, а також впливають паразитні електричні поля і паразитні ємності, тому їх потрібно ретельно екранувати.

Ці перетворювачі використовують для регулювання товщини продукту, вологості, тиску, концентрації рідини.


37. Вимірювання т-ур

У текст пр-вах т-ра яв-ся одним з основних технологічних параметрів, що визначає як хід технологічного процесу, так і якість продукції чи напівфабрикату. Наприклад т-ра р-ра барвника або розчину відбілювача визначає час і якість обробки волокнистого матеріалу, т-ра поверхні барабанів та повітря в сушильних машинах - час сушіння і вологість висушеного матеріалу, т-ра нитки або волокна - їх св-ва при термообробці.

Рідинні скляні термометри: принцип дії заснований на об'ємному розширенні рідини, укладеної в закритому скляному резервуарі. Як термометрической рідини застосовують ртуть, етиловий спирт, толуол, пентал та ін Для сигналізації та регулювання т-ри використовують контактні ртутні термометри, в яких один з контактів впаяний в нижній точці капіляра і завжди стикається з ртуттю, а другий контакт, розташований в верхній частині капіляра, може встановлюватися на певній позначці шкали і стикатися з ртуттю тільки по досягненні заданої т-ри. Достоїнства: прості в обігу, мають високу точність вимірювання. Недоліки: мала механічна міцність, неможливість автоматичної реєстрації та передачі показань на відстані, значна теплова інерція, труднощі відліку показань через погану видимість стовпа рідини.

Дилатометрічні термометри ділять на 2 групи: стрижневі й біметалічні. Дія заснована на різному подовженні двох твердих тіл мають різні т-урние к-енти лінійного розширення під впливом т-ри.

Манометричні термометри засновані на принципі зміни тиску рідини, газу або пари в замкнутій системі залежно від т-ри. Вони призначені для виміру т-ри в залежності від заповнювача (термометричної в-ва) від 0 до 600С. Заповнювачем може бути азот, ксилол, ртуть, фреон, ефір і т.д. Манометричні термометри мають деякі похибки виміру: похибка від коливання т-ри повітря, барометрическую похибка і ін

Термометри опору засновані на функціональній залежності активного опору металевих провідників і ряду напівпровідникових матеріалів від т-ри. Завдяки цьому вимір т-ри зводиться до вимірювання активного опору зазвичай шляхом вимірювання струму ланцюга. Основними матеріалами чисті метали: платина, мідь, нікель і ін

Напівпровідникові термометри опору (терморезистори) виконують з суміші окислів деяких металів (нікель, титан, марганець) володіють великим від'ємним чи позитивним т-урним к-ентом опору (ТКС) складовим 2-8% на 1С. Основний недолік - великий розкид параметрів

Термоелектричні термометри (термопара). Принцип дії заснований на термоелектричному ефекті, який полягає в тому, що якщо в замкнутому ланцюзі що складається з двох або декількох різнорідних послідовно з'єднаних термоелектродов (провідників) хоча б 2 місця їх сполуки мають різну т-ру, то в цьому ланцюгу виникає електрорушійна сила і відповідно електричний струм. Достоїнства: точність при вимірі т-ри, можливість передачі сигналу на значну відстань, простота конструкції.


38. Вимірювання вологості

У текстильних пр-вах контроль вологості текст мат-лов здійснюється на всіх етапах технологічного процесу. Під вологістю матеріалу m розуміють відношення маси вологи Мв до загальної маси текстильного матеріалу М, тобто m = Мв / М = (М-Мс) / М, де Мс - маса абсолютно сухого мат-ла, м. У практиці використовується поняття вологовмісту матеріалу U, що визначається виразом U = Мв / Мс = (М-Мс) / Мс . Т.ч. вологовміст може змінюватися практично від 0 до 180%, а вологість від 0 до 100%. Видозміна форми волокнистого мат-ла, а також різні види його обробки визначають необхідність застосування відповідних методів вимірювання і конструкцій перетворювачів вологості

Кондуктометрические перетворювачі вологості засновані на вимірі електричного опору вологого матеріалу, що визначається виразом


С - до-ент визначається електричними і конструктивними параметрами перетворювача; n - к-ент залежить від виду текст мат-ла; b - к-ент залежить від виду обробки мат-ла; Т - абсолютна т-ра мат-ла, К. Т.ч. з формули видно що електричний опір вологого мат-ла Rx графічно має вигляд гіперболи і залежить від технологічних факторів. У зв'язку з цим вологоміри і регулятори вологості в основу яких покладено кондуктометричний метод вимірювання, мають індивідуальну градуювання для мат-лов з певного виду волокон при їх стабільної обробці і т-рі. Недолік: вплив т-ри і товщини мат-ла, виду та концентрації розчинів і барвників містяться в мат-ле.

Діелькометричний преобразоваетлі вологості засновані на вимірюванні діелектричних св-в текст мат-лов у залежності від їх вмісту вологи і являють собою вимірювальні конденсатори, принцип яких описаний вище. Недолік: вплив на результати вимірювань поверхневої щільності мат-ла:, його т-ри і деяких інших технологічних факторів.

Інфрачервоні перетворювачі вологості працюють за принципом ослаблення інфрачервоного випромінювання, що проходить через вологий мат-ал або відбитого від нього. Інфрачервоний перетворювач вологості зазвичай містить два монохроматичних джерела інфрачервоного випромінювання з довжинами хвиль  1 = 1,75 мкм і  2 = 1,95 мкм. Відомо що поглощательная або відбивна здатність вологого мат-ла при  2 = 1,95 мкм сильно залежить від наявності в ньому вологи, а при  1 = 1,75 мкм незначно і більшою мірою визначається фізико-хімічними св-ми мат-ла (структурою, складом, щільністю) Тому про вологість мат-ла судять по відношенню отриманих сигналів.

Радіоізотопні перетворювачі вологості призначені для визначення величини віджимання, вологості тканини по крайках і кол-ва нанесеного на тканину в-ва. Принцип дії радіоізотопних перетворювачів описаний вище.

Вимірники вологості газо-повітряних середовищ призначені призначені для вимірювання вологості повітря і паро-повітряної середовища у виробниц-их приміщеннях і технологічного устаткування. При цьому користуються відносною вологістю , яка визначає відношення щільності водяної пари  до максимально можливої ​​його щільності  max при тій же т-рі:  = ( /  max) * 100

Психрометри засновані на принципі вимірювання вологості газо-повітряних середовищ по залежності швидкості випаровування вологи від вологості окр середовища і містять 2 термометра, один з яких наз-ся "сухим", а другий - "мокрим" тому що на його чутливу частину надітий постійно змочується водою панчіх. При випаровуванні води в окр середу з чутливою частини "мокрого" термометра витрачається т-ра, тому його т-ра знижується. По різниці т-р "сухого" і "мокрого" термометрів званої психометрической різницею за допомогою спец таблиць може бути визначена відносна вологість газу або повітря.

Електричні гігрометри засновані на залежності електричних параметрів вологопоглинаючим мат-лов від вологого газу або повітря. Достоїнства: простота конструкції, малі розміри. Недоліки: велика інерційність, нелінійність характеристик і нестабільність у часі

Кварцові гігрометри засновані на зміні резонансної частоти кварцової пластинки в залежності від вологості повітря. Платівка вирізана певним чином з кристала кварцу. При її включенні в задаючу ланцюг автогенератора частота останнього буде функціонально залежати від вологості повітря.


39. Вимірювання тиску

Під тиском розуміють дію сили, рівномірно розподіленим по площі і спрямованої по нормалі до неї. Розрізняють слід види тиску: абсолютна  абс, барометричний атмосферного повітря  б, надлишкове  і, і вакуумметричного  в

Абсолютний тиск - повний тиск під впливом якого знаходиться рідина, газ або пара. Воно дорівнює сумі барометричного та надлишкового тиску  абс =  б +  і. Різниця між абсолютним і тиском окр атмосфери наз-ють надлишковим тиском:  і =  абс +  б. Якщо абсолютний тиск мен барометричного, то різниця між ними наз-ся вакуумметричного тиску (розрядження або вакуумом):  в =  б -  абс

Рідинні прилади: до них відносяться двотрубні (U-образні) манометри, однотрубні (чашкові) манометри, Мікроманометри з похилою трубкою, дзвіниці, поплавкові та кільцеві манометри. Заповнюються вони водою, спиртом, ртуттю та ін

Пружинні прилади набули найбільшого поширення на пр-ве для вимірювання тиску, вакууму і різниці тисків. Вони прості по конструкції, мають великий діапазон вимірювань, надійні в експлуатації, дозволяють застосовувати автоматичну запис і дистанційну передачу показань. Пружинні прилади випускають у вигляді манометрів, вакуумметров, мановакуумметри, напоромеров, Тягоміри, і тягонапороміром. Прилади з пружними чутливими елементами ділять на слід види: 1) Прилади прямої дії (ГОСТ 7919-80) - показують і самописні, у яких вимірюється тиск викликає переміщення або вільного кінця або жорсткого центру пружного чутливого елемента, яке перетворюється за допомогою додаткового механізму в переміщення відлікового пристрою для показання або показання та запису вимірюваної величини; 2) Прилади тиску прямої дії і реле тиску (без відлікових пристроїв), забезпечені ел / контактами, використовуються для вимірювання та сигналізації відхилення тиску від заданого значення, а також у схемах захисту, блокування або позиційного регулювання, 3) Первинні вимірювальні перетворювачі тиску з відліковими пристроями забезпечені передавальними перетворювачами з уніфікованими вихідними сигналами змінного струму або пневматичним сигналом (ГОСТ 14796-79) і складові з взаємопов'язаними показують чи самописними приладами окремі вимірювальні комплекти; 4) Первинні вимірювальні перетворювачі тиску з відліковими пристроями, забезпечені передавальними перетворювачами з уніфікованим вихідним сигналом постійного струму і призначені для роботи з взаємозамінними показують чи самописними приладами в системах автоматичного управління і з інформаційно-обчислювальними машинами

Вантажопоршневі прилади для вимірювання тиску (ГОСТ 8291-69 П14): принцип їх дії заснований на зрівноважуванні вимірюваного тиску каліброваним вантажем, що діють на поршень певної площі. Ці прилади мають досить широкий діапазон вимірювань, високу точність. В даний час вони застосовуються не тільки для вимірювання тиску, але і для градуювання та перевірки різних видів пружинних манометрів.

Електричні прилади для вимірювання тиску: їх робота заснована на залежності електричних параметрів (опору, ємності й ін) чутливого елемента від тиску. До таких приладів відносяться манометри опору, п'єзоелектричні манометри, термопарний вакуумметри, вакуумметри з термоопір, іонізаційні вакуумметри та ін Електричні манометри застосовують головним чином для вимірювання швидкозмінних і високих тисків і вакууму.


41. Вимірювання рівня рідини і сипучих мат-лов

Вимірювання рівня виробляється рівнеміром. Рівнеміри призначені для сигналізації про граничних значеннях рівня, наз-ють сигналізаторами рівня. Для візуальних відліків рівня служать вказівні скла, що встановлюються на резервуарах і функціонують за принципом сполучених посудин. Рівнеміри бувають: механічні (поплавкові, мембранні та ін), гідростатичні (п'єзометричного), електричні (ємнісні та кондуктометричні), радіоізотопні, ультразвукові та фотоелектричні.

Поплавкові та буйкові рівнеміри. У поплавковому рівнеміри чутливим елементом служить поплавець. Його підйом або опускання із зміною рівня за допомогою важелів, тяг або тросів передається до вказує, який реєструє або сигналізуючих пристроїв. Використовують для вимірювання рівня рідини в резервуарах, що знаходяться під атмосферним, вакуумним або невеликим надлишковим тиском.

Гідростатичні рівнеміри засновані на вимірюванні гідростатичного тиску, створюваного стовпом рідини постійної щільності, причому вимірюють або безперервно тиск рідини, а отже, її рівень, або безперервно продувають крізь рідину повітря або газ (п'єзометричного). В обох випадках в якості вимірювального пристрою застосовують манометр або дифманометр. Показання дифманометра залежать від щільності рідини, а отже і від т-ри, що яв-ся їх недоліком

Електричні рівнеміри вони перетворять положення рівня рідини в електричний сигнал. Ємнісний рівнемір (застосовується для вимірювання рівня рідини і сипучих в-в). Являє собою ел / конденсатор, ємність якого змінюється залежно від зміни рівня рідини в резервуарі внаслідок зміни діелектричної проникності середовища, що знаходиться між обкладками конденсатора. Кондуктометричний (засновані на св-ве контрольованої середовища проводити ел / струм). Виконують головним чином сигналізатори рівня або чутливі елементи регуляторів рівня електропровідних рідин. У них використовують один або два електроди, що розміщуються паралельно або перпендикулярно контрольованому рівню. При заповненні простору між електродами контрольованим середовищем комплексна провідність на виході вимірювального перетворювача змінюється, вимірювальний перетворювач входить у жодну з плечей мосту змінного струму. Харчування моста здійснюється від стабілізованого за частотою високочастотного генератора

Радіоізотопні рівнеміри придатні для вимірювання рівня рідин і сипучих мат-лов в закритих резервуарах. Принцип їх дії заснований на залежності поглинання гамма променів при їх проходженні через в-во від товщини шару останнього

Акустичні рівнеміри принцип дії заснований на св-ве ультразвукових коливань відбиватися від межі розділу середовищ з різним акустичним опором. У них використано метод акустичної імпульсної локації кордону розділу газ-рідина з боку газу. Мірою рівня яв-ся час поширення ультразвукових коливань від джерела випромінювання до площини кордону розділу і назад.

Рівнеміри для сипучих і волокнистих мат-лов. Принцип дії електромеханічних рівнемірів заснований на протидії сипучого або волокнистого мат-ла руху механічних елементів (обертанню крильчатки, переміщенню щупа і т.п.). Крильчатка обертається до тих пір, поки її не торкнеться контрольований мат-ал, при зануренні в нього крильчатка зупиняється, і розмикається контакт у ланцюзі харчування ел / двигуна і замикається контакт у ланцюзі сигналізації про граничний значенні рівня. Для контролю і регулювання рівня волокнистих мат-лов у різної місткості (бункерах, лабазах) використовують фотоелектричний метод, тому що інші непридатні і не ефективні. По один бік бункера встановлюють джерело видимого або інфрачервоного випромінювання, а по інший - приймач випромінювання. Джерело і приймач випромінювання встановлюють на нижчому і вищому допустимих рівнях волокнистого мат-ла


42. Вимірювання щільності

Лінійна щільність текст мат-лов, що характеризує товщину мат-ла визначається відношенням його маси М до довжини L: T = M / L текс (г / км). У залежності від технологічного процесу і форми волокнистого мат-ла застосовують різні датчики лінійної щільності.

Механічні перетворювачі працюють за принципом переміщення пластин або валиків залежно то лінійної щільності проходить між ними мат-ла. Похибка механічних перетворювачів лінійної щільності визначається динамічної і навантажувальної помилками пов'язаними з ущільненням продукту під дією маси і сили інерції виникають у системі навантаження датчика.

Пневматичні перетворювачі реалізують переважно систему сопло - заслінку і являють собою лійку з внутрішньою камерою, в яку подається повітря під тиском Рвх. У залежності від лінійної щільності проходить через лійку волокнистого матеріалу змінюється її ущільнення і відповідно тиск Рвих в камері, яке далі подається в вимірювальну схему або систему регулювання лінійної щільності. Недолік: вплив вологості і виду волокон на результати вимірювань.

Фотоелектричні перетворювачі діють за принципом зміни потоку випромінювання при зміні лінійної щільності волокнистого мат-ла і містять джерело випромінювання та фотоприймач, між якими проходить контрольований волокнистий матеріал. Виміри проводять переважно в області інфрачервоного випромінювання на довжинах хвиль, де не спостерігається поглинання інфрачервоного випромінювання водою, визначальною вологість мат-ла. Інфрачервоні перетворювачі відрізняються високою надійністю, компактністю і перевагами безконтактного методу вимірювання.

Радіоізотопні перетворювачі принцип дії яких описаний вище містять радіоактивний джерело і приймач випромінювання, розташовані по різні боки контрольованого мат-ла. Такі перетворювачі мають досить стабільний до-ент перетворення, але складні з конструктивної точки зору і вимагають суворого дотримання правил техніки безпеки при їх експлуатації


43. Вимірювання концентрації

Розчини використовувані в текстильних пр-вах (кислоти, барвники і т.д.) відрізняються великою різноманітністю своїх св-в. Тому для контролю їх концентрації застосовують різні методи вимірювання та типи перетворювачів концентрації.

Кондуктометрические перетворювачі застосовують для вимірювання концентрації слабких водяних розчинів електролітів. Принцип їх роботи заснований на залежності питомої провідності або електропровідності водного розчину електроліту від його концентрації: Х =     F (U0-V0), де  - ступінь дисоціації молекул електроліту;  - еквівалентна концентрація розчину; F - постійна Фарадея, Кл / моль; U0 і V0 - межі швидкості переміщення відповідно аніонів та катіонів у електричному полі з градієнтом 1 В / м, м / с. Найбільшою рухливістю володіють іони водню та гідроксилу, це дає можливість контролювати концентрацію кислот і лугів при наявності в розчині деякої кількості їх солей.

Газо-метричні тітратори призначені для вимірювання концентрації отбеливающих р-рів (перекису водню і гіпохлориту натрію). Робота перетворювачів заснована на розкладанні фіксованою за обсягом порції контрольованого розчину реагентом (для перекису водню - р-ром хромпика з сірчаною кислотою, для гіпохлориту натрію - р-ром перекису водню) і вимірюванні тиску газу в реакційній камері, що виникає в результаті виділення кисню . Це надмірний тиск, який майже пропорційно концентрації розчину, перетвориться і подається на вторинний прилад. Газо-метричні тітратори представляють собою автоматичні системи відбору проби, подачі реагентів, вимірювання об'єму газу, зливу і промивання апаратури.

Гальванічні перетворювачі водневого показника pH засновані на принципі вимірювання активності водневих іонів за якою можна судити про концентрацію кислотних і лужних середовищ. На практиці св-ва р-рров характеризуються показником pH =-lg a H +, де a H + - активність водневих іонів. При переході від сильних кислот до сильних лугів pН змінюється від 0 до 14, для нейтральних середовищ рН 7. Для вимірювання рН використовують гальванічні елементи з двома електродами: вимірювальним (скляним) і електродом порівняння (хлорсеребряного).

44. Вимірювання в'язкості і щільності рідини

Під в'язкістю розуміють св-во рідини, що виявляється в опорі, що надає рідина взаємному переміщенню її частинок під впливом діючих на них зовнішніх сил. Вимірювання в'язкості рідини виробляють вискозиметрами, в яких використовують різні методи (падаючого тіла, капілярний, ротаційний, вібраційний та ін) У текст пром-сті користуються ротаційними вискозиметрами, заснованими на залежності опору, що надає рідина при обертанні тіла. Як обертових тіл в контрольованій рідини середньої і високої в'язкості застосовують коаксіальні циліндри, паралельні диски і т.п. Оскільки рідина володіє певною в'язкістю, то при обертанні одного з циліндрів на другий, коаксіально розташований циліндр буде діяти момент опору М, пропорційний в'язкості   рідини


d1 і d2 - діаметри циліндрів, мм;  - кутова швидкість обертання, рад / с; L - висота циліндрів, мм

Капілярні віскозиметри, засновані на залежності витрати рідини від її в'язкості, а також віскозиметри, що використовують метод падаючого тіла, частіше застосовуються в якості лабораторних приладів. Це пояснюється тим що реалізовані ними методи вимірювання не дозволяють безперервно отримувати інформацію про в'язкості розчину.


45. Автоматичний міст

Автоматичний потенціометр - балансні пристрій призначений для автоматичного вимірювання і запису ЕРС напруги.

На практиці використовується електронний автоматичний потенціометр має слід схему.

МС - мостова схема; R1, R2, R3, R4 - резистори мостової схеми; Rр - реохордів; ІПС ​​- джерело живлення стабілізатор; ЕУ - електронний підсилювач; ЕД - електронний двигун; ЗУ - відліковий пристрій; ПП - первинний перетворювач (термопара); Uвих = Uм-Uп. Якщо U вих = 0  Uп = Uм (Uм залежить від положення реохорда); Якщо Uп <> Uм то з'являється U вих - посилюється

ЕУ надходить на ЕД і приводить у рух движок реохорда (спрямоване на встановлення рівності Uп і Uм. Випускаються електронні автоматичні потенціометри для виміру т-ри вони укомплектовуються первинними перетворювачами ПП (термопара)


46. Автоматичний потенціометр

Застосовують для вимірювання технологічних параметрів за допомогою генераторних перетворювачів. У цих приладах використовую компенсаційний метод вимірювання напруга порівнюється порівнюється з відомим падінням напруги нульовим способом при якому вимірювана напруга компенсується відомим регульованим падінням напруги. Відліковий пристрій отградуированной в значеннях вимірюваної фізичної величини; Rп - подстроєчний реостат; ІПГ - джерело живлення гальванічний; Rк - калібрований резистор; Rр-реохордів; НЕ - нормальний елемент (стабілізатор, джерело живлення); ІП - розмір; ЗУ - відліковий пристрій; П-перемикач на 3 положення: «К» - калібрування, «І» - вимір, «О» режим спокою; ППГ-первинний перетворювач генераторного типу;

Положення "К" Uип = Ене-I * Rк; Ене = I * Rк; Uип = 0; I = Ене / Rк; Ене = const; Rк = const; I = const;

Положення «І» Uип = Eп-I * R `р Якщо Uип = 0, то Еп = I * R` р; I = const


47. Виконавчі ел / двигуни (крокові)

Крокові (імпульсні) ел / двигуни ШД складаються з ротора, полюсів з обмотками управління і статора. Статор ШД має 4 полюса з обмотками або декілька секцій, причому полюса кожної секції повинні бути зрушені під певним кутом, що дає можливість повороту ротора на наступний кут (крок). Управління ШД здійснюють пристрої дають на виході серію імпульсів певної тривалістю. Кожен вихідний канал управління подає імпульс на свою обмотку управління. ШД можуть мати й іншу конструкцію. ШД класифікують за кількістю обмоток управління: однофазні, двофазні, трифазні, багатофазні; за способом обертання: реверсивні., Нереверсивні; по потужності: малопотужні, силові; з переміщення ротора: з кутовим переміщенням, з лінійним переміщенням.


48. Гідравлічні та пневматичні двигуни

Пневматичні і гідравлічні виконавчі механізми призначені для перетворення зміни тиску повітря або рідини в переміщення регулюючого органу РВ. Пневматичні і гідравлічні ІМ за принципом дії і конструктивного офрмление не мають істотних відмінностей. Однак окремий вузли з-за різних св-в робочих середовищ (рідини та повітря) мають деякі конструктивні особеннсоті.

У текст пр-сті використовують поршневі і мембранні ІМ поступальної дії. У ІМ обертальної дії кривошипно-ползунного типу (рис1) кут повороту валу становить 300 . Переміщення поршня 1 в циліндрі 2 перетвориться за допомогою шатуна 3 та кривошипа 4 в кут повороту вихідного валу 5. На рис - показаний ІМ обертальної дії лопатевого типу. У такому ІМ у циліндрі 1 розташована прямокутна лопать 2, жорстко закріплена на валу 3, до якого примикає перегородка 4. Усередині перегородки знаходиться ущільнювальна планка 6, підтискається до валу пружиною 5.

Призначення РВ - змінити кол-во в-ва або енергії подаються на вхід об'єкта регулювання при зміні регулюючого параметра. Вони можуть бути електричні та неелектричні. До електричних відносяться реостати та варіатори. Найбільшого поширення в легкій пром-сті отримали неелектричні регулюючі органи: регулюючі засувки або заслінки і регулюючі клапани. На рис 3 показаний діафрагмові клапан, корпус 1 якого футерований. Для футеровки 2 застосовують ебоніт, вініпласт, фторопласт. Регулюючим органом яв-ся діафрагма 3, виконана з гуми, поліетилену або фторопласта. На діафрагму впливає плунжер 4, змінює прогин діафрагми при переміщенні штока 5.

При виборі РВ необхідно враховувати св-ва і характеристики середовища (стан, агресивність, здатність до кристалізації та ін), параметри регульованої середовища (т-ра, тиск, вологість тощо), мінімальні та максимальні витрати середовища через РВ, вплив робочого середовища на роботу РВ (вибухонебезпечність, вібрація) Регулюючий орган повинен бути пов'язаний з виконавчим механізмом


49. Підсилювачі електронні

У системах автоматизації текстильного пр-ва широко використовують різні електронні підсилювачі. В даний час поширені транзисторні підсилювачі, де в якості підсилювального елемента застосовують біполярні та польові транзистори. Зазвичай використовують багатокаскадні підсилювачі, що мають кілька послідовно з'єднаних каскадів. Спосіб з'єднання залежить від діапазону частот підсилюються сигналів. Для посилення напруги низьких і середніх частот в каскадах попереднього підсилення найбільшого поширення набула схема включення біполярного транзистора із загальним емітером. Підсилювальні каскади на польових транзисторах мають значно великим вхідним опором у порівнянні з підсилювальними каскадами на біполярних транзисторах. Підсилювачі потужності (УМ) служать як кінцеві каскади підсилювачів напруги і призначені для віддачі в навантаження більшої потужності. Вихідна потужність може мати величину від часток ватів до десятків ватів. Вона залежить від допустимого струму колектора і напруги колектора. Як відомо, будь-яке джерело напруги віддає в навантаження найбільшу потужність при рівності внутрішнього опору джерела і опору навантаження. У автоматичних системах навантаженням яв-ся обмотки електродвигунів, обмотки реле, що мають опір порядку десятків ом. Вихідний опір підсилювальних каскадів становить сотні му і десятки килоом, тому для узгодження ставлять согласующие понижуючі трансформатори.

Впроваджувані інтегральні мікросхеми (ІМС) є функціональні пристрої, призначені для перетворення електричних сигналів і для їх посилення, Основними перевагами ІМС яв-ся їх висока надійність, малі розміри і маса, швидкодія, висока економічність, мала споживана потужність. Широко використовуються операційні підсилювачі (ОП) виконані на ІМС. Часто в автоматичних системах необхідно посилити сигнали дуже низьких частот порядку часткою герц, для цього служать підсилювачі постійного струму (ППС) є основою ОУ. Можна сказати що ОУ - це ППС з глибоким негативним зворотним зв'язком, призначений для виконання різних операцій з вхідним сигналом (інтегрування, диф-вання, підсумовування і т.п.) ЗУ виконаний в єдиному кристалі і містить npn транзисторні структури і резистори.

Як приклад використання підсилювачів розглянутих типів наведемо схему регулятора рівня заповнення бункера чесальних машин волокном. Як датчик використаний фоторезистор ФР. При мінімальному рівні волокна ФР освітлений світлом, при цьому на базі транзистора V1 створюється негативний зсув. Транзистор V1 відкривається з його колектора через резистор R2 знімається негативна напруга Uк, яке через резистор R3 подається на базу другого транзистора V2. На його базі створюється негативне напруга, транзистор V2 відкривається, його колекторний струм проходить по обмотці проміжного реле РП. Реле включається і подає сигнал на виконавчий механізм, який збільшує подачу волокна в бункер. При максимальному рівні волокна фоторезистор ФР затемнений, на базі транзистора V1 створюється позитивне напруга від резистора R1, транзистор V1 закритий, сигнал на базу транзистора V2 не надходить. Діод V3 створює позитивне напруга на базі транзистора V2, отже другий транзистор також закритий, проміжне реле РП знеструмлено, виконавчий механізм вимкнений, подача волокна не відбувається.


50. Підсилювачі пневматичні і гідравлічні

Пневмоавтоматіческіе устрою отримали широке застосування в хім пр-вах текст пром-сті. Робочим тілом яв-ся стиснене повітря, що не вимагає ліній повернення, його можна випускати в атмосферу. Повітря вибухо і пожежобезпечний не схильний до впливів радіаційних і магнітних полів. Пневматичні підсилювачі прості у виготовленні, дешеві і мають високу надійність. Однак мають низьку швидкодію, швидкість передачі сигналу такого підсилювача дорівнює швидкості звуку, у той час як в електронних підсилювачах сигнал передається зі швидкістю близькою до швидкості світла. Пневматичні підсилювачі застосовують у смузі низьких частот до 1000 Гц. Принципова схема пневматичних підсилювачів типу дросельної голки (дросельна заслінка) наведена на малюнку 1, золотникового типу на малюнку 2. У цих підсилювачах переміщення S голки (заслінки) поршня здійснюється будь-яким пневмо-автоматичним елементом, наприклад мембраною, пружиною. Втрата тиску залежить від витрати повітря і визначається зазором між голкою (заслінкою, поршнем) і соплом. Якщо зазор дорівнює нулю, то вихідний тиск Рвих само вхідного. При проміжних положеннях витрата повітря може змінюватися від 0 до максимального. Область застосування пневмоавтоматіческіх пристроїв постійно розширюється. У пр-сті використовують струменеві пневматичні і гідравлічні підсилювачі, дія яких заснована на явищі гідроаеродинамічні ефекту, одержуваного при взаємодії струменів між собою або при обтіканні струменями стінок елементів.

Гідравлічні підсилювачі служать для управління насосами, клапанами і гідравлічними двигунами. Їх особливість полягає в тому що рідина практично несжимаема. Це дозволяє отримати великі вихідні зусилля і виключити запізнювання. Схема гідравлічного підсилювача зі струминного трубкою показана на малюнку 3. Вхідний тиск Рвх перетворюється в кінетичну енергію струменя рідини. У прийомних соплах 3 ця енергія перетворюється на тиск Р1 і Р2, До соплу підключений поршневий виконавчий механізм, має поршень 5 і шток 4. При цьому невеликі відхилення трубки 2 (0,4-0,6 мм) викликають великі до 300 мм відхилення штока 4. Поршень 5 переміщається вліво і вправо в залежності від зміни зусилля f діє на трубку 2. Пружина 1 демпфує переміщення трубки


51. Автоматичні системи централізованого контролю

При зборі і обробці великої кількості інформації застосовують автоматичні системи централізованого контролю параметрів технологічного процесу. До основних ф-ціям централізованого контролю відносять:

1. Зміна контрольованого параметра, надання результатів вимірювання за запитом оператора

2. Виявлення відхилення контрольованого параметра від заданого значення з подальшою сигналізацією та реєстрацією його

3. Обчислення техніко-економічних показників та ін параметрів характеризують технологічні процеси

4. Реєстрація вимірюваних і обчислених значень параметрів із заданою періодичністю і передачу цих значень для подальшої обробки на ЕОМ.

Найбільш прості пристрої централізованого контролю призначені для виявлення і сигналізації відхилень контрольованих параметрів, складаються з окремих схем за кількістю контрольованих параметрів, а пристрої виявлення і сигналізація знаходяться на центральному пульті

Пристрій системи автоматичного обегающего контролю: кількість точок охоплюються пристроєм обегающего контролю може коливатися від декількох десятків до декількох тисяч. Швидкість обегания характеризується динамічними хар-ми контрольованого процесу та технічними можливостями перемикаючих пристроїв і може становити від 1 до декількох тисяч включень у секунду.

Автоматичні системи контролю з цифровою індикацією. Цифрові вимірювальні прилади автоматично здійснюють перетворення безперервної вимірюваної величини або її аналогів в дискретну форму і видають результат вимірювання у вигляді числа з'являється на табло, що виключає похибки зчитування. Перетворення безперервної величини у дискретну здійснюється аналого-цифровим перетворювачем.


52. Мікропроцесори. Класифікація мікропроцесорних пристроїв.

Мікропроцесор - електронний цифровий пристрій виконане на одній або декількох великих інтегральних схемах і призначене для виконання арифметичних і логічних операцій за певною програмою зберігається в окремій пам'яті. Мікропроцесорні системи бувають слід комплектації:

1. Мікропроцесори з фіксованою розрядністю слів і фіксованою системою команд

2. Мікропроцесори з нарощуваної розрядністю слова та мікропроцесорним управлінням

3. Однокристальная ЕОМ, що має елементи пам'яті і схеми управління введенням і виведенням

Біт - слово 13-32-64

За функціональним призначенням мікропроцесорні системи діляться на контролери і мікроЕОМ. Контролер - контролюючий пристрій, що управляє і обробляє інформацію, пристрій реалізує суворо певну логіку реагування на яке надходить із зовні або одержувані шляхом опитування сигнали і значення параметра об'єкта управління. Являє собою автомат з незмінною програмою записаної в програмований ЗУП. Контролер - спеціалізований пристрій для певного завдання. МікроЕОМ - реалізує алгоритм управління закладений у вигляді програми зберігається в пам'яті мікро ЕОМ. Допускається перепрограмування.


53. Структура мікропроцесорних пристроїв застосовуються для управління обладнанням

СК - лічильник команд містить адресу команди обраній в поточний момент часу з ЗУП; ЗУП - запам'ятовуючий пристрій програм, зчитує команду в мікропроцесор (МП) і заносить її в РК; РК - регістр команд; СК - лічильник суммирующий, зміст якого збільшується на 1 до кінця виконання поточної команди; РК призначений для зберігання в МП команди ліченої їх ЗУП; Д - дешифратор, дешифрує команду і передає її в ланцюзі управління машинним циклом. УМЦ - управління машинним циклом, забезпечує управління циклом; ФАП - формувач адрес операндів, складається з декількох регістрів в яких складається адресу даних (операндів) перед зверненням; СВЕРБЛЯЧКА - запам'ятовуючий пристрій даних; ЗУП + СВЕРБЛЯЧКА = ОЗУ (оперативний запам'ятовуючий пристрій); АЛП - арифметичне-логічний пристрій, що являє собою сукупність схем забезпечує арифметичні-логічні операції над даними (І, АБО і т.д.) з видачею результату по одному виходу. Вид операції задається командним кодом регістра команд. А - акумулятор - основний регістр для введення і виведення даних МП; в А надходить операнд з СВЕРБЛЯЧКА перед проведенням відповідної операції а АЛУ; результати цієї операції також зберігаються в А; РП - регістри сверхоперативной пам'яті, призначені для тимчасового зберігання інформації в МП перед проведенням операції в АЛП; ГТВ - генератор тактових імпульсів


55. АСУТП. Основні поняття

Автоматизовані системи управління технологічним процесом (АСУТП) - система реалізації технологічного процесу на базі обчислювальної техніки, яка забезпечує управління технологічним процесом на основі централізовано обробленої інформації за заданими технологічним та економічним критеріям визначальним якісні та кількісні результати вироблення продукту.

Система включає в себе технічні засоби, програмне забезпечення та оператора (осіб)

Сукупність АСУТП та технологічного процесу наз-ся автоматизованим технологічним комплексом. АСУТП бувають: Комплексні і локальні. Комплексні охоплюють усі сторони технологічного процесу. Включають оцінку пр-ва за економічними критеріями. Локальні - системи часткового управління технологічним процесом. Вони можуть входити як підсистема в комплексну систему

АСУТП виконує слід ф-ції

1. Збір та обробка інформації про стан технологічного процесу та продукції, що випускається

2. Контроль та ідентифікація технологічного процесу

3. Стабілізація та регулювання технологічного процесу

4. Логіко-програмне управління

5. Пошук оптимальних рішень

6. Комплексне координаційне управління

7. Розрахунок техніко-економічних показників


Технічні засоби АСУТП

1. Датчики Флопмер - для оцінки витрат волокнистих матеріалів в технологічних трубопроводах

2. Рівнемір - контролюючий заповнення бункера

3. Датчик густини стрічки

4. Датчик обриву пряжі

5. Датчики т-ри, вологості, датчики контролю простоїв машин і т.д.


Сучасне пр-во змінюється в бік застосування нових інформаційних технологій від АСУТП у наст час переходять до автоматизованих систем управління пр-вом АСУП


58. Система автоматизації підготовчих відділів

Перше регулювання лінійної щільності здійснюється на тіпальних машинах шляхом позиційного або безперервного регулювання швидкості живлять органів або двох позиційного регулювання рівня продукту в бункері. Для автоматичного управління різними операціями, автоматичного контролю та захисту машин, застосовують лінійно-контакторну схеми автоматики, що включає в себе електромагнітні, магнітні і рухові реле, позиційні, первинні перетворювачі, сигналізацію та ін елементи. Схеми управління агрегатами передбачають:

- Пуск всього агрегату від однієї кнопки

- Роздільний і поштовхових пуск робітників і живлять органів агрегату

- Сигналізацію при подачі напруги на станцію управління

- Аварійну сигналізацію при спрацьовуванні автоматичних вимикачів

- Сигналізацію між відділами

- Неможливість пуску агрегату при відкритих огородженнях

- Захист від короткого замикання, тепловий захист ел / двигуна від перевантажень, нульовий захист кожного ел / двигуна

- Зупинка всіх попередніх по ходу технологічного процесу машин або живлять органів при зупинці або переповненні волокном однієї з них

У підготовчий відділ входять:

Чесальні машини - для їх ел / приводів застосовують асинхронні ел / двигуни з короткозамкненим ротором, тому що цей процес не вимагає регулювання швидкості робочих органів машини

Стрічкові машини - для їх ел / приводів не пред'являють особливих вимог, тому що асинхронний двигуни встановлені тут працюють в звичайних режимах, обумовлених технологією усталеного режиму роботи. Контроль обриву стрічки на вході або виході, намотування стрічки на втяжні циліндри або вимірювальні ролики (датчик лінійної щільності), напрацювання стрічки заданої довжини і перевантаження лентоукладчіка здійснюється кінцевими вимикачами (або мікроперемикачами), які включені в ланцюзі проміжних реле схеми управління машини, як і кінцеві вимикачі блокування огорожі. У всіх цих випадках машина зупиняється і запалюється сигналізація.


59. Структура систем автоматизації прядильних відділів

Для здійснення комплексної автоматизації прядильного пр-ва необхідний перехід до нових форм організації технологічних процесів. Наприклад в хлопкопрядении такою формою яв-ся використання потокових ліній на переходах стос-стрічка. З впровадженням потокових ліній забезпечується безперервність процесу, виключаються такі ручні операції, як транспортування товару, його зважування, сортування, автоматизується харчування проміжних машин, скорочується потреба в ряді допоміжних мат-лов і тарі. Впровадження потокових ліній яв-ся основною умовою підвищення продуктивності праці, зростання випуску і поліпшення якості продукції. Як правило, впровадження автоматизованих потокових ліній у сортувально-розпушувально і тіпальних відділах супроводжується механізацією і автоматизацією процесів очищення обладнання від пилу і прибирання відходів, що призводить до значного скорочення, як технологічного так і обслуговуючого персоналу. Витрати праці на одиницю продукції при впровадженні потокових ліній скорочується приблизно в 3 рази. Причому витрати фізичної праці, що доповнює роботу машин - більше ніж у 5 разів, а витрати на транспортні, бракувальні й перевалочні операції - більш ніж у 9 разів. У цих умовах частка витрат праці на контроль і спостереження за машинами підвищується до 35,2%


  1. САР основні положення

  2. Класифікація САР

  3. Принцип регулювання САР

  4. Розімкнені САР

  5. Замкнуті САР

  6. Структура САР

  7. Рівняння елементів і систем автоматичного регулювання

  8. Рішення лінійних диф-их ур-й САР і їх передавальні ф-ції

  9. Тимчасові динамічні характеристики САР

  10. Частотні хар-ки САР

  11. Розбиття САР на типові елементарні динамічні ланки

  12. Апериодическое ланка і його характеристики

  13. Пропорційне ланка

  14. Інтегруюче ланка

  15. Диференціальне ланка

  16. Коливальний ланка

  17. Ланка запізнювання

  18. Структурні перетворення при різних сполуках ланок

  19. Поняття про стійкість

  20. Критерій стійкості

  21. Якісні характеристики перехідних процесів САР

  22. Критерії для оцінки якості перехідних процесів

  23. Закони регулювання автоматичних регуляторів

  24. Пропорційні регулятори

  25. Інтегральні регулятори

  26. Пропорційно-інтегральні регулятори (ПІ-регулятори)

  27. ПІД-регулятори

  28. Прилади і засоби автоматизації. Поняття про ДСП

  29. Умовні позначення приладів і ср-в автоматизації на функціональних схемах.

  30. Датчики. Основні поняття і класифікація.

  31. Резистивні перетворювачі

  32. Потенціометричні перетворювачі

  33. Електромагнітні перетворювачі

  34. Індуктивні перетворювачі

  35. ДФІ-но-трансформаторні перетворювачі

  36. Ємнісні перетворювачі.

  37. Вимірювання т-ур

  38. Вимірювання вологості

  39. Вимірювання тиску

  40. Вимірювання витрати та кол-ва рідких в-в

  41. Вимірювання рівня рідини і сипучих мат-лов

  42. Вимірювання щільності

  43. Вимірювання концентрацій

  44. Вимірювання в'язкості і щільності рідини

  45. Автоматичний міст

  46. Автоматичний потенціометр

  47. Виконавчі ел / двигуни (крокові)

  48. Гідравлічні та пневматичні двигуни

  49. Підсилювачі електронні

  50. Підсилювачі пневматичні і гідравлічні

  51. Автоматичні системи централізованого контролю

  52. Мікропроцесори. Класифікація мікропроцесорних пристроїв

  53. Структура мікропроцесорних пристроїв застосовуються для управління обладнанням

  54. Структура мікропроцесорних систем автоматичного управління з мікро ЕОМ

  55. АСУТП. Основні поняття

  56. АСУП. Основні поняття

  57. Автоматична сигналізація

  58. Автоматизація прядильного виробництва

А) Система автоматизації підготовчих відділів

Б) Структура систем автоматизації прядильного виробництва

В) Система програмного регулювання процесу намотування ниток на прядильних машинах

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Програмування, комп'ютери, інформатика і кібернетика | Реферат | 136.1кб. | скачати

Схожі роботи:
Компютрі і автоматика
Залізнична автоматика і телемеханіка
Автоматика теплових процесів
Пожежна автоматика при забезпеченні пожежної безпеки
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru