Технические средства автоматизации конспект лекций

Скачать 0.8 Mb.

Название	Технические средства автоматизации конспект лекций
страница	3/8
Тип	Конспект

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Конспект

1 2 3 4 5 6 7 8

2.3. Система стандартов ГСП
Система стандартов определяет те требования к приборам и средствам автоматизации, которые обеспечивают их совместимость в АСУ ТП по следующим основным признакам:

Рис. 6. Стандарты ГСП
Для примера рассмотрим более подробно информационную совместимость ТСА по уровням входных/выходных унифицированных сигналов, т.е. сигналов дистанционной передачи информации с унифицированными параметрами, обеспечивающими информационное сопряжение (интерфейс) между различными приборами, блоками и системами АСУ ТП (табл. 3).
Унифицированные сигналы Таблица 3

Электрические сигналы					Пневматические сигналы
Аналоговые				Дискретные	Аналоговые	Дискретные
= I [мА]	= U [мВ]	~ U [В]	~γ [кГц]	= U [В]	[кПа]
0 – 5; -5 – +5; 4 – 20	0 – 10; -10 – +10; 0 – 1000	0 – 2; -1 – +1	0 – 8; 2 – 4; 0 – 100	для TTL: «0» ≤ +0,4 «1» ≥ +2,4	для УСЭППА:
					20 – 100	«0» ≤ 10 «1» ≥ 110

Энергетическая совместимость ТСА определяется стандартными уровнями питания, используемыми в современных общепромышленных установках и технологических машинах. В пневмоавтоматике это следующие значения давления сжатого воздуха: P_пит  400 кПа – высокий уровень; P_пит=150 кПа – средний уровень; P_пит<10 кПа – низкий уровень. В электроавтоматике это следующие значения рабочих напряжений: для высоковольтной аппаратуры U_p  1000 B; для низковольтной аппаратуры U_p <1000 B, которое в свою очередь имеет предпочтительные стандартные наиболее распространенные значения:

– для силовых цепей ~ U: 220, 380, 440, 660 B, = U: 110, 220, 440 B;

– для цепей управления ~ U: 24, 36, 110, 127 B, = U: 5, 6, 12, 24, 48 B.
3. ВХОДНЫЕ УСТРОЙСВА СРЕДСТВ АВТОМАТИКИ
Входные устройства – это устройства, предназначенные для подачи информационных сигналов на вход устройств управления (т.е. в центральную часть САУ) либо со стороны оператора (коммутационные аппараты ручного ввода), либо со стороны объекта управления (датчики). [15,17,31]
3.1. Коммутационные аппараты ручного ввода информации
Аппаратуру ручного управления по своему назначению и использованию подразделяют на аппараты для непосредственной коммутации силовых цепей и аппараты для коммутации цепей управления.
3.1.1. Аппараты для коммутации силовых цепей

Используются для коммутации обмоток электродвигателей, электромагнитов, трансформаторов, нагревателей и т.п., напряжение которых составляет: для переменного тока ~220, 380, 660 B, для постоянного тока =110, 220, 440 В.
Примеры аппаратов коммутации силовых цепей:
1. Самый простой аппарат – рубильник (рис.7). Применяется на электрошкафах для общего включения – отключения сети. В тяжёлом станкостроении до сих пор применяют трёхполюсные рубильники в цепях трёхфазного переменного тока и двухполюсные – в цепях постоянного тока. Во всех прочих областях станкостроения применяют автоматические выключатели.

Рис. 7. Трехполюсный рубильник с центральной рукояткой
2. Пакетные переключатели (рис.8) – представляют собой набор из наложенных друг на друга однополюсных поворотных выключателей, управляемых общим валиком, при этом часть цепей замыкается, а часть размыкается. Максимальное количество положений переключателей - от 2 до 5, а число коммутируемых цепей - до 48. Ток коммутации – до 63 А.

Рис. 8. Пакетный переключатель
3.1.2. Аппараты для коммутации цепей управления
Используются для пуска и аварийного останова технологических машин, переключения режимов их работы, ввода программ и уставок, для коммутации слаботочных устройств контроля, сигнализации и регулирования.
Примеры аппаратов коммутации цепей управления:
1. Пакетные переключатели - такие же аппараты, как и для коммутации силовых цепей, но меньших размеров и имеющие меньший ток коммутации. Наиболее распространенными переключателями цепей управления являются аппараты серий ПКУ2 и ПКУ3 со встроенным замком.

2. Универсальные кулачковые переключатели – их универсальность достигается за счет большого числа вариантов схем соединений (до 300) при числе положений 2-10 и количеству коммутируемых цепей – до 48. Ток – до 12 А.

3. Тумблеры (рис.9) предназначены, как правило, для фланцевого монтажа на панелях пультов управления. Тумблер – это однополюсный выключатель для коммутации цепей малой мощности. Скорость его срабатывания не зависит от скорости поворота рычага.

Рис. 9. Тумблер

4. Кнопки управления (рис.10) – это аппараты, подвижные контакты которых перемещаются и срабатывают при нажатии на толкатель. Комплект кнопок, смонтированных на общей панели (или в блоке), представляет собой кнопочную станцию.

Рис. 10. Кнопка управления

Особенностью контактных коммутационных устройств ручного управления является их относительно высокая надежность, что объясняется большими контактными нажатиями, возможностью приложения значительных усилий при переключении и в большинстве случаев – возможностью повторного многократного включения при отсутствии контакта после неудачного включения.

В особую группу входных устройств ручного управления следует выделить бесконтактные сенсорные кнопочные станции и панели операторов, являющиеся по сути человеко-машинным интерфейсом (HMI) и средствами отображения информации. Рассмотрим некоторые виды сенсорных устройств на примере продукции фирмы «Siemens» (рис. 11).

Рис. 11. Панели операторов
1. Кнопочные панели. Кнопочные панели (Pushbutton panels) являются современной альтернативой традиционно коммутируемым операторским панелям управления. Предварительно собранные, готовые к установке и работающие по шине, эти операторские панели гарантируют значительную экономию времени по сравнению с традиционным подключением кнопок управления.

2. Микропанели. Спроектированы для совместного применения с микроконтроллерами SIMATIC S7-200 и могут использоваться либо как текстовые дисплеи, либо как сенсорные экраны. Микропанели конфигурируются и программируются с помощью стандартного программного обеспечения ПЛК S7-200 Step7-Micro/WIN, или с использованием специального пакета TP-Designer.

3. Мобильные панели. Переносные операторские панели обеспечивают функции ЧМИ непосредственно в месте действия оборудования, в поле прямой видимости и прямого доступа к объекту. Они легко и надежно подключаются к работающему оборудованию и, как следствие, могут гибко использоваться для различных машин и установок.

4. Текстовые панели. Используются как текстовые дисплеи (TD) только для отображения, или как операторские панели (OP) с мембранной клавиатурой для операторского управления и мониторинга.

5. Мультипанели. Доступны в вариантах с сенсорным экраном или экранной клавиатурой. Могут использоваться как панели для управления и мониторинга. Мультипанели (MP) обеспечивают возможность установки дополнительных программных приложений, позволяя интегрировать несколько задач автоматизации на единой конструктивной платформе.
3.2. Контрольные устройства (датчики)

Датчики – это устройства, реагирующие на параметры технологического процесса или на изменения режимов работы объекта управления и осуществляющие преобразование входной контролируемой величины в выходной сигнал, воспринимаемый САУ. В качестве выходных величин чаще всего используются: сопротивление (активное, индуктивное, емкостное), ток, ЭДС или падение напряжения, частота, сдвиг фаз переменного тока. [15,17,31]
Основные характеристики и параметры датчиков:

– Статическая характеристика (зависимость выходного сигнала от входного в установившемся режиме);

– Диапазон измерений (максимальная и минимальная величина измеряемого параметра);

– Чувствительность или коэффициент преобразования (отношение приращения выходного сигнала к изменению входного);

– Порог чувствительности (минимальное значение входного параметра, который может быть преобразован в выходной сигнал датчика);

– Точность (погрешность измерения);

– Динамические характеристики (время срабатывания, частота изменения входного сигнала и др.).

Классификация датчиков:

1. По виду входной величины:

– датчики преобразования неэлектрической величины (давления, уровня, температуры, перемещения и т. п.) в электрический сигнал;

– датчики преобразования одной электрической величины в другую электрическую величину (тока, напряжения, мощности, фазы и др.).

2. По виду преобразования:

– аналоговые (потенциальные, токовые, частотные, фазовые);

– дискретные (амплитудно-импульсные, частотно-импульсные, логические).

3. По характеру преобразования входной величины в выходную:

– параметрические, когда изменение входной неэлектрической величины преобразуется в изменение какого-либо электрического параметра выходной цепи (сопротивления, индуктивности, емкости);

– генераторные, когда входная величина преобразуется в ЭДС на выходе (датчики термо-ЭДС, пьезоэлектрические, фотоэлектрические, тахометрические);

– частотные, когда различные физические величины на входе (перемещение, скорость, расход, давление) изменяют частоту переменного тока или частоту следования импульсов.

4. По структуре построения:

– последовательные, в которых все компоненты датчика от чувствительного элемента до выходного преобразователя соединены последовательно;

– дифференциальные схемы построения предполагают наличие двух параллельных ветвей, сигналы с которых подаются на орган сравнения, после которого полезный выходной сигнал складывается, а помехи вычитаются;

– компенсационные, когда входная величина (часто после преобразования) компенсируется другой величиной, имеющей ту же физическую природу (датчики с отрицательной обратной связью);
Примеры контрольных устройств.
1. Путевые выключатели (ПВ) – это дискретные элементы автоматики, обладающие релейной характеристикой и предназначенные доля контроля положения подвижных частей рабочих машин и механизмов, т.е. для получения управляющих сигналов в определенных точках пути перемещающегося механического устройства (суппорта станка, звена манипулятора, дверцы шкафа электроавтоматики и т.п.). В зависимости от типа коммутирующего устройства ПВ разделяют на контактные и бесконтактные.

Подробная классификация, принципы действия, конструкции, основные характеристики и параметры современных ПВ изучаются в лабораторной работе по данному курсу. [8,17]

2. Устройства контроля скорости (УКС) – устройства для контроля оборотов вращения подвижных частей машин и выдачи на выходе логического сигнала в электрической форме, при достижении этими оборотами некоторой заданной величины.

В схемах торможения противотоком асинхронных электродвигателей широко применяют индукционное реверсивные реле контроля скорости (РКС) (рис. 12). С валом электродвигателя жестко связывают входной вал реле 5, на котором установлен цилиндрический постоянный магнит 4. При вращении вала поле магнита пересекает проводники короткозамкнутой обмотки 3 поворотного статора 6. В обмотке наводится ЭДС, величина которой пропорциональна угловой скорости вала. Под ее воздействием в обмотке появляется ток и возникает сила взаимодействия, стремящаяся повернуть статор в сторону вращения магнита. При определенной частоте вращения упор 2 преодолевает сопротивление плоской пружины и переключает контакты реле 1 и 7 (в зависимости от направления вращения входного вала).

Рис. 12. Индукционное реле контроля скорости

Очень простую конструкцию имеет центробежное РКС (рис.13). Основанием реле служит пластмассовая планшайба 4, установленная на валу, скорость вращения которого необходимо контролировать. На ней закрепляются плоская пружина 3 с массивным подвижным контактом 2 и неподвижный регулируемый контакт 1. При вращении планшайбы на подвижный контакт действует центробежная сила, которая при определенной скорости вращения преодолевает сопротивление пружины и производит переключение контактов.

Рис. 13. Центробежное реле контроля скорости

В качестве примера использования РКС на рис. 14 приведены электрическая принципиальная схема и циклограмма торможения электродвигателя М методом противовключения, в которой контакты SR реле контроля скорости предназначены для автоматического отключения контактора торможения КМ2 при нулевых оборотах вала электродвигателя. Для пуска двигателя контактором КМ1 служит кнопка SB2, а для его останова – кнопка SB1.

а)

б)

Рис. 14. Система торможения двигателя методом противовключения:

а – принципиальная схема; б – циклограмма

3.3. Основные схемы включения входных устройств в САУ
Большинство вариантов включения входных коммутационных устройств в системы электроавтоматики можно представить несколькими типовыми схемами (рис. 15):

Прямое включение (а) означает выдачу в САУ логической единица при воздействии на входное устройство (например, при нажатии на кнопку оператором или при наезде на концевой выключатель контролируемым подвижным объектом).

Инверсное включение (b) означает выдачу в систему логического нуля при тех же входных воздействиях.

Рис. 15. Схемы включения входных устройств в САУ

1. Включение контактных входных устройств в релейно-контактные схемы (РКС) производится путем непосредственного последовательного и параллельного соединения их замыкающих (рис.16,а) и размыкающих (рис.16,б) контактов.

Рис. 16. Включение контактных концевиков в РКС
2. Включение контактных входных устройств в бесконтактные логические схемы (БЛС) производится через резисторные схемы согласования (рис. 17 и 18).

Рис. 17. Прямая схема включения:

где резистор R1 защищает блок питания при замыкании

концевика и подает нулевой потенциал на БЛС при его размыкании,

а R2 ограничивает входной ток БЛС,

Рис. 18. Инверсная схема включения:

где резистор R1 выполняет все функции предыдущей схемы
3. Включение бесконтактных входных устройств в РКС обычно осуществляется через промежуточные электромагнитные реле, контакты которых встраиваются в схемы по рассмотренному выше первому варианту.

4. Включение бесконтактных входных устройств в БЛС в основном осуществляется с помощью разделительных трансформаторов (рис.19.) и оптронных пар (рис. 20).

Рис. 19. Разделительные трансформаторы

Рис. 20. Оптронная пара
Пример реальной схемы подключении бесконтактного индуктивного путевого выключателя к БЛС на TTL-микросхемах приведен на рис. 21.

Рис. 21. Оптронная развязка
В схеме резистор R1 задает величину входного тока, необходимую для обеспечения режима стабилизации элементов VD1 и VD2, а также совместно с конденсатором С1 образует RC-цепочку, увеличивающую время реакции на передний фронт входного сигнала с целью устранения возможного «дребезга» этого сигнала. Двуханодный стабилитрон VD1 повышает порог срабатывания по входной цепи, что необходимо при использовании бесконтактных датчиков с высоким уровнем остаточного напряжения. Элементы R1, VD1 и VD2 образуют параметрический стабилизатор напряжения, предназначенный для питания излучателя оптрона VT1 и светодиода VD3. Кроме того, стабилитрон VD2 осуществляет защиту от пробоя VT1 и VD3 при нарушении полярности входного сигнала. В качестве гальванической развязки применен транзисторный оптрон VT1, выходной ключ которого, собранный по схеме с общим эмиттером, выдает сигнал TTL-уровня.</1000></10>

1 2 3 4 5 6 7 8

	Конспект лекций Ш 39 Метрология, стандартизация, сертификация: Конспект лекций / О. А. Шейфель; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности....		Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 080110... Налоги и налогообложение: Конспект лекций / Составитель Н. А. Леончик. – Кемерово, 2006. – 80 с
	Конспект лекций Владимир 2010 Министерство образования Российской... Автоматизированные системы бухгалтерского и управленческого учета. Часть 1: Конспект лекций / Владим гос ун-т; Сост.: Д. Н. Васильев...		Конспект лекций лаконично раскрывает содержание и структуру учебной... Безопасность жизнедеятельности : конспект лекций для студентов очной и заочной форм обучения / сост. В. М. Домашко; Южный федеральный...
	Конспект лекций мдк 02. 02. Электронные средства и методы геодезических измерений ПМ. 02. Выполнение топографических съемок, графического и цифрового оформления их результатов		Конспект лекций по курсам «Микропроцессоры в системах контроля» ...
	Конспект лекций по дисциплине для специальности 080101. 65 «Экономическая безопасность» Информационные системы в экономике: конспект лекций по дисциплине для обучающихся по специальности 080101. 65 «Экономическая безопасность»...		Конспект лекций по дисциплине «Научные основы производства продуктов питания» Конспект лекций по дисциплине «Научные основы производства продуктов питания» для студентов кафедры «Технология и организация общественного...
	Конспект лекций по дисциплине вгипу, 2009 Конспект лекций по дисциплине... Учебное пособие предназначено для студентов различных специальностей, изучающих дисциплину “Автоматизированные системы управления...		Решение по обеспечению автоматизации услуг жкх. Абонентское оборудование... Решение по обеспечению автоматизации услуг жкх. Абонентское оборудование автоматизации. Требования технические
	Решение по обеспечению автоматизации услуг жкх. Абонентское оборудование... Решение по обеспечению автоматизации услуг жкх. Абонентское оборудование автоматизации. Требования технические		Кафедра фармации Органические лекарственные препараты. Ароматические... Органические лекарственные препараты. Ароматические соединения. Краткий конспект лекций – Нижний Новгород: Изд-во Нижегородской государственной...
	Конспект-лекций основы социальной работы 44. 05. 01 «Педагогика и... Мельников С. В. Основы социальной работы: Конспект-лекций по специальности 44. 05. 01 «Педагогика и психология девиантного поведения»...		Конспект лекций Системы автоматизации документооборота Рыбинск 2011 Содержание По данным Delphi Consulting Group, объем корпоративной электронной текстовой информации удваивается каждые 3 года. Всё это свидетельствует...
	Конспект лекций по курсу «Делопроизводство» составлен на основе базовой... Конспект лекций по курсу «Делопроизводство» составлен на основе базовой программы «Делопроизводство и документационное обеспечение...		Пояснительная записка к выпускной работе по дисциплине «Проектирование... Газовый сепаратор, средства автоматизации, датчик, контроллер, модуль, регулирование, давление, уровень, температура, исполнительный...

Технические средства автоматизации конспект лекций

Похожие: