Основные понятия и определения ТАР

Технологический процесс организуеться на соответствующем оборудовании, который называется ТОУ-технологический объект управления. Качество работы ТОУ оцениваеться одним или несколькими параметрами, которые называються выходными.

Параметры, оказывающие влияние на выходные называються выходными.

Параметры оказывающиеся влияние на выходные назыв. Входными. Входные параметры деляться на 2-е группы:

· Управляющие

· Возмущающие(внутренние, внешние)

Возмущающие – подвержены произвольным колебаниям во времени, их отклонения от заданных значений приводит к отклонению выходных параметров в связи с чем возникает необходимость управления объектов.

Внутренние – возникают внутри объекта(в результате изменения технических характеристик оборудовании яв процессе эксплуатации), очень медленно действующие возмущения. Характер (моменты) их проявления можно предположить. Например, накипь в теплообменнике, засорение форсунок, разрушение футуровки печей.

Внешние- поступают в объект из вне, например изменение давления пара, нагрузки теплообменника, - это быстродействующие возмущения. Моменты и характер проявления заранее неизвестны.

Управляющие – те, которые целенаправленно используются оператором или автоматическим устройством и служат для поддержания выходных параметров вблизи заданных значений.

В зависимости от вида обьекта управления и уровня автоматизации различают:

1. АСУП – автоматизированные системы управления предприятием – наряду с технологическими задачами решаються и планово экономические, т.е. решаеться вопрос эффективности работы всего предприятия в целом

2. АСУТП – автоматизированные системы управления технологических процессов. Задача:отыскание оптимальных условий совместной работы машин и аппаратов занятых выполнением того или иного тхнологического процесса.

3. Локальные системы регулирования ((АСР) – автоматические системы регулирования)) – основная задача: поддержание какого-либо технологического параметра на заданном уровне

1 8.Структурные схемы АСР и и х преобразования

Для исследования различных по природе АСР с помощью единого матаппарата, их представляют в виде структкрных схем.

Для этого все элементы АСР разбивают на типовые звенья. С помощью правил преобразования структурных схем по известным динамическим свойствам типовых звеньев определяют динамические свойства всей системы в целом

Типовое звено рисуется в виде прямоуг.

Стрелки – например передача информации

Структурные схемы содержат узел связи, который характеризуется тем, что на вход подаются несколько величин, а на выходе образуется одна равная их алгебр. сумме

Узел разветвления. Характеризуеться тем, что входная величина разделена на нескольковеличин не менее своего значения

Последовательное соединение звеньев- выходная величина предыдущего звена являеться входной для последующего

Результат: надо упростить звено:

; ; ; перемножаем передаточные функции:

;

Параллельное: на входе любого звена подается один и тот же сигнал х,а выходные сигналы, суммируясь, дают выходной сигнал у

; ;

При параллельном соединении экв перед.функция равна сумме передаточных функций:

Встречно-паралельное соединение(соединение с обратной связью):

Характеризуется тем, что на вход звена W₁ подаеться сигнал х₀ равный алг сумме основного входного сигнала х и выходного сигнала х^’ со звена w₂.

Если х и х – действительны в первом направлении, т.е. имеют одинаковый знак, то такая обратная связь положительная, если в разный, то называеться отрицательной

x₀=x+x’

; ; ; ; ;

Усли бы имела место “-“ обратная связь, то х₀=х-х’, в знаменателе стоял бы знак +

Вопрос- 19Термопреобразователи сопротивления,ТС Принцип действия термопреобразователя сопротивления основан на использовании зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от температуры. R=f(t) Вид этой функции зависит от природы материала чувствительного элемента, в идеале линейная функция. Применяются только чистые металлы и полупроводниковые материалы (терморезисторы), отвечающие основным требованиям: Нейтральность к измеряемой среде - высокий и неизменный коэффициент электрического сопротивления. Для большинства чистых металлов в диапазоне 0-100ºС температурный коэффициент составляет α =4.10^-3 1/ºС, у терморезисторов температурный коэффициент сопротивления на порядок больше(3-4.10^-2 1º/С).-Характеристика R–tº без резких отклонений и гистерезиса -Большое удельное электрическое сопротивление

Данным требованиям в определённых температурных интервалах отвечают платина, медь, никель, вольфрам, железо, специальные полупроводниковые материалы. Промышленностью выпускаются 2 большие группы металлических стандартных термопреобразователей сопротивления: платиновые и медные. Платиновые работают в диапазоне –200÷+650ºС, медные –50÷+180)º С.. Платиновые ТС выпускаются одинарные и двойные (в арматуре два не связанных электрически элемента). Медные ТС выпускаются только одинарными. Чувствительные элементы платиновых ТС выполняют платиновыми спиралями из проволоки 0,1мм на керамическом каркасе в каналах или многослойная намотка на керамическом каркасе. К платиновой проволоке припаиваются медные выводы. Элементы медных ТС выполняются из эмалированной проволоки Ǿ 0,08-0,1 мм многослойно безиндукционно намотанной (бифилярная намотка) на пластмассовый стержень. Выводы медные Ǿ 1-1,5мм. Выпускается широкая номенклатура ТС на различные пределы измерения и в различных конструктивных оформлениях, соответствующих условиям эксплуатации. Типовая конструкция ТС состоит из чувствительного элемента, наружной защитной арматуры (нержавеющая сталь, латунь) штуцера, крепления, головки с контактной колодкой.

ТС платиновые. Обозначение ТСП. Градуировка [R=f(t)] 21 и 22.

ТС медные. Обозначение ТСМ. Градуировки 23 и 24.

Монтаж ТС выполняется с помощью штуцеров или фланцев заводского изготовления или специального крепежа по месту. Требования к монтажу аналогичны требованиям к монтажу термопар

– Приборы В качестве измерительных приборов, применяемых в комплекте с ТС используются уравновешенные и неуравновешенные мосты и лагометры. Для дистанционной передачи сигнала используются вторичные нормирующие преобразователи ТС в стандартные сигналы 0-10в, 0-5ма, 4-20ма. Из измерительных приборов наибольшее распространение получила схема с применением уравновешенного моста, в которой первичный преобразователь ТС подключается к прибору по 3-х проводной схеме, практически исключается погрешность от изменения сопротивления проводов (ТС-прибор) из-за колебаний температуры окружающей среды. В 3-х проводной схеме сопротивление соединительных проводов не влияет на результаты измерения. Для уравновешенного моста справедливо выражение: R_t=kR_p –k₁ Изменение Rt можно уравновесить изменением Rp. Rp можно выразить шкалой в ˚С.

№20 Статические и астатические элементы АСР. Типовые звенья АСР: динамические свойства, переходные характеристики.

Любую АСР можно представить в виде соединения простейших в динамическом отношении типовых звеньев. Под типовым звеном понимается звено с одним вход. и выход. параметром и описывается ур-нием динамики не выше второго порядка.

Все типовые звенья делится на 2 гр:

- статические

- астетические.

К статич. относят такие звенья, у кот. при ступенчатом изменении вход. величины, выходная, изменяясь во времени, приходит в новое установившееся состояние.

К астатич. Относят такие звенья, у кот. при ступенчатом изменении вход. величины, выход. величина приходит к постоян. скорости своего изменения.

Типовые статич. звенья.

1) Статич. звено нулевого порядка (усилительное звено)

Под переход. хар-кой поним. реакция сис-мы на единичное ступенчатое возмущение h(t).

2) Типовое звено первого порядка

3) Типовое звено второго порядка

Астатич. типовые звенья

1) Интегрирующие звено - скорость изменения выход. величины пропорционально входной.

Т_и- постоянная от времени интегрирования-это

время, за кот. выход. величина достигает значен.

вход. величины.

2) Дифференцирующее звено

где Т_D- время дифференцирования, за кот. выход.величина пропорциональна изменению скорости вход. велич.

Общий вид дифферен.звена:

№21 Государственная система приборов и средств автоматизации

К к.50-х 20в. появилась госуд. система приборов ГСП осн. задачей кот. являлась удовлетворение потребителей приборами и средствами при номин. номенклатуре выпускаемой продукции.

- по функциональному назначению все приборы ГСП делятся на 4 гр:

1) датчики- первич. Измерит. Преобразователь, предназначенный для преобразования измеряемой величины в сигнал удобный для хранения.

2) приборы логической переработки информации (вторичные приборы, автоматические регуляторы, передающие устройства)

3) исполнительные устройства (электрические, пневмотические, гидравлические)

4) уст-ва, кот. обеспечивают нормал. работу первых 3-х (фильтры, клапана, блоки питания)

- по виду использ. энергии все приборы ГСП делится на 4 ветви:

1) электрич. ветвь – источник энергии явл. электричество. Носителем явл. токовый сигнал 0…5 мА.

+ - высокая точность, возможность передачи сигнала на большие расстояния

-- - сложность.

2) пневмотическая ветвь – источник энергии давление сжатого воздуха 140 кПа. Носителем информ. явл. пневмотический сигнал в диапазоне 20-100 кПа

+ - простата, надежность, невысокая стоимость

-- - ограниченный радиус действия

3) гидравлическая ветвь – источник энергии и носителем информации явл. давление жидкости.

4) уст-ва прямого действия – кот. не требует дополнит. Источника энергии для своей работы, а используют энергию среды параметры которой они регулируют.

+ - не требуют дополн. источник энергии.

-- - отсутствие дистанцион. Управления, невысокая мощность.

№22 Уровнемеры и сигнализаторы уровня: уст-во, принцип действия. Ист. возникнов. погрешностей и способы их компенсации.

Средства измерения уровня широко используются в производствах связанных с переработкой и транспортировкой больших объемов жидких продуктов, а также на элеваторах и мельницах.

Современные приборы для измерения уровня можно разделить на 2 гр:

- уровнемеры, обеспечивающие получение непрерывной информации о положении уровня в контролируемой емкости в люб. момент времени;

- сигнализаторы, обеспечивающие получение информации (сигнала) о достижении уровнем каких-либо значений.

Уровнемеры могут быть снабжены сигнализирующими устройствами и выполнять функции сигнализаторов.

Разнообразие условий измерения обусловило применение большого количества физических принципов, положенных в основу средств измерений. Широкое применение находят механические, гидростатические, электрические, акустические. Радиоизотропные принципы действия.

Механ. уровнемеры (поплавковые, мембранные, контактно-механ., вибрационные): получили широкое распростран. благодаря простате, надежности и низкой стоимости. к этой группе относят средства измерений, основанные на использ. механ. силового воздействия уровня измеряем. материала на его чувствит. элемент.

Поплавковые уровнемеры: принцип действия основан на использ. перемещения поплавка, плавающего на поверхности жидкости.это перемещение механиче­ски или с помощью системы дистанционной передачи (механической, пневматической,электриче­ской, частотной и др.) переда­ется к измерительной части прибора. Изменение уровня жидкости в емкости определяется с помощью поплавка 1, плавающего на ее по­верхности. Движение поплавка пе­редается с помощью троса или мерной ленты 2, перекинутой че­рез ролики 3 и 4, на мерный шкив 6, на оси которого укреплена стрел­ка 5, показывающая по шкале уровень жидкости в резервуаре. Поплавок и трос уравновешиваются контргрузом 7 или пружиной. Поплавковые приборы также широко применяются в качестве сиг­нализаторов и реле предельных значе­ний уровня неагрессивных или слабоагрессивных некристаллизующихся, а также неналипаю­щих жидкостей.

Мембранные уровнемеры Мембранные сигнализаторы уровня применяются для измерения уровня зерна и других сыпу­чих неслеживающихся материалов.

Гидростатические уровнемеры основаны на измерении давления-столба жидкости или выталки­вающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. В пищевой промышленности нашли ши­рокое применение буйковые и пьезометрические (барботажные) гидростатические уровнемеры, а также уровнемеры-манометры и: дифманометры.

Уровнемеры-манометры и дифманометры. К гидростатическим приборам относятся уровнемеры, основан­ные на измерении давления, кото­рое создается столбом жидкости. Это давление, определяемое согласно формуле: р=pgH (1) измеряется с помощью манометров.

Уравнение (1) показывает возможность измерения уровня путем опреде­ления гидростатиче­ского давления жидкости. Известны два основных варианта измерения уровня с помощью маномет­ров: путем установки специального чувст­вительного элемента внутри емкости, в которой произво­дится измерение, и путем.подключения манометра к сливному трубопроводу. Между манометром и жид­костью, находящейся в резервуаре, устанавливается разделительная мембрана (чаще всего резино­вая). На этом принципе построен прибор для измерения уров­ня вина, состоящий из резиновой камеры, соединительной полиэтиленовой трубки и манометра, отградуированного в единицах измере­ния уровня. Погрешность таких приборов достигает ±4%, что для технических целей вполне прием­лемо. Для измерения уровня жидкости, находящейся под давлением (например, уровня воды в бараба­нах паровых котлов), широко применяются гидростатические уровнемеры, основанные на прин­ципе измерения разности давлений двух столбов жидкости с по­мощью дифманометрон. Подобные уровне­меры обеспечивают доста­точно высокую точность измерения, однако необходимо иметь в виду влия­ние на нее изменения плотности жидкости, что должно быть учтено при градуировке приборов. Дифма­нометры-уровнемеры могут применяться также для измерения уровня жидкостей, находя­щихся в открытых сосудах или под вакуумом.

В электрических уровнемерах изменение уровня с помощью первичного измерительного преобразо­вателя преобразуется в электрический сигнал, который измеряется каким-либо электроизмерительным прибором. При этом используются электрические свойства среды — ее электропровод­ность, диэлектрическая проницаемость и др.

Электролитические уровнемеры Принцип действия этих приборов-сигнализаторов уровня — основан на воз­никновении ЭДС ме­жду двумя различными металлами при погружении их в электролит. Чувствительный элемент сигнализа­тора представляет собой электрод­ную систему, состоящую из металлической трубы и внутрен­него стержня, изоли­рованного от трубы. При достижении уровнем электролита чувствитель­ного эле­мента возникает ЭДС, которая фиксируется измерительным прибором. На этом принципе по­строены сигнализаторы уровня раздела двух сред.

Акустические уровнемеры Принцип действия акустических (ультразвуковых) уровнеме­ров основан на свойстве колебаний от­ражаться от границы раздела сред с различным акустическим сопротивлением. В уровнемерах, как правило, используется метод импульсной локации границы раздела газ — жидкость (сыпучий материал) со стороны газа. Мерой уровня в этом случае является время распространения ультразвуко­вых колебаний от источника излучений до плоскости (границы) раздела и обратно.

Диапазон измерения уровня 0—3 м; класс точности 2,5; температура контролируемой среды 10—80° С; давление среды 0,6—4 МПа.

Радиоизотопные уровнемеры

Принцип действия радиоизотопных уровнемеров основан на ис­пользовании зависимости интенсив­ности потока ионизирующего излучения, падающего на приемник (детектор) излучения, от по­ложения уровня измеряемой среды.