Nara-auto.ru

Автосервис NARA
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматическое регулирование и управление

Автоматическое регулирование и управление

В современном мире очень трудно найти технологический процесс, который не был бы автоматизирован. Автоматизация любого технологического процесса подразумевает его контроль, управление, регулирование, сигнализацию, защиту и блокировку. В этой статье рассмотрим основы автоматического управления и регулирования.

В окружающем нас мире повсюду протекают различные процессы управления. В управлении нуждается всё: физический или химический процесс, отдельная технологическая установка, производство в целом, промышленность и так далее. Даже общественные отношения. Управление на сегодняшний день является самым сложным видом человеческой деятельности.

Нет такой отрасли промышленности, где бы не применялись системы автоматического регулирования и управления. Эти системы разнообразны и по характеру решаемых ими задач и по исполнению.

Автоматическое регулирование и управление

Автоматическое регулирование

Регулирование – это поддержание постоянным значения некоторой заданной величины, характеризующей процесс, или изменение его по заданному закону, осуществляемое с помощью изменения состояния объекта или действующих на него возмущений и воздействия на регулирующий орган объекта.

Системы автоматического регулирования (САР) предназначаются для автоматического поддержания заданного режима технологического процесса или изменения его во времени по заранее заданному или задаваемому в зависимости от каких-то условий закону. При этом имеется в виду, что внешние условия нарушают заданный закон протекания процесса, а система автоматического регулирования стремится его выполнить, преодолевая влияние внешних факторов.

Под объектом регулирования понимают аппарат (станок, машину), в котором один или несколько физических параметров должны изменяться по заданным законам при любых возможных внешних условиях. Объектом регулирования могут быть:

нагревательная печь, в которой температура должна оставаться постоянной или изменяться по заданному закону;

бак, в котором должен поддерживаться заданный уровень жидкости при изменениях ее расхода из бака;

электрический двигатель, скорость которого должна оставаться постоянной при изменениях момента сопротивления.

Физические величины, закон изменения которых осуществляется автоматическим устройством, называются регулируемыми величинами. Устройство, автоматически поддерживающее заданный закон изменения регулируемой величины, называется автоматическим регулятором.

Заданный закон изменения регулируемой величины вырабатывается специальным задающим устройством (задатчиком). Воздействие задатчика на регулятор называется задающим воздействием.

Автоматический регулятор постоянно сравнивает текущее значение регулируемой величины с заданным (уставкой) и при наличии рассогласования вырабатывает регулирующее воздействие. Если регулируемая величина отклоняется от заданного значения, управляющий орган воздействует на исполнительный механизм так, чтобы рассогласование между заданным и действительным протеканием процесса было ликвидировано. Человек в эту систему непосредственно вмешаться не может, возможно только косвенное участие – посредством изменения уставки.

Задание уставки температуры кипения воды

Нарушение заданного закона протекания технологического процесса происходит в основном из-за внешних воздействий на объект, которые называют возмущающими воздействиями. К ним относятся изменения момента сопротивления на валу двигателя, расхода воды из бака, качества топлива или массы нагреваемых изделий в печи и т. д.

Чаще всего устройства автоматического регулирования — системы замкнутые (управление по отклонению). Сигнал, появившись в любой точке замкнутого контура, проходит все звенья системы и возвращается в место своего возникновения (в преобразованном виде). Но бывают и разомкнутые системы (управление по возмущению).

В результате этого в системах регулирования могут возникать колебания, в том числе колебания регулируемой величины. Если колебания возрастают, система называется неустойчивой и является неработоспособной. Поэтому первое требование к системам автоматического регулирования — обеспечение устойчивости регулирования, т. е. обеспечение затухания колебаний, возникающих в системе.

Необходимо также, чтобы выведенная из состояния равновесия возмущающими воздействиями система регулирования вернулась к заданному положению равновесия возможно точнее и возможно быстрее. Пути построения систем, отвечающих перечисленным требованиям, определяет теория автоматического регулирования.

Автоматизированная насосная станция

Системы автоматического регулирования делятся по характеру задающего воздействия. Когда регулируемая величина должна быть постоянна, то систему называют системой автоматической стабилизации (или просто системой регулирования). Сюда относятся системы сохранения уровня воды в баке, скорости вращения двигателя и др.

Если регулируемая величина изменяется и заранее известен закон (программа) изменения задающего воздействия, система называется системой программного регулирования. Она может, например, осуществлять автоматическое изменение температуры в печи по заранее заданной программе.

Если регулируемая величина изменяется, но заранее не известен закон изменения задающего воздействия, систему регулирования называют следящей системой. К следящим системам в известном смысле можно отнести автоматические потенциометры и мосты.

В автоматическом потенциометре реверсивный двигатель через ползунок реохорда воздействует на измерительный мост так, чтобы напряжение на выходе позднего изменялось соответственно всем изменениям термо-э. д. с. Очевидно, что термо-э. д. с. изменяется по закону, неизвестному заранее, иначе не нужен был бы сам измерительный прибор.

Характер воздействия регулирующего органа на объект бывает непрерывным и прерывистым. Последнее происходит, когда в системе регулирования применяются реле или специальные импульсные устройства.

Простейшими регуляторами прерывистого действия являются двухпозиционные регуляторы. Такое название они получили потому, что их регулирующий орган может занимать только два положения (позиции). Очень часто эти позиции соответствуют максимальной и минимальной подаче сырья или энергии в объект.

При так называемом трехпозиционном регулировании регулирующий орган может занижать три положения, соответствующие трем значениям регулируемой величины: «мало», «норма», «больше».

Для регулирования непрерывных процессов наиболее часто используют физические или программные ПИД-регуляторы.

Автоматическое управление

Управление – это процесс выработки управляющих воздействий по переводу объекта управления в желаемое состояние.

Более полное определение: это осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления. Эти последние слова в данной ситуации являются ключевыми.

Система автоматического управления отличается от системы автоматического регулирования тем, что при одних и тех же значениях входных величин, т.е. при одной и той же исходной информации воздействие, которое вырабатывает система может быть различно в зависимости от того, какая цель или какой критерий управления в нее заложен.

Шкаф управления с автоматикой

Назначение систем автоматического управления (САУ) — исключить участие человека в управлении технологическим процессом. Функции человека сводятся к осуществлению пускового импульса. Все остальные операции по управлению процессом, по изменению режимов работы производятся автоматическим устройством.

Устройства автоматического управления воздействуют на исполнительные механизмы, приводы рабочих агрегатов, которые изменяют подачу сырья, энергии в аппараты, производят перемещения обрабатываемых изделий и т. д.

При автоматическом управлении автоматическое устройство обеспечивает необходимую последовательность, начало и окончание отдельных операций, составляющих рабочий процесс. Подача командного импульса на управляющий орган осуществляется человеком. Управляющий орган воздействует на исполнительный механизм, который подает сырье или энергию в аппарат или производит определенную серию механических перемещений, операций, поддерживая тем самым заданный режим работы установки.

Система автоматической компенсации реактивной мощности

Автоматизированная система управления (АСУ) – совокупность математических методов, технических и программных средств, организационных комплексов, а также управленческого и обслуживающего персонала, которые совместно осуществляют рациональное управление объектом управления в соответствии с поставленной целью.

Эта система обычно содержит большое количество датчиков, позволяющих измерять различные параметры, большое количество исполнительных устройств, причем их количество необязательно должно совпадать с количеством датчиков.

Основным элементом этой системы является управляющее устройство (контроллер), в который заложена программа обработки, информации получаемой с датчиков и критерий управления, исходя из которого система управления и вырабатывает различные управляющие воздействия. При одном и том же значении контролируемых параметров управляющее воздействие в данном случае может быть различным.

Учебный стенд по релейным схемам управления

Системы автоматического регулирования наиболее старые системы автоматизации. Они начали использоваться с середины XIX века (использование автоматических регуляторов в паровых машинах, в железнодорожной автоматике, в электроэнергетике). В 30-е — 60-е годы XX все системы автоматизации (автоматические станки, линии, участки) строились с использованием релейных схем в комбинации с локальными аналоговыми регуляторами с использованием электронных элементов.

Релейная схема управления

В то время электрические реле являлись наиболее распространенными элементами электроавтоматики. Они применялсь во всех схемах автоматического контроля, защиты, управления и регулирования.

Основная особенность реле — возможность управления достаточно большими мощностями в исполнительных механизмах с помощью незначительных управляющих сигналов от датчиков. Коэффициент усиления реле по мощности может достигать значений десятков тысяч.

Программируемый логический контроллер

По мере того, как технологические процессы усложнялись, количество регуляторов на объектах автоматизации росло и системы становились очень громоздкими и тяжелыми в обслуживании, поэтому после появления компьютерных систем управления (микроконтроллеры, микропроцессоры, программируемые логические контроллеры) системы автоматического регулирования стали замещаться системами автоматического управления.

Дополнение Михаила Алексеева (FB)

Традиционно в старой литературе считалось, что система автоматического управления (САУ) и система автоматического регулирования (САР) — это синонимы. Но в книге Dafoss «Преобразователи частоты — просто о сложном» объясняется, что “регулирование” и “управление” это разные вещи. Логика таков: если контур замкнут обратной связью — это САУ, если разомкнут, то — САР.

В сети можно встретиться с таким определением: Автоматическое регулирование – поддерживание на постоянном уровне или изменение по заданному закону отдельных регулируемых параметров (температура, давление, расход и т.д.) в объекте управления. Система автоматического регулирования (САР) является подсистемой систем автоматического управления.

Система автоматической регулировки положения уровня кузова это

Система автоматического управления отвалом автогрейдера

Автогрейдеры часто используют для планировочных работ. При выполнении точных планировочных работ машинист вынужден уменьшать толщину срезаемой стружки и, следовательно, количество перемещаемого за один проход грунта. Кроме того, машинист часто замедляет скорость передвижения автогрейдера, так как в противном случае он не успевает управлять положением отвала для получения заданного профиля и ровности. Это обусловливает низкую производительность планировочных работ и резкую утомляемость водителя. Поэтому автоматизация управления рабочим оборудованием автогрейдеров при выполнении точных планировочных работ имеет очень важное значение.

Автогрейдеры оборудуются автоматическими системами управления отвалом «Профиль-1» и «Профиль-2».

Система «Профиль-1» предназначена для автоматического обеспечения заданного углового положения отвала автогрейдера в поперечной плоскости независимо от поперечнего профиля полотна и применяется при окончательной отделке или планировании поверхности. Система «Профиль-1» позволяет работать как в режиме ручного управления отвалом, так и в режиме автоматического выдерживания заданного поперечного профиля полотна.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

В систему «Профиль-1» (рис. 51) входят: датчик угла, блок управления системой, направляющий гидрораспределитель с электрогидравлическим управлением, подсоединяемый к гидроцилиндру подъема отвала.

Рис. 51. Система «Профиль-1»:
а — схема, б — блок управления; 1 — автогрейдер, 2 —датчик угла, 3 —правый гидроцилиндр подъема отвала, 4 — блок управления, 5 — аккумулятор, б — гидрораспределитель, 7 — предохранитель, 8 — задатчик угла наклона отвала, 9 — тумблер настройки, 10 — ручка заглубления, 11 — тумблер выключатель, 12 — сигнальная лампа

Питание электрической схемы системы автоматики осуществляется от бортовых аккумуляторов. Подводится масло к гидрораспределителю от общей гидросистемы автогрейдера.

Датчик угла (рис. 52) представляет собой маятник с прикрепленным токосъемом, контакт которого скользит по виткам потенциометра, меняющего электрический сигнал пропорционально отклонению маятника от вертикального положения. Крепится потенциометр на крышке.

Маятнк, выполненный в виде сектора, свободно качается на оси, установленной на подшипниках в корпусе датчика. Отклонения маятника в обе стороны ограничиваются упором во втулку и составляют ±5°. В нерабочем состоянии маятник стопорится с помощью пальца, установленного во втулке и прижимаемого пружиной к маятнику. При включении датчика палец втягивается электромагнитом.

Рис. 52. Датчик угла:
1— индикаторная лампа, 2 — корпус, 3 —крышка, 4 —подшипник, 5 — токосъем, 6 —потенциометр, 7 —маятник, 8 —ось, 9 —втулка, 10 — палец, 11 — электромагнит, 12 — пружина

Датчик угла устанавливается со стороны правого гидроцилиндра на тяговой раме автогрейдера так, чтобы ось качания маятника совпадала с осью поворота тяговой рамы относительно шаровой опоры.

При отклонении датчика от горизонтального положения в приборе зажигается индикаторная лампа. Датчик крепится в обойме, которая позволяет поворачивать его в вертикальной плоскости для установки на заданный угол.

Блок управления (см. рис. 51,6) предназначен для задания угла поперечного уклона отвала и передачи сигнала от датчика на электромагниты направляющего гидрораспределителя. На крышке прибора размещены тумблеры включения и рукоятки настройки системы.

Устанавливается блок управления в кабине автогрейдера так, чтобы лицевая панель блока находилась на удобном для управления расстоянии от водителя и в поле его зрения.

Направляющий гидрораспределитель с электрогидравлическим управлением (рис. 53) состоит из главного гидрораспределителя и гидрораспределителя управления.

Гидрораспределитель управления приводится в действие с помощью электромагнитов, питаемых от электрической системы. Электромагниты можно включать вручную при помощи кнопок. Включаясь, электромагнит перемещает золотник и перепускает рабочую жидкость в соответствующее сверление к золотнику 6. Золотник под давлением жидкости линии управления перемещается, открывая доступ масла к заданной полости гидроцилиндра отвала автогрейдера.

Рис. 53. Направляющий гидрораспределитель:
1 — электромагнит, 2, 6 — золотники, 3 —кнопка, 4 — гидрораспределитель управления, 5 — главный гидрораспределитель

Установлен гидрораспределитель на раме автогрейдера.

Принцип работы системы автоматического управления отвалом заключается в следующем.

При отклонении автогрейдера в процессе работы в поперечной плоскости от первоначально установленного положения отвал с тяговой рамой и корпус датчика угла также отклоняются, а маятник, свободно провернувшись на оси, остается в прежнем положении. При этом скользящий контакт токосъема (см. рис. 52) подает сигнал на блок управления. Блок управления, получив сигнал, подает команду на электромагнит направляющего гидрораспределителя. Электромагнит, воздействуя на золотник, выводит его из положения «заперто» в крайнее положение, открыв доступ масла в соответствующую полость гидроцилиндра подъема отвала.

При этом отвал вместе с тяговой рамой и корпусом датчика угла изменит угол поперечного наклона до восстановления первоначального расположения корпуса датчика относительно маятника. При достижении этого подача электрического сигнала на блок управления и, следовательно, на электромагнит гидрораспределителя прекратится и гидроцилиндр остановит отвал под необходимым поперечным углом наклона.

Таким образом, при любых отклонениях отвала от заданного положения происходит как бы сравнение сигнала датчика угла с сигналом задания, установленного блоком управления, которое в виде сигнала рассогласования включает электромагнит гидрораспределителя. Гидроцилиндр при этом перемещает отвал в сторону уменьшения рассогласования до заданного положения.

Подготовка системы автоматики к работе главным образом сводится к установке датчика угла и первоначального положения отвала.

При необходимости проведения планировочных или отделочных работ с незначительным углом поперечного наклона режущую кромку отвала устанавливают в горизонтальное положение с углом захвата 90°. Одновременно выставляют датчик угла таким образом, чтобы индикаторная лампа (см. рис. 52) не горела. Такое положение датчика будет соответствовать горизонтальному положению отвала.

При необходимости проведения работы на откосах до 30° отвал устанавливают на заданный угол, также выставив датчик угла до угасания лампочки.

Настройка датчика угла производится после включения системы для регулировки (см. рис. 51). При этом включаются тумблеры, а стрелка задатчика устанавливается в нулевое положение. О включении системы сигнализирует загоревшаяся лампочка.

Включение системы автоматики для работы производится тумблером. Тумблер настройки при этом должен быть выключен.

Требуемый наклон отвала задается поворотом ручки задатчика. Две шкалы и стрелки задатчика соответствуют подъему и спуску правой стороны отвала, управляемого автоматически.

Толщину срезаемой стружки грунта регулируют вручную перемещением левой стороны отвала. При этом правая сторона перемещается одновременно с помощью автоматики, сохраняя заданное угловое положение отвала.

Преимущественно на автоматическом режиме управления отвалом производятся такие виды работ, как перемещение и разравнивание грунта, отделка готового профиля и т. п. Операции более грубые и требующие обеспечения значительного тягового усилия, например зарезание, целесообразно проводить на ручном режиме.

Для повышения эффективности использования автоматизированных автогрейдеров рекомендуется: специализировать автоматизированные автогрейдеры на работах, требующих точного соблюдения поперечного уклона; обеспечивать фронт работ, достаточный для бесперебойного использования автоматики; организовывать схему проходов автогрейдера таким образом, чтобы колеса неавтоматизированной стороны машины проходили по более ровной поверхности; по возможности предварительно планировать продольный профиль дороги по оси, толщина стружки грунта при работе автомата не должна превышать 7 см.

Рис. 54. Система «Профиль-2»: 1 — датчик угла, 2, 3 — гидроцилиндры подъема отвала, 4 — пульт управления, 5 — аккумулятор, 6 — датчик продольного профиля, 7 —подъемное устройство, 8

блок управления подъемным устройством, 9, 10 — гидрораспределители

Система «Профиль-2», как и система «Профиль-1», предназначена для обеспечения постоянства положения отвала в поперечной плоскости, а также автоматического управления его положением по высоте.

Система «Профиль-2» позволяет работать на следующих режимах: ручное управление; выдерживание заданного продольного профиля; выдерживание заданного поперечного профиля; выдерживание заданных продольного и поперечного профилей.

Основным отличием системы «Профиль-2» (рис. 54) является наличие датчика продольного профиля с подъемным устройством. Это щуповой прибор, реагирующий на поворот щупа при отклонении его от заданного положения.

При движении автогрейдера щуп датчика перемещается, опираясь на опорную базу в виде проволоки, каната, бордюрного камня или заранее спланированной поверхности, повторяющей заданный продольный профиль.

При отклонении щупа за величину зоны нечувствительности датчик выдает сигнал на усилитель в пульт управления. При этом замыкается цепь питания электромагнита гидрораспределителя, воздействующего на гидроцилиндр. С помощью гидроцилиндра происходит перемещение отвала, которое прекращается, когда щуп, скользя по опорной базе, снова возвращается в зону нечувствительности. Для обеспечения контакта щупа с базой датчик регулируют по высоте с помощью винтового подъемного устройства.

Техническое обслуживание системы автоматики в процессе эксплуатации заключается главным образом в периодической очистке датчиков от грунта и грязи, проверке их крепления.

Во избежание попадания влаги необходимо проверять и плотно завинчивать штепсельные разъемы.

При долговременной (например, сезонной) работе автогрейдера без применения автоматического управления отвалом датчики рекомендуется временно снимать с машины. Это предотвращает повреждение аппаратуры.

Автоматическое регулирование технологических процессов

Автоматическое регулирование — это управление технологическими процессами при помощи продвинутых устройств с заранее определенными алгоритмами.

В быту, например, автоматическое регулирование может осуществляться при помощи термостата, который измеряет и поддерживает комнатную температуру на заданном уровне.

Автоматическое регулированиеАвтоматическое регулирование

После того, как желательная температура задана, термостат автоматически контролирует комнатную температуру и включает или отключает нагреватель или воздушный кондиционер по мере необходимости, чтобы поддержать заданную температуру.

На производстве управление процессами обычно осуществляется средствами КИП и А, которые измеряют и поддерживают на необходимом уровне технологические параметры процесса, такие как: температура, давление, уровень и расход. Ручное регулирование на более-менее масштабном производстве затруднительно по ряду причин, а многие процессы вообще невозможно регулировать вручную.

Технологические процессы и переменные процесса

Для нормального выполнения технологических процессов необходимо контролировать физические условия их протекания. Такие физические параметры, как температура, давление, уровень и расход могут изменяться по многим причинам, и их изменения влияют на технологический процесс. Эти изменяемые физические условия называются «переменными процесса».

Некоторые из них могут понизить эффективность производства и увеличить производственные затраты. Задачей системы автоматического регулирования является минимизация производственных потерь и затрат на регулирование, связанных с произвольным изменением переменных процесса.

На любом производстве осуществляется воздействие на сырьё и другие исходные компоненты для получения целевого продукта. Эффективность и экономичность работы любого производства зависит от того, как технологические процессы и переменные процесса управляются посредством специальных систем регулирования.

На тепловой электростанции, работающей на угле, уголь размалывается и затем сжигается, чтобы произвести тепло, необходимое для преобразования воды в пар. Пар может использоваться по множеству назначений: для работы паровых турбин, тепловой обработки или сушки сырых материалов. Ряд операций, которые эти материалы и вещества проходят, называется «технологическим процессом». Слово «процесс» также часто используется по отношению к индивидуальным операциям. Например, операция по размолу угля или превращения воды в пар могла бы называться процессом.

Принцип работы и элементы системы автоматического регулирования

В случае системы автоматического регулирования наблюдение и регулирование производится автоматически при помощи заранее настроенных приборов. Аппаратура способна выполнять все действия быстрее и точнее, чем в случае ручного регулирования.

Действие системы может быть разделено на две части: система определяет изменение значения переменной процесса и затем производит корректирующее воздействие, вынуждающее переменную процесса вернуться к заданному значению.

Система автоматического регулирования содержит четыре основных элемента: первичный элемент, измерительный элемент, регулирующий элемент и конечный элемент.

Элементы системы автоматического регулированияЭлементы системы автоматического регулирования

Первичный элемент воспринимает величину переменной процесса и превращает его в физическую величину, которое передается в измерительный элемент. Измерительный элемент преобразовывает физическое изменение, произведенное первичным элементом, в сигнал, представляющий величину переменной процесса.

Выходной сигнал от измерительного элемента посылается к регулирующему элементу. Регулирующий элемент сравнивает сигнал от измерительного элемента с опорным сигналом, который представляет собой заданное значение и вычисляет разницу между этими двумя сигналами. Затем регулирующий элемент производит корректирующий сигнал, который представляет собой разницу между действительной величиной переменной процесса и ее заданным значением.

Выходной сигнал от регулирующего элемента посылается к конечному элементу регулирования. Конечный элемент регулирования преобразовывает получаемый им сигнал в корректирующее воздействие, которое вынуждает переменную процесса возвратиться к заданному значению.

В дополнение к четырем основным элементам, системы регулирования процессами могут иметь вспомогательное оборудование, которое обеспечивает информацией о величине переменной процесса. Это оборудование может включать такие приборы как самописцы, измерители и устройства сигнализации.

Схема простой системы автоматического регулированияСхема простой системы автоматического регулирования

Виды систем автоматического регулирования

Имеются два основных вида автоматических систем регулирования: замкнутые и разомкнутые, которые различаются по своим характеристикам и следовательно — по уместности применения.

Замкнутая система автоматического регулирования

В замкнутой системе информация о значении регулируемой переменной процесса проходит через всю цепочку приборов и устройств, предназначенных для контроля и регулирования этой переменной. Таким образом, в замкнутой системе производится постоянное измерение регулируемой величины, её сравнение с задающей величиной и оказывается соответствующее воздействие на процесс для приведения регулируемой величины в соответствие с задающей величиной.

Схема замкнутой системы автоматического регулированияСхема замкнутой системы автоматического регулирования

Например, подобная система хорошо подходит для контроля и поддержания необходимого уровня жидкости в резервуаре. Буек воспринимает изменение уровня жидкости. Измерительный преобразователь преобразует изменения уровня в сигнал, который отправляет на регулятор. Который, в свою очередь, сравнивает полученный сигнал с необходимым уровнем, заданным заранее. После регулятор вырабатывает корректирующий сигнал и отправляет его на регулирующий клапан, который корректирует поток воды.

Разомкнутая система автоматического регулирования

В разомкнутой системе нет замкнутой цепочки измерительных и обрабатывающих сигнал приборов и устройств от выхода до входа процесса, и воздействие регулятора на процесс не зависит от результирующего значения регулируемой переменной. Здесь не производится сравнение между текущим и желаемым значением переменной процесса и не вырабатывается корректирующее воздействие.

Схема разомкнутой системы автоматического регулированияСхема разомкнутой системы автоматического регулирования

Один из примеров разомкнутой системы регулирования — автоматическая мойка автомобилей. Это технологический процесс по мойке автомобилей и все необходимые операции чётко определены. Когда автомобиль выходит с мойки предполагается, что он должен быть чистым. Если автомобиль недостаточно чист, то система этого не обнаруживает. Здесь нет никакого элемента, который бы давал информацию об этом и корректировал процесс.

На производстве некоторые разомкнутые системы используют таймеры, чтобы гарантировать, что ряд последовательных операций выполнен. Этот вид разомкнутого регулирования может быть приемлем, если процесс не очень ответственный. Однако, если процесс требует, чтобы выполнение некоторых условий было проверено и при необходимости были бы сделаны корректировки, разомкнутая система не приемлема. В таких ситуациях необходимо применить замкнутую систему.

Методы автоматического регулирования

Системы автоматического регулирования могут создаваться на основе двух основных методов регулирования: регулирования с обратной связью, которое работает путем исправления отклонений переменной процесса после того, как они произошли; и с воздействием по возмущению, которое предотвращает возникновение отклонений переменной процесса.

Регулирование с обратной связью

Регулирование с обратной связью — это такой способ автоматического регулирования, когда измеренное значение переменной процесса сравнивается с ее уставкой срабатывания и предпринимаются действия для исправления любого отклонения переменной от заданного значения.

Система ручного регулирования с обратной связью

Основным недостатком системы регулирования с обратной связью является то, что она не начинает регулировки процесса до тех пор, пока не произойдет отклонение регулируемой переменной процесса от значения ее уставки.

Температура должна измениться, прежде чем регулирующая система начнет открывать или закрывать управляющий клапан на линии пара. В большинстве систем регулирования такой тип регулирующего действия приемлем и заложен в конструкцию системы.

В некоторых промышленных процессах, таких как изготовление лекарственных препаратов, нельзя допустить отклонение переменной процесса от значения уставки. Любое отклонение может привести к потере продукта. В этом случае необходима система регулирования, которая бы предвосхищала изменения процесса. Такой упреждающий тип регулирования обеспечивается системой регулирования с воздействием по возмущению.

Регулирование с воздействием по возмущению

Регулирование по возмущению — это регулирование с опережением, потому что прогнозируется ожидаемое изменение в регулируемой переменной и принимаются меры прежде, чем это изменение происходит.

Это фундаментальное различие между регулированием с воздействием по возмущению и регулированием с обратной связью. Контур регулирования с воздействием по возмущению пытается нейтрализовать возмущение прежде, чем оно изменит регулируемую переменную, в то время, как контур регулирования с обратной связью пытается отрабатывать возмущение после того, как оно воздействует на регулируемую переменную.

Система регулирования с воздействием по возмущению

Система регулирования с воздействием по возмущению имеет очевидное преимущество перед системой регулирования с обратной связью. При регулировании по возмущению в идеальном случае величина регулируемой переменной не изменяется, она остается на значении ее уставки. Но ручное регулирование по возмущению требует более сложного понимания того влияния, которое возмущение окажет на регулируемую переменную, а также использования более сложных и точных приборов.

На заводе редко можно встретить чистую систему регулирования по возмущению. Когда используется система регулирования по возмущению, она обычно сочетается с системой регулирования с обратной связью. И даже в этом случае регулирование по возмущению предназначается только для более ответственных операций, которые требуют очень точного регулирования.

Одноконтурные и многоконтурные системы регулирования

Одноконтурная система регулирования или простой контур регулирования — это система регулирования с одним контуром, который обычно содержит только один первичный чувствительный элемент и обеспечивает обработку только одного входного сигнала на регулятор.

Одноконтурная система регулирования

Некоторые системы регулирования имеют два или больше первичных элемента и обрабатывают больше, чем один входной сигнал на регулятор. Эти системы автоматического регулирования называются «многоконтурными» системами регулирования.

Регулировка зазоров кузовных элементов автомобиля

При проведении кузовного ремонта важным этапом является правильная установка кузовных деталей. Именно ровные зазоры между деталями кузова, определяют качество их установки.

Качественно выставить зазоры, возможно только при условии правильной геометрии кузова автомобиля.

Основные этапы регулировки зазоров

  1. Необходимо поставить автомобиль на ровную поверхность (для предотвращения незначительных перекосов кузова);
  2. Установить деталь, при этом не затягивать ее в местах крепления;
  3. Незначительно зафиксировать деталь в одной точке, закрутив болт посильнее;
  4. Проверить зазоры, при необходимости сместить деталь в нужную сторону;
  5. Убедившись в правильном положении детали, окончательно ее зафиксировать, затянув все болты крепления.

При установке некоторых деталей, есть дополнительные возможности позволяющие регулировать их положение в плоскости с другими кузовными элементами (регулировка капота по высоте относительно крыльев).

Советы по регулировке отдельных деталей

Регулировка капота

При регулировке капота необходимо наживить его в точках крепления и немного затянуть. Опустить капот и проверить его положение относительно других деталей. При необходимости подрегулировать положение капота. Для удобства регулировки можно снять замок капота. Отрегулировав положение капота, необходимо произвести окончательную его фиксацию. Далее проверяем положение капота по высоте относительно крыльев. При необходимости регулируем его за счет резиновых опор расположенных на верхней балке суппорта радиатора. Закручивая опору, капот будет опускаться, выкручивая – подниматься.

Регулировка крышки багажника

Регулировка крышки багажника осуществляется идентично регулировке капота. При этом нужно регулировать положение детали относительно задних крыльев.

Регулировка дверей

Для удобной регулировки дверей, рекомендуется предварительно снять петлю замка. Далее закрепить дверь таким образом, что бы она сохраняла свое положение при закрывании. Для этого достаточно слегка затянуть ее в верхней точке. Закрываем дверь, проверяем зазоры, при необходимости регулируем положение двери. Убедившись, что зазоры выставлены – затягиваем остальные болты. В некоторых случаях, для выравнивания двери можно немного деформировать петлю или использовать шайбы, размещая их в местах крепления. Регулировку детали в плоскости со стойкой можно осуществлять, меняя положение петли замка.

При необходимости отрегулировать сразу две двери с одной стороны, начинать регулировку следует с задней двери. Это позволит правильно выставить зазоры относительно несъемного заднего крыла. Далее выравниваем переднюю дверь относительно задней. Для регулировки зазора между передней дверью и передним крылом – меняем положение крыла.

Регулировка передних крыльев

Регулировка передних крыльев осуществляется относительно передней двери. Кроме этого необходимо учитывать его положение относительно фары и переднего бампера. Для начала незначительно фиксируем крыло в местах крепления. Далее выставляем зазоры и окончательно затягиваем крыло.

Заключение

Ровные зазоры между деталями являются показателем правильного положения кузовных деталей.

Процесс подгонки деталей не составит труда, если не нарушена геометрия кузова.

Системы автоматики: системы автоматического контроля, управления и регулирования

Системы автоматики: системы автоматического контроля, управления и регулированияВсе элементы автоматики по характеру и объему выполняемых операций подразделяют на системы: автоматического контроля, автоматического управления, автоматического регулирования.

Система автоматического контроля (рис. 1) предназначена для контроля за ходом какого-либо процесса. Такая система включает датчик В, усилитель А, принимающий сигнал от датчика и передающий его после усиления на специальный элемент Р, который реализует заключительную операцию автоматического контроля — представление контролируемой величины в форме, удобной для наблюдения или регистрации.

В частном случае в качестве исполнительного элемента Р могут служить сигнальные лампы или звуковые сигнализаторы. Систему с такими элементами называют системой сигнализации .

Система автоматического контроля

Рис. 1. Система автоматического контроля

В систему автоматического контроля кроме указанных на рис. 1, а могут входить и другие элементы — стабилизаторы, источники питания, распределители (при наличии нескольких точек контроля или нескольких датчиков в одном исполнительном элементе Р) и т. д.

Независимо от количества элементов системы автоматического контроля являются разомкнутыми и сигнал в них проходит только в одном направлении — от объекта контроля Е к исполнительному элементу Р.

Система автоматического управления предназначена для частичного или полного (без участия человека) управления объектом либо технологическим процессом. Эти системы широко применяют для автоматизации, например, процессов пуска, регулирования частоты вращения и реверсирования электродвигателей в электроприводах всех назначений.

Необходимо указать на такую важную разновидность систем автоматического управления, как системы автоматической защиты , которые не допускают аварийного или предельного режима, прерывая в критический момент контролируемый процесс.

Система автоматики

Система автоматического регулирования поддерживает регулируемую величину в заданных пределах. Это наиболее сложные системы автоматики, объединяющие функции автоматического контроля и управления. Составная часть этих систем — регулятор .

Если системы выполняют только одну задачу — поддерживают постоянной регулируемую величину, их называют системами автоматической стабилизации. Однако существуют такие процессы, для которых необходимо изменять во времени регулируемую величину по определенному закону, обеспечивая ее стабильность на отдельных участках. В этом случае автоматическую систему называют системой программного регулирования .

Для обеспечения постоянства регулируемой величины можно использовать один из принципов регулирования — по отклонению, возмущению или комбинированный, которые будут рассмотрены применительно к системам регулирования напряжения генераторов постоянного тока.

При регулировании по отклонению (рис. 2 и 3) элемент сравнения UN сравнивает фактическое напряжение U ф с заданным Uз, определяемым задающим элементом EN. После сравнения на выходе элемента UN появляется сигнал Δ U=Uз — U ф, пропорциональный отклонению напряжения от заданного. Этот сигнал усиливается усилителем А и поступает на рабочий орган L. Изменение напряжения на рабочем органе L, которым является обмотка возбуждения генератора G, приводит к изменению фактического напряжения генератора, устраняющего его отклонение от заданного.

Усилитель А, не изменяющий принципа действия системы, необходим для ее практической реализации, когда мощность сигнала, поступающего от элемента сравнения UN, недостаточна для воздействия на рабочий орган L.

Система автоматического регулирования

Рис. 2. Система автоматического регулирования

Автоматическое регулирование по отклонению

Рис. 3. Автоматическое регулирование по отклонению

Наряду с задающим воздействием на систему могут влиять различные дестабилизирующие факторы Q, которые вызывают отклонение регулируемой величины от заданной. Воздействия дестабилизирующих факторов, один из которых условно обозначен на рисунке буквой Q, могут проявляться в различных местах системы и, как принято говорить, поступать по различным каналам. Так, например, изменение температуры окружающей среды приводит к изменению сопротивления в цепи обмотки возбуждения, что в свою очередь влияет на напряжение генератора.

Однако где бы ни возникали воздействия Q (со стороны потребителя — ток нагрузки, вследствие изменения параметров цепи возбуждения), система регулирования будет реагировать на вызванное ими отклонение регулируемой величины от заданной.

Пульт управления автоматической системы

Наряду с рассмотренным принципом регулирования используют регулирование по возмущению , при котором в системе предусматривают специальные элементы, измеряющие воздействия Q и влияющие на рабочий орган.

В системе, использующей только такой принцип регулирования (рис. 4 и 5), фактическое значение регулируемой величины не учитывается. Принимают во внимание только одно возмущающее воздействие — ток нагрузки I н. В соответствии с изменением тока нагрузки происходит изменение магнитодвижущей силы (мдс) обмотки возбуждения L2, являющейся измерительным элементом данной системы. Изменение мдс этой обмотки приводит к соответствующему изменению напряжения на выводах генератора.

Автоматическое регулирование по возмущению

Рис. 4. Автоматическое регулирование по возмущению

Принципиальная схема системы автоматики

Рис. 5. Принципиальная схема системы автоматики

Система, осуществляющая комбинированное регулирование (по отклонению и возмущению), может быть получена объединением ранее рассмотренных систем в одну (рис. 6)

Система автоматики комбинированного регулирования

Рис. 6. Система автоматики комбинированного регулирования

В системе автоматического регулирования задающий элемент представлял собой эталон напряжения, с которым сравнивалась регулируемая величина U ф. Значение U p принято называть уставкой регулятора. В общем случае регулируемую величину обозначают буквой Y , а ее уставку Yo .

Если уставку Yo в заданных пределах оператор изменяет вручную, а регулируемой величиной является Y , система работает в режиме стабилизации. Если уставка регулятора изменяется произвольно во времени, система автоматики, поддерживая значение Δ Y = Yo — Y = 0, будет работать в следящем режиме, т. е. следить за изменением Yo .

И наконец, если уставку Yo изменять не произвольно, а по заранее известному закону (программе), система будет работать в режиме программного управления. Такие системы называют системами программного регулирования .

не имеет замкнутой цепи воздействия по регулируемой величине, поэтому ее называют разомкнутой.

Системы автоматики по принципу действия подразделяют на статические и астатические. В статических системах регулируемая величина не имеет строго постоянного значения и с увеличением нагрузки изменяется на некоторую величину, называемую ошибкой регулирования.

Рассмотренные системы (рис. 1 — 6) являются примерами простейших статических систем. Наличие ошибки регулирования в них обусловлено тем, что для обеспечения большего тока возбуждения необходимо большее отклонение напряжения.

Внешние характеристики систем автоматики: а - статической, б - астатисческой

Рис. 7. Внешние характеристики систем автоматики: а — статической, б — астатисческой

Зависимость напряжения генератора от тока нагрузки в виде прямой наклонной линии показана на рис. 7, а. Наибольшее относительное отклонение напряжения от заданного называют статизмом системы по напряжению: Δ = = (Um a x — Umin)/Um a x, где (Um a x, Umin — напряжения генератора на холостом ходу и под нагрузкой. Обобщая сделанное заключение для любой статической системы, можно записать: Δ = ( Y m a x — Y min)/ Y m a x, где Y — регулируемая величина.

Иногда статизм определяют по другой формуле: Δ = ( Y m a x — Y min)/ Y ср, причем Y ср = 0,5( Y m a x + Y min) — среднерегулируемая величина Y . Статизм называют положительным, если с ростом нагрузки значение Y уменьшается, и отрицательным, если значение Y увеличивается.

В астатических системах статизм равен нулю и поэтому зависимость регулируемой величины от нагрузки представляет собой линию, параллельную оси нагрузки (рис. 7,6).

Рассмотрим, например, астатическую систему автоматики (см. рис. 8), в которой напряжение генератора регулируется изменением сопротивления реостата R , включенного в цепь обмотки возбуждения L.

Астатическая система автоматики

Рис. 8. Астатическая система автоматики

Серводвигатель М начинает вращаться и перемещать ползунок реостата R всякий раз, когда на входе усилителя А появляется сигнал Δ16; U об отклонении напряжения генератора U ср от заданного значения U p . Ползунок реостата перемещается до тех пор, пока сигнал об отклонении не станет равным нулю. Такая система отличается от другой системы тем, что для поддержания нового значения тока возбуждения не требуется сигнала на выходе усилителя А. Это отличие и позволяет избавиться от статизма.

Во всех ранее приведенных примерах предполагалось, что воздействие на рабочий орган производилось непрерывно в течение всего промежутка времени, пока существует отклонение регулируемой величины от заданной. Такое управление называется непрерывным , а системы — системами непрерывного действия .

Однако существуют системы, называемые дискретными, в которых воздействие на рабочий орган осуществляется с перерывами, например система регулирования температуры подошвы утюга, в которой регулирующее воздействие может принимать только одно из двух фиксированных значений при непрерывном изменении регулируемой величины — температуры.

В этой системе регулирование температуры осуществляется включением и отключением нагревательного элемента R по сигналу датчика температуры (смотрите — Базовые элементы автоматики). При увеличении температуры сверх уставки датчик размыкает свой контакт и отключает нагревательный элемент. При снижении температуры ниже уставки нагревательные элементы включаются. Эта система не имеет устойчивого промежуточного состояния рабочего органа, а он занимает лишь два положения — включено в сторону «больше» или включено в сторону «меньше».

Объект регулирования в системе автоматики

Для обеспечения необходимого качества процесса регулирования в системе могут быть предусмотрены специальные устройства, называемые обратными связями . Эти устройства отличаются от других тем, что сигнал в них имеет направление, обратное основному управляющему сигналу.

Для примера на рис. 8 изображена обратная связь Е по отклонению регулируемой величины Δ U , соединяющая выход усилителя А со входом элемента сравнения UN. При положительной обратной связи Е на выходе элемента сравнения UN получается сумма величин Δ U и Z, а при отрицательной — их разность.

Структурная схема системы телемеханики

Рис. 9. Структурная схема системы телемеханики

Рассмотренные системы автоматики предполагают непосредственную связь всех входящих в них элементов. Если элементы системы автоматики расположены на значительном удалении друг от друга, для их соединения используют передатчики, каналы связи и приемники. Такие системы называют телемеханическими .

Телемеханическая система состоит из пункта управления, где находится оператор, управляющий работой системы, одного или нескольких контролируемых пунктов, на которых расположены объекты контроля A 1 — An, линий связи L1A — LnA (каналы передачи данных), соединяющих пункт управления Е1М с контролируемыми пунктами Е2А — Еn (рис. 9). В телемеханической системе по линиям связи можно передавать как все, так и некоторые виды контрольной и управляющей информации.

При передаче информации только о параметрах ОК телемеханическую систему называют с истемой телеизмерения , в которой сигналы с выходов датчиков (измерительных преобразователей, установленных на ОК) передаются на пункт управления Е1М и воспроизводятся в виде показаний стрелочных или цифровых измерительных приборов. Информация может передаваться как непрерывно, так и периодически, в том числе и по команде оператора.

Если на пункт управления передается только информация о состоянии, в котором находится тот или иной объект контроля («включен», «выключен», «исправен», «неисправен»), такую систему называют системой телесигнализации .

Телесигнализация, как и телеизмерение, выдает оператору исходные данные для принятия решения по управлению ОК или служит для выработки управляющих воздействий в системах телеуправления и телерегулировки. Основное отличие этих систем от предыдущих заключается в том, что в первой из них используются дискретные сигналы типа «включить», «выключить», а во второй — непрерывные, подобно обычным системам регулирования.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Ресанта 220 не регулирует ток
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector