Аппаратные средства систем управления ЭТУС

ТП) – представляет ссобой человеко-машинную систему, предназначенную для выработки и

реализации управления технологическим объектом управления в соответствии с некоторым принятым критерием.

Технологический объект управления (ТОУ) – это совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по регламенту процесса производства.

Классификация АСУ ТП

В зависимости от решаемых задач АСУ ТП может иметь различную структуру.
Выделяют 3 класса АСУ ТП:
локальные системы управления,
централизованные системы управления
распределенные системы управления.

с компактно расположенным оборудованием, и несложными задачами управления.
Примеры локальных систем:

системы стабилизации, слежения, программного управления.
Основные элементы локальной системы: датчики, исполнительные устройства и локальные регуляторы.
В системе обычно предусматриваются элементы ручного управления и связи с оператором.
В зависимости от реализации регулятора локальные системы могут быть как аналоговыми так и цифровыми.

сложными или разнообразными функциями управления или большим количеством сигналов «вход-выход».

В системе есть два уровня:
на нижнем уровне находятся объекты управления с датчиками и исполнительными устройствами
на верхнем управляющая вычислительная машина (УВМ) и устройство сопряжения с объектом (УСО).
УСО преобразует различные по виду сигналы от датчиков (входные сигналы), в цифровой код в формате, определяемом конкретной УВМ.

предполагает, что САУ различного уровня интегрированы в единую систему, охватывающую

весь процесс жизнедеятельности предприятия. Модель имеет форму пирамиды.

Самый нижний уровень (Field, полевой) включает: датчики и исполнительные устройства. На этом уровне обмен информацией производится по AS – интерфейсу. Название AS происходит от слов датчик (Sensor) и исполнительное устройство (Activator). Объединяет устройства локального управления и интерфейсы между ними. Этими устройствами являются локальные регуляторы и программируемые логические контроллеры (ПЛК).

сбора данных. Уровень организации производства, цеха. Исполнительная система производства MES.

Это промежуточный слой, который служит для организации технологической подготовки производства.

На следующих уровнях решаются задачи:
1) Планирование и контроль последовательных операций любых ТП.
2) Управление производственными (станки) и людскими (персонал) ресурсами в рамках нескольких ТП;
3) Распределение работ по заказам;
4) Техническое обслуживание оборудования;
5) Управление качеством.

не от русского "контроль" (учет, проверка).
Контроллером в системах автоматизации

называют устройство, выполняющее управление физическими процессами по записанному в него алгоритму, с использованием информации, получаемой от датчиков и выводимой в исполнительные устройства.
Все микроконтроллеры можно условно разделить на 3 класса в соответствии с их разрядностью:
8-разрядные
16-разрядные
32-разрядные

решения широкого круга задач управления различными объектами.
Основными областями их

применения являются бытовая и измерительная техника, промышленная автоматика, автомобильная электроника, теле-, видео- и аудиоаппаратура, средства связи.

16-разрядные микроконтроллеры во многих случаях являются усовершенствованной модификацией своих 8-разрядных прототипов.
Основная сфера применения таких микроконтроллеров – сложная промышленная автоматика, телекоммуникационная аппаратура, медицинская и измерительная техника.

16-разрядные

32-разрядные микроконтроллеры содержат высокопроизводительный процессор, соответствующий по своим возможностям младшим моделям микропроцессоров общего назначения.
Они находят широкое применение в системах управления сложными объектами промышленной автоматики (двигатели, робототехнические устройства, средства комплексной автоматизации производства), в контрольно-измерительной аппаратуре и телекоммуникационном оборудовании.

32-разрядные

дискретный код (цифровой сигнал).
АЦП состоит из 3х этапов:
дискретизация
квантование
кодирование

Дискретизация
Дискретизация – это

переход аналоговых сигналов к дискретным существующих в некоторых моментах времени.
Сигнал дискретизируется (разбивается на равные участки - семплы).
Дискретный сигнал копия аналогово сигнала.

Чем меньше семпл, тем качественнее преобразование.
Если частота дискретизации высокая, то можно с высокой достоверностью сказать какой был сигнал изначально.

квантования зависит от разрядности АЦП (8,16,32).
На данном уровне дискретным значениям

присваивается двоичный код.

Кодирование

Кодирование – замена квантового значения отсчета соответствующим двоичным числом.

приложения больших усилий для перемещения устройств. В большинстве случаев они

более мощные, чем другие типы исполнительных механизмов сравнимого размера.

ГИМ- устройства преобразующие входной сигнал регулятора при помощи силы жидкости под давлением в целях реализации механического движения

в цилиндр только через один порт и действует только на

одну сторону поршня. Единственная сила, которая действует чтобы возвратить поршень в исходное положение – это вес поршня.

цилиндр только через один порт и действует только на одну

сторону поршня.
В верхней части цилиндра устанавливается пружина. Поршень выталкивается вверх сжимая пружину при подачи жидкости. При уменьшении давления жидкости пружина возвращает поршень в первоначальное положение.

Жидкость подается через любой из портов. При подачи жидкости в

один порт из другого порта вытекает равная по объему жидкость. В результате поршень передвигается в цилиндре вверх или вниз.

например, для выбора положения вентиля, управляющего потоком пара, воды или

других жидкостей. Для управления положением заслонки или жалюзи, течением воздуха или других продуктов технологического процесса.

ПИМ – устройство которое использует давление сжатого воздуха в целях реализации механического движения.

через один порт и действует только на одну сторону мембраны.

При подаче давления мембрана прогибается вверх, сжимая пружину и поднимая шток.
Шток двигается пропорционально величине приложенного давления воздуха, через порт ввода давления.

Головка ИМ разделена на две камеры мембраной и двумя металлическими

дисками. Имеется два порта по одному для каждой камеры.
При подаче давления через нижний порт мембрана и шток перемещаются вверх.
Соответственно при подаче давления через верхний порт мембрана и шток перемещаются вниз.

развития тяги и создания давления.
позволяет обеспечить большое перемещение штока, которое

ограничено лишь длинной цилиндра.
поршень перемещается под действием давления воздуха через один порт.
в это время воздух на другой стороне поршня выпускается через другой воздушный канал соединенный с атмосферой.

требуются небольшие усилия для перемещения регулирующего органа или, наоборот, нужно

приложение большой силы.

ЭИМ – устройство преобразующее выходной сигнал регулятора при помощи электрической энергии, чтобы произвести механическое движение.

Представляют собой соленоид (цилиндрическую катушку втягивающую в себя ферромагнитный стержень

)

Ток проходит через обмотку, катушка становится электромагнитом.
Якорь притягивается электромагнитом и перемещается внутрь катушки вызывая изменение положения связанного с ним устройства.
При отключении тока якорь возвращается в исходное положение пружиной.

и развивают большое тяговое усилие.
Прямоходовые имеют большой ход якоря и

быстродействие.

ведомая полумуфта
Муфта – устройство служащее для сцепления двух валов, т.е.

для передачи механического момента с одного вала (ведущего) на другой (ведомый).
Управление муфтой осуществляется с помощью электрического сигнала. Реализуется преобразование электрического сигнала в механический вращающий момент.

Фрикционная муфта
1 – вал приводного механизма, 2 – ведущая полумуфта, 3 – возвратная пружина, 4 – вал рабочего механизма, 5 – ведомая полумуфта,
6 – обмотка, 7 - контактные кольца

– корпус ведомой полумуфты,
3 – обмотка,
4 – корпус ведущей

полумуфты,
5 - немагнитная вставка,
6 – заполнитель,
7 – контактные кольца для подвода питания.

Передача вращающего момента осуществляется за счет того, что зазор между ведомой и ведущей муфтами заполнен смесью зерен ферромагнитного материала и наполнителя.
При пропускании о тока через катушку муфты создается магнитный поток заставляя ферромагнитные зерна ориентироваться вдоль силовых линий и образовывают мостики, связывающие ведущую и ведомую полумуфты