Transcript Automatizační prostředky – základní pojmy

UČÍME V PROSTORU
ELEKTROTECHNIKA
Název předmětu: Automatizační technika
Název a ID tématu: Automatizační prostředky (EL 54)
Zpracoval(a):
Ing. Josef Kovář
Úvod do automatizace
AUTOMATIZACE představuje
významný prostředek pro zvýšení
produktivity, jakosti a konkurenční
schopnosti výroby a služeb.
Je to proces, kdy technická zařízení
využíváme k nahrazení nejen fyzické
práce člověka, ale zejména k
nahrazení duševní řídicí činnosti lidí.
Trocha historie
Slovo automat je řeckého původu - autómatos = sám o sobě jednající.
AUTOMATIZAČNÍ PROSTŘEDEK
-
technické zařízení nebo programový
prostředek, který je možno využít při
automatizaci.
Rozdělujeme je podle různých hledisek:
podle druhu zpracovávané energie
(elektrické, pneumatické, hydraulické,
optické, mechanické)
podle vykonávané funkce (čidla,
převodníky, akční členy, regulátory, řídicí
počítače, průmyslové komunikační sítě…)
Druhy automatizačních prostředků
Podle fyzikální podstaty rozlišujeme
automatizační prostředky:
 pneumatické
 hydraulické
 elektrické
Volba druhu závisí na požadovaných
technických a provozních
vlastnostech řídicího systému.
Pneumatická energie využívá stlačený
vzduch, který se vyrábí pomocí kompresorů a
uchovává se v tlakových nádobách.
Výhody:
•nezpůsobuje jiskření
•spolehlivě pracuje i ve vlhkém a prašném prostředí
•snese velké a nárazové zatížení
•jednoduchá konstrukce, údržba, spolehlivost,
životnost
•možnost tlumení
Nevýhody:
•při konstantní teplotě jeho stlačitelnost
•signál lze přenášet na vzdálenost do 300 m
•menší funkční rychlost než u el. přístrojů
•vysoké ceny kompresorových stanic
•činnost ovlivňuje teplota
Hydraulická energie využívá olej, který
je při konstantní teplotě nestlačitelný.
Výhody:
•dosažení velkých sil a momentů
•značná životnost a spolehlivost systému
Nevýhody:
•značná náročnost na výrobu, na přesnost
geometrických tvarů a vůlí
•velká náročnost na čistotu kapaliny
•nutnost svádět prosáklý olej zpět do zásobníku
•omezené vzdálenosti přenosu do 60 m
•složitá konstrukce
Elektrický systém
Výhody:
•signál může být stejnosměrný, střídavý, spojitý,
nespojitý
•okamžité šíření signálu na neomezené
vzdálenosti
•snadné zpracování velkého počtu regulovaných
veličin
•možnost použití zesilovačů
•snadný přenos výkonu
•snadné provádění operací s el. signály jak
v analogové, tak i číslicové formě
Nevýhody:
•nelze použít ve výbušném prostředí
Schéma automatického řízení
Schéma automatického ovládání
AUTOMATICKÉ OVLÁDÁNÍ je charakterizováno přímým
otevřeným řetězcem bez zpětné vazby.
Příklady
automatizačních prostředků



Vstupní - snímače - např. tlačítka,
přepínače, potenciometry, relé, paměti,
snímače fyzikálních veličin, A/D
převodníky
Zprostředkovací – převodníky signálů,
zesilovače, log. obvody, regulátory,
počítače (jednočipové, průmyslové, PLC…)
Výstupní – výkonové zesilovače,
regulační orgány
Výstupní členy
Zesilovač - každé zařízení, které
umožňuje vstupním signálem nízké
úrovně ovládat výstupní signál vyšší
úrovně, dodávaný z napájecího
zdroje.
Poměr obou signálů se nazývá zesílení.
Nespojité hydraulické zesilovače se používají
při realizací základních logických funkcí. Jsou to
zařízení, která umožňují otevírání a hrazení
proudu kapaliny.
Spojité hydraulické zesilovače se používají
především pro regulační účely.
Nespojité hydraulické
zesilovače (a,b)
Spojité hydraulické zesilovače (c,d)
Akční členy
Aby řízený objekt dosáhl žádaného stavu, musí
řídicí systém aktivně a cílově ovlivňovat vstupní
veličiny řízeného objektu. V praxi to znamená řídit,
tj. zvětšovat nebo zmenšovat toky látek a energií
vstupujících do technologického procesu pomocí
akčních členů.
Elektrické pohony
Základní části elektrického pohonu ventilů
Stejnosměrné motory
Pro řízení parametrů el. energie použité k napájení
stejnosměrného motoru se užívají usměrňovače a
stejnosměrné měniče.
Jednofázový
můstkový střídač
Princip stejnosměrného
měniče
Indukční motory
Jednofázový měnič - měnící frekvenci
napájecího napětí - tvořený dvěma
antiparalelně zapojenými usměrňovači U1
(tyristory T1, T2) a U2 (tyristory T3, T4,) z nichž
U1 propouští pulzy tvořící kladnou půlvlnu a U2
zápornou půlvlnu výstupního lichoběžníkového
napětí Uv.
Krokové motory
Vzhledem k rozvoji číslicové techniky se rozšiřuje
užití krokových motorů, jejichž úhel natočení
hřídele je dán počtem impulzů přivedených na
řídicí vinutí. Charakteristickým znakem je proto
nespojitý pohyb hřídele, daný úhlovými skoky =
kroky, které jsou odezvou rotoru na jeden řídicí
impulz.
Krokový motor s
pasivním rotorem.
Motory s piezoelektrickým pohonem
Nový typ pohonů. Slučují v sobě jednoduchou mechanickou stavbu s
nízkými otáčkami či rychlostí, vysokým momentem a tichým chodem.
Jsou používány ve fotoaparátech a kamerách, v robotíce i v
automobilovém průmyslu. Konstruují se jako lineární nebo rotační.
Elastická vrstva
Střídavě poůlarizovaná
piezoelektrická vrstva
Podstatou funkce
piezoelektrických
motorů je vyvolání
deformace povrchové
vrstvy statoru, která se
převádí na rotační
pohyb rotoru.
Piezoelektrická
vrstva
Elastická vrstva
Eelektroda 1
Eelektroda 2
Eelektroda 3
Struktura piezoelektrického
měniče
Deformace vlivem přiloženého
napětí
Konstrukční řešení
piezoel. motoru
Přenos signálů
Prostředky pro přenos signálů:
Jednotlivé prostředky si mezi sebou musí
předávat signály. Snímač naměří nějakou
hodnotu fyzikální veličiny na měřené
soustavě a přes rozhraní ji posílá přes
zesilovač a převodník do regulátoru.
Z regulátoru vystupuje jiný signál, který
následně působí zpět na regulovanou
soustavu.
Pro přenos se používají:





Mechanický signál (táhla, bowdeny,
řemeny apod.)
Pneumatický signál (různé typy potrubí)
Hydraulický signál (různé typy potrubí)
Elektrický signál (twistedpair, koax)
Optický signál (plastová, skleněná
vlákna)
Seznam použité literatury


KNIHA: BENEŠ, Pavel. Automatizace a automatizační technika.
Praha: Computer Press, 2000, ISBN: 80-7226-248-3.
PETERKA, Jiří. eArchiv.cz . 14.11.2013. Přístup ke zdroji:
http://www.earchiv.cz/a96/a645k150.php3