Автоматика

1.Основные понятияи определения

Автоматика– раздел техническойкибернетикиизучающейвопросы управления,а также созданияоптимальногоиспользованиятехническихсредств управленияи регулирования

Управление– процесс воздействияна объект сцелью измененияего состояниядля достиженияпоставленнойцели, осуществляетсярегулятором

Техническийобъект – машина,прибор, система

Объектуправления– характеризуетсяразличнымипараметрами(Хвых – текущеезначениерегулируемогопараметра вданный моментвремени)

Совокупностьуправляющегоустройства(регулятора)и объекта управления(регулирования)наз-ся системойавтоматическогоуправления

Ху –управляющеевоздействие; УУ –управляющееустройство; Хз – заданноезначение выходнойвеличины; ОУ– объект управления

2. КлассификацияСАР.

Автоматическиесистемы управленияделятся поназначениюна:

1. Автоматическиесистемы контролятехнологическихпараметров(АСК)

2. Автоматическиесистемы сигнализации(АСС)

3. Автоматическиесистемы регулирования(АСР или САР)

4. Автоматическиесистемы управлениятехнологическимипроцессами(АСУТП)

5. Автоматическиесистемы управленияроботизированнымикомплексами(АСУРК)

6. Автоматическиесистемы управленияпредприятием

3. 4. 5. ПринципрегулированияСАР (Замкнутыеи разомкнутыеСАР)

АСР попринципурегулированияделятся насистемы:

1. Регулированиепо возмущению

2. Регулированиепо отклонению

3. Комбинированноерегулирование

Регулированиепо возмущению(Разомкнутаясистема)

Прирегулированиипо возмущениювыделяетсянаиболее существенныйвозмущающийфактор, которыйизмеряетсяи подаётся навход автоматическогорегулятора

Достоинстватакой системы:1) Простота; 2) Малаяинерционность(быстродействиесистемы)

Недостатки:1) Не учитываютсядругие возмущающиефакторы; 2) Неучитываетсят-ра в помещении.

Регулированиепо отклонению(Замкнутаясистема)

Прирегулированиипо отклонениюизмеряетсявыходной параметри подаётся навход автоматическогорегулятора.В АР сравниваетсязаданное значениеи действительное.Определяетсяошибка регулированияХ=Хз-Хвых.И по величинеошибки вырабатываетсярегулирующеезначение.

Достоинства:1) Выработкарегулирующеговоздействияв независимостиот возмущающегофактора; 2)Учётдействительногопараметра иоценка ошибки

Недостатки:1) Наличие ошибкирегулирования;2) Малое быстродействие;3) Склонностьсистемы кперерегулированию.

Перерегулирование– колебаниерегулируемогопараметра околозаданногозначения.

Комбинированныйпринцип регулирования (Замкнутаясистема)

Прикомбинированномпринципе имеетсяконтур регулированияпо отклонениюи возмущению

Достоинстваобъединяются

Недостатки:1) Большая стоимость;2)Склонностьк перерегулированию

6. СтруктураСАР

ОУ –объект управленияУПУ– усилительно-преобразовательноеустройство

РО –регулирующийорганСЭ –сравнительныйэлемент

ИМ –исполнительныймеханизмЗ –задатчик

Системарегулированияпо отклонениюи системакомбинированногорегулированияимеют контуробратной связи.Такие системырегулированияназ-ют замкнутыми.

8.Решение линейныхдиф-ых ур-ийСАР и их передаточныеф-ции

Хвыхобщ(t) отражаетпереходныйпроцесс и наз-сяпереходнойсоставляющей(или свободнойсоставляющей)

Хвыхчастное(t) описываетустановившейсяпроцесс соответствующийновому значениювходной и выходнойвеличины(принуждённаясоставляющая)

В решенииур-ий используютметод преобразованийЛапласа

ПрипреобразованииЛапласа переменнаяt заменяетсяна комплекснуюпеременнуюt с помощьюинтегрирования

ПосленахожденияХвых(t) пользуютсяобратнымпреобразованиемЛапласа.

С1,С2…Сn– к-енты определяемыеиз начальныхусловий

p1,p2,…pn - корнихарактеристическогоур-ия

9. Временныединамическиехар-ки САР

ПриисследованииСАР и отдельныхэлементов этихсистем пользуютсяступенчатымизменениемвходной величины.При этом ступенчатоевоздействиевходной величиныпринимаютравное 1.

f(t)=Xвх = 0 приt0

Эта зависимостьназ-ся единичнойф-цией имеющейслед вид

Хвх=х_вх/х_вх0х_вх0– базоваявеличина

Изменениевыходной величиныпри единичномступенчатомизменениивходной величиныназ-ся ф-циейh(t)

Хвх=А*1(t)Хвых - криваяразгона. Реакциявыходной величинына ступенчатоевоздействиене равное единичнойф-ции наз-сякривой разгона.

У импульснойф-ции площадьимпульса = 1.

Изменнениевыходной величиныпри воздействии

ф-циина входе наз-сявесовой ф-цией(t); (t)=1’(t)– яв-ся производнойединичной ф-ции

Весоваяф-ция (t)=h’(t); h(t)=

(t)dt

10. Частотнаяхарактеристика

ПрииспользованииСАР используютсяне только ступенчатыевоздействияна входе, но ивоздействиевходной величиныизменяющейсяпо гармоническомузакону

Хвх=Авх*SintХвых=Авых*Sin(t+)

Амплитудно-частотнаяхар-ка (АЧХ) –

Фазово-частотнаяхар-ка (ФЧХ)

Частотнаяпередаточнаяф-ция

Частотнаяпередаточнаяф-ция получаетсяиз W(p) путём заменыp на j

W(j)=Rе()+j*Im()

Еслиизменять от 0 до бесконечностито будет менятьсявектор К и угол.Конец этоговектора опишеткривую называемуюгодографом.Годограф естьизображениеАФЧХ. КромеАЧХ, ФЧХ и АФЧХиспользуютлогарифмическиехарактеристикикоторые наз-сялогарифмическаяамплитудно-частотнаяхарактеристикаЛАЧХ L()=20*lgK()

ЛАЧХ ()=20*lg()

11. РазбиениеСАР на типовыеэлементарныединамическиезвенья

Дляудобства анализаСАР расчленяютна составляющиеэлементы описываемыеопределённымтипом диф-ыхур-ий. Такихэлементовописываемыхтиповыми ур-мив природе существует6 штук. Это типовыеур-я не вышевторого порядка.Элементы описываемыетакими ур-миназ-ся типовымидинамическимизвеньями. Имеяур-я отдельныхзвеньев можнополучить ур-явсей реальнойсистемы.

12. Апериодическоезвено и егохарактеристики.

Особенностьюапериодическихзвеньев яв-сявозможностьнакопленияв них энергии(во вращающихсямассах, тепловыхобъектах) илиматериалах(бункеры, различногорода накопители).Переходныепроцессы втаких звеньяхописываютсядиф ур-ми первогопорядка. T –постояннаявермени звена,k – к-ент передачи(усиления) звена

13. Пропорциональное(безинерционное)звено

В этихзвеньях (рычажныймеханизм, редуктор)выходная величинамгновенноизменяетсявслед за изменениемвходной величины.

k – к-ентпередачи (усиления)звена

Хвых=К*Хвх

14. Интегрирующеезвено

Интегрирующимназ-ся звеноу котороговыходная величинапропорциональнаинтегралу повремени отвеличины, подаваемойна вход. Примероминтегрирующегозвена яв-сяротационныйпитатель, подающийматериал избункера натранспортёр,гидро и пневмодвигатель

15. Дифференцирующеезвено

В диф-рующемзвене выходнаявеличина яв-сядиф-лом от входной.

Хвых=Т*dХвх/dt.Примером такихзвеньев яв-сяамортизаторымеханическихсистем. На пракиткешироко используютсяреальные диф-рующиезвенья (стабилизирующийтрансформатор)

Эти звеньяпри достаточномалом Т и большомk соответствуютидеальнымдиф-щим звеньям,т.к. Хвых=k*T* dХвх/dt

16. Колебательноезвено

Колебательнымяв-ся звенопереходныепроцессы которогоописываютсядиф ур-ем второгопорядка. Т1,Т2– постоянныевремени колебательногозвена

Кколебательнымзвеньям можноотнести центробежныймаятник, гидравлическиеёмкости связанныетрубопроводом.Обязательнымусловием дляколебательногозвена яв-сякомплексностькорней харак-когоур-я.Если корнихар-кого ур-явещественныеи отрицательныето процессыв звене имеютапериодическийхарактер.

17. Звенозапаздывания

Звенозапаздыванияхарактеризуетсяур-ем видаХвых(t)=k*Хвх(t-)

Т.е.выходная величинавоспроизводитвходную сзапаздываниемпо времениравным .

18. Структурныепреобразованияпри различныхсоединенияхзвеньев

В основеиспользованияструктурныхсхем лежатструктурныеметоды и структурныепреобразования.

Теорема1.

Припоследовательномсоединениизвенья с передаточнымиф-циями W1…Wn замещаютсяодним эквивалентнымзвеном с передаточнойф-цией W= W1,…,Wn. Действительнодля каждогозвена и условияхих последовательногосоединенияможно написать

Хвых1=W1*Хвх1Хвх2=Хвых1

Хвыхn=Wn*ХвхnХвхn=Хвыхn-1

Теорема2.

Припараллельномсоединениизвенья с передаточнымиф-циями W1…Wn замещаютсяодним эквивалентнымзвеном с передаточнойф-цией W= W1+…+Wn. Действительнонаписав ур-я

Хвых1=W1*Хвх1Хвх1=Хвх2=…Хвхn= Хвх

Хвых=Хвых1+Хвых2+…Хвыхn

Теорема3.

Приохвате звенаWпр обратнойсвязью Wo.c. (отрицательнойили положительной)система замещаетсяодним эквивалентнымзвеном с передаточнойф-цией

W=Wпр/(1+-Wпр*Wо.с.)

Wпр –передаточнаяф-ция в прямойцепи; Wo.c. – передаточнаяф-ция цепи обратнойсвязи (знак + взнаменателедля отрицательнойсвязи; знак –для положительнойобратной связи)

Действительнонаписав ур-я

Хвых=Wпр*Х

Хо.с=Wo.c.*Хвых

Х=Хвх+-Хо.с.

и решивих совместнополучим ур-еW=Wпр/(1+-Wпр*Wо.с.)

Структурныеметоды широкоиспользуютсяв инженернойпрактике дляхарактеристикипроцессов вэлементах исистемах автоматики

Структурныесхемы элементовавтоматическихсистем формируютсяна основесовокупностиур-ий, которыесвязываютхарактеристикипроцесса спараметрамии начальнымиусловиями этогопроцесса всочетании сучавствующимтехнологическимоборудованием.

20. Критерийустойчивости.

Критерииустойчивостипозволяютсудить обустойчивостиСАР без отысканиякорней характеристическогоур-я. Кроме тогоэти критериипозволяютустановитьпричину неустойчивости,а также наметитьпути и средствадостиженияустойчивостиСАР

КритерийРауса-Гарвица;Критерий Михайлова;Метод Найквиста

КритерийНайквистабазируетсяна частотномметоде исследования.

«Системаавтоматическогорегулированияустойчиваяв разомкнутомсостоянии будетустойчива ив замкнутомсостоянии еслигодограф АФЧХэтой системыв разомкнутомсостоянии неохватываетточку имеющуюкоординаты(-1;j0).

Погодографуустойчивостисистемы можносудить о запасеустойчивостипо модулю и пофазе. Модульустойчивости– m=1/OA; l – величинаопределяющаяустойчивость.Система достаточноустойчива еслиm>=2-3.

Устойчивостьоцениваетсяи по фазе

Ψ –определяетзапас устойчивостипо фазе; Ψ=30…40^о

21. Качественныехар-ки переходныхпроцессов САР

Качестворегулированияпринято оцениватьслед показателями:величинойперерегулиорвания,быстродействием,колебательностью,статическойточностью.

Перерегулирование– наз-ся отношениеразности междумаксимальными установившимисяотклонениямирегулируемойвеличины к еёустановившемусяотклонению.

Нарисунке показаноизменениевеличины приступенчатомвоздействии.Переррегулирование(в%) определяетсяпо формуле.

|[Хmax-Х()]/Х()|*100

Хmax –максимальноеотклонениерегулируемойвеличины;

Х()– установившеесяотклонениерегулируемойвеличины

Вомногих практическихСАР 20-30%

Быстродействиеавтоматическихсистем характеризуетсявременнымиоценками, ккоторым относятсявремя запаздывания,определяемаяпо хар-ке переходногопроцесса (смрисунок), приХ=0,1*Х();время установленияt_y,соответствующеевремени прикотором переходныйпроцесс изменитьсяот 0,1 до 0,9 установившегосязначения; времярегулированияt_р,в течение которогоотклонениерегулируемойвеличины отХ()превышаетнекотороедопустимоезначение ; |[Х(t)-Х()]/Х()|*100>. Обычно =5%.

Колебательностьопределяетсячислом полныхколебанийрегулируемойвеличины завремя регулирования.В практическихСАР показательколебательностине превышает3 колебаний.

Статическаяточность –точностьрегулированияв установившемсярежиме, определяемомустановившейсяошибкой системыкоторая зависитот к-ента еёусиления. Чемвыше требуемаястатическаяточность системы,тем большедолжен бытьк-ент усиленияk; Х()=k_f* f/ (1+k); k_f– к-ент усилениясистемы поканалу возмущения.

Расчётпереходногопроцессаосуществляетсяпо ур-юХ(t)=Х()+Ci*e

p_i– корнихарактеристическогоур-я замкнутойСАР, Сi – постоянныеинтегрированияопределяемыеиз начальныхусловий (дляэтого надознать значениеХ(t)и (n-1) её производныхпри t=0)

22. Критериидля оценкикачества переходныхпроцессов

Напрактике качествоавтоматическихсистем во многихслучаях анализируетсяприближённо:по степениустойчивости,или по частотными интегральнымоценкам качества.Степень устойчивостихарактеризуетсяабсолютнымзначением ближайшегок мнимой осивещественногокорня или вещественойчасти комплексныхкорней харатеристическогоур-я системыближайших кмнимой оси.Оценка по степениустойчивостиопределяетвремя затуханиясоставляющейпроцессы отближайшегокорня к мнимойоси. Чем большестепень устойчивости,тем меньшевремя регулирования.

Частотныеоценки качестваиспользуютследующиеметоды по полосепропусканиячастот, по максимумуамплитудно-частотнойхар-ки, по вещественнойчастной хар-ки,по границеД-разбиения.

Интегральнаяоценка качестваАС основанана вычисленииопределённыхинтегралов

Интегральнаяоценка пригоднадля систем смонотоннымипроцессамибез перерегулирования.Качество системытем выше чемменьше. Интегральныеоценки можноприменять длясистем с колебательнымхарактеромпереходногопроцесса. ПараметрыАС выбираютиз условиямаксимумауказанныхинтегралов.

23. Законырегулирования

Качестворегулированиязависит отзаконов регулирования.Закон регулирования– математическаязависимостьмежду входнойи выходнойвеличинами

Хвых=С₁*Хвх+ С₂* Хвх*dt + C_3*dXвх/dt

С₁,С₂,C₃ –постоянныеназываемыепараметраминастройкирегулятора

С₁*Хвх– П-закон –пропорциональныйзакон

С₂* Хвх*dt – И-закон– интегральныйзакон

C_3*dXвх/dt– Д-закон –дифференциальныйзакон

ПИД-закон– ПИД-регулятор

24. Пропорциональныерегуляторы(статические)

Хвых=Кр*Хвх; Кр– к-ентусиления передачи;Хвых=Хр,Хвх=Хзад-Хустанов.

П-регуляторы– регуляторыу которыхрегулирующеевоздействиеизменяетсяпропорциональноотклонениюрегулируемогопараметра.

П-регуляторможет иметьравновесноесостояние приразличныхзначенияхрегулируемогопараметра этояв-ся его недостатком.Достоинства:высокое быцстродействие,высокая устойчивостьпроцессарегулирования,простота реализации.Недостаток:наличие остаточногоотклонения.

25. Интегральныерегуляторы.(астатические)

Хвых=Кр

Хвхdt;dХвых/dt=Кр*Хвх*dt

В И-регуляторескорость изменениявыходной величины(регулирующеговоздействия)пропорциональнавыходной величинерегулируемогопараметра отзаданногозначения. Приотклонениирегулируемогопараметрарегулятор будетизменять регулирующеевоздействиедо тех пор покане восстановитсязначение регулируемойвеличины доуровня заданногознаячения.И-регулятордостаточноточно поддерживаетзаданное значениерегулируемогопараметра, нот.к. процесспротекаетмедленно иносит колебательныххарктеер, тов в чистом видепроявляетсяредко. Частоэтот такойрегуляториспользуютвместе с П-регуляторомобразуя ПИ-регулятор.

26. ПИ-регулятор

У этогорегуляторавыходная величинаХвых=Кр*(Хвх+

Хвхdt/Т)ПИ регуляторпредставляетсобой соединениепропорциональногоинтеграла синтегральным

27. ПИД-регулятор

Хвых=С1*Хвх+С2*

Хвхdt+С3*dХвх/dt

ПИД-регуляторможно можнорассматриватька ПИ-регулятордополненныйэлементомучитывающимскорость изменениявходной величины.Этот элементещё наз-ют изодрамом.Изодрамныйрегуляторработает непрерывнои в первый моментвремени послеизменениявходной величиныреагирует наскорость изменениявходной величины.

28. Приборыи средстваавтоматизации.Понятие о ГСП.

ГСП– гос-ая системапром приборови средствавтоматизации,регламентируетсяединой системойстандартовприборостроения.Она включаетслед средства(приборы иустройства):получениеинформации,дистанционнаяпередача ителепередачаинформации,обработкиинформациии выработкикоманд управления,дистанционнаяпередача ителепередачакоманд управления,воздействиена управляемыйпроцесс. В ГСПпредусмотренаширокая стандартизацияи унификациявсех измеренийна основеагрегатно-блочно-модульногопринципа, ихпостроениеиз унифицированныхэлементов,модулей, бланкови узлов.

ГОСТ26001-80. Предусмотренатакже согласованностьинформационных,энергетических,материальных,и конструктивныхсвязей междуприборами,источникамипитания, энергиейи вспомогательнымиматериалами.На базе стандартизациии унификации5 групп параметров:входных и выходныхсигналов; источниковэнергии; вспомогательныхматериалов;присоединительныхразмеров (длясоединенияприборов другс другом); габаритныхразмеров приборов.

В зависимостиот вида энергиипредусмотрено3 ветви приборовГСП: Электрическая,пневматическаяи гидравлическая.Есть ещё и четвертаяветвь приборовне имеющихспециальногоисточникапитания ипользующихсяэнергией отбираемойот объектаконтроля илиизмерения.

29. Условныеобозначенияприборов исредств автоматизациина функциональныхсхемах.

Схемыавтоматизациивыполняют безмасштаба. Приэтом всю совокупностьчастей САРделят по следпризнакам:

1. Объектрегулирования5.Регулирующееустройство

2. Измирительныеустройства6.Исполнительныймеханизм

3. Задающееустройство7.Регулирующийорган

4. Суммирующееустройство8.Линии связи

Этасовокупностьчастей САРсоставляетструктурусистемы графическоеизображениеэтих частейназ-ют структурнойсхемой. С помощьюприборов исредств автоматизацииосуществляютизмерение,регулирование,управлениеи сигнализациютехнологическихпроцессовразличныхпроизводств.В основу функциональныхсхем управлениятехнологическимпроцессомположен ОСТ3627-77, ГОСТ 21.404-85

- первичныйизмерительныйпреобразователь,датчик

- тожесамое (допускаемоеобозначение).

Устанавливаютсяпо месту

- то жесамое но приборустановленна щите

• отборноеустройствобез постоянноговключающегоприбора служитдля эпизодическогоподключенияприборов вовремя наладки,снятия характеристики т.д.

- исполнительныймеханизм (диаметр5мм) – общееобозначение– положениерегулирующегооргана припрекращенииподачи энергии(управляющегосигнала) непоказывается

• исполнительныймеханизм открывающийрегулирующийорган припрекращенииподачи энергииили управляющегосигнала.

- исполнительныймеханизм закрывающийрегулирующийорган при прекращенииподачи энергииили управляющегосигнала.

- оставляющийрегулирующийорган в неизменномположении припрекращенииподачи энергии

- Исполнительныймеханизм сдополнительным ручным приводом

- Линиисвязи

- регулирующийорган

Буквенныеобозначенияизмеряемыхвеличин

D– плотность; Е – любаяэлектрическаявеличина; F– расход; G– размер,положение,перемещение; Н – ручноевоздействие; К – время; L– уровень; М– влажность; Р – давление,разряжение,вакуум; Q– качество; R– радиоактивность; S– скорость,частота; Т –темпиратура; U –разнородныепараметры; V – вязкость; W –масса

Для уточненияизмеренногопараметрапредусмотреныдополнительные4 буквы

D(d)– перепад, разность; F(f)– соотношение,доля, дробь; I– автоматическоепереключение; Q(q)– интегрирование,суммированиево времени

Обозначенияфункциональныхприборов

E–чувствительныйэлемент (первичныйпреобразователь); Т – Дистанционнаяпередача; К– станция управления; Y–преобразование,вычисление

Характеристикаработы приборови ср-в автоматизации

Каковаэнергия сигнала:Е – электрическая; Р – пневматическая; G- гидравлическая

Формасигнала: А –аналоговая; D– дискретная

Операциивыполняемыевычислительнымиустройствами

 -Суммирование,K- умножениесигнала напостоянныйк-ент; Х – перемножениесигналов; :- деление сигналовдруг на друга;интегрирование

Порядокбуквенногообозначения

Х,Y,Z1,Z2 Х – измеряемаявеличина; Y– дополнительноеобозначениеизмеряемойвеличины;

5 Z1,Z2– обозначенияфункциональногопризнака прибора.5– номер позиционногообозначения

Функциональныепризнаки прибора

А –сигнализация; I –показания; Rрегистрация; Cрегулирование,управление; Н – верхнийуровень, пределизмеряемойвеличины; L– нижний пределеизмеряемойвеличины; S– включение,выключение,переключение

30. Датчики.Основные понятияи классификация.

Датчики– совокупностьпреобразовательныхустройствслужащих дляпреобразованиявоспринимаемойфизическойвеличины всигнал дляпоследующейобработки,передачи, измерения

Сигналыпо своей природемогут бытьэлектрические,пневматические,гидравлические

ПП – первичныйпреобразовательОП– основнойпреобразовательУ- усилитель

Первичныйпреобразовательназываютчувствительнымэлементом. Оннепосредственновоспринимаетфизическуювеличину

Преобразователи– устройствакоторые преобразуютнекоторуюфизическуювеличину вдругую физическуювеличину

Преобразователиделятся напараметрическиеи генераторные

Параметрические– преобразователив которых меняютсяих параметры(например R,L,C)

Генераторные– преобразователипреобразующиеизменениефизическойвеличины вэлектрическийсигнал

Терморезисторы– сопротивлениезависит от т-ры

Термисторы– термисторыу которыхсопротивлениеуменьшаетсяпри увеличениит-ры: Ме и полупроводниковые

Преобразователи

ПараметрическиеГенераторные

Резистивные

ТензорезисторыПотенциометрические ТерморезисторыФоторезисторыМагниторезисторы

Полупроводниковые Прямые

Металлические Тороидальные

Проволочные Фольговые

Генераторные:

ИндукционныеТермическиеФотоэлектрическиеИонизационные

Элгенераторытермопарыподвлияниемрадиоактивногоизлучения

32. Потенциометрическийпреобразователь

Потенциометрическийпреобразовательсостоит изкаркаса накоторый намотанв один слойпровод с большимудельнымсопротивлениеми подвижногоконтакта слинейным илиугловым перемещениемдвижка скользящегопо виткам провода.Он представляетсобой делительнапряжения.Выходной токIни напряжениеUнзависят отположениядвижка потенциометра,эта зависимостьне линейна,т.е. имеет нелинейнуюстатическуюхарактеристику.Нелинейностьопределяетсяотношениемполного сопротивленияRпотенциометрак сопротивлениюнагрузки Rн.

Причинойнелинейностияв-ся неточностьв механическомдвижении щётки,нерегулярностьшага намоткии т.д., однакопри большомсопротивлениинагрузки Rн>>Rформула принимаетлинейный видUнU*r/R

34. Индуктивныйпреобразователь

Принципдействия индуктивногоизмерительногопреобразователяоснован наизменениииндуктивностиобмотки электромагнитногодросселя взависимостиот перемещенияодной из подвижныхчастей: якоря,сердечникаи др. Простейшиминдуктивнымпреобразователемяв-ся катушкас изменяющимся воздушнымзазором, егоработа основанана изменениимагнитногосопротивлениямагнитопроводапутём изменениядлины воздушногозазора _в.Входное воздействие– перемещениеякоря; выходное– индуктивностьLили выходноесопротивлениеX=*L

Достоинства:простота инадёжность;Недостаток:малая чувствительность,зависимостьиндуктивногосопротивленияот частотытока.

35. Диф-но-трансформаторныйпреобразователь

Диф-но-трансформаторныйпреобразовательимеет подвижныйсердечник,который перемещаетсяотносительнообмоток (плунжер).Первичнаяобмотка 1 состоитиз двух секцийнамотанныхсогласованно,а вторичнаяобмотка состоитиз секций 3 и 4включённыхвстречно. Подвижныйсердечник 2соединяетсяс чувствительнымэлементом накоторый воздействуетизмеряемаяфизическаявеличина(перемещение,давление ит.п.) Создаваемыйпервичнойобмоткойпреобразователямагнитный потокиндуцируетв секциях вторичнойобмотки ЭДСе1 и е2. Значениякоторых зависятот величинытока в обмотке1, его частотыи взаимныхиндуктивностейМ1 и М2 междусекциями 3 и 4и первичнойобмоткой. Присреднем (нейтральном)положениисердечникавзаимныеиндуктивностиМ1 и М2 равны. Приотклонениисердечникавверх или внизот нейтральногоположениязначения однойвзаимнойиндуктивностиувеличивается,а другой уменьшается.Значение ЭДСна выходедиф-но-трансформаторногопреобразователяопределяетсяпо формуле: E=–j**I*(М1-М2).В Диф-но-трансформаторномпреобразователеизменениеположенияплунжера приводитк изменениюамплитудывыходногосигнала и кизменению фазывыходногонапряжения

36. Ёмкостныйпреобразователь

Ёмкостныйпреобразовательотносится кпреобразователямпараметрическоготипа т.к. егопринцип действияоснован наизмененииёмкости конденсаторапод воздействиемвходной величины.Для ёмкостныхизмерительныхпреобразователейиспользуюткоаксиальныекруговые дискиили прямоугольныепластины,расположенныепараллельнодруг к другу(плоскопараллельныйконденсатор),либо 2 цилиндраразных диаметров,один из которыхвставлен вдругой (цилиндрическийконденсатор)Изменениеёмкости можнополучить изменяяпутём воздействиявходной величинырасстояниеdмежду двумяэлектродами,изменяя площадьэлектродов,которая образуетёмкость конденсатораи диэлектрическуюпроницаемостьсреды междуэлектродами.

Ёмкостныепреобразователиимеют нелинейнуюстатическуюхарактеристику.Ёмкость плоскопараллельногоконденсатораС=*S/d;ёмкость цилиндрическогоконденсатораС=2*l/ln(D2/D1), где l – длинацилиндра; D1 иD2 – внутреннийдиаметр внешнегои наружныйдиаметр внутреннегоцилиндров

Достоинства:обладают высокойчувствительностью,простой конструкции,маленькимигабаритнымиразмерами,малой инертностью.Недостатки:на погрешностьвлияют изменениет-ры и влажностиокр среды, изменениегеометрическихразмеровпреобразователя,а также влияютпаразитныеэлектрическиеполя и паразитныеёмкости, поэтомуих нужно тщательноэкранировать.

Этипреобразователииспользуютдля регулированиятолщины продукта,влажности,давления,концентрациижидкости.

37. Измерениет-ур

В текстпр-вах т-ра яв-сяодним из основныхтехнологическихпараметров,определяющимкак ход технологическогопроцесса, таки качествопродукции илиполуфабриката.Например т-рар-ра красителяили р-ра отбеливателяопределяетвремя и качествообработкиволокнистогоматериала, т-раповерхностибарабанов ивоздуха в сушильныхмашинах – времясушки и влажностьвысушенногоматериала, т-ранити или волокна– их св-ва притермообработке.

Жидкостныестеклянныетермометры:принцип действияоснован наобъёмном расширениижидкости, заключённойв закрытомстеклянномрезервуаре.В качестветермометрическойжидкости применяютртуть, этиловыйспирт, толуол,пентал и др.Для сигнализациии регулированият-ры используютконтактныертутные термометры,в которых одиниз контактоввпаян в нижнейточке капилляраи всегда соприкасаетсяс ртутью, а второйконтакт, расположенныйв верхней частикапилляра,может устанавливатьсяна определённойотметке шкалыи соприкасатьсяс ртутью толькопо достижениизаданной т-ры.Достоинства:просты в обращении,имеют высокуюточность измерения.Недостатки:малая механическаяпрочность,невозможностьавтоматическойрегистрациии передачипоказаний нарасстоянии,значительнаятепловая инерция,трудностьотсчёта показанийиз-за плохойвидимостистолба жидкости.

Дилатометрическиетермометрыделят на 2 группы:стержневыеи биметаллические.Действие основанона различномудлинении двухтвёрдых телимеющих различныет-урные к-ентылинейногорасширенияпод влияниемт-ры.

Манометрическиетермометрыоснованы напринципе изменениядавления жидкости,газа или парав замкнутойсистеме в зависимостиот т-ры. Онипредназначеныдля измереният-ры в зависимостиот заполнителя(термометрическогов-ва) от 0 до 600С.Заполнителемможет бытьазот, ксилол,ртуть, фреон,эфир и т.д. Манометрическиетермометрыимеют некоторыепогрешностиизмерения:погрешностьот колебаният-ры воздуха,барометрическуюпогрешностьи др.

Термометрысопротивленияоснованы нафункциональнойзависимостиактивногосопротивленияметаллическихпроводникови ряда полупроводниковыхматериаловот т-ры. Благодаряэтому измерениет-ры сводитсяк измерениюактивногосопротивленияобычно путёмизмерения токацепи. Основнымиматериаламичистые металлы:платина, медь,никель и др.

Полупроводниковыетермометрысопротивления(терморезисторы)выполняют изсмеси окисейнекоторыхметаллов (никель,титан, марганец)обладающихбольшим отрицательнымили положительнымт-урным к-ентомсопротивления(ТКС) составляющим2-8% на 1С. Основнойнедостаток– большой разброспараметров

Термоэлектрическиетермометры(термопара).Принцип действияоснован натермоэлектрическомэффекте, которыйзаключаетсяв том, что еслив замкнутойцепи состоящейиз двух илинесколькихразнородныхпоследовательносоединённыхтермоэлектродов(проводников)хотя бы 2 местаих соединенияимеют разнуют-ру, то в этойцепи возникаетэлектродвижущаясила и соответственноэлектрическийток. Достоинства:точность приизмерении т-ры,возможностьпередачи сигналана значительноерасстояние,простота конструкции.

38. Измерениевлажности

В текстильныхпр-вах контрольвлажности текстмат-лов осуществляетсяна всех этапахтехнологическогопроцесса. Подвлажностьюматериала mпонимают отношениемассы влагиМв к общей массетекстильногоматериала М,т.е. m=Мв/М=(М-Мс)/М,где Мс – массаабсолютносухого мат-ла,г. В практикеиспользуетсяпонятие влагосодержанияматериала U,которое определяется выражениемU=Мв/Мс=(М-Мс)/Мс.Т.о. влагосодержаниеможет изменятьсяпрактическиот 0 до 180%, а влажностьот 0 до 100%. Видоизменениеформы волокнистогомат-ла, а такжеразличные видыего обработкиопределяютнеобходимостьприменениясоответствующихметодов измеренияи конструкцийпреобразователейвлажности

Кондуктометрическиепреобразователивлажностиоснованы наизмеренииэлектрическогосопротивлениявлажного материала,которое определяетсявыражением

С– к-ентопределяемыйэлектрическимии конструктивнымипараметрамипреобразователя;n– к-ент зависящийот вида текстмат-ла; b– к-ент зависящийот вида обработкимат-ла; Т – абсолютнаят-ра мат-ла, К.Т.о. из формулывидно чтоэлектрическоесопротивлениевлажного мат-лаRxграфическиимеет вид гиперболыи зависит оттехнологическихфакторов. Всвязи с этимвлагомеры ирегуляторывлажности воснову которыхположен кондуктометрическийметод измерения,имеют индивидуальнуюградуировкудля мат-лов изопределённоговида волоконпри их стабильнойобработке ит-ре. Недостаток:влияние т-рыи толщины мат-ла,вида и концентрациир-ров и красителейсодержащихсяв мат-ле.

Диэлькометрическиепреобразоваетливлажностиоснованы наизмерениидиэлектрическихсв-в текст мат-ловв зависимостиот их влагосодержанияи представляютсобой измерительныеконденсаторы,принцип которыхописан выше.Недостаток:влияние нарезультатыизмеренийповерхностнойплотностимат-ла:, его т-рыи некоторыхдругих технологическихфакторов.

Инфракрасныепреобразователивлажностиработают попринципу ослабленияинфракрасногоизлучения,проходящегочерез влажныймат-ал илиотраженногоот него. Инфракрасныйпреобразовательвлажностиобычно содержитдва монохроматическихисточникаинфракрасногоизлучения сдлинами волн1=1,75мкм и 2=1,95мкм. Известночто поглощательнаяили отражательнаяспособностьвлажного мат-лапри 2=1,95мкм сильнозависит отналичия в нёмвлаги, а при1=1,75мкм незначительнои в большейстепени определяетсяфизико-химическимисв-ми мат-ла(структурой,составом, плотностью)Поэтому о влажностимат-ла судятпо отношениюполученныхсигналов.

Радиоизотопныепреобразователивлажностипредназначеныдля определениявеличины отжима,влажности тканипо кромкам икол-ва нанесённогона ткань в-ва.Принцип действиярадиоизотопныхпреобразователейописан выше.

Измерителивлажностигазо-воздушныхсред предназначеныпредназначеныдля измерениявлажностивоздуха ипаро-воздушнойсреды в произв-ыхпомещенияхи технологическогооборудования.При этом пользуютсяотносительнойвлажностью,которая определяетотношениеплотностиводяного парак максимальновозможной егоплотности _maxпри той же т-ре:=(/_max)*100

Психрометрыоснованы напринципе измерениявлажностигазо-воздушныхсред по зависимостискорости испарениявлаги от влажностиокр среды исодержат 2термометра,один из которыхназ-ся “сухим”,а второй – “мокрым”так как на егочувствительнуючасть надетпостоянносмачивающийсяводой чулок.При испаренииводы в окр средус чувствительнойчасти “мокрого”термометразатрачиваетсят-ра, поэтомуего т-ра понижается.По разностит-р “сухого”и “мокрого”термометровназываемойпсихометрическойразностью спомощью спецтаблиц можетбыть определенаотносительнаявлажность газаили воздуха.

Электрическиегигрометрыоснованы назависимостиэлектрическихпараметроввлагопоглащающихмат-лов от влажногогаза или воздуха.Достоинства:простота конструкции,малые размеры.Недостатки:большая инерционность,нелинейностьхарактеристики нестабильностьво времени

Кварцевыегигрометрыоснованы наизменениирезонанснойчастоты кварцевойпластинки взависимостиот влажностивоздуха. Пластинкавырезана определённымобразом изкристаллакварца. При еёвключении взадающую цепьавтогенераторачастота последнегобудет функциональнозависеть отвлажностивоздуха.

39. Измерениедавления

Под давлениемпонимают действиесилы, равномернораспределённойпо площади инаправленнойпо нормали кней. Различаютслед виды давления:абсолютное_абс,барометрическоеатмосферноговоздуха _б,избыточное_и,и вакуумметрическое_в

Абсолютноедавление –полное давлениепод воздействиемкоторого находитсяжидкость, газили пар. Оноравно суммебарометрическогои избыточногодавления _абс=_б+_и.Разность междуабсолютными давлениемокр атмосферыназ-ют избыточнымдавлением: _и=_абс+_б.Если абсолютноедавление меньбарометрического,то разностьмежду ниминаз-ся вакуумметрическимдавлением(разряжениемили вакуумом):_в=_б-_абс

Жидкостныеприборы: к нимотносятсядвухтрубные(U-образные)манометры,однотрубные(чашечные) манометры,микроманометрыс наклоннойтрубкой, колокольные,поплавковыеи кольцевыеманометры.Заполняютсяони водой, спиртом,ртутью и др.

Пружинныеприборы получилинаибольшеераспространениена пр-ве дляизмерениядавления, вакуумаи разностидавлений. Онипросты поконструкции,имеют большойдиапазон измерений,надёжны вэксплуатации,позволяютприменятьавтоматическуюзапись и дистанционнуюпередачу показаний.Пружинныеприборы выпускаютв виде манометров,вакуумметров,мановакуумметров,напоромеров,тягомеров, итягонапоромеров.Приборы с упругимичувствительнымиэлементамиделят на следвиды: 1) Приборыпрямого действия(ГОСТ 7919-80) – показывающиеи самопишущие,у которых измеряемоедавление вызываетперемещениеили свободногоконца или жёсткогоцентра упругогочувствительногоэлемента, котороепреобразуетсяпри помощидополнительногомеханизма вперемещениеотсчётногоустройствадля показанияили показанияи записи измеряемойвеличины; 2) Приборыдавления прямогодействия и реледавления (безотсчётныхустройств),снабжённыеэл/контактами,используютсядля измеренияи сигнализацииотклонениядавления отзаданногозначения, атакже в схемахзащиты, блокировкиили позиционногорегулирования;3) Первичныеизмерительныепреобразователидавления сотсчётнымиустройствамиснабжённыепередающимипреобразователямис унифицированнымивыходнымисигналамипеременноготока или пневматическимсигналом (ГОСТ14796-79) и составляющиес взаимосвязаннымипоказывающимиили самопишущимиприборамиотдельныеизмерительныекомплекты; 4)Первичныеизмерительныепреобразователидавления сотсчётнымиустройствами,снабжённыепередающимипреобразователямис унифицированнымвыходным сигналомпостоянноготока и предназначенныедля работы свзаимозаменяемымипоказывающимиили самопишущимиприборами всистемахавтоматическогоуправленияи с информационно-вычислительнымимашинами

Грузопоршневыеприборы дляизмерениядавления (ГОСТ8291-69 П14): принципих действияоснован науравновешиванииизмеряемогодавлениякалиброваннымгрузом, действующимна поршеньопределённойплощади. Этиприборы имеютдовольно широкийдиапазон измерений,высокую точность.В настоящеевремя они применяютсяне только дляизмерениядавления, нои для градуировкии проверкиразличных видовпружинныхманометров.

Электрическиеприборы дляизмерениядавления: ихработа основанана зависимостиэлектрическихпараметров(сопротивления,ёмкости и др.)чувствительногоэлемента отдавления. Ктаким приборамотносятсяманометрысопротивления,пьезоэлектрическиеманометры,термопарныевакуумметры,вакуумметрыс термосопротивлением,ионизационныевакуумметрыи др. Электрическиеманометрыприменяютглавным образомдля измерениябыстроменяющихсяи высоких давленийи вакуума.

41. Измерениеуровня жидкостии сыпучих мат-лов

Измерениеуровня производитсяуровнемером.Уровнемерыпредназначенныедля сигнализациио предельныхзначенияхуровня, наз-ютсигнализаторамиуровня. Длявизуальныхотсчётов уровняслужат указательныестёкла, устанавливаемыена резервуарахи функционирующиепо принципусообщающихсясосудов. Уровнемерыбывают: механические(поплавковые,мембранныеи др.), гидростатические(пьезометрические),электрические(ёмкостные икондуктометрические),радиоизотопные,ультразвуковыеи фотоэлектрические.

Поплавковыеи буйковыеуровнемеры.В поплавковомуровнемеречувствительнымэлементомслужит поплавок.Его подъём илиопускание помере измененияуровня с помощьюрычагов, тягили тросовпередаётсяк указывающему,регистрирующемуили сигнализирующемуустройству.Используютдля измеренияуровня жидкостив резервуарах,находящихсяпод атмосферным,вакуумным илинебольшимизбыточнымдавлением.

Гидростатическиеуровнемерыоснованы наизмерениигидростатическогодавления,создаваемогостолбом жидкостипостояннойплотности,причём измеряютлибо непрерывнодавление жидкости,а следовательно,её уровень,либо непрерывнопродувают черезжидкость воздухили газ (пьезометрические).В обоих случаяхв качествеизмерительногоустройстваприменяютманометр илидифманометр.Показаниядифманометразависят отплотностижидкости, аследовательнои от т-ры, чтояв-ся их недостатком

Электрическиеуровнемерыони преобразуютположениеуровня жидкостив электрическийсигнал. Ёмкостныйуровнемер(применяетсядля измеренияуровня жидкостии сыпучих в-в).Представляетсобой эл/конденсатор,ёмкость которогоизменяетсяв зависимостиот измененияуровня жидкостив резервуарев следствииизменениядиэлектрическойпроницаемостисреды, находящейсямежду обкладкамиконденсатора.Кондуктометрический(основаны насв-ве контролируемойсреды проводитьэл/ток). Выполняютглавным образомсигнализаторыуровня иличувствительныеэлементы регуляторовуровня электропроводныхжидкостей. Вних используютодин или дваэлектрода,размещаемыхпараллельноили перпендикулярноконтролируемомууровню. Призаполнениипространствамежду электродамиконтролируемойсредой комплекснаяпроводимостьна выходеизмерительногопреобразователяизменяется,измерительныйпреобразовательвключаетсяв одну из плечмоста переменноготока. Питаниемоста осуществляетсяот стабилизированногопо частотевысокочастотногогенератора

Радиоизотопныеуровнемерыпригодны дляизмеренияуровня жидкостейи сыпучих мат-ловв закрытыхрезервуарах.Принцип ихдействия основанна зависимостипоглощениягамма лучейпри их прохождениичерез в-во оттолщины слояпоследнего

Акустическиеуровнемерыпринцип действияоснован насв-ве ультразвуковыхколебанийотражатьсяот границыраздела средс различнымакустическимсопротивлением.В них использованметод акустическойимпульснойлокации границыраздела газ-жидкостьсо стороныгаза. Меройуровня яв-сявремя распространенияультразвуковыхколебаний отисточникаизлучения доплоскостиграницы разделаи обратно.

Уровнемерыдля сыпучихи волокнистыхмат-лов. Принципдействияэлектромеханическихуровнемеровоснован напротиводействиисыпучего иливолокнистогомат-ла движениюмеханическихэлементов(вращению крыльчатки,перемещениющупа и т.п.). Крыльчаткавращается дотех пор покаеё не коснётсяконтролируемыймат-ал, припогружениив него крыльчаткаостанавливается,и размыкаетсяконтакт в цепипитания эл/двигателяи замыкаетсяконтакт в цеписигнализациио предельномзначении уровня.Для контроляи регулированияуровня волокнистыхмат-лов в различныхвместимостях(бункерах, лабазах)используютфотоэлектрическийметод, т.к. другиенепригодныи не эффективны.По одну сторонубункера устанавливаютисточник видимогоили инфракрасногоизлучения, апо другую –приёмник излучения.Источник иприёмник излученияустанавливаютна низшем ивысшем допустимыхуровнях волокнистогомат-ла

42.Измерениеплотности

Линейнаяплотность текстмат-лов, характеризующаятолщину мат-лаопределяетсяотношениемего массы М кдлине L:T=M/L текс(г/км). В зависимостиот технологическогопроцесса иформы волокнистогомат-ла применяютразличныедатчики линейнойплотности.

Механическиепреобразователиработают попринципу перемещенияпластин иливаликов в зависимостито линейнойплотностипроходящегомежду нимимат-ла. Погрешностьмеханическихпреобразователейлинейной плотностиопределяетсядинамическойи нагрузочнойошибками связаннымис уплотнениемпродукта поддействием массыи силы инерциивозникающихв системе нагрузкидатчика.

Пневматическиепреобразователиреализуютпреимущественносистему сопло– заслонку ипредставляютсобой воронкус внутреннейкамерой, в которуюподаётся воздухпод давлениемРвх. В зависимостиот линейнойплотностипроходящегочерез воронкуволокнистогоматериалаизменяетсяеё уплотнениеи соответственнодавление Рвыхв камере, котороедалее подаётсяв измерительнуюсхему или системурегулированиялинейной плотности.Недостаток:влияние влажностии вида волоконна результатыизмерений.

Фотоэлектрическиепреобразователидействуют попринципу измененияпотока излученияпри изменениилинейной плотностиволокнистогомат-ла и содержатисточник излученияи фотоприёмник,между которымипроходитконтролируемыйволокнистыйматериал. Измеренияпроизводятпреимущественнов областиинфракрасногоизлучения надлинах волн,где не наблюдаетсяпоглощениеинфракрасногоизлученияводой, определяющейвлажностьмат-ла. Инфракрасныепреобразователиотличаютсявысокой надёжностью,компактностьюи преимуществамибесконтактногометода измерения.

Радиоизотопныепреобразователипринцип действиякоторых описанвыше содержатрадиоактивныйисточник иприёмник излучения,расположенныепо разные стороныконтролируемогомат-ла. Такиепреобразователиимеют достаточностабильныйк-ент преобразования,но сложны сконструктивнойточки зренияи требуют строгогособлюденияправил техникибезопасностипри их эксплуатации

43. Измерениеконцентрации

Р-рыиспользуемыев текстильныхпр-вах (кислоты,красители ит.д.) отличаютсябольшим разнообразиемсвоих св-в. Поэтомудля контроляих концентрацииприменяютразличныеметоды измеренияи типы преобразователейконцентрации.

Кондуктометрическиепреобразователиприменяют дляизмеренияконцентрациислабых водяныхр-ров электролитов.Принцип ихработы основанна зависимостиудельной проводимостиили электропроводностиводного р-раэлектролитаот его концентрации:Х=F(U0-V0),где– степень диссоциациимолекул электролита;- эквивалентнаяконцентрацияр-ра; F- постояннаяФарадея, Кл/моль;U0и V0– пределы скоростиперемещениясоответственноанионов и катионовв электрическомполе с градиентом1 В/м, м/с. Наибольшейподвижностьюобладают ионыводорода игидроксила,это даёт возможностьконтролироватьконцентрациюкислот и щелочейпри наличиив р-ре некоторогоколичестваих солей.

Газо-метрическиетитраторыпредназначеныдля измеренияконцентрацииотбеливающихр-ров (перекисиводорода игипохлоританатрия). Работапреобразователейоснована наразложениификсированнойпо объёму порцииконтролируемогор-ра реагентом(для перекисиводорода –р-ром хромпикас серной кислотой,для гипохлоританатрия – р-ромперекиси водорода)и измерениидавления газав реакционнойкамере, возникающегов результатевыделениякислорода. Этоизбыточноедавление, котороепочти пропорциональноконцентрациир-ра, преобразуетсяи подаётся навторичныйприбор. Газо-метрическиетитраторыпредставляютсобой автоматическиесистемы отборапробы, подачиреагентов,измеренияобъёма газа,слива и промывкиаппаратуры.

ГальваническиепреобразователиводородногопоказателяpHоснованы напринципе измеренияактивностиводородныхионов по которойможно судитьо концентрациикислотных ищелочных сред.На практикесв-ва р-рровхарактеризуютсяпоказателемpH= –lga_H+,гдеa_H+–активностьводородныхионов. При переходеот сильныхкислот к сильнымщелочам pНизменяетсяот 0 до 14, для нейтральныхсред рН 7. Дляизмерения рНиспользуютгальваническиеэлементы сдвумя электродами:измерительным(стеклянным)и электродомсравнения(хлорсеребряным).

44.Измерениевязкости иплотностижидкости

Под вязкостьюпонимают св-вожидкости,проявляющеесяв сопротивлении,которое оказываетжидкость взаимномуперемещениюеё частиц подвлиянием действующихна них внешнихсил. Измерениевязкости жидкостипроизводятвискозиметрами,в которых используютразличныеметоды (падающеготела, капилярный,ротационный,вибрационныйи др.) В текстпром-сти пользуютсяротационнымивискозиметрами,основаннымина зависимостисопротивления,которое оказываетжидкость привращении тела.В качествевращающихсятел в контролируемойжидкости среднейи высокой вязкостиприменяюткоаксиальныецилиндры,параллельныедиски и т.п. Т.к.жидкость обладаетопределённойвязкостью, топри вращенииодного из цилиндровна второй,коаксиальнорасположенныйцилиндр будетдействоватьмомент сопротивленияМ, пропорциональныйвязкости жидкости

d1иd2 – диаметрыцилиндров, мм;- угловаяскорость вращения,рад/с; L– высота цилиндров,мм

Капиллярныевискозиметры,основанныена зависимостирасхода жидкостиот её вязкости,а также вискозиметры,использующиеметод падающеготела, чащеприменяютсяв качествелабораторныхприборов. Этообъясняетсятем что реализуемыеими методыизмерения непозволяютнепрерывнополучать информациюо вязкостир-ра.

45. Автоматическиймост

Автоматическийпотенциометр– балансноеустройствопредназначенноедля автоматическогоизмерения изаписи ЭДСнапряжения.

На практикеиспользуетсяэлектронныйавтоматическийпотенциометримеющий следсхему.

МС – мостоваясхема; R1,R2,R3,R4– резисторымостовой схемы;Rр– реохорд;ИПС – источникпитания стабилизатор;ЭУ – электронныйусилитель; ЭД– электронныйдвигатель; ОУ– отсчётноеустройство;ПП – первичныйпреобразователь(термопара);Uвых=Uм-Uп.Если Uвых=0Uп=Uм(Uмзависит отположенияреохорда); ЕслиUпUмто появляетсяUвых- усиливается

ЭУ поступаетна ЭД и приводитв движениедвижок реохорда(направленона установлениеравенства Uпи Uм.Выпускаютсяэлектронныеавтоматическиепотенциометрыдля измереният-ры они укомплектовываютсяпервичнымипреобразователямиПП(термопара)

46. Автоматическийпотенциометр

Применяютдля измерениятехнологическихпараметровс помощьюгенераторныхпреобразователей.В этих приборахиспользуюкомпенсационныйметод измерениянапряжениесравниваетсясравниваетсяс известнымпадением напряжениянулевым способомпри которомизмеряемоенапряжениекомпенсируетсяизвестнымрегулируемымпадением напряжения.Отсчётноеустройствоотградуированов значенияхизмеряемойфизическойвеличины; Rп- подстроечныйреостат; ИПГ– источникпитания гальванический;Rк– калиброванныйрезистор; Rр–реохорд; НЭ– нормальныйэлемент (стабилизатор,источник питания);ИП – измерительныйприбор; ОУ –отсчётноеустройство;П –переключательна 3 положения:«К» – калибровка,«И» – измерение,«О» режим покоя;ППг –первичныйпреобразовательгенераторноготипа;

Положение“К”Uип=Енэ-I*Rк;Енэ=I*Rк;Uип=0;I=Енэ/Rк; Енэ=const;Rк=const;I=const;

Положение«И» Uип=Eп-I*R`рЕслиUип=0,то Еп=I*R`р; I=const

47. Исполнительныеэл/двигатели(шаговые)

Шаговые(импульсные)эл/двигателиШД состоят изротора, полюсовс обмоткамиуправленияи статора. СтаторШД имеет 4 полюсас обмоткамиили несколькосекций, причёмполюса каждойсекции должныбыть сдвинутыпод определённымуглом, что даётвозможностьповорота роторана следующийугол (шаг). УправлениеШД осуществляютустройствадающие на выходесерию импульсовопределённойдлительностью.Каждый выходнойканал управленияподаёт импульсна свою обмоткууправления.ШД могут иметьи другую конструкцию.ШД классифицируютпо числу обмотокуправления: однофазные,двухфазные,трёхфазные,многофазные;по способувращения:реверсивные.,нереверсивные;по мощности:маломощные,силовые; поперемещениюротора: с угловымперемещением,с линейнымперемещением.

48. Гидравлическиеи пневматическиедвигатели

Пневматическиеи гидравлическиеисполнительныемеханизмыпредназначеныдля преобразованияизменениядавления воздухаили жидкостив перемещениерегулирующегооргана РО.Пневматическиеи гидравлическиеИМ по принципудействия иконструктивномуофрмлению неимеют существенныхразличий. Однакоотдельный узлыиз-за различныхсв-в рабочихсред (жидкостии воздуха) имеютнекоторыеконструктивныеособеннсоти.

В текстпр-сти используютпоршневые имембранныеИМ поступательногодействия. В ИМвращательногодействиякривошипно-ползунноготипа (рис1) уголповорота валасоставляет300.Перемещениепоршня 1 в цилиндре2 преобразуетсяс помощью шатуна3 и кривошипа4 в угол поворотавыходного вала5. На рис – показанИМ вращательногодействия лопастноготипа. В такомИМ в цилиндре1 расположенапрямоугольнаялопасть 2, жёсткозакреплённаяна валу 3, к которомупримыкаетперегородка4. Внутри перегородкинаходитсяуплотнительнаяпланка 6, поджимаемаяк валу пружиной5.

НазначениеРО – изменитькол-во в-ва илиэнергии подаваемыхна вход объектарегулированияпри изменениирегулирующегопараметра. Онимогут бытьэлектрическимии неэлектрическими.К электрическимотносятсяреостаты ивариаторы.Наибольшеераспространениев лёгкой пром-стиполучилинеэлектрическиерегулирующиеорганы: регулирующиезадвижки илизаслонки ирегулирующиеклапаны. На рис3 показан диафрагмовыйклапан, корпус1 которого футерован.Для футеровки2 применяютэбонит, винипласт,фторопласт.Регулирующиморганом яв-сядиафрагма 3,выполненнаяиз резины,полиэтиленаили фторопласта.На диафрагмувоздействуетплунжер 4, изменяющийпрогиб диафрагмыпри перемещенииштока 5.

При выбореРО необходимоучитывать св-ваи характеристикисреды (состояние,агрессивность,способностьк кристализациии др.), параметрырегулируемойсреды (т-ра,давление, влажностьи т.п.), минимальныеи максимальныерасходы средычерез РО, влияниерабочей средына работу РО(взрывоопасность,вибрация)Регулирующийорган долженбыть сопряжёнс исполнительныммеханизмом

49. Усилителиэлектронные

В системахавтоматизациитекстильногопр-ва широкоиспользуютразличныеэлектронныеусилители. Внастоящее времяраспространенытранзисторныеусилители, гдев качествеусилительногоэлемента применяютбиполярныеи полевыетранзисторы.Обычно используютмногокаскадныеусилители,имеющие несколькопоследовательносоединённыхкаскадов. Способсоединениязависит отдиапазоначастот усиливаемыхсигналов. Дляусиления напряжениянизких и среднихчастот в каскадахпредварительногоусиления наибольшеераспространениеполучила схемавключениябиполярноготранзисторас общим эмиттером.Усилительныекаскады наполевых транзисторахобладают значительнобольшим входнымсопротивлениемпо сравнениюс усилительнымикаскадами набиполярныхтранзисторах.Усилителимощности (УМ)служат какконечные каскадыусилителейнапряженияи предназначеныдля отдачи внагрузку большеймощности. Выходнаямощность можетиметь величинуот долей ваттдо десятковватт. Она зависитот допустимоготока коллектораи напряженияколлектора.Как известно,любой источникнапряженияотдаёт в нагрузкунаибольшуюмощность приравенствевнутреннегосопротивленияисточника исопротивлениянагрузки. Вавтоматическихсистемах нагрузкойяв-ся обмоткиэлектродвигателей,обмотки реле,имеющие сопротивлениепорядка десятковом. Выходнойсопротивлениеусилительныхкаскадов составляетсотни ом и десяткикилоом, поэтомудля согласованияставят согласующиепонижающиетрансформаторы.

Внедряемыеинтегральныемикросхемы(ИМС) представляютсобой функциональныеустройства,предназначенныедля преобразованияэлектрическихсигналов и дляих усиления,ОсновнымипреимуществамиИМС яв-ся ихвысокая надёжность,малые размерыи масса, быстродействие,высокая экономичность,малая потребляемаямощность. Широкоиспользуемыеоперационныеусилители (ОУ)выполнены наИМС. Часто вавтоматическихсистемах необходимоусилить сигналыочень низкихчастот порядкадолей герц, дляэтого служатусилителипостоянноготока (УПТ) являющиесяосновой ОУ.Можно сказатьчто ОУ – этоУПТ с глубокойотрицательнойобратной связью,предназначенныйдля выполненияразличныхопераций свходным сигналом(интегрирование,диф-вание,суммированиеи т.п.) ОУ выполненв едином кристаллеи содержитn-p-nтранзисторныеструктуры ирезисторы.

В качествепримера использованияусилителейрассмотренныхтипов приведёмсхему регуляторауровня заполнениябункера чесальныхмашин волокном.В качестведатчика использованфоторезисторФР. При минимальномуровне волокнаФР освещёнсветом, приэтом на базетранзистораV1создаётсяотрицательноесмещение. ТранзисторV1 открываетсяс его коллекторачерез резисторR2снимаетсяотрицательноенапряжениеUк,которое черезрезистор R3подаётсяна базу второготранзистораV2.На его базесоздаётсяотрицательноенапряжение, транзисторV2 открывается,его коллекторныйток проходитпо обмоткепромежуточногореле РП. Релевключаетсяи подаёт сигнална исполнительныймеханизм, которыйувеличиваетподачу волокнав бункер. Примаксимальномуровне волокнафоторезисторФР затемнён,на базе транзистораV1создаётсяположительноенапряжениеот резистораR1,транзисторV1 закрыт,сигнал на базутранзистораV2не поступает.Диод V3создаёт положительноенапряжениена базе транзистораV2,следовательновторой транзистортакже закрыт,промежуточноереле РП обесточено,исполнительныймеханизм выключён,подача волокнане происходит.

50. Усилителипневматическиеи гидравлические

Пневмоавтоматическиеустройстваполучили широкоеприменениев хим пр-вахтекст пром-сти.Рабочим теломяв-ся сжатыйвоздух, которыйне требуетлиний возврата,его можно выпускатьв атмосферу.Воздух взрывои пожаробезопасенне подверженвоздействиямрадиационныхи магнитныхполей. Пневматическиеусилителипросты в изготовлении,дешевы и имеютвысокую надёжность.Однако имеютнизкое быстродействие,скорость передачисигнала такогоусилителя равнаскорости звука,в то время какв электронныхусилителяхсигнал передаётсясо скоростьюблизкой к скоростисвета. Пневматическиеусилителиприменяют вполосе низкихчастот до 1000 Гц.Принципиальнаясхема пневматическихусилителейтипа дроссельнойиглы (дроссельнаязаслонка) приведенана рисунке 1,золотниковоготипа на рисунке2. В этих усилителяхперемещениеSиглы (заслонки)поршня осуществляетсякаким-либопневмо-автоматическимэлементом,например мембраной,пружиной. Потерядавления зависитот расходавоздуха иопределяетсязазором междуиглой (заслонкой,поршнем) и соплом.Если зазорравен нулю, товыходное давлениеРвых равновходному. Припромежуточныхположенияхрасход воздухаможет менятьсяот 0 до максимального.Область примененияпневмоавтоматическихустройствпостояннорасширяется.В пр-сти используютструйныепневматическиеи гидравлическиеусилители,действие которыхосновано наявлениигидроаэродинамическогоэффекта, получаемогопри взаимодействииструй междусобой или приобтеканииструями стенокэлементов.

Гидравлическиеусилителислужат дляуправлениянасосами, клапанамии гидравлическимидвигателями.Их особенностьсостоит в томчто жидкостьпрактическинесжимаема.Это позволяетполучить большиевыходные усилияи исключитьзапаздывание.Схема гидравлическогоусилителя соструйной трубкойпоказана нарисунке 3. Входноедавление Рвхпреобразуетсяв кинетическуюэнергию струижидкости. Вприёмных соплах3 эта энергияпреобразуетсяв давление Р1и Р2, К соплуподключёнпоршневойисполнительный механизм, имеющийпоршень 5 и шток4. При этом небольшиеотклонениятрубки 2 (0,4-0,6 мм)вызывают большиедо 300 мм отклоненияштока 4. Поршень5 перемещаетсявлево и вправов зависимостиот измененияусилия fдействующегона трубку 2. Пружина1 демпфируетперемещениетрубки

51. Автоматическиесистемы централизованногоконтроля

При сбореи обработкебольшого кол-ваинформацииприменяютавтоматическиесистемы централизованногоконтроля параметровтехнологическогопроцесса. Косновным ф-циямцентрализированногоконтроля относят:

1. Изменениеконтролируемогопараметра,предоставлениерезультатовизмерения позапросу оператора

2. Обнаружениеотклоненияконтролируемогопараметра отзаданногозначения споследующейсигнализациейи регистрациейего

3. Вычислениетехнико-экономическихпоказателейи др параметровхарактеризующихтехнологическиепроцессы

4. Регистрацияизмеренныхи вычисленныхзначений параметровс заданнойпериодичностьюи передачу этихзначений дляпоследующейобработки наЭВМ.

Наиболеепростые устройствацентрализованногоконтроляпредназначеныдля обнаруженияи сигнализацииотклоненийконтролируемыхпараметров,состоят изотдельных схемпо числу контролируемыхпараметров,а устройстваобнаруженияи сигнализациянаходятся нацентральномпульте

Устройствосистемы автоматическогообегающегоконтроля: числоточек охватываемыхустройствомобегающегоконтроля можетколебатьсяот несколькихдесятков донесколькихтысяч. Скоростьобеганияхарактеризуетсядинамическимихар-ми контролируемогопроцесса итехническимивозможностямипереключающихустройств иможет составлятьот 1 до несколькихтысяч включенийв секунду.

Автоматическиесистемы контроляс цифровойиндикацией.Цифровыеизмерительныеприборы автоматическиосуществляютпреобразованиянепрерывнойизмеряемойвеличины илиеё аналоговв дискретнуюформу и выдаютрезультатизмерения ввиде числапоявляющегосяна табло, чтоисключаетпогрешностисчитывания.Преобразованиенепрерывнойвеличины вдискретнуюосуществляетсяаналого-цифровымпреобразователем.

52. Микропроцессоры.Классификациямикропроцессорныхустройств.

Микропроцессор– электронноецифровое устройствовыполненноена одной илинесколькихбольших интегральныхсхемах и предназначенноедля выполненияарифметическихи логическихопераций поопределённойпрограммехранимой вотдельнойпамяти. Микропроцессорныесистемы бываютслед комплектации:

1. Микропроцессорыс фиксированнойразрядностьюслов и фиксированнойсистемой команд

2. Микропроцессорыс наращиваемойразрядностьюслова и микропроцессорнымуправлением

3. ОднокристальнаяЭВМ, имеющаяэлементы памятии схемы управлениявводом и выводом

Бит –слово 13-32-64

По функциональномуназначениюмикропроцессорныесистемы делятсяна контроллерыи микроЭВМ.Контроллер– контролирующееустройство,управляющееи обрабатывающееинформацию,устройствореализующеестрого определённуюлогику реагированияна поступающееиз вне или получаемыепутём опросасигналы и значенияпараметраобъекта управления.Представляетсобой автоматс неизменнойпрограммойзаписаннойв программируемоеЗУП. Контроллер– специализированноеустройстводля определённойзадачи. МикроЭВМ– реализуеталгоритм управлениязаложенныйв виде программыхранящейсяв памяти микроЭВМ. Допускаетсяперепрограммирование.

53. Структурамикропроцессорныхустройствприменяемыхдля управленияоборудованием

СК – счётчиккоманд содержитадрес командывыбираемойв текущий моментвремени из ЗУП;ЗУП – запоминающееустройствопрограмм, считываеткоманду вмикропроцессор(МП) и заноситеё в РК; РК – регистркоманд; СК –счётчик суммирующий,содержаниекоторогоувеличиваетсяна 1 к концувыполнениятекущей команды;РК предназначендля храненияв МП командысчитанной ихЗУП; Д – дешифратор,дешифрируеткоманду и передаётеё в цепи управлениямашинным циклом.УМЦ – управлениемашинным циклом,обеспечиваетуправлениециклом; ФАП –формировательадресов операндов,состоит изнесколькихрегистров вкоторых составляетсяадрес данных(операндов)перед обращением;ЗУД – запоминающееустройстводанных; ЗУП+ЗУД=ОЗУ(оперативноезапоминающееустройство);АЛУ – арифметическо-логическоеустройство,представляющеесобой совокупностьсхем обеспечивающаяарифметические-логическиеоперации надданными (И, ИЛИи т.д.) с выдачейрезультатапо одному выходу.Вид операциизадаётся команднымкодом регистракоманд. А –аккумулятор– основнойрегистр дляввода и выводаданных МП; в Апоступаетоперанд из ЗУДперед проведениемсоответствующейоперации а АЛУ;результатыэтой операциитакже хранятся в А; РП – регистрысверхоперативнойпамяти, предназначеныдля временногохранения информациив МП передпроведениемоперации в АЛУ;ГТИ – генератортактовых импульсов

55. АСУТП.Основные понятия

Автоматизированныесистемы управлениятехнологическимпроцессом(АСУТП) – системареализациитехнологическогопроцесса набазе вычислительнойтехники, котораяобеспечиваетуправлениетехнологическимпроцессом наоснове централизованнообработаннойинформациипо заданнымтехнологическими экономическимкритериямопределяющимкачественныеи количественныерезультатывыработкипродукта.

Системавключает в себятехническиесредства, программноеобеспечениеи оператора(человек)

СовокупностьАСУТП и технологическогопроцесса наз-сяавтоматизированнымтехнологическимкомплексом.АСУТП бывают:Комплексныеи локальные.Комплексныеохватываютвсе сторонытехнологическогопроцесса. Включаютоценку пр-вапо экономическимкритериям. Локальные –системы частичногоуправлениятехнологическимпроцессом. Онимогут входитькак подсистемав комплекснуюсистему

АСУТПвыполняет следф-ции

1. Сбор и обработкаинформациио состояниитехнологическогопроцесса ивыпускаемойпродукции

2. Контроль иидентификациятехнологическогопроцесса

3. Стабилизацияи регулированиетехнологическогопроцесса

4. Логико-программноеуправление

5. Поиск оптимальныхрешений

6. Комплексноекоординационноеуправление

7. Расчёт технико-экономическихпоказаний

Техническиесредства АСУТП

1. Датчики Флопмер– для оценкирасхода волокнистыхматериаловв технологическихтрубопроводах

2. Уровнемер –контролирующийзаполнениебункера

3. Датчик плотностиленты

4. Датчик обрывапряжи

5. Датчики т-ры,влажности,датчики контроляпростоев машини т.д.

Современноепр-во меняетсяв сторону примененияновых информационныхтехнологийот АСУТП в наствремя переходятк автоматизированнымсистемам управленияпр-вом АСУП

58. Системаавтоматизацииподготовительныхотделов

Первоерегулированиелинейной плотностиосуществляетсяна трёпальныхмашинах путёмпозиционногоили непрерывногорегулированияскорости питающихорганов илидвух позиционногорегулированияуровня продуктав бункере. Дляавтоматическогоуправленияразличнымиоперациями,автоматическогоконтроля изащиты машин,применяютлинейно-контакторныесхемы автоматики,включающейв себя электромагнитные,магнитные идвигательныереле, позиционные,первичныепреобразователи,сигнализациюи др элементы.Схемы управленияагрегатамипредусматривают:

- Пусквсего агрегатаот одной кнопки

- Раздельныйи толчковыйпуск рабочихи питающихорганов агрегата

- Сигнализациюпри подаченапряженияна станциюуправления

- Аварийнуюсигнализациюпри срабатыванииавтоматическихвыключателей

- Сигнализациюмежду отделами

- Невозможностьпуска агрегатапри открытыхограждениях

- Защитуот короткогозамыкания,тепловую защитуэл/двигателяот перегрузок,нулевую защитукаждого эл/двигателя

- Остановвсех предшествующихпо ходу технологическогопроцесса машинили питающихорганов приостанове илипереполненииволокном однойиз них

В подготовительныйотдел входят:

Чесальныемашины – дляих эл/приводовприменяютасинхронныеэл/двигателис короткозамкнутымротором, т.к.этот процессне требуетрегулированиескорости рабочихорганов машины

Ленточныемашины – дляих эл/приводовне предъявляютособых требований,т.к. асинхронныйдвигателиустановленныездесь работаютв обычных режимах,определяемыхтехнологиейустановившегосярежима работы.Контроль обрываленты на входеили выходе,намотки лентына втяжныецилиндры илиизмерительныеролики (датчиклинейной плотности),наработки лентызаданной длиныи перегрузкилентоукладчикаосуществляетсяконечнымивыключателями(или микропереключателями),которые включеныв цепи промежуточныхреле схемыуправлениямашины, как иконечные выключателиблокировкиограждения.Во всех этихслучаях машинаостанавливаетсяи зажигаетсясигнализация.

59. Структурасистем автоматизациипрядильныхотделов

Дляосуществлениякомплекснойавтоматизациипрядильногопр-ва необходимпереход к новымформам организациитехнологическихпроцессов.Например вхлопкопрядениитакой формойяв-ся использованиепоточных линийна переходахкипа-лента. Свнедрениемпоточных линийобеспечиваетсянепрерывностьпроцесса, исключаютсятакие ручныеоперации, кактранспортировкатовара, еговзвешивание,сортировка,автоматизируетсяпитание промежуточныхмашин, сокращаетсяпотребностьв ряде вспомогательныхмат-лов и таре.Внедрениепоточных линийяв-ся основнымусловием повышенияпроизводительноститруда, роставыпуска и улучшениякачества продукции.Как правило,внедрениеавтоматизированныхпоточных линийв сортировочно-разрыхлительноми трепальномотделах сопровождаетсямеханизациейи автоматизациейпроцессовочистки оборудованияот пыли и уборкаотходов, чтоприводит кзначительномусокращению,как технологическоготак и обслуживающегоперсонала.Затраты трудана единицупродукции привнедрениипоточных линийсокращаетсяпримерно в 3раза. Причёмзатраты физическоготруда, дополняющегоработу машин– более чем в5 раз, а затратытруда на транспортные,браковочныеи перевалочныеоперации –более чем в 9раз. В этих условияхдоля затраттруда на контрольи наблюдениеза машинамиповышаетсядо 35,2%

1. САРосновные положения

2. КлассификацияСАР

3. ПринципрегулированияСАР

4. РазомкнутыеСАР

5. ЗамкнутыеСАР

6. СтруктураСАР

7. Уравнениеэлементов исистем автоматическогорегулирования

8. Решениелинейных диф-ыхур-й САР и ихпередаточныеф-ции

9. ВременныединамическиехарактеристикиСАР

10. Частотныехар-ки САР

11. РазбиениеСАР на типовыеэлементарныединамическиезвенья

12. Апериодическоезвено и егохарактеристики

13. Пропорциональноезвено

14. Интегрирующеезвено

15. Дифференциальноезвено

16. Колебательноезвено

17. Звенозапаздывания

18. Структурныепреобразованияпри различныхсоединенияхзвеньев

19. Понятиеоб устойчивости

20. Критерийустойчивости

21. Качественныехарактеристикипереходныхпроцессов САР

22. Критериидля оценкикачества переходныхпроцессов

23. Законырегулированияавтоматическихрегуляторов

24. Пропорциональныерегуляторы

25. Интегральныерегуляторы

26. Пропорционально-интегральныерегуляторы(ПИ-регуляторы)

27. ПИД-регуляторы

28. Приборыи средстваавтоматизации.Понятие о ГСП

29. Условныеобозначенияприборов иср-в автоматизациина функциональныхсхемах.

30. Датчики.Основные понятияи классификация.

31. Резистивныепреобразователи

32. Потенциометрическиепреобразователи

33. Электромагнитныепреобразователи

34. Индуктивныепреобразователи

35. Дфи-но-трансформаторныепреобразователи

36. Ёмкостныепреобразователи.

37. Измерениет-ур

38. Измерениевлажности

39. Измерениедавления

40. Измерениерасхода и кол-важидких в-в

41. Измерениеуровня жидкостии сыпучих мат-лов

42. Измерениеплотности

43. Измерениеконцентраций

44. Измерениевязкости иплотностижидкости

45. Автоматическиймост

46. Автоматическийпотенциометр

47. Исполнительныеэл/двигатели(шаговые)

48. Гидравлическиеи пневматическиедвигатели

49. Усилителиэлектронные

50. Усилителипневматическиеи гидравлические

51. Автоматическиесистемы централизованногоконтроля

52. Микропроцессоры.Классификациямикропроцессорныхустройств

53. Структурамикропроцессорныхустройствприменяемыхдля управленияоборудованием

54. Структурамикропроцессорныхсистем автоматическогоуправленияс микро ЭВМ

55. АСУТП.Основные понятия

56. АСУП.Основные понятия

57. Автоматическаясигнализация

58. Автоматизацияпрядильногопроизводства

А) Системаавтоматизацииподготовительныхотделов

Б) Структурасистем автоматизациипрядильногопроизводства

В)Система программногорегулированияпроцесса наматываниянитей на прядильныхмашинах