Материал: Д6757 Балюбаш ВА Средства автоматизации Ч1

гономических норм и эстетических требований при совместном использовании;

-эксплуатационная совместимость – совокупность свойств, обеспечивающих работоспособность и надѐжность функционирования технических средств при совместном использовании в производственных условиях, а также удобство обслуживания, настройки и ремонта.

-метрологическая совместимость – совокупность выбранных метрологических характеристик и свойств средств измерений, обеспечивающих сопоставимость результатов измерений и возможность расчѐта погрешности результатов измерений, при работе технических средств в составе системы.

По роду используемой энергии носителя информационных сигналов устройства ГСП делятся на:

-электрические;

-пневматические;

-гидравлические;

-устройства, работающие без использования вспомогательной энергии – приборы и регуляторы прямого действия.

Для того чтобы обеспечить совместную работу устройств раз-

личных групп, применяют промежуточные преобразователи сигналов.

Достоинствами электрических приборов являются, в первую очередь, высокая чувствительность, точность, быстродействие, удобство передачи, хранения и обработки информации. Пневматические приборы обеспечивают повышенную безопасность при применении в легко воспламеняемых и взрывоопасных средах, в агрессивной атмосфере и в помещениях с повышенной влажностью воздуха. Однако они уступают электрическим приборам по быстродействию, возможности передачи сигнала на большие расстояния. Гидравлические приборы позволяют получать точные перемещения исполнительных механизмов.

В технической документации наиболее широко используется такой классификационный признак, как тип изделия – совокупность изделий одинакового функционального назначения и принципа действия, сходных по конструктивному исполнению и имеющих одинаковые главные параметры. Другой признак – модификация – совокупность изделий одного типа, имеющих определѐнные конструк-

6

тивные особенности или определѐнные значения неглавного параметра. Под исполнением обычно понимают изделия одного типа, имеющие определѐнную конструктивную особенность, влияющую на их эксплуатационные характеристики, например, обыкновенное или пылевлагозащищѐнное исполнение.

Более крупная классификационная группировка, чем тип, это комплекс. В ГСП различают два типа комплексов:

-унифицированные;

-агрегатные.

Отличительной особенностью унифицированного комплекса является то, что любые сочетания технических средств комплекса между собой не приводят к реализации этими средствами новых функций. В агрегатных комплексах сочетанием технических средств можно реализовать новые функции.

ГСП представляет собой большой, сложный и непрерывно развивающийся комплекс приборов и устройств, серийно выпускаемых промышленностью и, предназначенных для автоматизации контроля, регулирования и управления различными технологическими процессами и оборудованием.

По функциональному признаку все изделия ГСП разделены на следующие группы устройств:

-получения информации о состоянии процесса или объекта;

-приѐма, преобразования и передачи информации;

-формирования команд управления;

-использования командной информации.

В первую группу устройств входят датчики, нормирующие преобразователи, формирующие унифицированный сигнал связи. Приборы, обеспечивающие представление измерительной информации.

Вторая группа устройств содержит коммутаторы измерительных цепей, преобразователи сигналов и кодов, шифраторы и дешифраторы, согласующие устройства, средства телесигнализации, телеизмерения и телеуправления. Эти устройства используют для преобразования как измерительных, так и управляющих сигналов.

Третью группу составляют анализаторы сигналов, функциональные и операционные преобразователи, логические устройства и устройства памяти, задатчики, регуляторы, управляющие вычислительные устройства и комплексы.

7

В четвѐртую группу входят исполнительные устройства – электрические, пневматические, гидравлические или комбинированные исполнительные механизмы, усилители мощности вспомогательные устройства к ним, а также устройства представления информации.

Обмен информацией между техническими средствами ГСП реализуется при помощи сигналов связи и интерфейсов. Информационные сигналы могут быть представлены в естественном или унифицированном виде.

Естественным сигналом называется сигнал чувствительного элемента (датчика), вид и диапазон изменения которого определяется физическими свойствами элемента.

У унифицированного сигнала вид носителя информации и диапазон его изменения не зависит от измеряемой величины и метода измерения.

Из электрических сигналов наиболее распространены унифицированные сигналы постоянного тока и напряжения.

Частотные сигналы используют в телемеханической аппаратуре. Сигнал взаимной индуктивности применяют в датчиках теплоэнергетических параметров, что обеспечивает высокую надѐжность и устойчивость к воздействию окружающей среды при простоте конструкции. Импульсные сигналы используют для контроля состояния двухпозиционных устройств, а также для передачи командных сигналов.

При создании сложных систем, особенно на базе микропроцессорных устройств и вычислительных средств, обмен информацией между техническими средствами верхнего уровня осуществляется с помощью интерфейсов.

По определению интерфейс состоит из программной и аппаратной частей. Программная (информационная) часть определяет порядок обмена сигналами и информацией (алгоритмы, временные диаграммы и т.д.). Аппаратная часть (интерфейсные карты, платы) позволяют осуществлять информационный обмен управляющими, адресными, известительными и другими сигналами между функциональными модулями.

Интерфейсы определяют скорость сбора информации, загрузки памяти ЭВМ или контроллера, стоимость аппаратуры, поэтому в на-

8

стоящее время ведутся интенсивные работы по созданию рациональных интерфейсов.

1.Исполнительные устройства

Вструктурах систем автоматического управления, управляющее воздействие на технологический объект (ТО), формируемое управляющим устройством, реализуется исполнительным устройством. Оно представляет собой совокупность исполнительного механизма (ИМ) и рабочего органа (РО). ИМ предназначен для совершения работы по перемещению РО, влияющего на физические характеристики ТО управления. По энергетическим показателям ИМ подразделяются на электрические, пневматические и гидравлические. Электрические ИМ делятся на электромагнитные и электродвигательные. Пневматические - на: поршневые и мембранные. В качестве гидравлических ИМ применяются силовые цилиндры, аналогичные поршневым пневматическим, но, имеющие конструктивные особенности. Классификация РО, используемых в составе исполнительных устройств на производстве, будет представлена ниже.

2.Электромагниты

2.1. Электромагниты постоянного тока

Электромагнит (ЭМ) – это источник магнитного поля в виде ферромагнитного сердечника из магнитомягкого материала с обмоткой, обтекаемой током.

ЭМ широко применяются в различных электромеханических устройствах, действие которых происходит, вследствие, притяжения подвижной ферромагнитной части устройства (якоря) к неподвижной части (сердечнику) магнитопровода. Электромагниты подразделяются на ЭМ постоянного и переменного тока. ЭМ постоянного тока подразделяются на нейтральные (рис. 1) и поляризованные.

9

Рис.1

В системах автоматики ЭМ применяют в качестве чувствительных, промежуточных и исполнительных элементов, предъявляя в каждом случае определѐнные требования к их чувствительности, стабильности нуля, линейности и стабильности характеристик «вход – выход», значениям мощности и КПД.

По конструктивным признакам ЭМ классифицируются: клапанного типа, с втягивающимся якорем, с поперечно-движущимся якорем, ЭМ – с поворотным якорем.

2.2. Тяговая и механическая характеристики ЭМ

Статическая тяговая характеристика – это зависимость электромагнитного усилия, действующего на якорь, от его положения, исчисляемого значением рабочего зазора, при неизменной МДС

(рис. 2).

В режиме холостого хода, т.е. при отсутствии полезной нагрузки, когда движению якоря не противодействуют силы трения, демпфирования и инерции, скорость движения максимальна, а энергия, превращаемая в механическую, минимальна.

10