5 Дәріс. Автоматтандырылған жүйелердің негізгі элементтері

Қарастырылатын сұрақтар:

1.Басқару жүйелерінің негізгі элементтері

2.Автоматтандырылған жүйелер элементінің классификациясы

Автоматика және телемеханика жүйелері бір-бірімен өзара жеке байланысқан элементтерден тұрады. Автоматика элементтері- жүйенің алдындағы элементінен келесі элементтерге берілетін әсерлерді сандық және сапалық түрлендіруді жүзеге асыратын автоматтандырылған жүйе құрылғысыныңбір бөлігі. Сондықтан әрбір элементті кірісіне кейбір х шамасы берілетін, ал шығысынан у шамасы алынатын энергияны түрлендіргіш ретінде қарастыруға болады.(5 сурет, а).

5 Сурет. - Автоматика және телемеханика элементтерінің жалпы белгіленуі: а — көмекші энергия көзі жоқ; б — көмекші энергия көзі бар

Элементтердің екі түрін ажыратады. Бірінші түрге кіріс х шамасынан алынған энергия есебінен х шамасы у шамасына түрленетін элементтерді жатқызамыз, екінші түрге у шығыс шамасының энергиясы көмекші Е энергия көзіне тәуелді, ал х шамасы қосымша Е энергия көзін, у шығыс шамасына жіберілуін басқарады. (5 Сурет, б).

Автоматика элементтерін кірісіндегі және шығысындағы энергия түрі бойынша, орындалатын функциялар бойынша және басқа қасиеттері бойынша бөлуге болады.

Орындалатын функциялары бойынша автоматика элементтері датчиктерге, күшейткіштерге, стабилизаторларға, ауыстыратын элементтерге, орындайтын элементтерге және логикалық элементтерге бөлінеді.

Элементтердің басқа да түрлері бар, мысалы, импульс генераторлары, түзеткіштер, модуляторлар және т.б. Бұл элементтерді жоғарыда көрсетілген функционалды элементтер негізінде құрайды.

Датчиктер. Электр шығысында кіріс шамасын құрастыратын құрылғы, датчик немесе өлшемдік түрлендіргіш деп аталады. Датчик көбіне шығыс шама бойымен аталады, мысалы, индуктивтi датчик, сыйымдылық датчикіжәне т.б.

Кейде контроллер параметрі (электрикалық емес шама) тікелей датчиктің кірісіне берілмейді, алдымен сезгіш элементі, одан әрі алғашқы өлшегішпен қабылдайды (ПИ).

Алғашқы өлшеуiш жеңiл қабылданатын датчик, механикалық ауысуға, кез-келген физикалық табиғатында (температура, ылғалдық, күш, жылдамдық және т.б.) электрлiк емес шаманы түрлендiредi.Мысалы, күш, күшөлшеуiштiң тiлiн ауысуға түрлендiредi, ал ауысу,осы жағдайда датчик болып табылатын реостаттың кедергiсiнiң өзгерiсiн шақырады.

Күшейткіштер. Кіріс сигналында орындалатын функция санын өзгертетін элемент күшейткіш деп аталады.Күшейткіш бөтен энергия көзін алу үшін қолданылады.(5 Сурет, б). Энергия түрінің тәуелділігіне байланысты күшейткіш электрикалық, пневматикалық және гидравликалық деп бөлінеді.

Тәжірибеде көбінесе электрлік күшейткіш қолданылады, себебі олар жоғары сезгіштікпен ерекшеленеді, электрлік атқарушы элементтерімен жақсы үйлеседі (электрмагниттерімен, қозғалтқыштарымен және т.б).

Тұрақтандарғыштар. Тұрақтандырғыш деп аталатын элемент, кіріс шамасының шектелген шектері өзгергеніне қарамастан, автоматты түрде шығыс шамасы мәнін сақтайды, тұрақтанудың әсерi есебiнен жетедi, тұрақтандырғыштың сұлбасына кiрген элементтердiң параметрлерiніңөзгерiсі.

Компрессор. Компрессор сығымдалған ауаның желiсi үшiн қуаттың қайнар көзi болып саналады.Компрессорлар көлемді және қисық жалпақты (лопастные) деп бөлінеді.Олар шығыста 0, 7 – 0, 8 МПа қысымды қамтамасыз етеді және 0, 6 МПа- желiде ағып кетужәне құбырлардағы ысыраптары.

Фильтр-ылғал бөлгіш. Фильтр-ылғал бөлгіші сорылатын ауа шаңын жояды және конденсат. Фильтрленген, сығымдалған ауа, жүйенiң элементтерiнің ұзақ мерзiмдiлiгiн едәуiр жақсартады.

Қысым реттегіш. Қысым реттегiштiң көмегiмен желiдегі қысым қажеттi деңгейiнде болады.Осының арқасында жүйеде қысым тербелісі жұмыс жасайды.Қысым реттегіші сенімді жұмыс жасау үшін қажет, оның кірісіндегі қысымы минимум 0, 05 МПа-дан жоғары болуы керек.

Кесінгіш үлестіруші. Кесiнгiш үлестiрушi сығымдалған ауа желiсiн жеке бөлiмшелерiне бөледi.

Басқарушы үлестіруші. Басқарушы үлестіруші, басқарушы сигнал көзі болып табылады.Мұндай үлестіруші сапасында пневмокнопкалар, түпкi ажыратқыштар пайдалана алады.

Атқарушы үлестіруші. Атқарушы үлестiрушi пневмоцилиндрдің қуысында сығымдалған ауаны бағыттайды.Атқарушы үлестірушіні таңдауда оның сипаттамасы пневмоцилиндр сипаттамасына келісілген болу керек.

Атқарушы механизмдер – бұл жетектер, сорғылар, клапандар немесе басып алулар.

Пневматикалық цилиндр. Пневматикалық цилиндр iлгерілмелi ауысумен байланысты, жұмысқа сығымдалған ауаның қуатын түрлендiредi. Пневматикалық цилиндрлер бір жақты және екі жақты әрекет деп бөлінеді.

Цилиндр басқару процессінде оның поршені және штокы келесі әрекеттерді іске асырады:

• Тура жүріс (тіреуден тіреуге дейін)

• Кері жүріс (тіреуден тіреуге дейін)

• Шеткi тартылған жағдайда ұстамы

• Шеткi керiлген жағдайда ұстамы

• Шеткiжағдайданреверс

• Аралық орыннан реверс

Атқарушы элементтер. Автоматика және телемеханика жүйесінде атқарушы элементтер тұйықталатын элементтер болып табылады, басқармалы процеске әсер үшiн қызмет етеді. Атқарушы элементтер механикалық ауысуға қуатты әртүрлi әдісте түрлендiредi және екi негiзгi бөлiктерден тұрады: сервоқозғағышы және (немесе басқарушы) реттейтiн орган. Реттеуші орган —тiкелей орындайтын реттеушi әсерi жолымен, заттың саныныңөзгерiсі (немесе қуат), реттелетін параметр мағынасына байланысты, реттелуші обьект кірісіне берілетін элемент реттеуіші.

Сервоқозғағышының түрiне байланысты, атқарушы элемент гидравликалық, пневматикалық және электрлік деп бөлінеді.Кең таралған электр атқарушы элементі электромагниттiнемесе электромашина сервожетектерi болып табылады.

Логикалық элементтер. Логикалық элементтер белгiлi логикалық және кiрiс және шығыс шама арасында функциялық тәуелдiлiктi iске асыратын құрылғыны айтады.

Логикалық элемент күрделi сұлбалардың құрылысыныңнегiзі болады, мысалы есептеуiш машиналарында берiлген күрделi логикалық функцияны іске асырады.Логикалық элемент көмегімен әр түрлі есептер шешілуі мүмкін — сигнализация, құлыптау, қорғаныс, басқару, өндiрiстiк процессте берiлген операциялар тiзбегiнiң орындалуы және т.б.

Логикалық элементтер физикалық белгілер бойынша электромеханикаға (мысалы, реле), жартылай өткізгіш, магниттік жартылай өткізгіш және т.б деп бөлінеді.

Бақылау сұрақтары:

1.Автоматика элементiнен және түрлерінен не түсінуге болады?

2.Датчиктін мағынасын түсіндіріңіз?

3.Күшейткіш дегеніміз не?

4.Тұрақтандырғыш дегеніміз не?

5.Компрессор дегеніміз не?

6.Фильтр-ылғал бөлгіші не үшін арналған, қысым реттегішін және басқа үлестіруші түрлерін көрсетіңіз?

7.Пневматикалық цилиндр дегеніміз не?

8.Цилиндрмен басқаруда iске асыруға болатын әрекеттi санап шығыңыз?

9.Атқарушы элементтер және логикалық элементтер дегеніміз не?

6 Дәріс. Құралдарды жiктеу және автоматтандыру құралдары

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Автоматтандыру құралдары

2. Сигнал формалары және түрлері

3. Сигналдарды кодтау

Құралдар және автоматтандыру құралдары өздерiне өлшеу құралын және автоматтандырудың құралын қосатын, қабылдау үшiн қолайлы, өзгерту және бақылау үшiн ақпараттың пайдалануы, реттеу және басқару техникалық құралдардың жиынтығын көрсетеді.

Құрылыстың техникалық жүйе негіздерінің құрылымы және құралдаржүйесінiң дамуы стандартты қағидаттарға және әдістеріне негiзделедi:

1. сигналдар, интерфейстер, құрылымдар, модульдердіңжәне блоктардыңбiр iзге салынуы;

2. номенклатураның минимизациялауы;

3. программаланатын, иiлгiш қайта құрылатын жәнежүйенiң құрамдас бөлiктерiн қалыптастыру;

4. бұйымдардағы эстетикалық және эргономиялық талаптарменөткiзу тиiмдi.

Бiрыңғай мемлекеттiк өнеркәсiптiк құралдар жүйесі және автоматтандыру құралдары үш түрде болады: гидравликалық, пневматикалық және электрлік. Блокпен-модулдiк қағидаты жеке модульдердің бар болуымен бейнеленедi немесе әжептеуiр қарапайым функция орындайтын блоктармен.

Бұл қағидат автоматтандыру құралдарының номенклатурасын кiшiрейтуге рұқсат бередi, жөндеу және алмастыру, құнды кiшiрейтедi, өзара алмасушылықтың қағидатын жүзеге асыруға рұқсат бередi және ықшамдайды.

Сигнал формалары және түрлері.ТҮАБЖ-ні басқаруда көбінесе электрлі сигналдарды пайдаланады, ал сирек қолданылатындары - механикалық, гидравликалық, пневматикалық түрлері. ТҮАБЖ-дегі сигнал түрлері 6-суретте берілген.

Классификациясына қарай сигналдар екі топқа бөлінеді:

аналогты немесе үздіксіз, олар белгілі диапазонда үлкен мөлшерде болады;

дискреттік, белгілі аралықта жағдайдың соңғы санында тұрады (контурдағы ток, коммутирлі реле, логикалық элементтің шығыс сигналы және т.б.).

Аналогты сигналдар потенциалды сызықтық және сызықтық емес өзгеруші бола алады және жиіліктік (гармоникалық), бұл бастапқы жағдайдың амплитуда, жиілік немесе сигнал фазасына сәйкес өзгеруі.

Дискретті сигналдар уақыт деңгейіне байланысты кванттық болады. Сигналдарды кванттау, үздіксіз сигнал мәндерін соңғы сандарына ауыстыру болып табылады.