2. Лабораторная работа № 1 Элементы автоматизированного электропривода в системах автоматизации технологических процессов.

Цель работы:

1. Ознакомиться с конструкцией и принципом работы электро­магнитных реле и магнитных пускателей.

2. Изучить принципы построения схем на э/м реле в устрой­ствах автоматизации технологических процессов.

3. Изучить работу типовых узлов и схем автоматизированного электропривода на примерах схем автоматизации технологических процессов.

2.1. Вводная часть

Автоматическое управление любым технологическим процес­сом (объектом управления) всегда включает в себя три стадии:

• получение информации о текущем состоянии процесса;

• переработку полученной информации по определенному алгоритму;

• формирование управляющего воздействия;

каждую из которых можно рассматривать как преобразование информации. Т.е., весь процесс управления может рассматриваться как последовательность преобразований информации, которая посту­пает от объекта управления и в переработанном виде опять возвра­щается к нему.

Необходимо заметить, что информация в автоматическом уп­равляющем устройстве существует не сама по себе, а представле­на в виде значений так называемого носителя информации – сигнала.

В качестве информационных сигналов могут использоваться различные физические величины, но чаще всего используются элек­трические: ток, напряжение, сопротивление и др. Причина такого предпочтения не в том, что электричество обладает свойством при­давать устройству «интеллект», а в том, что электрические сигна­лы удобно передавать на расстояние, да и устройства обработки электрических сигналов получаются, на современном уровне разви­тия техники, более надежными, быстродействующими, компактны­ми и дешевыми, чем на другой физической основе.

Отмечено, что иногда конструкторы средств автоматизации вынуждены отказываться от исполь­зования электрических носителей информации. Например, при автоматизации пожаро- и взрывоопасных производств, во избежа­ние появления искр при переключениях контактов в электричес­ких цепях, используют в качестве сигналов величины давления и расхода сжатого воздуха или жидкости; - так называемая пневмо- и гидроавтоматика.

Функционирование управляющего устройства представ­ляет собой последовательность преобразований сигналов, а лю­бой из элементов автоматического устройства есть преобразо­ватель сигналов. В зависимости от того, какие значения могут принимать сигналы, все многообразие элементов автоматики можно разделить на две большие группы: элементы непрерывно­го действия и дискретные элементы. В элементах непрерывного действия сигнал является непрерывной функцией и может прини­мать любые значения в пределах между минимальным и макси­мальным значениями.

Дискретные элементы могут принимать только конечное чис­ло состояний. Часто используются элементы, у которых сигнал принимает только два состояния: например выключатель в электричес­кой цепи, - либо цепь замкнута и ток протекает, либо - разомкнута, ток отсутствует, промежуточных состояний нет. Необходимо отметить, что малое число состояний дискретного элемента не является препятствием при создании сложных автоматических устройств, более того, именно дискретные элементы позволяют создавать надежные «высокоинтеллектуальные» автоматические устройства, по­зволяющие решать любые задачи автоматизации производствен­ных процессов. Максимальное число состояний системы S, состоящей из М элементов, каждый из которых может принимать N состояний, вычисляется по формуле:

S=M^N (2.1)

Система, состоящая из двух выключателей, каждый из которых может быть только включенным или выключенным (2 состо­яния), может принимать не более четырех состояний (выполнять не более 4-х различных действий). Для десяти элементов, принимающих по 2 состояния, общее возможное число комбинаций составляет:

S = 2¹⁰ = 1024; а для M = 100, S = 2¹⁰⁰ ≈ 1,2677 × 10³⁰

Возможности автоматического устройства определяются не столько возможностями отдельных элементов, сколько числом этих эле­ментов и совокупностью связей между ними. Иначе говоря, использование дискретных элементов является перспективным направлением созда­ния сложных устройств путем наращивания числа составляющих эле­ментов, при упрощении их функций.

Примером такого сложного устройства может служить цифровая вычислительная машина (ЦВМ); - число элементов в ней ограничено, хотя и достаточно большое, пере­чень же задач, которые могут выполняться машиной, не поддается пе­речислению. Очевидно, что введение связей между элементами устрой­ства уменьшает число возможных его состояний, но при этом устройству можно придать желаемую функцию поведения, т.е. "программировать" от­ветную реакцию устройства на различные входные сигналы.

В практике автоматизации производства используются различные дискретные элементы: электромагнитные реле, контактные датчики, полупроводниковые логические элементы, в том числе и в интеграль­ном исполнении (на полупроводниковом кристалле формируется систе­ма дискретных элементов, связанных между собой).