1. Механические

а) Поплавковые датчики - перемещение поплавка х механиче­ски передается указателю прибора. Погрешность мало зависит от плотности и температуры жидкости ~ ±1мм.

б) Буйковые датчики - перемещение буйка х равно

где L – уровень жидкости, z – жесткость пружины; S – площадь контакта; ρ – плотность жидкости.

в) Гидростатические датчики. К ним относятся пьезометрические и дифманометрические.

Пьезометрические - воздух (газ) через ротаметр подается в пье­зометрическую трубку. Давление воздуха (газа) Р измеряется мано­метром и характеризует положение уровня L в емкости. P=f(L)

Дифманометрические - уравнительный сосуд обеспечивает по­стоянный столб в одном колене дифманометра, высота столба в дру­гой меняется с изменением уровня в емкости.

г) контактно-механические датчики - используется эффект торможения, возникающего в процессе соприкосновения среды с чув­ствительным элементом (зондом, щупом, крыльчаткой). Точность измерения уровня сыпучих и консистентных сред ±10 мм

2. Электрические датчики

а) емкостные - используют диэлектрические свойства контроли­руемых сред, т.е. токопроводящие жидкости (масла, бензин, керосин). Применяются цилиндрические и плоские емкостные датчики. Цилин­дрический (работает как конденсатор): 2 цилиндра: 1-й - сама емкость; 2-й – стержень.

В зависимости от уровня L изменяется емкость С.

Плоский: бак + электроды.

, где S- площадь; S = LA где L - уровень

A - ширина пластины электрода

d- расстояние между электродами

s₀ - абсолютная диэлектрическая проницаемость

Токопроводящие жидкости - стержень изолируется электроизо­ляционным слоем.

б) омические датчики - работа основана на замыкании электри­ческой цепи через контролируемую среду.

Применение: сигнализация уровня жидкости электропроводных жидкостей.

Одноэлектродный - на 1 уровень

1 используется в качестве второго электрода

2-х электродный - для нескольких уровней

в) индукционные датчики. Обмотка, располагаемая снаружи трубы и питается источником переменного тока I, располагается так, чтобы при изменении уровня жидкости попадала в магнитное поле Xl = F (L)

сигнал с преобразователя подается на катушку реле К.

3. Радиационные датчики

Работа основана на использовании явления изменения мощности излучения, проходящего через емкость от источника к приемнику при наличии или отсутствии контролируемого вещества (чаще у- излучения).

4. Ультразвуковые датчики

Работа основана на принципе отражения ультразвуковых колеба­ний со стороны жидкости. Уровень жидкости определяют по времени запаздывания отраженного сигнала относительно посланного t= f(L)

1. - генератор импульсов;

2. - задающий генератор;

3. - приемный усилитель;

4. - измеритель времени.

БИЛЕТ 25

1. Локальные сау (структура, базовые элементы, критерии управления)

Структура и базовые элементы. Иерархичность объектов управления) порождает иерархию систем управления. Известен постулат теории управления: система управления должна быть адекватна по сложности управляемому объекту.

При практической реализации локальная САУ для первого уровня ОУ (механизм, устройство, станок, машина, аппарат, агрегат и т. п.) состоит из ряда базовых элементов.

Д - датчик (воспринимающее устройство, первичный измери­тельный преобразователь, сенсор) - устройство, преобразующее фи­зическую величину (например, температуру Т, давление Р, расход F, концентрацию Q, массу W, скорость 5 и т.д.) в сигнал, удобный для передачи (электрический, гидравлический, пневматический, механи­ческий).

УУ - управляющее устройство (на практике реализуются в виде промышленного контроллера PLC. Обычно в нем предусмотрены функции задания, сравнения и вы­работки алгоритма регулирования:

ЗУ (задающее устройство) - служит для установления задан­ного значения у_зад управляемой переменной у. Установка произ­водится: а) вручную, б) автоматически;

Ср (сравнивающее устройство) - сравнивает (обычно это операция вычитания, т.е. отрицательная обратная связь) текущее у и заданное значение у_зад технологической переменной. В резуль­тате на его выходе формируется сигнал рассогласования А;

Ус /при необходимости/ (усилительное устройство) - усили­вает мощность сигнала рассогласования А. Применяются электронные, гидравлические, пневматические, магнитные усилители.

Алгоритм регулирования - внутри PLC вырабатывается оп­ределенный алгоритм регулирования в зависи­мости от объекта управления (непрерывный и/или дискретный). В первом случае отрабатывается стабилизация, неизменность со­стояния ОУ (стабилизация его технологических переменных), во втором, — наоборот, отработки управляющих воздействий, изме­няющих состояние ОУ в соответствии с заданной последователь­ностью действий (программное управление).

ИМ - исполнительный механизм. Обычно это силовое устройство с достаточно большой мощностью (двигатели электрические, гидрав­лические, пневматические, электромагнитные, поршневые устройства, муфты).

РО - регулирующий орган, механическое устройство, непосред­ственно воздействующее на ОУ путём изменения количественных и качественных характеристик материальных и энергетических потоков (вентили, клапаны, дозаторы, насосы, транспортеры, шнеки, вентиля­торы, заслонки, прижимные вальцы, каландры).

Критерии управления. Всякое управление имеет цель (крите­рий). И всякое управление направлено на объект управления.

Цель управления может быть только одна. Нельзя произвести од­новременно наилучшую и самую дешевую продукцию. Можно искать либо наилучшую продукцию за данную цену, либо самую дешевую продукцию определенного качества. Поэтому целью (кри­терием) может быть:

25. минимизация отклонения технологической переменной от за­данного значения;

26. максимизация прибыли за заданный период времени;

27. минимизация издержек производства и т.д.

Этот простой пример ближе по своему характеру к экономиче­ским задачам, чем к задачам управления технологическими объекта­ми, однако, он ясно показывает проблему выбора единственного кри­терия или цели управления и определения совокупности ограничений.