Определение понятия автоматики, роль автоматизации в современном производственном процессе.
Автоматика – это область теоретических и прикладных знаний об автоматически действующих технических устройствах и системах. Таким образом, ясно, что автоматика включает в себя как теорию автоматического регулирования и управления, так и совокупность технических средств, необходимых для построения автоматических систем.
Что включают в себя гибкие автоматизированные производства.
ГИБКИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВА (ГАП) — автоматизированные технологические системы, включающие станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, автоматические склады, объединенные с мини-ЭВМ, снабженные определенным набором управляющих программ и обеспечивающие автоматизацию многономенклатурного машиностроительного производства.
Основные понятия и определения автоматики , структурная схема автоматического управления устройством.
Автоматика - это отрасль науки и техники, изучающая теорию и принципы построения систем управления объектами, функционирующими без непосредственного участия человека.
Классификация элементов автоматики по выполняемым функциям.
- Пассивные элементы автоматики – это элементы, у которых входное воздействие (сигнал хвх) преобразуется в выходное воздействие (сигнал хвых) за счёт энергии входного сигнала (например, редуктор). - Активные элементы автоматики для преобразования входного сигнала используют энергию от вспомогательного источника (например, двигатель, усилитель).
Физические и электрические величины являющимися входными и выходными сигналами.
-электрическими (например, напряжение, ток, сопротивление) - неэлектрическими (например, давление, перемещение, температура, скорость)
Режимы работы элементов автоматики, что такое элемент автоматики.
Элементами автоматики называются конструктивно законченные устройства, выполняющие определенные самостоятельные функции преобразования сигнала (информации) в системах автоматического управления и контроля.
Определения линейного и нелинейного элементов, показать графическую зависимость Y= f(X)
Элементы, ВАХ которых являются прямыми линиями, называются линейными. Электрические цепи, имеющие только линейные элементы, называются линейными электрическими цепями.
-Элементы, ВАХ которых не являются прямыми линиями, называются нелинейными. Электрические цепи, имеющие хотя бы один нелинейный элемент, называются нелинейными.
Классификация реле в зависимости от входной величины Х
основные — непосредственно воспринимающие изменение электрических величин (тока, напряжения, мощности, частоты и т. п.); к ним относятся реле тока, напряжения, мощности и др.;
вспомогательные — выполняющие в схемах защиты дополнительные функции (например, выдержки времени, передачи команды от одних реле к другим, воздействия на выключатели, сигналы и т. п.); к ним относятся реле времени, промежуточные и др.;
указательные — реагирующие на действие защиты (сигнализирующие о срабатывании других реле).
Реле срабатывает при выходе электрического параметра за установленные пределы. В зависимости от характера изменения, вызывающего срабатывание реле, они разделяются на:
-реле максимального действия, срабатывающее, когда электрическая величина превышает определенное, заранее установленное значение;
-реле минимального действия, срабатывающее, когда электрическая величина становится менее определенного, заранее установленного значения;
-реле дифференциального действия, реагирующего на разность измеряемых электрических величин.
Коэффициент передачи элементов с линейной и нелинейной характеристикой
k — коэффициент, который характеризует наклон характеристики.
Определение порог чувствительности элементов. Примеры
способность объекта реагировать определённым образом на определённое малое воздействие, а также количественная характеристика этой способности.
Виды погрешностей элементов, причины погрешностей.
Абсолютная погрешность измерения - разность между значением величины, полученным при измерении, и ее истинным значением, выражаемая в единицах измеряемой величины.
Относительная погрешность измерения - отношение абсолютной погрешности, измерения к истинному значению измеряемой величины.
Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или изменяющаяся по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины. Систематическая погрешность может быть исключена с помощью поправки.
Случайная погрешность - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины случайным образом.
Грубая погрешность измерения - погрешность, значение которой существенно выше ожидаемой.
Переходные процессы определение, чем характеризуется, графическое представление.
Под переходным (динамическим, нестационарным) процессом или режимом в электрических цепях понимается процесс перехода цепи из одного установившегося состояния (режима) в другое. При установившихся, или стационарных, режимах в цепях постоянного тока напряжения и токи неизменны во времени, а в цепях переменного тока они представляют собой периодические функции времени. Установившиеся режимы при заданных и неизменных параметрах цепи полностью определяются только источником энергии. Следовательно, источники постоянного напряжения (или тока) создают в цепи постоянный ток, а источники переменного напряжения (или тока) – переменный ток той же частоты, что и частота источника энергии.
Переходные процессы возникают при любых изменениях режима электрической цепи: при подключении и отключении цепи, при изменении нагрузки, при возникновении аварийных режимов (короткое замыкание, обрыв провода и т.д.). Изменения в электрической цепи можно представить в виде тех или иных переключений, называемых в общем случае коммутацией. Физически переходные процессы представляют собой процессы перехода от энергетического состояния, соответствующего до коммутационному режиму, к энергетическому состоянию, соответствующему после коммутационному режиму.
Назначение датчиков в системах автоматики, деление их по видам сигнала
Деление по видам сигнала:
Активные (генераторные)
Пассивные (параметрические)
Назначением датчика является преобразование одной величины в другую, понятную для восприятия.
Классификация датчика по физической сущности входной величины.
В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают: датчики механических перемещений (линейных и угловых), пневматические, электрические, расходомеры, датчики скорости, ускорения, усилия, температуры, давления и др.
Типы электрических датчиков в зависимости от принципа действия, параметры выходных сигналов этих датчиков
По принципу действия датчики также можно разделить на омические, реостатные, фотоэлектрические (оптико-электронные), индуктивные, емкостные.
Устройства, применение, достоинства и недостатки тензодатчиков. К какому типу датчиков относятся схемы включения.
Тензометрический датчик - прибор для измерения деформации различных конструкций, тензометрии
Конструкция тензодатчика[4] представляет собой упругий элемент, на котором зафиксирован тензорезистор, под действием силы (вес груза) происходит деформация упругого элемента вместе с тензорезистором. В результате изменения сопротивления тензорезистора, можно судить о силе воздействия на датчик, а следовательно о весе груза.Наиболее типичным применением тензодатчиков являются весы.
Достоинства: Низкая стоимость, простота конструкции, Хорошая защита от внешнего воздействия.
Недостатки: Плохая защита . высокая цена.
Реостатный датчик - - устройство применение достоинства, схема включения
Реостатный датчик представляет собой переменное сопротивление, подвижный контакт которого перемещается вместе с перемещением контролируемого объекта. В результате пропорционально измеряемому перемещению изменяется сопротивление между точками а и б.
Термометрические датчики - устройство применение достоинства
Термометрические датчики (терморезисторы) - сопротивление зависит от температуры
Терморезисторы в качестве датчиков используют двумя способами:
1) Температура терморезистора определяется окружающей средой; ток, проходящий через терморезистор, настолько мал, что не вызывает нагрева терморезистора. При этом условии терморезистор используется как датчик температуры и часто называется «термометром сопротивления».
2) Температура терморезистора определяется степенью нагрева постоянным по величине током и условиями охлаждения. В этом случае установившаяся температура определяется условиями теплоотдачи поверхности терморезистора (скоростью движения окружающей среды – газа или жидкости – относительно терморезистора, ее плотностью, вязкостью и температурой), поэтому терморезистор может быть использован как датчик скорости потока, теплопроводности окружающей среды, плотности газов и т. п.
В датчиках такого рода происходит как бы двухступенчатое преобразование: измеряемая величина сначала преобразуется в изменение температуры терморезистора, которое затем преобразуется в изменение сопротивления.
Терморезисторы изготовляют как из чистых металлов, так и из полупроводников. Материал, из которого изготавливается такие датчики, должен обладать высоким температурным коэффициентом сопротивления, по возможности линейной зависимостью сопротивления от температуры, хорошей воспроизводимостью свойств и инертностью к воздействиям окружающей среды. В наибольшей степени всем указанным свойствам удовлетворяет платина; в чуть меньшей – медь и никель.
По сравнению с металлическими терморезисторами более высокой чувствительностью обладают полупроводниковые терморезисторы (термисторы).