4. Система управления с последовательной коррекцией

Эти системы служат для регулирования или управления объектами по двум и более параметрам. Количество параметров равно количеству контуров (циклов) управления. Контуры управления работают после­довательно (рис. 9.11).

Рис. 9.11. Структурная схема системы управления

с последовательной коррекцией

Примером такого управления является управление частотой враще­ния двигателя постоянного тока с коррекцией по току. В системах управления этого вида может быть несколько последовательно рабо­тающих контуров.

7. Система многосвязного (многоконтурного) управления

При автоматизации больших и сложных объектов используют сис­темы управления и регулирования одновременно по нескольким свя­занным между собой параметрам. Такие системы называются систе­мами многосвязного (многоконтурного) управления (регулирования). Контуры управления работают параллельно (рис. 9.12).

Рис. 9.12. Структурная схема многосвязного

управления. Многоточием показаны другие

возможные контуры управления

Для таких систем в качестве устройства управления с учетом их технико-экономической эффективности удобно использовать микро­процессорные контроллеры.

6. Каскадная система управления

Для улучшения качества регулирования сложный объект управле­ния может быть условно разделен на несколько взаимозависимых ОУ. Для каждого из этих объектов предусмотрен свой регулятор. После анализа ОУ в целом выделяется главная его часть, например, ОУ1 с соответствующим регулятором (Pi). Таким образом, ОУ1 и его регуля­тор (P1) получают приоритет по отношению к ОУ2 и ОУ3 (рис. 9.13).

Рис. 9.13. Структурная схема каскадного регулирования:

ОУ1,2,3 - части объекта управления (ОУ);

P1,2,3 - регуляторы; Ууст1,2,3 –задающие

сигналы (уставки), ИУ 1,2,3 - исполнительные устройства

Задающий сигнал Ууст1 подается на P1, сюда же подается сигнал о со­стоянии ОУ1 (У1). Регулятор P1 вырабатывает сигнал управления и через ИУ1(у1) воздействует на состояние ОУ1 (каскад 1). Одновременно с этим, сигнал с P1 передается на Р2 и Р3 . Таким образом, сигналы управ­ления Х2 и хз (каскады 2 и 3) вырабатываются с учетом состояния ОУ1.

10. Основы конструирования простейших устройств автоматики

Весь процесс конструирования можно разделить на несколько этапов.

Этап 1. Описание объекта (рис. 10.1).

На этом этапе производится общее описание объекта с необходи­мыми иллюстрациями в виде чертежей и схем, различные расчеты, формальные и логические обоснования и т.д.

Первый этап конструирования должен заканчиваться перечнем функций, которые возлагаются на конструируемое устройство авто­матики.

Этап 2. Разработка структурной функциональной схемы (рис. 10.2)

Основой для разработки являются функции, изложенные выше (этап 1). Все функции из этого перечня отражаются на схеме с учетом последовательности их выполнения и взаимной связи.

Этап 3. Разработка структурной алгоритмической схемы (рис. 10.3)

Алгоритмическая схема разрабатывается на основе функциональ­ной, но с более подробным (пошаговым) описанием действий по реа­лизации всех функций, отраженных на функциональной схеме.

Этап 4. Разработка структурной конструкционной схемы (рис. 10.4)

На этой схеме отражаются технические средства, позволяющие реализовать все функции, возложенные на конструируемое устройство автоматики в соответствии с алгоритмической структурной схемой. Подбор технических средств производится с учетом их функциональ­ного назначения, технических возможностей и характеристик, стоимо­сти и других параметров. При выборе технических средств следует ориентироваться на максимально возможную концентрацию функций в пределах одного технического средства. Например, регулятор как одно техническое средство может выполнять сразу несколько функ­ций: задание уставки регулирования, сравнение уставки с текущим значением входной величины, формирование команды управления, формирование управляющего воздействия и т.д.

Этап 5. Разработка принципиальной электрической схемы (рис. 10.5)

Базой для разработки этой схемы является структурная конструк­ционная схема и схемы отдельных ее элементов (реле, регулятор и т.д.). Сложные устройства, такие как регулятор, на принципиальных схемах изображают в виде «черного ящика» с их входными и выход­ными цепями (см. рис. 8.3-8.5). Кроме схемы самого устройства авто­матики, необходимо разрабатывать принципиальную однолинейную схему силовых цепей.

Этап 6. Компоновка устройства (рис. 10.8)

На этом этапе выбирается вид конструктива для размещения всех элементов (ящик, шкаф, панель и т.д.). После выбора конструктива со­ставляется список всех элементов устройства по принципиальной схе­ме. Затем каждый из элементов размещается внутри конструктива. При этом необходимо руководствоваться несколькими принципами: а) лег­кие и малогабаритные элементы размещают в верхней части конструк­тива; б) взаимное размещение элементов подбирается таким образом, чтобы расход проводников был минимальным; в) на клеммную колод­ку рекомендуется выводить только внешние цепи. Компоновка (взаим­ное размещение элементов) изображается с помощью специального чертежа.

Этап 7. Разработка схемы электрических соединений (монтаж­ной схемы) (рис. 10.9)

На этой схеме отражаются электрические соединения всех элемен­тов в соответствии с принципиальной схемой и с учетом их взаимного расположения. Например, если на принципиальной схеме контакты какого-либо реле могут быть размещены в разных ее частях, то на монтажной схеме все его элементы, в том числе и контакты, размеща­ются в одном месте схемы, а именно там, где изображается само это реле. Разработка монтажной схемы начинается с нумерации (марки­ровки) проводников на принципиальной схеме. Существует два вида маркировки: адресная и безадресная. При использовании адресной маркировки любой проводник имеет два индивидуальных номера; но­мер начала и номер конца проводника. Понятия начала и конца про­водника относительны и задаются разработчиком схемы произвольно, но согласно логике работы схемы и направлениям токов в ее ветвях. Безадресная маркировка предполагает присвоение проводнику всего лишь одного номера в любой последовательности обхода схемы. Обычно этот обход производится слева направо и сверху вниз. Исходя из правил безадресной маркировки несколько проводников, имеющих непосредственную электрическую связь между собой, могут иметь одинаковые номера.

Безадресная маркировка проста и удобна для относительно неслож­ных по составу и конфигурации схем. Адресная маркировка имеет бо­лее высокую трудоемкость, но точно определяет назначение провод­ника в схеме и используется для относительно сложных схем.

Ниже в качестве примера приведено сокращенное описание основ­ных этапов конструирования системы автоматического регулирования уровня жидкости в резервуаре.