11. Протокол Ethernet.

• Происхождение: Digital Equipment Corporation, Intel и Xerox, 1976 год.

• Реализация: масса микросхем самых разных производителей. Базируется на стандарте IEEE 802.3.

• Форматы: 10Base2, 10BaseT и 100BaseT, 100BaseFX, 1 Gigabit; кабели с медной жилой (витая пара/тонкий коаксиальный) и оптоволокно.

• Коннекторы: коаксиальные и RJ45.

• Максимальное число узлов: 1024; с использованием маршрутизаторов может быть увеличено.

• Длина соединения: от 100 метров (10Base2) до 50 км (одномодовый оптоволоконный кабель с коммутаторами).

• Скорость передачи: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с.

• Размер сообщения: от 46 до 1500 байт.

• Метод обмена: одноранговый.

• Типичные области применения: почти повсеместная распространенность в офисных и административных локальных сетях. Широко используется для связи персональных компьютеров, программируемых контроллеров и управляющих систем. Постепенно начинает применяться и на "уровне датчиков" в производственных системах.

• Достоинства: Ethernet самый распространенный и практически универсальный международный сетевой стандарт. Поддерживает передачу больших объемов данных с высокой скоростью, способна удовлетворить потребности крупных систем.

• Недостатки: большие издержки при передаче данных небольшого объема. Подача питающего напряжения по сетевому кабелю не производится. Физически уязвимые коннекторы, повышенная по сравнению с другими промышленными шинами чувствительность к электромагнитным помехам. Слишком большое разнообразие открытых и фирменных стандартов обработки данных.

Объединение миллионов учрежденческих компьютеров в сети и распространение Интернета по всему миру превратило Ethernet во всеобщий сетевой стандарт. Аппаратные и программные средства для Ethernet достигли такого уровня, когда строить несложные сети и подключать компьютеры друг к другу способен даже совершенно неопытный пользователь.

Приложение 2. Практические задания по теме

«Передаточные функции АСР»

Общее задание

Дана одноконтурная АСР, для которой определена передаточная функция регулятора (Р) с настройками и дифференциальное уравнение объекта управления (ОУ). Требуется определить:

- передаточную функцию разомкнутой системы W_∞(s),

- характеристическое выражение замкнутой системы (ХВЗС),

- передаточные функции замкнутой системы Ф_з(s) – по заданию,

Ф_в(s) – по возмущению, Ф_Е(s) – по ошибке,

- коэффициенты усиления АСР,

- устойчивость системы.

Пример решения задания

Дан ПИ-регулятор с ПФ вида W_p = 2 + и объект управления, описываемый дифференциальным уравнением

.

Определяется передаточная функция объекта:

.

Тогда передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:

.

ХВЗС:

D(s) = A(s) + B(s) = 2s⁴ + 3s³ + s² + 2s³ + 9s² + 6s + 1 = 2s⁴ + 5s³ + 10s² + 6s + 1.

Передаточные функции замкнутой системы:

- по заданию,

- по ошибке,

- по возмущению.

По передаточным функциям определяются коэффициенты усиления путем подстановки в них s = 0:

К_з = Ф_з(0) = 1 – по заданию;

К_Е = Ф_Е(0) = 0 – по ошибке;

К_в = Ф_в(0) = 0 – по возмущению.

Устойчивость АСР определяется по критерию Гурвица.

Поскольку коэффициенты ХВЗС а₄ = 2, а₃ = 5, а₂ = 10, а₁ = 6, а₀ = 1 (степень полинома n = 4), то матрица Гурвица имеет вид:

(обратите внимание на сходство строк матрицы: 1 с 3 и 2 с 4). Определители:

Δ₁ = 5 > 0,

,

Δ₄ = 1* Δ₃ = 1*209 > 0.

Поскольку все определители положительны, то АСР устойчива. ♦

Варианты заданий

Вариант	ПФ регулятора	Дифференциальное уравнение ОУ
1	Wp = 4 + ;
2	Wp = 5 + ;
3	Wp = 0,5
4	Wp = 2 + ;
5	Wp = 1 + ;
6	Wp = 4
7	Wp = 5 + ;
8	Wp = 8
9	Wp = 4 + ;
10	Wp =
11	Wp = 1 + ;
12	Wp = 1 +
13	Wp = 5 + ;
14	Wp = 1 + ;
15	Wp = ;
16	Wp = 1 + ;
17	Wp = 1 + ;
18	Wp = 2
19	Wp = 4
20	Wp = ;
21	Wp = 2 + ;
22	Wp = 1 + ;
23	Wp = 0,5 + ;
24	Wp = 0,1
25	Wp = 0,2 + ;
26	Wp = 2 + ;

Приложение 3. Практические задания по теме

«Идентификация объекта управления и определение настроек регулятора формульным методом»

Общее задание

По табличным данным построить переходную кривую объекта, определить параметры передаточной функции объекта, рассчитать настройки ПИД-регулятора, обеспечивающие 20%-е перерегулирование.

Обозначены: Х – входное воздействие объекта, Y – выходное,  - запаздывание объекта (в таблицу не включено)

Варианты заданий

Задание № 1. X = 0,15 кг/см²; Y = 24 С;  = 1 мин

t, мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Y	0,0	4,4	8,8	12,8	16,0	18,8	21,0	22,2	23,8	24,0

Задание № 2. X = 15 кПа; Y = 150 мм; _зап = 0,15 мин

t, мин	0,00	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00	2,25	2,50	2,75	3,00
Y	0	9	20	34	52	79	108	124	136	143	148	149,7	150

Задание № 3. X = 90 м³/час; Y = 45 С; _зап = 0,1 мин

t, мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Y	0,0	5,5	16,0	25,5	31,5	35,0	38,0	40,0	41,7	43,0	43,8	44,5	45,0

Задание № 4. X = 0,25 кг/см²; Y = 8 С; _зап = 1 мин

t, мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Y	0,00	0,10	1,30	2,75	3,90	4,90	5,70	6,30	6,70	7,20	7,50	7,70	7,85	7,95	8,00	8,00

Задание № 5. X = 0,5 кг/см²; Y = 36 С; _зап = 1 мин

t, мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Y	0	4,0	8,3	12,8	16,5	19,2	21,3	23,3	25,0	27,0	28,5

t, мин	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21
Y	30,0	30,8	31,7	32,4	33,0	33,6	34,1	34,7	35,0	35,5	36,0

Задание № 6. X = 0,1 кг/см²; Y = 7 С; _зап = 0,35 мин

t, мин	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Y	0,3	1,1	2,4	3,6	4,45	5,1	5,7	6,2	6,5	6,75	6,9	7,0

Задание № 7. X = 0,25 кг/см²; Y = 7,5 С; _зап = 0,5 мин

t, мин	0	0,5	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30
Y	0	0	0,3	0,9	2,3	4	4,9	5,6	6,1	6,6	6,9	7,2	7,4	7,5	7,5	7,5	7,5

Задание № 8. X = 0,055 кг/см²; Y = 0,149 %; _зап = 40 сек

t, мин	0	20	50	80	110	140	170	200	230	260
Y	0	0,009	0,032	0,060	0,089	0,116	0,130	0,141	0,149	0,149

Задание № 9. X = 0,2 кг/см²; Y = 23 С; _зап = 0,5 мин

t, мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Y	0	0,6	1,8	3,6	5,8	8,2	11,2	14	16,4
t, мин	9	10	11	12	13	14	15	16
Y	18,2	20,2	21,4	22	22,4	22,6	22,8	23

Задание № 10. X = 0,2 кг/см²; Y = 30 С; _зап = 1 мин

t, мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Y	0	2	5	8	10	12	15	18	25	27	30	30	30

Задание № 11. X = 0,3 кг/см²; Y = 7,0 С; _зап = 0,2 мин

t, мин	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2
Y	0	0,42	1,33	2,31	3,43	4,55	5,46	6,02	6,44	6,72	6,86	7,00

Задание № 12. X = 0,25 кг/см²; Y = 50 С; _зап = 2 мин 45 сек

t, мин	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24
Y	0	1	5	13	21	30	36	41	45	48	49	50	50

Задание № 13. X = 0,08 кг/см²; Y = 6 С; _зап = 2 мин

t, мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Y	0	0,3	0,9	2	3,2	3,9	4,4	4,8	5,1	5,3
t, мин	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
Y	5,5	5,7	5,8	5,85	5,9	5,93	5,97	5,99	6	6

Задание № 14. X = 0,15 кг/см²; Y = 3,8 т/час; _зап = 3 мин

t, мин	0	9	15	21	27	33	39	45	51	57	63	69	75	78
Y	0	0,65	2,23	2,85	3,2	3,4	3,53	3,62	3,67	3,72	3,75	3,77	3,79	3,8

Задание № 15. X = 0,2 кг/см²; Y = 22,6 С; _зап = 30 сек

t, мин	0	1	2	3	4	5	6	7
Y	0	2,2	6	9,2	11,6	13,8	15,7	17,5
t, мин	8	9	10	11	12	13	14
Y	19,1	20,4	21,3	21,9	22,3	22,5	22,6

Задание № 16. X = 0,1 кг/см²; Y = 5,5 С; _зап = 0,55 мин

t, мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Y	0	0,133	0,7	2,2	3,733	4,62	5,0	5,23	5,34	5,4	5,43	5,47	5,5

Задание № 17. X = 0,3 кг/см²; Y = 6,5 С; _зап = 1 мин

t, мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Y	0	0,5	1,6	3,0	4,3	5,2	5,6	6,0	6,2	6,35	6,45	6,5

Приложение 4. Практические задания по теме

«Разработка функциональных схем автоматизации»

Общее задание

По заданной упрощенной функциональной схеме автоматизации построить полную схему, выбрать средства автоматизации с учетом указанных технологических параметров.

Результаты оформляются в виде расчетно-графической работы на листах формата А4, включающей чертеж схемы, спецификацию и краткое описание выбранных приборов.

На схемах обозначены D_у - диаметр трубопровода для подбора клапанов и диафрагм; Р - перепад давления на сужающем устройстве, См - смеситель.

Варианты заданий

Вариант 1. Рис. П4.1, а. Т = 70  3 С, L = 1,5  0,5 м, Т_min = 40 С, D_у = 50 мм, Р = 0,6 МПа.

Вариант 2. Рис. П4.1, б. Р = 0,12  0,005 МПа, P_max = 0,14 МПа,

Т = 185  5 С, D_у = 100 мм.

Вариант 3. Рис. П4.1, в. Т = 250  5 С, L = 1,8  0,3 м, Т_max = 270 С,

D_у = 100 мм.

Вариант 4. Рис. П4.1,г. Т = 170  3 С, F = 50  0,5 м³/час, Т_max = 180 С,

Т_min = 150 С, D_у = 100 мм, Р = 0,5 МПа, Р = 6 МПа.

Вариант 5. Рис. П4.1, д. Р = 0,8  0,01 МПа, L = 1,0  0,2 м, L_min = 50 %L, L_max = 80 %L, D_у = 50 мм, T = 50 C.

Вариант 6. Рис. П4.1,е. Т = 350  8 С, L = 1,5  0,4 м, L_min = 40 %L,

L_max = 70 %L, D_у = 100 мм, Р = 0,3 МПа.

Вариант 7. Рис. П4.2, а. P = 0,2  0,001 МПа, P_min = 0,19 МПа, D_у = 100 мм,

Т₁ = 40  1 С, Т₂ = 45  1 С, Т₃ = 50  1 С, Т₄ = 55  1 С, Т₅ = 60  1 С.

Вариант 8. Рис. П4.2, б. F_T = 20  0,8 м³/час, Р = 0,3 КПа, Р_Т = 0,11 МПа, D_уТ = 50 мм, F_В = 150  0,9 м³/час, Р = 0,3 КПа, D_уВ = 100 мм,

Т = 750  10 С.

Вариант 9. Рис. П4.2, в. Т = 20 С, F = 200  20 м³/час, Р_min = 2,3 КПа,

D_у = 200 мм, Р = 2,4  0,1 МПа, Р = 6,3 КПа.

Вариант 10. Рис. П4.2, г. Т = 300  20 С, F = 140 м³/час, F_min = 125 м³/час,

D_у = 50 мм, Р = 5 МПа, Р = 10000 Па.

Вариант 11. Рис. П4.2,д. Т = 850  20 С, F_Т = 50  0,5 м³/час, Т_max = 900 С, D_у = 50 мм, Р = 0,15 МПа, Р = 10 КПа.

Вариант 12. Рис. П4.2, е. Т = 350  15 С, L = 1,0  0,2 м, L_min = 40 %L, D_у = 50 мм, Р = 0,11 МПа

Вариант 13. Рис. П4.3,а. Т = 350  10 С, F = 180  5 м³/час, Т_min = 330 С, Т_max = 370 С, D_у = 150 мм, Р = 2,5 МПа, Р = 10 КПа.

Вариант 14. Рис. П4.3, б. F = 100  5 м³/час, F_max = 110 м³/час, D_у = 100 мм,

Р = 0,1  0,01 МПа, Р = 630 Па.

Вариант 15. Рис. П4.3,в. Т = 80  5 С, Т_max = 100 С, D_у = 200 мм,

Р = 0,8  0,08 МПа, Р_min = 0,6 КПа.

Вариант 16. Рис. П4.3,г. Т = 210  5 С, F = 200  10 м³/час, Т_min = 180 С, D_у = 250 мм, Р = 0,5 МПа, Р = 6,3 КПа.

Вариант 17. Рис. П4.3,д. Т = 40 С, Р = 0,8  0,004 МПа, Р_min = 0,75 КПа,

D_у = 100 мм, F = 120 м³/час, Р = 10 КПа.

Вариант 18. Рис. П4.3,е. F = 250  10 м³/час, F_min = 230 м³/час, D_у = 200 мм,

Р = 0,15  0,001 МПа, Р = 1 КПа.

Вариант 19. Рис. П4.4,а. F = 60  3 м³/час, F_max = 63 м³/час, D_у = 50 мм,

Р = 4  0,5 МПа, Р = 6,3 КПа.

Вариант 20. Рис. П4.4,б. Т = 240 С, L = 1,2  0,1 м, L_max = 0,8 L,

D_у = 100 мм, Р = 0,6  0,01 МПа,

Вариант 21. Рис. П4.4,в. Т = 80  5 С, F_А = 40  0,5 м³/час,

F_Б = 40  0,5 м³/час, Т_max = 85 С, D_уА = D_уБ = 50 мм, Р = 0,1 МПа.

Вариант 22. Рис. П4.4,г. Т = 210  10 С, Р_min = 0,75 КПа, D_у = 100 мм,

Р = 0,8  0,08 МПа.

Вариант 23. Рис. П4.4,д. Р = 2 МПа, F = 140  10 м³/час, Т_min = 330 С,

D_у = 100 мм, D_у.топл. = 50 мм, Т = 350  10 С, Р = 10 КПа.

Вариант 24. Рис. П4.4,е. Т = 150 С, F = 70  0,5 м³/час, Р_min = 1,4 МПа,

D_у = 50 мм, Р = 1,5  0,2 МПа, Р = 0,4 КПа.

а) б)

в) г)

д) е)

Рисунок П4.1

а) б)

в) г)

д) е)

Рисунок П4.2

а) б)

в) г)

д) е)

Рисунок П4.3

а) б)

в) г)

д) е)

Рисунок П4.4