Усилители

Усилитель  - устройство, в котором осуществляется увеличение энергетических параметров  входного (управляющего) сигнала (воздействия) за счет использования энергии вспомогательного (управляемого) источника.

В зависимости от вида энергии, получаемой усилителем от вспомогательного источника энергии, они подразделяются на электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные (электрогидравлические, электропневматиче­ские и др.).

В некоторых случаях одновременно с количе­ственным преобразованием уси­лители осуществляют и качест­венное преобразование, напри­мер, постоянного тока в перемен­ный, перемещения - в изменение давления (в пневматических и гидравлических    усилителях). Наибольшее распространение получили электрические усилители, имеющие высокую чувствительность, большой коэффи­циент усиления и удобные в эксплуатации.

 Исполнительные устройства — это элементы автоматики, создающие управляющее воздействие  на объект управления. Они изменяют положение или состояние регулирующего органа объекта управления таким образом, чтобы управляемый параметр соответ­ствовал заданному значению. К исполнительным устройствам, создающим управляющее воздействие в виде силы или вращающего момента, которое изменяет положение регулирующего органа, относятся силовые электромагниты, электромагнитные муфты, двигатели. Двигатели в зависимости от вида используемой энергии могут быть электрическими, гидравлическими, пневматическими. В качестве исполнительных устройств, изменяющих состояние регулирующего органа, могут использо­ваться усилители и реле.     

 Вычислительные элементы в устройствах автоматического управления осуществляют математические преобразования (операции) с поступающими на их вход сигналами с целью осуществления заданного алгоритма работы системы.

Программируемые логические контроллеры (plc)

Часто используемые устройства, называемые программируемые логические контроллеры (ПЛК=PLC), используются для чтения набора цифровых и аналоговых входов, выполнения программы управления, а также создания набора аналоговых и цифровых выходов. Например, температура будет вводиться (считываться) в ПЛК. Программа  управления сравнивает заданную температуру с входной и определяет, больше или меньше необходимо тепла,  чтобы сохранить постоянную температуру. Выход PLC тогда подаёт сигнал открыть или закрыть вентиль теплой воды, в зависимости от того, больше или меньше горячей воды необходимо. Большими, более сложными системами  можно управлять с помощью распределенной системы управления (DCS) и SCADA-системы.

 Исполнительное механизмы

Исполнительное устройство или механизм (actuator) преобразует электрическую энергию в механическую или в физическую величину для воздействия на управляе­мый процесс. Электродвигатели, управляющие "суставами" промышленного робота, есть исполнительные механизмы. В химических процессах конечными управляю­щими элементами могут быть клапаны, задающие расход реагентов.

В составе исполнительного устройства можно выделить две части (рис. 7.):

1). во-первых, преобразователь (transducer) и/или усилитель (amplifier),

2). во-вторых: сило­вой преобразователь (convener) и/или исполнительный механизм (actuator). Преоб­разователь превращает входной сигнал в механическую или физическую величину, например электромотор преобразует электрическую энергию во вращательное движе­ние. Усилитель изменяет маломощный управляющий сигнал, получаемый от выход­ного интерфейса компьютера, до значения, способного привести в действие преобразователь. В некоторых случаях усилитель и преобразователь конструктивно составляют одно целое. Таким образом, некоторые конечные управляющие элементы могут представлять собой самостоятельную систему управления — выходной сигнал компьютера является опорным значением для конечного управляющего элемента.

Рис. 7. Составные элементы исполнительного устройства и вид интеллектуального привода

Требования к исполнительным устройствам — потребляемая мощность, разрешающая способность, повторяемость результата, рабочий диапазон и т. д. — могут существенно различаться в зависимости от конкретного приложения. Для успешного управления процессом правильно выбрать исполнительные устройства так же важно, как и датчики. По виду энергии: 1) Пневматические  2) Гидравлические 3) Электрические

Для перемещения клапанов часто применяется сжатый воздух. Если необходимо развивать значительные усилия, обычно используют гидропривод. Электрические: сигнал компьютера должен быть преобразован в давление или расход воздуха либо масла. Бинарное управление обеспечивается электромеханическими реле или электронными переключателями.

Реле—это элементы автоматики, у которых изменение выходного сигнала у происходит скачком (дискретно) при достижении входным сигналом х определенного значения, называемого уров­нем срабатывания. Мощность входного сигнал х, вызывающего срабатывание реле, значительно меньше мощности, которой может управлять реле, поэтому реле можно рассматривать и как усилительный, и как исполнительный элемент. Реле часто используются и как автоматически управляемые коммутаторы сигналов в многоканальных системах телемеханики, системах сбора и передачи данных, в комплексных системах автоматики, где обработка информации от десятков, сотен и даже тысяч датчиков осу­ществляется управляющим компьютером, в системах автоматического контроля, сигнализации, блокировки и т. д.