"Техника техникой, но лифт ломается чаще, чем лестница".
(Станислав Ежи Лец)
Лабораторная работа № 1
"Элементы автоматизированного электропривода в системах автоматизации технологических процессов в строительстве "
Цель работы: 1. Ознакомиться с конструкцией и принципом работы электромагнитных реле и магнитных пускателей.
2. Изучить принципы построения схем на э/м реле в устройствах автоматизации технологических процессов.
3. Изучить работу типовых узлов и схем автоматизированного электропривода на примерах схем автоматизации технологических процессов в строительстве.
1. Вводная часть
Автоматическое управление любым технологическим процессом (объектом управления) всегда включает в себя три стадии:
– получение информации о текущем состоянии процесса;
– переработку полученной информации по определенному алгоритму;
– формирование управляющего воздействия;
каждую из которых можно рассматривать как преобразование информации. Т.е., весь процесс управления может рассматриваться как последовательность преобразований информации, которая поступает от объекта управления и в переработанном виде опять возвращается к нему.
Необходимо заметить, что информация в автоматическом управляющем устройстве существует не сама по себе, а представлена в виде значений так называемого носителя информации – сигнала. В качестве информационных сигналов могут использоваться различные физические величины, но чаще всего используются электрические: ток, напряжение, сопротивление и др. Причина такого предпочтения не в том, что электричество обладает свойством придавать устройству "интеллект", а в том, что электрические сигналы удобно передавать на расстояние, да и устройства обработки электрических сигналов получаются, на современном уровне развития техники, более надежными, быстродействующими, компактными и дешевыми, чем на другой физической основе.
Справедливости ради, надо заметить, что иногда конструкторы средств автоматизации вынуждены отказываться от использования электрических носителей информации. Например, при автоматизации пожаро- и взрывоопасных производств, во избежание появления искр при переключениях контактов в электрических цепях, используют в качестве сигналов величины давления и расхода сжатого воздуха или жидкости; – так называемая пневмо- и гидроавтоматика.
Итак, функционирование управляющего устройства представляет собой последовательность преобразований сигналов, а любой из элементов автоматического устройства есть преобразователь сигналов. В зависимости от того, какие значения могут принимать сигналы, все многообразие элементов автоматики можно разделить на две большие группы: элементы непрерывного действия и дискретные элементы. В элементах непрерывного действия сигнал является непрерывной функцией и может принимать любые значения в пределах между минимальным и максимальным значениями.
Дискретные элементы могут принимать только конечное число состояний. Часто используются элементы, у которых сигнал принимает только два состояния: например выключатель в электрической цепи, – либо цепь замкнута и ток протекает, либо – разомкнута, ток отсутствует, промежуточных состояний нет. Необходимо отметить, что малое число состояний дискретного элемента не является препятствием при создании сложных автоматических устройств, более того, именно дискретные элементы позволяют создавать надежные "высокоинтеллектуальные" автоматические устройства, позволяющие решать любые задачи автоматизации производственных процессов. Дело в том, что максимальное число состояний системы S, состоящей из М элементов, каждый из которых может принимать N состояний, вычисляется по формуле:
(1)
Например, система, состоящая из двух выключателей, каждый из которых может быть только включенным или выключенным (2 состояния), может принимать не более четырех состояний (выполнять не более 4-х различных действий). Для десяти элементов, принимающих по 2 состояния, общее возможное число комбинаций составляет:
;
а для M=100,
!!!
Т.о., возможности автоматического устройства определяются не столько возможностями отдельных элементов, сколько числом этих элементов и совокупностью связей между ними. Использование дискретных элементов является перспективным направлением создания сложных устройств путем наращивания числа составляющих элементов, при упрощении их функций. (Хороший пример для иллюстрации закона перехода «количества» в «качество».) Примером такого сложного устройства может служить цифровая вычислительная машина (ЦВМ); – число элементов в ней ограничено, хотя и достаточно большое, перечень же задач, которые могут выполняться машиной, не поддается перечислению.
Очевидно, что введение связей между элементами устройства уменьшает число возможных его состояний, так как состояние одного элемента будет определять и состояние элемента с ним связанного. Но при этом, подбирая определенную структуру связей между элементами, устройству можно придать желаемую функцию поведения, т.е. "программировать" ответную реакцию устройства на различные входные сигналы.
В практике автоматизации производства используются различные дискретные элементы: электромагнитные реле, контактные датчики, полупроводниковые логические элементы, в том числе и в интегральном исполнении (на полупроводниковом кристалле формируется система дискретных элементов, связанных между собой).