Библиографический список …………….………………………… 32 введение
Учебная дисциплина "Системы автоматизации производства и ремонта вагонов" имеет своей целью познакомить студентов с современными методами и средствами автоматизации производственных процессов вагоностроительного и вагоноремонтного производств. Эти процессы отличаются большим разнообразием, трудоемкостью, высоким уровнем ручного труда, а применяемое для их реализации оборудование определяется типом производства и его организацией. В этих условиях успешное решение вопросов автоматизации производственных процессов связано с детальным знанием теории автоматического управления, с основными принципами разработки и построения унифицированных систем автоматического управления техническими объектами.
При управлении сложными объектами первостепенную роль играют элементы и системы электроавтоматики, которые позволяют решать такие задачи, как контроль, сигнализация, блокировка, защита и автоматическое управление с использованием унифицированных элементов и систем. Так, устройства автоматического контроля определяют качество продукции, правильность протекания технологического процесса, обеспечение надежной и безаварийной работы оборудования. Устройства блокировки и защиты предотвращают неправильный порядок работы оборудования, отключая его. Устройства сигнализации преобразуют сигналы, применяемые в системах автоматики, в сигналы, воспринимаемые человеком.
По своей структуре и функциональному назначению элементы электроавтоматики достаточно разнообразны. Основными их составляющими являются: задающие и измерительные устройства (датчики), переключающие устройства (реле), программные средства (командоаппараты), элементы сравнения, двигатели и исполнительные механизмы, регулирующие органы, корректирующие устройства и т. д. Элементы систем электроавтоматики могут быть устройствами различной физической природы (магнитные, электронные, полупроводниковые и др.), что существенно повышает их функциональные возможности и расширяет области их применения.
Важнейшими разновидностями систем электроавтоматики являются автоматический электропривод, электромагнитные и электронные устройства различного назначения, гибридные электропневматические и электрогидравлические системы управления.
Знание особенностей конструкции, назначения, функциональных возможностей, работы и настройки элементов систем электроавтоматики дает достаточный объем информации для решения многих практических задач автоматизации производственных процессов, а также унификации автоматизируемого технологического оборудования.
1. Датчики систем электроавтоматики
1.1 Общие сведения и основные характеристики датчиков
Для непрерывного контроля за протеканием технологических процессов, режимом работы машин и аппаратов используются преобразовательные элементы – датчики. Датчик – это устройство, реагирующее на изменение параметров процесса и осуществляющее преобразование измеряемой физической величины в другую, удобную для использования в последующих элементах систем автоматики.
Почти любую физическую величину можно легко преобразовать в электрический сигнал. Поэтому при создании систем автоматики широкое применение получили электрические датчики, преобразующие неэлектрические величины в электрические.
В общем случае датчик, являющийся преобразователем информации (рис. 1.1, а) состоит из первичного преобразователя (ПП), преобразующего контролируемую величину x в величину, удобную для измерения, xı и преобразователя (П), в котором величина xı преобразуется в электрический сигнал y за счет подводимой извне энергии z. Во многих случаях датчики имеют более простую структуру (рис. 1.1, б и в), непосредственно преобразуя входную величину в электрический сигнал.
а) б) в)
Рис. 1.1. Структурные схемы электрических датчиков
Основными характеристиками датчиков систем электроавтоматики являются:
статистическая характеристика у = φ(х) – зависимость выходной величины от входной в установившемся режиме;
чувствительность S = Δу / Δх – отношение приращений выходной (Δу) и входной (Δх) величин;
порог чувствительности – минимальное изменение входной величины, вызывающее изменение выходной;
динамическая характеристика – определяет поведение датчика при различных изменениях входной величины.
К датчикам, применяемым в системах электроавтоматики, предъявляются следующие требования:
необходимый диапазон изменения входных и выходных сигналов;
линейность статических характеристик;
высокая чувствительность;
малые инерционность и погрешность;
достаточная мощность выходного сигнала;
наименьшее влияние датчика на измеряемый параметр;
надежность в работе, малые габариты и вес.
В зависимости от характера преобразования входной величины электрические датчики делятся на параметрические и генераторные (датчики ЭДС).
К параметрическим датчикам относятся такие, в которых изменение входной величины преобразуется в изменение одного из параметров выходной цепи (активного сопротивления, индуктивности, емкости). Такие датчики используются для измерения перемещений, контроля давления, температуры, уровня жидкости и т.д.
Генераторные датчики преобразуют входную величину в ЭДС (датчики термо – ЭДС, тахометрические генераторы и т.д).