4

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

A. E. Медведев элементы систем автоматики Тексты лекций

Кемерово 2008

УДК 681.5

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кафедра автоматизации производственных процессов и АСУ Кемеровского технологического института пищевой про­мышленности (заведующий кафедрой кандидат технических наук, доцент А. В. Чупин)

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автоматизации исследований и технической кибернетики В. Я. Карташов (Кемеровский государственный университет)

Медведев А. Е. Элементы систем автоматики : тексты лекций / А. Е. Медведев ; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2007. – 232 с.

ISBN 278-5-89070-625-6

Тексты лекций подготовлены в соответствии с рабочей программой дисциплины «Элементы систем автоматики». Рассмотрены основные понятия и определения дисциплины, описаны различные датчики, усилительно-преобразовательные элементы, автоматические регуляторы, промышленные программируемые контроллеры и компьютеры, исполнительные устройства автома­тики и пневматические управляющие элементы – мембранные и струйные.

Предназначены для студентов, обучающихся по специаль­ности 140604 «Электропривод и автоматика промыш­ленных установок и технологических комплексов».

Печатается по решению редакционно-издательского совета ГУ КузГТУ.

УДК 681.5

© ГУ КузГТУ, 2007

ISBN 278-5-89070-625-6 © Медведев A. E., 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ .………………………………………………	5
ВВОДНАЯ ТЕМА …………………………………………..	7
Предмет и задачи курса………………………………	7
Основные понятия и определения……………………	7
Элементы………………………………………………	21
ДАТЧИКИ ……………………………………………………	26
Определение и общие характеристики датчиков…….	26
Датчики положения объектов (ДПО)…………………	29
Датчики перемещений (ДП)…………………………...	39
Датчики скорости………………………………………	55
Датчики усилий………………………………………...	62
Датчики крутящего момента………………………….	67
Датчики вибраций……………………………………..	70
Датчики токов и напряжений………………………….	76
УСИЛИТЕЛЬНО-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ…………………………………………………	82
Общие положения……………………………………..	82
Магнитные усилители…………………………………	83
Релейные преобразовательные устройства………….	90
АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ КОМПЛЕКСЫ…………………….	103
Общие положения……………………………………..	103
Регуляторы непрерывного действия…………………	106
Позиционные регуляторы…………………………….	112
Импульсные регуляторы………………………………	118
Микропроцессорные регуляторы…………………….	123
Электрические регулирующие комплексы………….	135
ПРОГРАММИРУЕМЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ И ПРОМЫШЛЕНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ……………………	141
Общие положения……………………………………...	141
Регулирующий микропроцессорный контроллер Ремиконт Р-130………………………………………..	148
Универсальные программируемые контроллеры……	160
Промышленные компьютеры…………………………	194
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА…………………….	201
Общие положения……………………………………..	201
Электромагнитные исполнительные элементы……..	207
Электродвигательные ИУ……………………………..	210
Гидравлические и пневматические ИУ………………	213
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УПРАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ…	217
Общие положения……………………………………..	217
Мембранные пневматические элементы УСЭППА. Комплекс приборов «Старт»………………………….	221
Струйные пневмоэлементы……………………………	228
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………..	231

ПРЕДИСЛОВИЕ

В современном промышленном производстве важную роль выполняют автоматические и автоматизированные системы управления технологическим оборудованием и процессами. Для эффективного решения задач автоматизации производства необходимо осуществлять подготовку специалистов, способных разрабатывать и обслуживать в процессе эксплуатации системы управления различными машинами, установками и технологическими комплексами, построенные на базе современных технических средств автоматики.

Настоящий курс лекций по дисциплине «Элементы систем автоматики» написан в соответствии с программой подготовки инженеров по специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и содержит семь разделов.

В первом разделе рассмотрены основные понятия и определения дисциплины: автоматика и автоматизация, управление техническими объектами, локальные автоматические системы АСУТП, элементы автоматических систем. Второй раздел посвящен изучению различных датчиков контролируемых величин, в первую очередь датчиков, применяемых в системах автоматики электроприводов. К ним относятся датчики положения и перемещения объектов, датчики усилий и моментов, датчики токов и напряжений, датчики скорости и вибраций. В третьем разделе рассматриваются усилительно-преобразовательные элементы, обеспечивающие усиление сигналов, гальваническое разделение, аналого-позиционное преобразование. Детально описываются устройство, принцип действия и характеристики магнитных усилителей, контактных и бесконтактных реле. В четвертом разделе описаны устройство, принцип действия и характеристики автоматических регуляторов как с жесткой логикой функционирования и аппаратным способом реализации, так и с гибкой логикой управления – программируемые микропроцессорные автоматические регуляторы. Приведены также общие сведения по электрическим регулирующим комплексам, позволяющим создавать различные системы управления технологическим оборудованием и процессами. Пятый раздел посвящен изучению микропроцессорных управляющих устройств – промышленных программируемых контроллеров и компьютеров. Описываются их устройство, технические характеристики, средства программирования и функциональные возможности. В шестом разделе рассматриваются различные исполнительные устройства, осуществляющие управляющие воздействия на технологические объекты управления. Детально описываются устройство, принцип действия и характеристики электромагнитных исполнительных элементов, электродвигательных, гидравлических и пневматических исполнительных устройств. Седьмой раздел посвящен описанию устройства и принципа действия пневматических элементов, на основе которых выполняются пневматические управляющие устройства систем автоматики. Приводятся также общие сведения по пневматическому комплексу приборов «Старт» и пример построения автоматического регулятора на базе использования его приборов.

Курс лекций может также использоваться при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Автор выражает благодарность студентам группы ЭА-032 ГУ КузГТУ И. А. Башмакову, А. А. Лушникову, В. А. Сытнику, А. Г. Хорошилову за помощь в оформлении текста лекций.