Дәріс 1. Негізгі терминдер мен анықтамалар. АРЖ жіктелінуі. Автоматты жүйе элементтерінің жіктелінуі. Негізгі мағлұмат

Заманауи химико-технологиялық үрдістерді басқару жүйесі көптеген технологиялық үрдістердің мөлшерімен сипатталынады. Жұмыс режимін тұрақтандыру үшін, яғни шығарылатын соңғы өнімнің сапасын, осыған қажет шамаларды ұстап тұру үшін шамаларды тұрақты әрі қажетті бір заңға байланысты өзгерту қажет.

Технологиялық үрдісті анықтайтын физикалық шамаларды технологиялық үрдістердің параметрлері деп атайды. Мысалы, технологиялық үрдістердің параметрлері болып: температура, қысым, шығын, кернеу т.б.

Нақты бір заң бойынша технологиялық параметрді өзгертуге немесе тұрақтандыру үшін қажет параметрлерді - реттелетін шама немесе реттелетін параметр деп атайды.Уақыт аралық қарастырлатын реттелетін шаманың мәнін мезет мән деп атайды. Уақыт мезетінде қарастырылған реттелетін шаманың мәні кейбір өлшеу құрылғыларында алынған тапсырмаларды өлшенген мәндер деп атайды.

Мысал 1. Кептіргіш шкафты қолмен басқару схемасы

1.1 - сурет Кептіргіш шкафтағы температураны қолмен басқару Т_тап деңгейінде ұстап тұру қажет.

Оператор-адам сынап термометрдің көрсеткішінен тәуелсіз Р. рубильниктің көмегімен қыздырылатын элементті қосу әрі ажыратуды жүргізеді. Көрсетілген мысалдан келесі анықтаманы алуға болады:

Басқару Нысаны ( реттегіш нысанаісі, ОБ) – арнайы ұйымдастырылған басқарушы әрекеттерді қолдайтын жұмыс режимін анықтайтын құрылғы.

Басқару – басқарылатын әрекеттердің қалыптасуы, БО жұмыс режимін қамтамасыз етеді.

Реттеу – басқарудың жеке түрі, ОБ қанадай да бір шығыс шамасын тұрақтандыру ын қамтамасыз ететін тапсырма болып табылады

Автоматты басқару – адам көмегінсіз жүргізілетін басқару.

Кіріс әрекет (Х) – құрылғы ға немесе жүйенің кірісіне енетін әрекет.

Шығыс әрекет (Y) – құрылғының немесе жүйенің шығысына шығарылатын әрекет.

Ішкі әрекет – жүйенің ішкі ортасына әрекеті

1.2-сурет Реттеу жүйесінің құрылымдық схемасы

Мысал 2. Кептіргіш шкафтың температурасын реттеудің автоматты схемасы

Схемада контактілі сынап термометрді қолданған. Берілген контактіге дейін температураның көтерілуі кезінде сынап бағана бойымен қиылысады, ол релейлі элементтің катушкасы қозып, қыздырғыш тізбегі Н контакт РЭ релейлі элементтен ажыратылады. Температураның төмендеуінен термометр контактісі ажыратылады да, реле нысанға энергияның берілісін жаңартып реле де оқшауланады.

Мысал 3. Өлшеу көпірімен температураның АРЖ схемасы

Нысаның берілген температурасы кезінде өлшеу көпірі М теңгерілген, ал электронды күшейткіштің кірісіне сигнал келіп түспейді де жүйе де теңгерілген жағдайда болады. (сурет 1.4)

Температураның ауытқуы кезінде терморезистордың кедергісі R_Т және көпірдің теңгерілуі бұзылады. Элементті басқару кірісінде кернеу пайда болады, берілгендерден температураның ауытқу белгісіне фаза тәуелді болады.

ЭБ күшейтілген кернеу Қ қозғалтқышына түседі, ол автотрансформатора қозғалтқышын қажетті бағытқа қарай қозғалтады. Қажет температуаға жеткенен кейін көпір теңгеріліп қоғалтқыш өшіріледі.

(тапсырма)

1.4 -сурет

Берліген температураның шама мәні резистордың R_тап көмегімен анықтауға болады. _.

Келтірілген мысалдардан бөлек АРЖ бірконтурлы құрылымдық схеманы анықтауға болады.

Қабылданған мәндер:

x – берілген әрекеттер(тапсырма), e = х - у – реттегіш қателігі, u – басқарушы әрекеттер, f – қоздырушы әрекеттер.

Анықтама:

Берілген әсерлер (кіріс әрекеттер сияқты Х) – жүйеге әрекеттер реттелетін шамаларды өзгертуді талап ететін заңдылықтарды анықтайды.

Басқарылатын әсерлер (u) – басқару нысанда басқарушы құрылғыға әрекет.

Басқарылатын құрылғы (БҚ) – қажетті жұмыс режимін қамтамасыздандыру үшін басқару нысанға әрекет етуші құрылғы.

Қоздыру әсеріі (f) – реттелетін шаманың және берілетін әрекеттердің арасындағы функционалды байланысты бұзуға әрекет ететін құбылыс.

Басқару қателгі (е = х - у) – реттелетін шаманың мәндері (у) пен нақты (х) мәндердің арасындағы айырмашылық.

Реттегіш (Р) – реттелетін нысанаіге қосылатын және реттелетін шаманы автоматты түрде ұстап тұруын қамтамасыздандыру үшін арналған құрылғы кешені

Автоматты реттеу жүйесі (АРЖ) – әрекеттердің тұйықталған тізбектің автоматты жүйесі, мұнда басқарушы (u) берілген мәндердің х нақты мәнімен салыстыруда өндіріледі.

АРЖ құрылымдық схемасымен қосымша байланысы қарастырылатын бөлімдерде әрекеттердің тізбегіндегі шығысынан кірісіне бағытталған байланысты кері байланыс деп атайды. Кері байланыс теріс немесе оң болып бөлінеді.

АРЖ жіктелінуі

1.Жұмыс әрекеті бойынша (тапсырманы өзгерту сипаты бойынша):

• Тұрақтандырушы АРЖ – тұрақты мәнде(x = const) реттелетін шаманы ұстап тұру үшін алгоритм жүйесі.

• Бағдарламалық АРЖ – алдын ала белгілі бір функциясымен байланысты реттелетін шаманы өзгерту алгоритм жүйесі (x  бағдарламалы өзгереді);

• Бақылаушы АРЖ – АРЖ кірісіндегі алдын ала белгіссіз шаманын тәуелділігінен реттелетін шаманы өзгертуге болатын алгоритм жүйесі

(x = var).

2. Контурдың саны бойынша:

• бірконтурлы – бірконтурдан тұратын,

• көпконтурлы –бірнеше контурдан құрылатын.

3. Реттелетін шаманың саны бойынша:

• бірөлшемді – бірінші рет реттелетін шамалы жүйе,

• көпөлшемді – бірнеше реттелетін шамамен құрылған жүйе.

Көпөлшемді АРЖ өз алдына бірнеше жүйеге бөлінеді:

а) байланыссыз реттегіш,реттегіштер өз алдына байланыссыз және жалпы басқару нысанымен өзарақатынаста болады;

б) әртүрлі реттегіш параметрлері яғни сондай технологиялық үрдістер реттегіш нысанынан бөлек байланысқан.

4. Функционалды мәні бойынша:

АРЖ температура,қысым, шығын,деңгей,кернеу т.б.

5. Дабылдарды басқару үшін қолданатын сипаттары бойынша:

• үздікссіз,

• дискретті (релейлі, импульсті, сандық).

6. Математикалық қатынастар бойынша:

• сызықтық, суперпозициялық әрекеттері бойынша;

• сызықты емес.

Суперпозициялық әрекет (қабаттасқан): Егерде нысанаінің кірісіне бірнеше кіріс әрекеттер берілсе, онда жеке алынған әрекеттердің нысана реакциясының қосындысы мен кіріс әрекеттердің қосындысына тең болады.

(х₁ + х₂) = (х₁) + (х₂),

Мұнда- сызықтық функция (интегрилдеу, дифференциалдау т.б.)

7. Энергияны реттеу үшін :

• пневматикалық,

• гидравликалық,

• электрлік,

• механикалық т б.

8. Реттеу әрекеті бойынша:

• ауытқу бойынша:

көбінесе жүйелер ауытқу бойынша реттеудің кері байланыс әркеті бойынша құрылған (суретке қара. 1.7).

Э лементті с сумматор деп атайды. Оның шығыс сигналы кіріс сигналдың қосындысына тең болады. Қара түспен боялған секторы кіріс сигналды қарама қарсы белгімен алу керектігін түсіндіреді.

• Қоздыру бойынша.

Берілген жүйе қолданыста болады, егер де қоздыру әрекеттерін өлшеуге мүмкіндігі болса. (сурет. 1.8).Схемада К – күшейткіш коффициенті К.

• құрамдасқан – алдын ала АРЖ негіздерін анықтайды.

Берілген тәсіл (сурет. 1.9) жоғары басқару сапасына жетеді, бірақ та f қоздырушы әрекетті күнделікте өлшеуге болмайтындықтан оның қолданысы шектеулі болады.

Автоматты жүйе элементтерінің жіктелінуі

1.Функционалды мәні бойынша:

• өлшегіш,

• күшейткіш-түрлендіргіш,

• орындаушы,

• түзетуші.

2. Жұмыс үшін қолданатын энергияның түрі бойынша:

• электрлік,

• гидравликалық,

• пневматикалық,

• механикалық,

• құрамдасқан (комбинированные).

3. Қосыша энергия қорегінің болуы мен болмау жағдайында:

• активті (энергияның қорегімен),

• пассивті (энергияның қорегінсіз).

4. Математикалық теңдеулер бойынша:

• сызықты

• сызықты емес.

5. Тұрақты режимде:

• статикалық, бұларда кіріс әрі шығыс әрекеттер арасында байланыстың болуынан жүреді. Мысал болып кез келген жылу нысан бола алады. астатикалық – мұндай байланыстар болмайды. Мысал:электрқозғалтқыштың ротор айналу бұрышы кернеуден тәуелділігі болған жағдайда. Кернеудің берілісі кезінде айналу бұрышы орнықты түрде жоғарлайды.

Дәріс 2. Жүйе және элементтер моделінің сипаттамасы

Негізгі моделдер

Реттеу жүйесінің жұмысын ауызша сипаттауға болады. Кептіргіш шкафтағы температураны реттеу 1.1 тарауда келтірліген. Ауызша сипаттау жүйенің әрекетін түсінуге, оның мәнін, функционирлеу негіздерін түсінуге көмектеседі. Бірақ та , ол реттеудің жоғары сапасын бағалауын бермейді, сондықтан да автоматты жүйені басқаруды құруда жүйені зерттеуге жарамсыз болады. Оның орынан Автоматты Басқару Теориясында нақты математикалық әдістер мен оның жүйенің қасиеттерінің сипаттамалары қолданады: статикалық сипаттама,

• динамикалық сипаттама,

• дифференциалды теңдеу,

• айнымалы функция,

• жилік сипаттамасы.

Бұл кез келген жүйенің моделі кіріс әрекет Х және қоздырушы F, шығыс әрекет Y тұратын тізбек түрінде құрылады.

Б ұл әрекеттердің әсерінен шығыс шамасы өзгеруі мүмкін. Сондықтан жүйенің кірісіне жаңа тапсырма тұрақтандырылатын режимде реттелетін щаманың мәніне нақты дәрежесін қамтамасыздандыру қажет.

Орнықтыланған режим - уақыт аралықта берілген мәндер мен реттелетін шамалар арасында айрымашылық орнықты болады.

Статикалық сипаттама.

С татикалық сипаттама элементі деп жүйенің кірісіндегі шамадан тұрақтандырылған шығыс шамаға тәуелділігін айтады.

y_уст = (х).

Статикалық сипаттаманы көбіне у(х) қисық түрде бейнелейді ( сурет. 2.2)

Статикалық элемент деп уақыт аралықта кіріс әрекеттерінің тұрақтануынан шығыс шамасының тұрақтандырылуы құралатын элементті айтамыз. Мысалы, қыздырғыштың кірісіне әртүрлі мәндегі кернеулердің келіп түсуі кезінде ол сол кернеуде температураның мәнімен ғана қыздырылады.

Астатикалық элемент деп орнықты кіріс әрекеттер кезінде шығысында орнықты жылдамдықпен, үдеумен үздікссіз сигнал өседі.

Сызықты статикалық элемент деп инерционсыз элементті айтады, ол статикалық сызықты сипатаммадан тұрады:

у_уст = К*х + а₀.

Көргендей ақ, элементтің статикалық сипаттамасы К ауытқуы бар коэффициенттен тұрады.

Сызықты сатикалық сипаттама сызықсыздан айырмашылығы өзінің қарапайымдылығымен қолайлы. Егер нысан моделі сызықсыз болса, онда оны сызықтандыру жолымен сызықты түрге түрлендіреді.

САУ статикалық деп атайды , егер де кіріс әрекеттері орнықты болған жағдай да басқару қателігі орнықты мәнге ұмтылса.

Динамикалық сипаттама.

Жүйе тұрақтандырылған режимнен басқа бір кіріс әрекеттерге өтуін ауыспалы үрдіс деп атайды. Ауыспалы үрдістерді сызбада y(t) қисығы түрінде бейнелейді.

Мысалы, кептіргіш шкафты қыздыру процесін тұрақтандырылған мәнге дейін жетіп суреттегідей түрде болса сурет 2.3.

Яғни, ауыпалы үрдіс жүйенің динамикалық қасиетін сипаттайды.

Кіріс әрекеттер уақыт бойынша өзерсе, онда ауыспалы сипаттама күнде әртүрлі болып өзеріп тұарды. Жүйенің кіріс әрекеттерін талдауы қарапайым болуы үшін типті түрдің біріне ауыстырылады. (сурет. 2.4).

Кіріс әрекеттердің түрінен функция у(t) әртүрлі белгіленуі мүмкін:

Ауыспалы сипаттама h(t) бастапқы шарты нөлге теңгерілген біріншілік сатылы әрекеттегі нысанаінің реакция сын айтады яғни х(0) = 0 және у(0) = 0.

Импульсті сипаттама (t) бастапқы нөл шартындағы -функциясында нысанаінің реакциясын атайды.

Нысаның кірісіне беріліс кезінде синусоидалды сигналдың шығысы, талап бойынша орнықты режимде синусоидалды сигнал алады, бірақ та ол басқа амплитуда мен фазадан тұрады: y = A_шығ*sin(*t + ), где A_шығ - амплитуда,  - жиілік сигналы,  - фаза.

Жиілік сипаттама (ЖС, АФС т.б.) орнықты режимде жүйеге шығыс дабылы мен амплитуданың тәуелділігін айтады.

Дифференциалды теңдеу. Сызықтау

Кез келген қозғалыс, ауыспалы процес, алмасу, энергия мен заттың түрлендірілуі дифференциалды түрде жазуға болады. (ДТ). Кез келген АРЖ процесін де дефференциалды теңдеу ретінде жазуға болады, ол жүйеде құрылымынан бөлек үрдістердің негізін анықтайды. ДТ шешу арқылы, жүйеге әртүрлі әрекеттердің кезінде тұрақталған әрі ауыспалы режимде реттелетін айнымалылардың өзгеруін табуға болады.

Дуфференциалды теңдеулерді табудағы тапсырмаларды жеңілдету үшін яғни АРЖ жұмысын толығымен сипаттайытн, жүйені жеке элементтерге бөліп, ауыспалы үрдістерді қарапайым түрде дефференциалды теңдеулермен жазып щығады. Дефференциалды теңдеуді жүріп жатқан процестің физикалық қасиетінен бөлек сипаттауда жазып алу кезінде жүйені бөлу кезінде оның физикалық тұтастылығын қарастыру қажет етпейді.

Құрылымдық схемадағы әр элемент үшін ДТ құру қажет, ол кіріс пен шығыс щамаларының тәуелділігін анықтайды.

Алдынғы элементтің шығыс шамасы кедлесіге кірісі болып табылғандықтан жеке элементтің ДТ анықтап алып, жүйенің ДТ табу қажет.

Бірақта, мұндай әдіс жеке жағдайда ғана қолайлы. Өйткені, көбіне жағдайда элементтер арасында кіріс пен шығыс шамалар арасында байланыстар сызықсыз болып, графикалық түрде беріледі

Сондықтан да ДТ алынғанымен ол сызықссыз болып табылады. Ал сызықты емес аналитикалық шешімдерді табу бола бермейді.

Осындай қолайсыз жағдайларды табу үшін барлық өзгертілетін шамалардың ауытқуын реттеу процесінде мәндері аз, сондықтан ДТ сызықсыз жағдайын сызықтыға өткізіп дифференциалды теңдеулердің сызықтандыруы өткізілуі мүмкін.

Келесіде сызықтандыру процесінің негізін кептіргіш шкафта қарастырайық. Нысаның температуралық қасиеті берілген кернеуде сызықсыз болып келесі түрде бейнеленеді.

Сызықтандырудың графигін (х₀, у₀) нүктесінде екі айнымалылардың теңдеуінен F(х,у) = 0 қисық сызығын жанама бөлігіне ауыстыруын қарастыруға болады. (сурет 1.14), теңдеулері формула бойынша:

,

мұнда және - туындылар F тен х және у. Берілген теңдеулерді көбею деп атап, оның мәндері х және у мәндері х = х - х₀ и у = у - у₀ ауыстырылады.

ДТ сызықтандыру үйлесімді жүреді, тек оны туындыларын табу қажет болады. ( , , т.б.).

Мысал 4. Сызықты емес Дефференциалды теңдеуді сызықтандыру

3xy - 4x² + 1,5 y = 5 + y

Берілген ДТ сызықты емес өйткені айнымалылар х және у сызықсыз Оны х₀ = 1, = 0, = 0 у координаттарындағы нүтесінде сызықтандырамыз Бастпақы шарты у₀ анықтау үшін ДТ мәндерін қоямыз:

3у₀ - 4 + 0 = 0 + у₀ бұдан у₀ = 2.

Қарастырылған функцияны енгіземіз

F = 3xy - 4x² + 1,5x’y - 5y’ - y

Бастапқы шарттағы туындыларды анықтаймыз:

= (3у - 8х = 3*2 - 8*1 = -2,

= (3х + 1,5x’ - 1 = 3*1 + 1,5*0 - 1 = 2,

= (1,5у = 1,5*2 = 3,

= -5.

Енді,алынған коэффициенттерді қолданып, соңғы сызықты ДТ жазуға болады:

-5^.y’ + 2^.y + 3^.х’ - 2^.х = 0.

Дәріс 3. Лаплас түрлендіруі. Беріліс функция. Беріліс функцияны анықтау. Типті тізбектердің мысалдары. Тізбектердің қосылысы.

Лаплас түрлендірілуі.

АРЖ зерттеу қолданбалы математикалық әдістердің оперативтті есептелуімен жеңілдетеді. Мысалы, кейбір жүйені функционирлеудің дефференциалды теңдеуі келесі түрде болады

, (3.1)

Мұнда х және у – кіріс және шығыс шамалар. Егерде берілген теңдеуде x(t) және y(t) орнына X(s) және Y(s) функциясын қойсақ және айнымалы комплексті s қойылса, онда

және , (3.2)

Онда шығыс дефференциалды теңдеу нөлдік шартында алгебралық теңдеулерге теңгеріледі.

a₂ s² Y(s) + a₁ s Y(s) + a₀ Y(s) = b₁ X(s) + b₀ X(s).

Мұндай ДТ ден алгебралық теңдеулерге өтуін Лаплас түрлендірілуі деп атайды, формулалар (2.2) Лапласа түрлендіру формулаларына сәйкес ал алынған теңдеулерді - операторлық теңдеулер.

Жаңа функциялар X(s) және Y(s) бейнеленуі деп атайды x(t) және y(t) Лаплас бойынша, ал x(t)және y(t) нақты болып табылады ол X(s) жәнеY(s) қатынасына сәйкес болады.

Кері байланыс үшін операторлы теңдеулерден уақытаралықтан функцияға өту үшін келесі Лапластың кері түрлендірілуі әдісті қолданады. Кері Лапласты түрлендірілуідің жалпы формуласы:

, (3.3)

мұнда f(t) - нақты, F(j) - s = j кезінде бейнелеу, j - бірлігі,  -жиілік.

Бұл формула күрделі, сондықтан да арнайы кестелер келтірілген ( кесте. 1.1 және 1.2), мұнда көбінесе кездесетін F(s) пен f(t) нақты функциялар келтірілген. Бұлар тура формуланы қолдануға мүмкіндік бермейді (2.3).

3.1 - кесте

Лаплас түрлендіруі

Нақты x(t)	Бейнеленуі X(s)
-функция	1
1
t
t2
tn
e-t
.x(t)	.X(s)
x(t - )	X(s).e-s
	sn.X(s)

3.2-кесте

Лаплас кері түрлендірудің формулалары (қосымша)

Бейнелену X(s)			Нақтыx(t)
	  R, M  R ( и М – тура сандар)	M.e-t
	 = 1 + j. 2 M = M1 + j.M2 ( и М - кешенді)	2.e-1t.[M1.cos(2.t) - M2.sin(2.t)]

Кіріс сигналдың өзгеру заңы көбінесе функция болып табылады, оны табу қажет, ал кіріс сигнал бізге белгілі. Кейбір типті кіріс сигналы 2.3 бөлімінде айтылып кеткен. Мұнда олардың бейнеленуі келтіріледі.

Біріншілік сатылы әркеттер келесі бейнеден тұрады X(s) = ,

дельта-функция X(s) = 1,

сызықты әркет X(s) = .

Мысал 5. Лаплас түрлендіруді қолдануымен ДТ шешу.

Егер де кіріс сигнал бірінішілік сатылы әрекеттің формасынан тұрса x(t) = 1, онда кіріс сигналдың бейнеленуі X(s) = түрде болады.

Бастапқы ДТ түрлендіруін енгізіп, X(s) қоямыз:

s²Y + 5sY + 6Y = 2sX + 12X,

s²Y + 5sY + 6Y = 2s + 12 ,

Y(s³ + 5s² + 6s) = 2s + 12.

Y үшін теңдеуді анықтаймыз:

.

Алынған функцияның нақтысы бейнелеу мен нақты кестеге сәйкес келеді. Тапсырманы шешу үшін бөлшекті қарапайым бөлшектің қосындысына бөлінеді де, бөлшектің бөлімі келесі түрде болады (s + 2)(s + 3):

= = + + =

= .

Алынған бөлшекті бастапқымен салыстырып, үш белгісізі бар үш түрлі теңдеулер жүйесімен құруға болады:

М₁ + М₂ + М₃ = 0 M₁ = 2

5^.М₁ + 3^.М₂ + 2^.М₃ = 2  M₂ = -4

6^.М₁ = 12 M₃ = 2

Бұдан, бөлшекті үш бөлшектің қосындысы ретінде қарастыруға болады:

= - + .

Енді, кестелі функцияны қолдана отырып, шығыс функцияның нақты мәні анықталынады:

y(t) = 2 - 4^.e^-2t + 2^.e^-3t.

Беріліс функция. Беріліс функцияны анықтау.

Лаплас бойынша ДТ түрлендіру айнымалы функцияны анықтауға және жүйенің динамикалық қасиетін анықтауға мүмкіндік береді.

Мысалы, операторлы теңдеу

3s²Y(s) + 4sY(s) + Y(s) = 2sX(s) + 4X(s)

Онда түрлендіруге болады, жақшаның сыртына бірі біріне бөлу арқылы X(s) және Y(s) шығарамыз:

Y(s)*(3s² + 4s + 1) = X(s)*(2s + 4)

.

Алынған функцияны айнымалы функция деп атайды.

Айнымалы функция деп бастапқы нөлге тең кіріс X(s) бейнеленуімен шығыс әрекет Y(s) бейнеленуімен әрекеттерімен бейнеленген қатынастарды айтамыз.

(3.4)

Айнымалы функция болып кешенді айнымалы рационалды-бөлшекті функциясын айтамыз:

,

мұнда B(s) = b₀ + b₁s + b₂ s² + … + b_m s^m – тақ санның полиномы,

А(s) = a₀ + a₁s + a₂ s² + … + a_n sⁿ – жұп саның полиномы.

Жұп саның полиномымен анықталынатын айнымалы функция келесі тәртіпте болады (n).

Бұдан (2.4) шығыс сиганлын бейнелеу келесі түрде табуға болады

Y(s) = W(s)*X(s).

Жүйенің айнымалы функциясы толығымен оның динамикалық қасиетін анықтаса, онда АРЖ бастапқы тапсырмасын есептеу оның айнымалы функцияны анықтауға әкелінеді.

Типті тізбектердің мысалы.

Жүйенің тізбегі деп динамикалық қатынасында нақты бір қасиеттерімен ерекшелінетін элемент. Жүйені реттеу тізбегі әртүрлі физикалық негізінен тұрады (электрлік, пневматикалық, механикалық т.б), бірақ та оның тек бір тобымен ғана қатыстурумыз қажет. Тізбекте сигналдардың кіріс және шығыс қатынастарын бірдей айнымалы функциямен анықтауға болады.

Қарапайым типті тізбек:

• күшейткіш,

• интегралдау

• дифференциялдау,

• апериодиялық,

• тербелмелі,

• кешігу.

1) Күшейткіш тізбек.

Тізбек кіріс сигналды К рет күшейтеді.Тізбектің теңдеуі у = К*х, айнымалы функция W(s) = К.

К параметрін күшейткіш коэффициенті деп атайды.

Мұндай тізбектің шығыс сигналын К реттік күшейтілген кіріс сигналды қайталайды. (сур. 3.1).

Осындай тізбектің мысалдар болып :механикалық, датчиктер, инерционсыз күшейткіштер т.б.

2) Интегралдау.

2.1) Идеалды интегралдау.

Идеалды интегралданатын шығыс шама кіріс шаманы интегралдаутізбегіне пропорционал болады.

; W(s) =

Тібектің кіріс берілісіне шығыс сигналдың әсері орнықты түрде өсіп отырады.(сурет. 1.16).

Бұл тізбек астатикалық, яғни тұрақтандыру режимінен тұрмайды.

2.2) Шынайы интегралданатын.

Б ұл тізбектің айнымалы функциясы келесі түрде болады:

W(s) = .

Айнымалы сипаттамасы идеалды тізбекке қарағанда қисық болып келеді. (сурет. 3.3).

Интегралданатын тізбектің мысалы болып тәуелссіз қоздыруы бар орнықты тоқты қозғалтқыш болып табылады. Егер де кіріс әрекеттер түрінде статордың кернеу қорегін алатын болсақ, ал шығысына ротордың айналу роторын алатын болсақ интегралданатын тізбекке тікелей әсері болады.

3) Дифференцирленетін.

3.1) Идеалды дифференцирленетін.

Шығыс шамасы уақыт бойынша кірісінің туындысына пропорционал:

; W(s) = K*s

Сатылы кіріс сигналы кезінде шығыс сигналы өз алдына импульсті құрайды (-функцию).

3.2) Шынайы дифференцирленетін.

Идеалды дифференцирленетін тізбек физикалық түрде таралмайды. Дифференцирленетін тізбекке кіретін көбіне нысанаілер шынайы тізбекке кіреді. Айнымалы сипаттама мен айнымалы функция келесі түрде болады :

W(s) = .

4) Апериодиялық (инерционное).

Бұл тізбекке ДТ сәйкес келеді:

; W(s) =

Бұл тізбекке шығыс шамасының өзгеру сипаттамасын анықтаймыз оның кірісіне сатылы әрекетінің шамасы х₀.

Сатылы әрекетті бейнелеу: X(s) = . Шығыс шаманың бейнеленуі :

Y(s) = W(s) X(s) = = K x₀ .

Бөлшекті қарапайым түрге жіктейміз:

= + = = - = -

Кесте бойынша бірінші бөлшектің нақтысы: L^-1{ } = 1,екіншісі:

L^-1{ } =

Онда соңында алатынымыз:

y (t) = K x₀ (1 - ).

Орнықты Т орнықты уақыт деп атайды.

Көбіне жылу нысанаілер апериодиялық тізбектер болып табылады.Мысалы, электрлік пештің кірісіне кернеудің берілісінде температура өзгереді (сурет. 1.19).

5) Тербелмелі тізбек ДТ түрде болады

,

W(s) = .

Амплитуда х₀ сатылы әрекеттердің берілісі айнымалы қисығы келесі түрде

болады (Т₁  2Т₂) немес тербелмелі (Т₁  < 2Т₂).

6) Кешігу.

y(t) = x(t - ), W(s) = e^-s

Шығыс шамасы кіріс шамасының х нақтылығын қайталады ,ол кешігумен қатар  жүреді . Мысалы: конвейер арқылы жүктің қозғалысы, құбырөткізгіш бойынша сұйықтың қозғалысы.

Тізбектің қосылыс.

Зерттелетін нысанда қарапайым функционирлеу мақсатында тізбектерге бөлінген, айнымалы функцирлеу кейін әр тізбек үшін нысанаіні бір айнымалы функцияға қосу тапсырмасы тұрады. Нысаның айнымалы функциясының түрі тізбектердің қосылыс жалғануларымен байланысты жүреді:

1 ) Тізбектей жалғанған қосылыс.

W_об = W₁^.W₂^.W₃…

Тізбектей жалғанған қосылыстарда олардың айнымалы функциясы көбейеді.

Параллелді қосылыс.

W _об = W₁ + W₂ + W₃ + …

Параллелді қосылыс кезінде олардың айнымалы функциялары қабаттасады.

3) Кері байланыс

Т апсырма бойынша айнымалы функция (х):

«+» кері байланысқа сәйкес,

«-» - тура байланысқа сәйкес.

Нысанаінің айнымалы функциясын анықтау үшін, яғни күрделі тізбектің қосылысы болғанда, схеманың ұлгайған түрін қолданады немесе Мезон формуласын түрлендіреді.

Дәріс 4. АРЖ беріліс функциясы. Ауыспалы қисық бойынша нысаның беріліс функциясының параметрлерін анықтау. Жиліктік сипаттама. Жиліктік сипаттаманы анықтау. Логарифмді жиліктік сипаттама.

Беріліс функция АРЖ.

АРЖ құрылымдық схемасын есептеу мен зерттеуде эквивалентті түрлендіру жолы қарапайым стандартты «нысан- регулятор» түріне келтіріледі.

Бұл өте қажет, біріншіден жүйеде математикалық тәуелділікті анықтау үшін, екіншіден барлық жүйеде инжеренлік әдістер , есептеулер мен реттеуіштердегі параметрлерді зерттеулер осы стандартты құрылыммен жүргізіледі.

Жалпы жағдайда кез келген негізгі кері байланысты бірөлшемді АРЖ ұлғайтылған тізбектердің жолымен осы жолмен келтірілуі мүмкін.

Егер де жүйенің шығысы у кіріске берілмесе,онда біз реттегіштің тұйықталған жүйесін аламыз, ал айнымалы функция келесі түрде анықталынады:

W_ = W_p^.W_y

(W_p - ПФ регулятор, W_y – ПФ басқару нысан.

Я ғни, тізбектердің жалғануы W_p және W_y басқа тізбекпен W_ ауысуы мүмкін. Айнымалы функция Тұйықталған жүйенің айнымалы функциясын Ф(s) белгілеу қабылданған. Ол W_ арқылы есептелінеді:

Ф_з(s) = =

(енді кері байланыстағы жүйені қарастырамыз).

Берілген айнымалы Ф_з(s) функция у және х тәеулділігін анықтайды және оны берілген әрекеттер каналы бойынша тұйықталған жүйенің айнымалы функциясы деп атайды.

АРЖ үшін сонымен қатар басқа канал бойынша айнымалы функция болады:

Ф_e(s) = = - қателік бойынша,

Ф_в(s) = = - ауытқу бойынша.

Тұйықталған жүйенің айынмалы функциясы жалпы түрде бөлшекті-рационалды W_ = түрде болса, онда тұйықталған жүйенің айнымалы функциясы түрленуі мүмкін:

Ф_з(s) = = , Ф_e(s) = = .

Көріп тұрғандай, бұл айнымалы функция бөлшектің алымымен ерекшелінеді. Бөлімін тұйықталғын жүйенің сипаттама теңдеуімен анықталынып келесі түрде бейнеленеді D_з(s) = A(s) + B(s). Тұйықталған жүйенің B(s) сипаттама теңдеуі деп тұйықталған жүйенің айнымалы функциясының алымында W_ тұратын теңдеуді айтамыз.

Беріліс қисықтар бойынша беріліс функцияның шамаларын анықтау.

Айнымалы үрдісінен басқа, нысаның айнымалы функциясын алу үрдісін нысан идентификациясы деп атайды.

Айталық, кейбір нысанға сатылы әрекеттер берілген жағдайда, айнымалы сипаттама алынды. (сурет. 4.3). Бұдан айнымалы функцияның параметрі мен түрін анықтауды қажет етеді.

Айнымалы функция келесі түрде болса

,

(кешігумен бірге инерционды тізбек).

Айнымалы функцияның параметрі:

К – күшейткіш коэффициенті,

Т – орнықты уақыт,

 - кешігу.

Күшейткіш коэффициенті деп тұарқтандырылған режимде кіріс сигналын тізбек бірнеше рет күшейтеді әрі көрсетілетін шаманы айтамыз, және ол кіріс шамасы х ке тұрақтандырылған режимде шығыс шамасының қатынасына тең болады: ,

Шығыс шамасы ның тұрақтандырылған мәні

У_тұр - бұл у тің t   кезіндегі мәні

Кешігу  деп шығыс шамасы у өзгеруіне дейінгі х кіріс шамасының мезетіне дейінгі уақыт аралықта айтады.

Орнықты уақыт Т айнымалы функцияның түріне тәуелді бірнеше әдістермен анықталуы мүмкін. Біріншілік қадамдағы айнымалы функцияны қарастыру үшін Т қарапайым анықталынады: алдымен майысу нүктесіне жанама жүргізеді, содан уақыт осьімен қиылысу нүктесінде болады және асимптомен y_уст , уақыт Т нүктелер арасындағы уақыт интервалымен анықталынады.

Сызбада майысу нүктесінде ойысу (вогнутость) пайда болады, бұл кезде қосымша кешігу _қос анықталынады ол негізгі болып табылады:  =  + _доп.

Жиліктік сипаттама

Жиліктік сипаттаманы анықтау.

Динамикалық үрдіс Фурье қатары бойынша жіктеу жолымен жиілікті сипаттамасы түрінде көрсетіледі.

Айталық, кейбір нысаның ЖС анықтау қажет болды. Нысаның кірісіне жиіліктік сипаттаманы тәжірбиелік түрде А_вх = 1 амплитудалы синусоидалды дабыл беріледі , ол , кейбір жилікпен анықталынады яғни

x(t) = А_вхsin(t) = sin(t).

Шығысында айнымалы процестің өтуінен кейін біз сонымен қатар  жиіліктегі синусоидалық сигнал аламыз, бірақ басқа амплитудамен А_шығ және фаза :

у(t) = А_шығsin(t + )

Әр түрлі  мәні А_шығ мен  шамасында болса да ол айырмашылығы болмайды. Бұл жиліктен фаза мен амплитуданың тәуелділігін жилікті сипаттама деп атайды. ЖС түрлері:

• А ФС – жиліктен фаза мен амплитуданың тәуелділігі (жазық бетте бейнеленеді);

• АЖС – Жиіліктен амплитуданың тәуелділігі;

• ФЖС – жиіліктен фазаның тәуелділігі;

• ЛАС, ЛАЖС – логарифмдік АЖС.

Жазық беттегі кіріс шама x  = А_вх^.sin(t) уақыт моенті үшін t_i , вектор х анықталынады. Бұл вектор А_вх тең ұзындығы болады, ол нақты оске t_i бұрышымен жатады. (Re –нақты ось, Im - жалған ось)

х шамасын комплексті формада жазуға болады

х(t) = А_вх(cos(t) + j^.sin(t)),

мұнда j = - жалған бірлік.

Эйлер формуласын e^j = cos + j^.sin қолдансақ

х(t) = А_вх^.e^jt

Шығыс дабылy(t) вектор түрінде қарастырсақ

y(t) = А_вых^.e^j(t+)

Жиліктік сипаттма мен айнымалы функциясының байланысын қарастырайық. Лаплас бойынша туындыны анықтаймыз:

у  Y

у’  sY

у”  s²Y т.б.

ЖС туындысын анықтайық:

у’(t) = j А_выхе^{j(t + )} = j у,

у”(t) = (j)² А_выхе^{j(t + )} = (j)² у т.б.

Бұл жерден s = j қатынасы көрініп тұр. Қорытынды: жиліктік сипаттама s = j ауысу жолымен айнымалы функциясы бойынша құрылады

Мысал 6: .

s = j кезінде алатынымыз:

= = = =

= - j = Re() + j Im().

 ті 0 ден  өзгерсек, онда АФС құруға болады.

АЖС мен ФЖС құру үшін келесі формуланы қолданады:

, .

АЖС мен ФЖС бойынша алынған АФС формулалары:

Re() = A() cos (),

Im() = A() sin ().

Логарифмді жилікті сипаттама.

Логарифмді жилікті сипаттама (ЛЖС) әртүрлі құрылғылардың динамикалық параметрлерін құру үшін қолданады. ЛЖС негізгі екі түрі болады,бұл сызба түрінде бейнеленеді.

1) ЛАЖС – логарифмді АЖС.

ЛАЖС құру үшін формуласы үшін : L() = 20^.lg A_шығ ().

Ө лшеу бірлігі - децибел (дБ).

ЛАЖС сызбасында абсцисс осі бойынша логарифмді масштабта жиілік жатады. Бұл ось бойынша қималардың тең шамалары жиліктің қысқа мәні сәйкес келеді. ЛЖС үшін қысқалығы = 10.

Ординат осі бойынша қарапайым масштабта L() мәні қалады.

2) ЛФЖС – логарифмді ФЖС. ФЖС өз алдына жиілігі  логарифмді масштабта градуирленген.

Мысалдар ЛЖС.

1. Төменгі жиліктегі фильтр (ТЖФ)

ЛАЖС ЛФЖС Тізбек мысал

Төменгі жиіліктегі фильтр жоғарыжиіліктегі әрекеттерді басу үшін арналған.

2. Жоғары жиіліктегі фильтр (ЖЖФ)

ЛАЧХ ЛФЧХ Тізбек мысалы

Жоғарғы жиліктегі фильтр төменгіжиліктегі әрекеттерді қысу үшін арналған

3. Бөгетті фильтр (Заградительный фильтр).

Бөгетті фильтр тек анықталған жилікті диапазонды қысады.

ЛАЖС және ЛФЖС Тізбек мысалы

Дәріс 5. Басқару үрдісінің сапасы. Орнықтылық критериясы.

Орнықтылық.

Автоматты реттеу жүйесінің негізгі көрсеткіші болып орнықтылық болып табылады. Қажетті бір заң бойынша реттелетін параметрдің орнықты мәнін ұстап тұру оның негізі жұмысы болады. Берілген тапсырмадан реттелетін шаманың ауытқуы кезінде (мысалы, тапсырманың өзгерісі мен әрекеттердің қозғалысынан), жүйеге реттегіш осы ауытқулардын болдырмауына әсер береді. Егер де осы әрекеттерден кейін жүйе бастапқы жағдайына келіп немесе басқа теңгерілген жағдайға өтсе, мұндай жүйені орнықты деп атайды. Егер де ұлғаю амплитудамен немесе біртектес қателіктердің ұлгаю кезінде ауытқулар пайда болса бұл жүйені орнықсыз деп атайды.

Жүйенің орнықтылығын анықтау үшін орнықтылық критерияларын қолданады:

1) түбір критериясы,

2) Стодол критериясы,

3) Гурвиц критериясы,

4) Найквист критерийсы,

5) Михайлов критериясы т.б.

Алғашқы екі критерия тұйықталған жүйеде және жеке тізбектерде қажетті болып табылады. Гурвиц критериясы кешігусіз тұйықталған жүйенің орнықтылығын анықтау үшін алгебралық түрде анықталған. Соңғы екі критерясы жиліктік критеряның тобына енеді, ол жиіліктік сипаттамалар бойынша тұйықталған жүйенің орнықтылығын анықтайды.

Түбірлі критериясы

Бұл түбірдің критерясының сипаттама теңдеулері өтпелі процес жүйесінің түрін сипаттайды. Жүйенің динамикалық сипаттамасы айнымалы функцияның бөлімінде болады. Бөлімін нөлге теңестіру жолымен сипаттама теңдеуді аламыз, оның түбірі арқылы орнықтылығын анықтауға болады.

Сипаттама теңдеудің түбірі жазық бетте орнықтылықты анықтау үшін қажет. (сурет. 1.34).

( белгісімен теңдеутүбірін бергілейді).

Сипаттама теңдеудің түбірлерінің түрлері:

- Шынайы:

туар (түбір № 1);

кері (2);

нөлдік (3);

- Кешендік

Кешенді комплексные байланыстылық (4);

Таза жалғандық (5);

Қысқалығы бойынша түбірлер келесі түрде болады:

Бірілікте, жалғыз (1, 2, 3);

байланысқан (4, 5): s_i =   j;

қысқа (6) s_i = s_i+1 = …

Түбірлі критериялар келесі түрде қалыптасады:

Сызықты АРЖорнықты болады, егер де барлық сипаттама теңдеулердің түбірі сол жартыжазықтықта жатса. Егер де түбірдің біреуі жалған осьте жатса, онда жүйе орнықтылықта болады. Ал түбірдің біреуі оң жақта жатса ол тұрақсыз болып табылады.

Басқа сөзбен айтқанда, барлық шынайы түбір мен кешенді түбірдің шынайы бөлігі кері болу қажет. Жүйе орнықсыз.

Мысал 7. Жүйенің айнымалы функциясы келесі түрде:

.

Сипаттамалы теңдеу: s³ + 2s² + 2.25s + 1.25 = 0.

Түбірі: s₁ = -1; s₂ = -0,5 + j; s₃ = -0,5 - j.

Әрине, жүйе орнықты болады.

Стодол критериясы

Бұл критерий алдынғы критерияның жалғасы болып табылады. Ол келесі түрде қалыптасады: Сызықты жүйе орнықты, егер де барлық коэффициенттердің полиномы тура болса.

Гурвиц критериясы.

Гурвиц критериясы тұйықталған жүйеде ситпаттама полиномымен біргежұмыс істейді. АРЖ құрылымдық сызбасы қателік бойынша келесі түрде боладыд (суретке қара)

W_p – реттегіштің айнымалы функциясы

W _y – басқару нысанаісінің айнымалы функциясы.

Тура байланыс үшін айнымалы функцияны анықтайық (тұйықталған жүйеде айнымалы функция п. 2.6.4): W_ = W_p W_y.

Кері байланысты есепке алып, тұйықталған жүйенің айнымалы функциясын аламыз:

.

Талапқа сай, тұйықталған жүйенің айнымалы функциясы бөлшекті-рационалды түрде болады:

.

Онда түрлендіруден кейін алатынымыз:

.

Бұдан, ТЖСТ (тұйықталған жүйенің сипаттама теңдеуі) полиномы алымы мен бөлімінің қосындысы ретінде анықтауға болады W_:

D_з(s) = A(s) + B(s).

Гурвиц бойынша орнықтылықты анықтау үшін матрица құрылады, оның бастпақы диаганалы бойымен ТЖСТ a_n+1 по a₀ коэффициенттерімен құрылады. Оңнан солға қарай 2 индексі арқылы (a₀, a₂, a₄… или a₁, a₃, a₅ …) жазылады.Жүйені тұрақтандыру үшін басты матрицаның диагоналды миноры нөлден жоғары болуы тиіс.

Егер де бір анықтауыш нөлге тең болса, онда жүйе орнықтылық аумағында болады.

Ерег де бір анықтауыш теріс болса, онда жүйе тұрақсыз.

Мысал 8. Тұйықталған жүйенің айнымалы функциясы берілген

.

Гурвиц бойынша тұйықталған жүйенің орнықтылығын анықтау қажет. Ол ұшін ТЖСТ анықталынады

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

ТЖСТ дәрежесі n = 4 тең болса, онда матрица 4х4 өлшемде болады. ТЖСТ коэффициенті а₄ = 2, а₃ = 5, а₂ = 10, а₁ = 6, а₀ = 1.

Матрица келесі түрде:

(1 б 3 және 2 б 4 матрица қатарының ұқсастығына көңіл аударыңыз:). Анықтауыштар:

Δ₁ = 5 > 0,

,

Δ₄ = 1* Δ₃ = 1*209 > 0.

Барлық анықтауыштар орнықты болғандықтан АРЖ орнықты.

Михайлов критериясы

Жоғарыда көрсетілген критериялар орнықты болмайды ,егер айнымалы функция кешігуі болса, ол келесі түрде жазылуы тиіс

,

мұнда  - кешігу.

Бұл жағдай да ТЖСТ полиномы анықталмай оның түбірін таба алмасақ. Орнықтылықты анықтау үшін жилікті критериялары Михайлов пен Найквиста пайдаланады.

Михайлов критерясын қолдану тәсілі:

1) Тұыйқталған жүйенің сипаттама теңдеуі жазылады:

D_з(s) = A(s) + B(s)^.e^-s.

2) s = j: орнына койып D_з(j) =Re() + Im().

3) Михайлова D_з(j) годограф теңдеуі мен жазықбетте қисықтары құрылады.

О рнықты АРЖ үшін Михайлов годографы  = 0жарты осте басталып, қарама қарсы бағытты да айналып өтіп (сағат тіліне қарсы)  пен 0 ден  n квадратына дейін өседі. Мұнда n – полиномның сипаттама дәрежесі.

Михайлов годографы координат басынан басталса, онда жүйе орнықты шекарада болады.

Найквист критериясы.

Бұл критерий Михайлов критерясына ұқсас, бірақ та АЖС жүйесімен жұмыс істейді, сондықтан да есептеу үшін күрделі.

Үйлестілігі:

1) Тұйықталған жүйенің айнымалы функциясы анықталынады .

2) m оң түбірінің саны анықталынады.

3) Орын басу s = j: W_(j).

4) Тұйықталған жүйенің АЖС құрылады.

АРЖ орнықтылығы үшін  тен 0 дейінгі  АФХ W_(j) m ұлғаюы кезінде (-1; 0) нүктесін қамтып, мұнда m-тұйықталған жүйенің оң саны болады.

Егер де АЖС (-1; 0) нүктесі арқылы өтсе, тұйықталған жүйе тұрақтандыру шекарасында болады.

Сипаттама теңдеуі A(s) = 0 түбірі (т.е. m = 0) болмаса, критериге байланысты тұйықталған жүйе орнықты , тұйықталған жүйеде АЖС W_(j) , (-1; 0) нүктесінде жатпаса, жүйе орнықсыз.

Дәріс 6.Сапакөрсеткіштері.

Егер де зерттелетін АРЖ орнықты болса, онда келесі сұрақтар туындайды, яғни сол жүйеде реттеу қаншалықты сапалы жүреді және сол технологиялық талаптарға сай келеді ма. Іс жүзінде реттеу қисық айнымалы сызбалар бойынша анықталынады, бірақ та нақты сандық мәнді беретін нақты әдістер де бар.

Сапа көрсеткіші 4 топқа бөлінген:

1) тура – қисық айнымалы үрдістер бойынша анықталынатын,

2) түбірлі –полином сипаттамаларының түбірі бойынша анықталынатын,

3) жиіліктік – жиіліктік сипаттмасы бойынша,

4) интегралды– функция интергралдау жолымен алынатын.

Тура сапа көрсеткіштері.

Бұларға кіретіндер: өшу дәрежесі ,қайтареттеу , статикалық қателік_ст, ретееу уақыты t_p және т.б.

6.1-сурет

Айталық, нысанаіде алынған айнымалы қисығы, келесі тербелмелі түрде боады. (сурет 1.38).

Лезде одан кейін орнықталған шығыс шамасының мәні у_уст анықталынады.

Өшу дәрежесі  формуламен анықталынады

,

мұнда А₁ және А₃ – 1-ші 3-ші қисық айнымалы амплитудаларына сәйкес Қайтареттеу  = , мұнда y_max – айнымалы қисық максимумы.

Статикалық қателік е_ст = х - у_уст, мұнда х – кіріс шама.

Бірінші максимум жету уақыты t_м сызба бойынша анықталынады.

Реттеу уақыты t_p келесі түрде анықатылынады: Жіберілетін ауытқулар тауып алынады  = 5% у_уст және 2 қалыңдықта «құбыр» тұрғызылады. Уақыт t_p берілген шекарада y(t) соңғы нүктесімен сәйкес келеді. Яғни тербелмелі реттелін шамасы тұрақтандырылған мәнен 5 % жоғарламаса. Түбірлі сапа көрсеткіші.

Бұған кіретіндер: тербелмелі дәрежесі m, тұрақтандыру дәрежесі  және т.б.

Мұнда қисық айнымалыларды құру қажет етпейді, ол поином сипаттаманың түбірімен анықталынады. Полином түбірі жазық бетте жатады да сол бойынша анықталынады:

Орнықтылық дәрежесі  шекара түрінде анықталынып, түбірі болмайды.

 = min ,

мұнда Re(s_i) – түбірдің нақты бөлігі s_i.

Тербелмелі дәрежесі m- : m = tg б ұрышы арқылы есептелінеді.  анықтау үшін екі сәуле жүргізіледі, ол жазық бетте барлық түбірді шектейді.  - жалған осьпен осы сәлелер арасындағы бұрыш. Тербелмелі дәрежесі келесі формуламен де анықталынуы мүмкін:

m = min .

Сапаның жиіліктік көрсеткіштері.

Сапаның жиліктік көрсеткішін анықтау үшін АФС құруы анықталынады және тұйықталған жүйенің АЖС анықталынады.

А ФС бойынша қосалқы анықталынады:  - амплитуда бойынша,  - фаза бойынша.

 аритық қоры кері жартылай остті АФС қиылысу нүктесі бойынша анықталынады.  анықтау үшін координатты басындағы орталықтандырылған айналу радиусімен құрылады.

Тұйықталған жүйенің АЖС бойынша

\

Сапа көрсеткіші бойынша байланыстары.

Жазылған жоғарыдағы сапа көрсеткіштері өз ара келесі қатынастармен анықталынады:

; t_p = ; ; M = .

Әдебиет нег 1[128-133];2[111-126];3[31-33],

Бақылау сұрақтары

1 Тура сапа көрсеткіштері.

2 Жиіліктік сапа көрсенткіші.

3 Түбірлі сапа көрсеткіші.

4 Сапа көрсеткіштер арасындағы байланыс.

Дәріс 7. Реттегіштерді қалыпқа келтіру. Реттегіштердің түрлері

Басқару нысанды реттеу үшін, типті реттегішті қолданады:

1) П-реттегіші (пропорционалды реттегіш)

W_П(s) = K₁.

Жұмыс істеу әрекеті, пропорционалды қателік шамасына басқарылатын әрекеттерді өндіру болып табылады. (чем больше ошибка, басқарылатын әрекеттер де көп болады u).

2) И-реттегіші (интегралданатын реттегіш)

W_И(s) = .

Басқарылатын әрекеттер қателік интегралына пропорционал.

3) Д-реттегіші (дифференцияданатын реттегіш)

W_Д(s) = K₂ s.

Греттелетін шаманың өзгеруінен ғана басқарылатын әрекеттер генерлинеді:

u = K₂ .

Іс жүзінде қарапайым реттегіштері реттегіштер түрімен қабаттасады:

4) ПИ-реттегіші (пропорционалды-интегралды реттегіш)

W_ПИ(s) = K₁ + .

7.1-сурет

5) ПД-реттегіш (пропорционалды-дифференциалды реттегіш)

W_ПД(s) = K₁ + K₂ s.

7.2-сурет

6) ПИД-ретегіш.

W_ПИД(s) = K₁ + + K₂ s.

Көбіне ПИД-ретегішін қолданады, ол барлық үш типті реттегішті қарастырады.

Реттегіштерді тиімді қалыпқа келтіруді белгілеу

АРЖ қосылған реттегіш бірнеше қалыпқа келтірудің түрлерінен тұруы мүмкін, олардың әрбірі кең түрде өзгереді. Бұл кезде нақты мәндегі қалыпқа келтіруде нысанаіні басқару нақты бір технологиялық талаптармен басқарылады, ал басқа жағдайда тұрақсыз жағдайға әкеп соқтыруы мүмкін.

Сондықтан да қалыпқа келтірудің тапсырмасын анықтау қажет , ол орнықты жүйеге сәйкес келіп, соның ішінде ең тиімдісін таңдап алу керек.

Реттегішті тиімді қалыпқа келтіру деп сапа төменгі әрі жоғарғы көрсеткішіе сәйкес келетін реттегішті айтамыз. Сапа көрсеткішіне қойылатын талаптар тікелей орнатылады. Көбінесе, реттеу уақытына және өшу дәрежесіне (  _зад) қойылатын талаптарға ұсынылады.

Бірақ та өшу дәрежесін жоғарлату арқылы реттегіштің үлкен уақытқа көшуіне апарады, бұл мақсатсыз. Керсінше, реттегіштің уақытын төмендету арқылы біз тербелмелі үрдістің  мәнін аламыз.

 тен t_p байланысы жалпы түрде келесі түрде келтіріледі (сурет 1.42).

Сондықтан да қалыпқа келтірудің тиімді анықтау үшін бірнеше математикалық қатар енгізілген, D- бөліп алу

D бөліп алу қисығы деп реттегіштің жазық бетінде қисықты айтады, ол қандай да бір сапа көрсеткішінің мәніне сәйкес келеді.

Мысалы, өшу дәрежесін жүргізу қажет болсын   _зад. Бұл кезде формула   тербелмелі дәрежесі анық m:. Әрі қарай я D- қисық дәрежесі тербелмелі дәрежесіне тең болады m. Құру тізбегі:

1) белгіссіз қалыпқа келтірумен ТЖАС анықталынады.

2) s = j - m орын басып, D_з(j - m) = Re() + Im() бөлінеді.

3) Алынған теңдеулерді нөлге келтіріп жүйе алынады

Re() = 0

Im() = 0

Берілген жүйе бірнеше белгіссіздерден тұрады:  және реттегіш қалыпқа келтіру.

4) Ары қарай,  тен 0  өзгертіледі, бұл жүйе реттегішті қалыпқа келтірудің тапсырмасымен шешіледі.

5) Алынған тапсырмалардан қисық тұрғызылады, бұдан қалыпқа келтірудің тиімділігі анықталынады.

Мысалы, ПИ реттегіші үшін қисық D- бөліп алуы келесі түрде болуы мүмкін сурет 1.43.

Тиімді қалыпқа келтіру максималды K₀ сәйкес келеді (ПИ- және ПИД-ретегіштері үшін) немесе K₁ (ПД-реттегіші үшін).

Әдебиет нег 1[45-80]; 2[15-44]; 3[33-36],

Бақылау сұрақтары

Дәріс 7. Реттегіштерді қалыпқа келтіру. Реттегіштердің түрлері

Басқару нысанды реттеу үшін, типті реттегішті қолданады:

1) П-реттегіші (пропорционалды реттегіш)

W_П(s) = K₁.

Жұмыс істеу әрекеті, пропорционалды қателік шамасына басқарылатын әрекеттерді өндіру болып табылады. (чем больше ошибка, басқарылатын әрекеттер де көп болады u).

2) И-реттегіші (интегралданатын реттегіш)

W_И(s) = .

Басқарылатын әрекеттер қателік интегралына пропорционал.

3) Д-реттегіші (дифференцияданатын реттегіш)

W_Д(s) = K₂ s.

Греттелетін шаманың өзгеруінен ғана басқарылатын әрекеттер генерлинеді:

u = K₂ .

Іс жүзінде қарапайым реттегіштері реттегіштер түрімен қабаттасады:

4) ПИ-реттегіші (пропорционалды-интегралды реттегіш)

W_ПИ(s) = K₁ + .

7.1-сурет

5) ПД-реттегіш (пропорционалды-дифференциалды реттегіш)

W_ПД(s) = K₁ + K₂ s.

7.2-сурет

6) ПИД-ретегіш.

W_ПИД(s) = K₁ + + K₂ s.

Көбіне ПИД-ретегішін қолданады, ол барлық үш типті реттегішті қарастырады.

Реттегіштерді тиімді қалыпқа келтіруді белгілеу

АРЖ қосылған реттегіш бірнеше қалыпқа келтірудің түрлерінен тұруы мүмкін, олардың әрбірі кең түрде өзгереді. Бұл кезде нақты мәндегі қалыпқа келтіруде нысанаіні басқару нақты бір технологиялық талаптармен басқарылады, ал басқа жағдайда тұрақсыз жағдайға әкеп соқтыруы мүмкін.

Сондықтан да қалыпқа келтірудің тапсырмасын анықтау қажет , ол орнықты жүйеге сәйкес келіп, соның ішінде ең тиімдісін таңдап алу керек.

Реттегішті тиімді қалыпқа келтіру деп сапа төменгі әрі жоғарғы көрсеткішіе сәйкес келетін реттегішті айтамыз. Сапа көрсеткішіне қойылатын талаптар тікелей орнатылады. Көбінесе, реттеу уақытына және өшу дәрежесіне (  _зад) қойылатын талаптарға ұсынылады.

Бірақ та өшу дәрежесін жоғарлату арқылы реттегіштің үлкен уақытқа көшуіне апарады, бұл мақсатсыз. Керсінше, реттегіштің уақытын төмендету арқылы біз тербелмелі үрдістің  мәнін аламыз.

 тен t_p байланысы жалпы түрде келесі түрде келтіріледі (сурет 1.42).

Сондықтан да қалыпқа келтірудің тиімді анықтау үшін бірнеше математикалық қатар енгізілген, D- бөліп алу

D бөліп алу қисығы деп реттегіштің жазық бетінде қисықты айтады, ол қандай да бір сапа көрсеткішінің мәніне сәйкес келеді.

Мысалы, өшу дәрежесін жүргізу қажет болсын   _зад. Бұл кезде формула   тербелмелі дәрежесі анық m:. Әрі қарай я D- қисық дәрежесі тербелмелі дәрежесіне тең болады m. Құру тізбегі:

1) белгіссіз қалыпқа келтірумен ТЖАС анықталынады.

2) s = j - m орын басып, D_з(j - m) = Re() + Im() бөлінеді.

3) Алынған теңдеулерді нөлге келтіріп жүйе алынады

Re() = 0

Im() = 0

Берілген жүйе бірнеше белгіссіздерден тұрады:  және реттегіш қалыпқа келтіру.

4) Ары қарай,  тен 0  өзгертіледі, бұл жүйе реттегішті қалыпқа келтірудің тапсырмасымен шешіледі.

5) Алынған тапсырмалардан қисық тұрғызылады, бұдан қалыпқа келтірудің тиімділігі анықталынады.

Мысалы, ПИ реттегіші үшін қисық D- бөліп алуы келесі түрде болуы мүмкін сурет 1.43.

Тиімді қалыпқа келтіру максималды K₀ сәйкес келеді (ПИ- және ПИД-ретегіштері үшін) немесе K₁ (ПД-реттегіші үшін).

Дәріс 8. Автоматтандыру және басқару өнімдері. Технологиялық параметрлерді өлшеу. Мемлекеттік аспаптар жүйесі (МАЖ).

МАЖ- дың құрылымы технологиялық процестерді басқару және реттеу, әртүрлі бақылау жүйесінің техникалық өнімдерін қамтамасыздандыруда қолайсыздықтарды шешуге және қажетті техника жүйесінің әрекеттерін қолдануға негізделген.

МАЖ негізгі сипаттамалары болып:

Блоктар мен ақпараттың байланыстылығын және МАЖ аспаптарын қамтамасыз ету үшін шоғырланған сигнал қолданады

Үш тізбектен тұрады:

1) гидравликалық,

2) пневматикалық,

3) электрлік.

Блокті - модульный әрекеті қарапайым функцияны орындау үшін құрылады. Бұл әдіс автоматтандыру өнімдерінің номенклатурасын төмендетіп, ауыстуру жөндеуге оңайлатады, құндылығын төмендетеді.

Шоғырланған сигналдар:

1) Пневматикалық - сығылған ауаның қысымы

Дабылдың өзгеру диапазоны: 0,2 - 1 или 0,02 - 0,1 МПа;

Қорек дабылы: 1,4 ;

Сигналдың арақашықтығы : 300 м.

2) Электрлік сигнал көп диапазоннан тұрады, ол екі топқа бөлініп кетеді:

Орнықты тоқтың кіріс және шығыс тоқтың сигналының өзгеру шектері келесі мәндермен анықталады: (0- 5) ма,(-5-0+5) ма,(0-20) ма

(-20-0+20) ма,(-100-0+100) ма

орнықты тоқтың кіріс және шығыс сигналының өзгеру шектері: 0-10 мв, - 10-0+10мв, 20-0+20 мв, 0-50 мв, 0-100 мв, 0-1в, -1-0+1в, 0-10 в, -10-0+10 в

Бірінішілік аспап өлшенетін параметрді түрлендіреді.

Ақпаратты түрлендіру дәлділігі.

Тікелей бағалау әдісінің мәні - өлшенетін шаманың мәнін алдын-ала өлшенетін шама бірліктері немесе басқа шамалар бірліктерінде тексеріп өлшенген бір (тура өлшеу) немесе тәуелді болатын бірнеше (жанама өлшеу) өлшеу құралдарының көрсеткіштері бойынша бағаланады. Бұл кеңінен тараған өлшеу әдісі. Оны көптеген өлшеу құралдары пайдаланады

Өлшеу әдісі – ол өлшенетін ФШ-ны пайдаланылған өлшеу принципіне сәйкес бірліктерімен салыстыру жолдары және сол тәсілдердің жиынтығы. Өлшеу әдісінде мүмкіндігінше минималды қателік болуы тиіс және сол жүйелі қателіктерді жою мен оларды кездейсоқ қателіктерге алмастыру керек.

Өлшеу өнімі– метрологиялық қасиеттерінен тұратын техникалық өнім.

Өлшеу– құрылымдық элементтердің толық тізбектерінің өзара әрекеттерінен тұратын күрделі үрдіс

Өлшеу құрылғысы – өлщеу ақпараттарын өндеуде сигналды өндіру үшін қажет өлшеу өнімі.

Аналогты өлшеу құрылғысы – өлшенетін шаманың үздіксіз функциясының көрсеткіші болып табылатын өлшеу құрылғысы.

Сандық өлшеу құрылғысы – өдшенетін ақпараттың дискретті сигналын өндіретін өлшеу құрылғысы.

Көрсетілетін өлшеу құрылғысы – көрсеткіштерді есептеуге арналған өлшеу құрылғысы.

Градуировкалы өлшеу өнімдерінің сипаттамасы – өлшеу өнімдерінің кіріс және шығыс мәндер арасындағы тәуелділік ол сызба, формула түрінде құрылады.

Көрсеткіш диапазоны – бастапқы және соңғы шкаланың мәндерімен шектелген шкала мәні.

Өлшеу диапазоны – өлшеу құрылғыларының қателігі жіберілетін, өлшеу шамасының мәні.

Өлшеу шегі –өлшеу диапазонының жоғары немесе төменгі мәні.

Өлшеу құрылғысының сезімталдығы – өлшеу құрылғысының шығысында өлшеу мәні өзгертуге келетін қатынас.

Кез келген өлшеу қателіктермен жүреді:

1) кездейсоқ кателік - кездейсоқ табиғи түрде оның пайда болуы белгіссіз;

2) қалтжіберу - құрылғы бойынша дұрыс есептелмеген;

3) систематикалық - құрылғының құрамында толықсыз әдіспен анықталған.

Қателік түрі:

1) абсолютті: Х = Х - Х₀,

мұнда Х –өлшенген параметр мәні , Х₀ – шынайы мәні;

Абсолютті өлшеу қателігі – өлшенетін шама бірлігінде анықталған өлшеу қателігі.

2) қатысты: (пайызбен %);

Қатысты қателік – абсолютті өлшеу қателігінің өлшенетін шаманың шын мәніне қатысы болып табылады Ол пайызбен өрнектеілнеді.

3) келтірілген: ,

мұндаХ_min және Х_max – өлшенетін шаманың төменгі және жоғарғы өлшеу мәні.

Жоғарғы келтірілген қателікті нақтылық класы деп аталады.

.

Нақтылық класынан байланысты құрылғылар эталонды әрі жұмыстық болып бөлінеді.

Бақылау өлшеу құрылғыларының жіктелінуі.

Мұнайөндеу мен химиялық өндірістерде көбінесе өлшенетін щамалар болып, температура, қысым, шығынжәне деңгей болып табылады. Бұлар үшін барлық өлшеудің 80 % жүреді. Қалған бөлігі электрлік, оптикалық т.б. өлшеулер алынады.

Өлшеу үшін әртүрлі өлшеу құрылғылары, олар жұмыс әрекеттерімен жіктеледі. Өлшеу үшін құрылғылардың бөлінуі: механикалық, электрлік, магнитті, жылу т.б. физикалық шамалармен ерекшелінеді.

Өлшенетін шаманың түрі бойынша өлшенетін шама қандай өлшенетін шаманы құрылғы өлшейтіндігін көрсетеді. (қысым Р, температура Т, шығын F, деңгей L, заттың мөлшері Q т.б.).

Өлшенетін шаманы тұрлендіру түрінен басқа, өлшеу құрылғысы бөлінеді:

а) тікелей бағалау;

б) салыстыру.

Өлшеу сипаты бойынша: стационарлы және ауыспалы

Өлшенетін шаманы есептеу тәсілі бойынша: көрсетілетін, тіркеуші, қосылатын.

Біріншілік түрлендіргіштің түрлері.

Біріншілік аспаптар мен біріншілік түрлендіргіштер өлщенетін шаманы басқа шамаға түрлендіру үшін қажет. Оларды генераторлы, параметрлі және механикалық түрлендіргіштер деп бөледі:

1) Генераторлы энергияның әртүрлі түрлерін электрлі түрге негіздейді , яғги элетрлік энергияны генерирлейді (термоэлектрлі, пьезоэлектрлі, электрокинетикалы, гальваниклық және т.б. датчиктер).

2) Параметрліге реостатты, тензодатчигі, термокедергілік және т.б. Олардың жұмысы үшін энергия қоры қажет.

3) Механикалық біріншілік түрлендіргіштің шығыс сигналы (мембраналы, манометр, дифманометр, ротаметр тб.)

Дәріс 9. Температураны өлшеу құрылғысы мен әдістері.

Термометрдің жіктелінуі.

Температура деп, дененің жылу дәрежесін сипаттайтын физикалық шаманы айтады. Жалпы алғанда барлық технологиялық процестер мен заттың әртүрлі қасиеттері температураға тәуелді

Температураның ұзындық, масса және т.б. физикалық шамалардан айырмашылығы, ол экстенсивті (параметрлі) емес, интенсивті (активті) шама болып табылады. Сонда, егер гомогенді денені екі түрлі бөлікке бөлсек, онда масса теңдей бөлінеді. Интенсивті шама болып табылатын температура мұндай аддитивті қасиетке ие болмайды, яғни термикалық тепе-теңдікте орналасқан жүйенің кез-келген микроскопикалық бөлігінің температуралары бірдей болады. Сондықтан экстенсивті шамалардың эталондарын құруға ұқсас температураның эталондарын құру мүмкін емес.

Термодинамикалыық денелердің қаиеті бойынша, температураны өлшеу үшін келесі термометрлердің түрлерін атап өтуге болады:

• Ұлғаю термометрі, сұйық денелердің таралуына байланысты;

• Ұлғаю термометрі, қатты денелердің таралуына байланысты термометры;

• Газ манометрлік термометрі;

• Тсұйық манометрлік термометрі;

• конденсационды;

• электрлік;

• кедергілік термометрі;

• оптикалы монохроматикалы пирометрі;

• оптикалы түрлі түсті пирометрі;

• радиационды пирометрі.

Ұлғаю термометрі. Сұйықтық шыны.

Сұйықта жылу таралуы Тепловое расширение жидкости көлемді таралу коэффициентімен сипатталынады , оның мәні келесі түрде анықталынады

, 1/град,

Мұнда V₀, V_t1, V_t2 – сұйық көлемі 0 С кезінде, t₁ және t₂ температураларына сәйкес.

Теромометрдің сезімталдығы шыны мен сұйықтық термометрлік таралу коэффициентіне тәуелді, және капилляр диаметрімен резервуар көлеміне де байланысты болады. Сезімталдығы 0,4…5 мм/С шегінде жатады (кейбір арнайы термометрлері үшін 100…200 мм/С).

Термометлерді қорғау үшін металдан жасалынып, төменгі бөлігі метал гильзасымен қапталынады.

Қатты денелердің таралуына сәйкес термометрлері.

Бұл топқа дилатометрлік және биметаллды термометрлері жатады, ол температураның өзгерісімен қатты денелердің сызықты өлшемінің өзгеруіне негізделген.

1) Құрылымдық орындалуы болып дилатометриялық термометрлері болып табылады, ол сызықты термиялық коэффициентімен негізделген ұзын екі стерженнің абсолютті мәнінің айырмашылығына тәуелді өлшенетін температураның түрленуіне байланысты жүреді.

, 1/град,

мұнда l₀, l_t1, l_t2 – дененің сызықты өлшемі линейные размеры 0 С кезінде, температуралар t₁ және t₂ сәйкес.

2) Биметалл термометрі температураны өзгеруі кезінде биметалл таспаларынң деформациясына негізделген. Көбінесе, винтті сприал түрде иілген биметалл таспаны қолданады. Спиралдың бір ұшы қозғалыссыз болады, ал екіншісі стрелканың осіне бекітілген. Стрелканың бұрылу бұрышы спиралға оралатын бұрышына тең, ол температураның өзгерісіне пропорционал.

Биметалл термометрі 1 - 1,5 % қатысты қателітермен температураны өзгеруін қамтамасыз етеді.

Газдық манометрлік термометрі.

Жұмыс істеу әрекеті бойынша температура мен жұмыс заттың термометрлік қысымы мен арасындағы байланыстылықты қарастырады, ал артық мүмкіншіліктер қыздыру кезінде еркін таралады.

Манометрлік термометрі термобаллон, капилляр түтікшеден және серіппелі құбырдан, сақиналы секторынан және стрелкадан тұрады. Барлық жұмыс орны затпен толтырылады. Температураны өлшеу аймағында орналасқан термобалон қызғанан кейін, тұйықталған жүйенің ішінде қысым жоғарлайды. Қысымның жоғарлауы манометрлік серіпемен көмегімен жүреді.

Газдық манометрлік термометрі қысым газы мен температураның байланыстылығымен тұйықталған герметикалық терможүйеде жүреді.

Артықшылығы: құрылғының шкаласы теңгерілген.

Кемшілігі: термобалонның үлкен өлшемі мен жоғары инерттілігі.

Сұйық манометрлік термометрі.

Бұл манометрлі термометрінде метил спирті , ксилол, толуол, сынап т.б.

Сұйық манометрлік термометрі теңгерілген шкаладан тұрады.

Конденсационды манометрлік термометрі.

Конденсационды манометрлік термометрін қанықталған бумен жайқайнайтын сұйықтардың температурасына тәуелділігімен жүреді. Бұл тәуелділіктер сұйықтыққа қолданатын (хлорлы метил, этил эфирі, хлорлы этил, ацетон және т.б.) сызықсыз, термометр шкаласы теңгерілмеген. Бірақ та, бұл құрылғылар жоғары сезімталдығымен ерекшеленеді.

Термоэлектрлік термометрі

Термоэлектрлі термометрлер (термоэлектрлі түрлендіргіштер), олардың әрекет принциптері әртекті термоэлектрод-өткізгіштерден немесе жартылай өткізгіштерден тұратын тұйықталған тізбектің қорытпаларының біреуінің температурасын өзгерту кезіндегі электрқозғалтқыш күшінің пайда болуына негізделген. Олар –50-ден +2500 ⁰С-ға дейінгі температураларды өлшеу үшін қолданылады. Жоғарыда келтірілген термометрлер температураны өлшеудің контактылы аспаптарына жатады.

О сы аталған термометрлердің бәрі температураны өлшеуге арналған контактілі аспаптарға жатады.

электрондардың диффузиясы – тізбектегі термоЭҚК-тің нәтижесін шығаратын болып қосылады, олардың мәндері термоэлектродтардың табиғаты мен ТЭТ дәнекерлер температураларының айырымының нәтижесіне тәуелді. Тізбектің байланысты термоЭҚК мен нәтижелі термоЭҚК арасындағы қатынасты математикалық түрге түрлендіру үшін бірнеше шарттарды орындау қажет. Температурасы аз дәнекердегі ток басқа термоэлектродқа өтетін бір термоэлектродты оң деп, ал екіншісін – теріс деп алған жөн. Мысалы, егер t₀<t (сур. 9.1) болса және осы дәнекердегі оң А термоэлектродынан В теріс термоэлектродқа бағытталса, онда А термоэлектродын – термооң, ал В – термотеріс деп атаймыз. Дәнекердегі А мен В термоэлектрод арасындағы байланыс термоЭҚК-ті t температурада е_АВ(t) деп белгілейміз. Көрсетілген жазба, егер А термоэлектрод оң және кезекті жазбада бірінші болып келсе, онда термоЭҚК е_АВ(t) теріс таңбамен алынған деп есептейміз. Вольттің заңына сәйкес екі әртекті өткізгіштердің тұйықталған тізбегінде дәнекер температурасының тепе-теңдігінде осы тізбектің термотогы нөлге тең болады.

Осыдан, егер 1 мен 2 дәнекерлердің температуралары бірдей болса, мысалы t₀ болса, онда әр дәнекердің термоЭҚК бір-бірімен тең және бір-біріне қарсы әрекет етеді және сондықтан да осындай контурдың термоЭҚК Е_АВ(t₀t₀) нөлге тең деп тұжырымдаймыз, яғни

Е_АВ(t₀ t₀) = e_АВ(t₀) – e_АВ(t₀) = 0,

немесе е_АВ(t₀) = -e_ВА(t₀) екенін ескерсек,

Е_АВ(t₀ t₀) = e_АВ(t₀) +е_ВА(t₀) = 0

Терможұп градуировкасы: ХА - хромель-алюминий ; ХК - хромель-копел;

ПП - платинородий-платина т,б.

Требования к термопарам:

1) воспроизводимость,

2) высокая чувствительность,

3) надежность,

4) стабильность,

5) достаточный температурный диапазон.

Кесте 9.1

Терможұпты дайындау үшін материалдар

Аты	Құрамы	ТЭДС, мВ (при t0 = 0 C и t1 = 100 C)	Максималды темпер. C
хромель	10% Cr + 90 % Ni	+2,95	1000
платинородий	90 % Pt + 10 % Rh	+0,86	1300
мыс	Cu	+0,76	350
платина	Pt	0	1300
алюмель	95 % Ni + 5 % Al	-1,2	1000
копель	56 % Cu + 44 % Ni	-4	600
константан	60 % Cu + 40 % Ni	-3,4	600

ТЭҚК өлшеу үшін әдістер мен өнімдері:

1) Бағалау әдісі (милливольтметр көмегімен);

2) Компенсационды әдіс (потенциометр көмегімен).

Электрлі кедергілік термометр.

Кедергілі термометрмен температураны өлшеу, температураны өлшеу кезінде электрлік кедергіні өзгертуге және өткізгіштің құрылымына негізделген. Өткізгіштің электрлік кедергісінің температуралық коэффиценті (металдардың) орнықты, ал жартылай өткзгіштердікі орнықсыз болады. Сондықтан, өткізгіштің кедергісі неменесе жартылай өткізгіштер кейбір функциялардан тұрады. R=f (t). Бұл функцияның түрі материалдың табиғатына тәуелді болады. ТК (кедергілі термометрі) басқа термометрлерге қарағанда (манометрлік, сұйқтық, шыны) көптеген қасиеттерімен негізделінеді.

1. Жоғары өлшеу нақтылығы

2. Үлкен арақашықтықта көрсеткіштерді жіберу мүмкіншілігі

3. Қосылу жолымен температураны бақылауын орталықтандыру мүмкіншілігі, бір өлшеу құрылғысына бірнеше термометрді қосу

4. Көрсеткіштердегі кешігулердің төмендеуін

Кемшілігі: кедергілі термометрдің кемшілігі болып басқа тоқ қорегімен қажеттілігі. КТ- сериялы сезімтал элементті жасау үшін таза металды қолданады. Таза металға келесі негізгі талаптар қойылады:

1. Металл қышқылданбауы керек немнесе өлшенетін ортамен химиялық өзара байланыстылығында ену қажет

2. Металдың электірлік кедергісінің температуралық коэффиценті өзгермелі және үлкен болу қажет. Бұл коэффицент қатынаспен анықталады ; мұнда R₁₀₀ және R₀-100⁰С кезінде термометрдің кедергісі, көбіне таза металдар үшін / град.

3. Кедергі тура және толқынды қисық бойынша ауытқулар бойынша температураның өзгерісімен өзгеру қажет.

4. Металдар меншікті электрлік кедергісі, бір мөлшерді үлкен болу қажет; термомертдің кедергісінің бастапқы шамасын алу үшін, кедергінің меншіктісі үлкен болған сайын, металл аз мөлшері қажет.

Сәулелену пирометрі

Температураны өлшеудің контатасыз аспаптарына сәулелену пирометрлері жатады, оларға:

 бөлшектеп сәулелену (оптикалық) пирометрлері, дененің монохроматикалық сәулеленуінің интенсивтігі температураға байланысты өзгеруіне негізделген. Өлшеу шектері 800-ден 6000 ⁰С-ға дейін.

 түрлі-түсті пирометрлері, олардың 200-ден3800 ⁰С-ға дейінгі аралықтағы температураны өлшеу екі толқын ұзындығының сәулелену интенсивтігінің қатынасын өлшеу есебінен жүреді.

 радиациялы пирометрлері, қыздырылған дененің сәулеленуінің толық қуатын өлшеуге негізделген. Өлшеу шектері 20-дан 2000 ⁰С –ға дейін.

Ғылым мен техника салаларына байланысты температураны өлшеудің көптеген принциптері мен құралдары қолданылады.

Түрлі түсті пирометрі.

Түрлі түсті пирометрі нақты дененің интенсивттілігі мен Е_ алдын ала таңдалған екі толқын ұзындығымен анықталынады ₁ және ₂, яғни түрлі түсті пирометрінің көрсеткішінің функциясы f(Е_1 / Е_2). Бұл қатынас әр температураға әртүрлі.

Дәріс 10. Потенциалдар айрымын өлшеу үшін екіншілік құрылғылар. Кедергі өлшеу әдісі.

Термо электр қозғаушы күшиі өлшеу үшін пирометриялық милливольтметр мен потенциометрді қолданады. Потенциометрде милливольтмертге қарағанда компенсационды өлшеу әдісін қолданады.

Пирометриялық милливольтметрлері.

Жұмыс іс әрекеті тұрақты магнит өрісімен, өткізгіштін өзарақозғалысы бойынша тоқтын жүріп өтетін қарастырады. Құрылғының ұшынан (2) цилиндрлік жүрекшеден (3) тұрады. Милливольтметрдің магнит жүйесі таға тәріздес магнитпен (1), полюстан ұштардан (2) және цилиндрлік жүрекшеден (3) тұрады. Жүрекшенің ерекшілігі – полюсаралық кеңістікте, магнитті кедергілікті төмендетіп магнитты ағысты жинақтайды.

Кеңістікте сақиналы тесіктен полюсті ұштармен жұрекшелер арасында рамка айналады (4), ол изолирленген мыс өткізгіштен жасалынады. Момент, бір уақытта рамкада тоқтың жұрісін қадағалайтын, рамканың айналысын қарама-қарсы қозғалыста жүргізіп, серіппелі спиральды құрайды (6). Милливольтметрдің рамкасына жеңіл стрелка (5) қыстырылады. Рамка арқылы жүретін ток екі бірдей кұшті тудырады, олар рамканы айналдыруға талаптанатын және әр бағытта бағытталады.

Потенциометр.

Потенциометрлер милливольтметрге қарағанда компенцационды өлшеу әдісімен жұмыс істейді.

Коменсацияның әрекеті ТЭҚК өлшеу кезінде R_АВ калибр резистрінде U кернеуінің теңгерілуімен байланысты. Қосымша қоректен тоқ R_AB.U_AB реахордынан R_АВ пропорционал болады (D нүктесінде реохорд қозғалтқышы болады).

Терможұппен бірге, ТЭҚК генерирленетін , НП милливольтметр қосылған. Қозғалтқыш D арқылы ΔU және E(t t₀) теңгеріледі.

Автоматты электрлік потенциометр.

Автоматты потенциометрдің схемасы келсі суретте көрсетілген:

R_p – реохорд кедергісі,

R_ш - шунт,

R_п – өлшеу шектерінің тапсырмасы үшін,

R_н және R_к – шкаланың бастапқы әрі соңғы тапсырмасы үшін,

R_б - балластты,

R_с – жұмыс тоғын тексеру үшін,

R_м – суытылған спайдағы температураға компенсациялауі үшін мыс кедергісі.

ТҚК – Тұрақтандыру қорек көзі источник питания стабилизированный.

Потенциометр АВСD кедергі көпірлерінен тұрады, диагоналдардың біреуіне ТҚК қорегі қосылған (диагональ ВС), ал келсіге (өлшеу диагональ АD), ТЭҚК пен терможұп және электрқозғалтқыш ЭҚ күшейткіш ЭҚК. Көпірдің жоғары бөлігінде R_р, оған стрелка қыстылылған, шкалынң түбіне дейін қозғалады. Қозғалтқыштың орынауысуын электрқозғалтқыш басқарады.

Көпір екі жағдайда болады: теңгерілмеген және теңгерілген.

Егер көпір теңгерілген түрде болса, онда жоғарыдағы кернеулер арасы AD термоЭҚК модуліне тең (U_AD = Е) кернеу балансы ΔU, ол күшейткішке беріледі УЭД, нөлге теңескен:

ΔU = U_AD – Е = 0.

Бұл жағдай да ЭҚ жұмыс істемейді.

Егерде қандай да бір жағдаймен термоЭҚК өзгертілсе,онда көпір өзінің теңгерілген жағдайынан шығып кетеді де ЭҚК күшейткіш кірісінде ΔU ≠ 0 пайда болады. Кернеуді күшейткіш көбейткенен кейін оны ЭҚ береді, ол айнала отырып реахордты қозғалысқа келтіреді, көпір қайтадан теңгерілмесе және ЭҚ кернеуі нөлге теңеспесе қоғалтықш жұмыс істей береді. Бұл потенциометрлерде компенсация үрдісі автоматты түрде жүреді, үздікссіз үлкен жылдамдықта жүреді. Бұл құрылғылар терможұптағы суық спайлардың температурасын өзгертуге автоматты түрде енгізуге әсер береді.

Кедергі өлшеу әдісі.

Термоэлектрлік кедергі өлшеу үшін көбінесе автоматты электорнды көпірді қолданады, ол екіөткізгішті, үшөткізгішті, төртөткізгішті сұлбамен қосылады.

Екіөткізгішті сұлбаға КТ көпірге қосылу келесі түрде көрсетілген, мұнда:

R₁, R₂, R₃, R₄ – көпір кедергісі;

R_б – жұмыс тоғын шектеу үшін балласт кедергісі;

R_т - ТК кедергісі;

R_л – кедергі сызығы (өткізгіштер қосылысы).

Көпірді теңгеру шарты болып қарама қарсы иіндегі теңгеірлу болып табылады:

R₁^.R₃  R₂^.(R₄ + R_т + 2^.R_л).

Көпір теңгерілсе, диагонал кернеуі U_AD = 0 болады, бұдан ЭҚ жұмыс істемейді. Температураның өзгерісі кезінде R_т және U_AD өзгереді, нөлге теңгерілмейді. Бұл кернеу ЭҚК күшейтеді де ЭҚ келіп түседі ол айналып реахордты қозғалысқа келтіреді.

Дәріс 11. Қысым өлшеу құрылғыларымен әдістері.

Қысым өлшеу құрылғыларының жіктелінуі.

Қысым өлшеу кезінде өлшеу бірліктерінің негізгі түсініктемесі.

Қысым деп- аудандағы күштің шектері мен оған әсер ететін күштін қатынасын айтамыз: Р= F/S

Өлшеу мөлшері СИ жүйесінде қысым өлшем бірлігін Паскаль (Па) 1Па= 1н/ 1м² судың бағанасы= атм қабылданған. Қысым өлшеудің негізгі біріншілік сапасы МКГСС жүйесінде 1кг/м² қабылданған немесе қысым өлшеу бірлігінде жүйеге енбейтін бірлігінде техникалық атмосфера 1ат= 1кг/см² немесе 1мм сынап бағанасы (0⁰С температура кезінде сынап бағанасының биік тігі 1мм және еркін құлау үдеуі 980,655см/см² ) неменесе 1мм су бағанасы (1мм судың биіктігі +4⁰С кезінде д= 980,655см/ см²).

Қысымды өлшеу үшін оларды абсолютті, артықшылық және атмосфералық қысым, вакуумды деп ажыратып алу қажет. Абсолютті қысым Р_а- заттың жағдайының параметрі Р_н= Р_а- Р_б . Р_н- артықшылық қысым; Р_б- атмосфералық қысым. Егер абсоютті қысым атмосфералықтан төмен болса, онда Рв= Р_б- Р_а; Рв- вакууметрмен өлшенетін қысым;

Қысым мен деңгейді өлшеу үшін құрылғылары мен әдістері.

Қысым өлшеу құрылғылары өлшенетін шаманың түрі бойынша және жұмыс әрекеті бойынша бөлінеді. (МЕСТ 2405-80).

Қысым өлшейтін құрылғылар жұмыс әрекеті бойынша бөлінеді;

1. Сұйықтық- сұйық бағанасында қысыммен гидростатикалық қысымды өлшейтін теңгерілуіне негізделген.

2. Поршенді- поршенге әрекеттесетін ішкі күштің қысымымен теңгеріледі.

3. Серіппелі- қатты элементтің деформациясының көлемі бойынша өлшенетін қысым.

4. Электрлік- қысымды кез- келген электрлік шамаға түрлендіруге негізделген неменесе қысымның әрекеті бойынша материалдың электрлік құрамына өзгеруі.

Қысым өлшеу құрылғылары өлшенетін шаманың түрі бойынша бөлінеді;

1. Манометр- артықшылық қысымды өлшеу үшін;

2. Вакууметр- вакуумды (сығылған) өлшеу үшін

3. Мановакууметр- артықшылық қысым мен вакуумды өлшеу үшін құрылғы

4. Арынды (напоромеры) – аз артықшылық қысымды өлшеу құрылғысы

5. Жүктемелік (тягомеры)- аз мөлшердегі сығылған қысымды өлшеу үшін

6. Жүктеме- арынды- аз мөлшерде қысым мен вакуумді өлшеу үшін

7. Дифференциалды манометр- қысым ерекшелігін өлшеу үшін

8. Барометр- барометрлік қысымды өлшеу үшін құрылғы

Біз серіппелі манометр мен сұйық манометрін қарастырамыз.

Сұйықтық манометрі. Ол өзінің құрылғысының қарапайымдылығымен ерекшелінеді, арзандылығы, жоғары өлшеудің нақтылығымен. Олар тәжірбиелік және техникалық өлшеу үшін кең түрде қолданылады.

Мәні- сұйық құрылғысы басқа жүйедегі құрылғыларды тексеру мен градуировкасы үшін қызмет етеді, сонымен қатар артықшылық қысым, сығылған қысым айырмашылығын, атмосфералық қысым.

Сұйық құрылғысы тәжірбиелік құрылғы және техникалық болып бөлінеді. Тәжірбиелікке: Екі құбырлы (U- тәріздес) манометр

1. шыны құбыр

2. шкалалы диск

11.1-сурет

Құбыр сұйықпен толтырылған (спирт, сынап, су) нөлдік шамаға дейін. Бағананың сұйық гидростатикалық қысымы манометрдің ашық деңгейінде басқа деңгейде қысыммен теңгерілсе, онда жүйе теңгерілген күйде болады.

Р_а- құбырдағы неменесе аспаптағы абсолютті қысым;

Р_б- барометрлік қысым (н/ м²) Р_а= Р_б+ Н_pq неменесе Р_арт= Р_а- Р_б= Н_pq ;

Мұнда р- сұйық тығыздығы (кг/ м³);

q- тартылыс үдеу күші;

11.2-сурет Бірқұбырлы барометр

1- ыдыс

2- шкалалы құбыр

Қысым өлшейтін резервуар ыдысқа қосылады 1, вакуумды өлшеу кезінде- құбырға 2 қосылады. Артықшылығы құбырдағы 2 сұйықтық бір деңгейде есептелінеді. Сонымен қатар: жапсырмалы құбырлы микроманометр, компенсациалы микроманометр.

Техникалық құрылғы: Оған қалтқылы, қоңыраулы және сақиналы манометр кіреді. Қалтқылы манометр қысым құламасын өлшеу үшін қолданылады.

11.3-сурет Қалтқылы дифманометр

1. ыдыс

2. ыдыс

3. қосатын шланг

4. қалтқы

Қысым мен вакуумды өлшеу үшін серіппелі құрылғы. Серіппелі құрылғы қатты элементтің әртүрлі түрінен өлшенетін шамасын деформациялауға негізделген. Сезімтал элементтің беріктігін деформациялау құрылғының шкаласы бойынша сызықтың неменесе бұрыш айналымымының механизімен түрленеді.

Артықшылығы – қарапайымдылығы, әмбәбап, сенімділігі.

Серіппелі манометрдің нақты класы 0,5 тен 4 дейін

Сезімтал элементтің беріктігінің түрі бойынша келесі топқа бөлінеді:

1. Құбырлы серіппелі құрылғы (2.4 сурет)

2. Мембралалы құрылғы- берік элементі болып мембрана (2.5 сурет)

3. Иілгіш мембралалы (сильфонды) құрылғы (2.6 сурет)

11.4- сурет Түтікшелі серіппелі құрылғы

1. түтік

2. ұстағыш

3. тісті механизм

4. стрелкалар

5. шкала

Сенсорлық блок (ЛЦП) жадында сандық форматта қысым

Электрлік манометр.

" Сапфир" қысым түрлендіргіші

Бұл манометр өлшенетін шаманы үздіксіз түрленуін қамтамасыз етеді (артықшылық қысым, абсолютті, сығу, нейтралды қысым мен агресивті ортаның айырмашылығын) алыстан өлшеу үшін шоғырланған тоқ сигналын да түрлендіреді. (0 - 5 мА, 0 - 20 мА т.б.).

Мембраналы тензотүрлендіргіші 3 , 9 негізгі қалыптың ішінде орналасқан (сурет 2.13). Тензотүрлендіргіштің ішкі қабаты 4 кремни­йорганикалық сұйықпен толтырылған және металл гофралы мембрамамен өлшенетін ортадан бөлінген, мембраналотделена от измеряемой среды металли­ческой гофрированной мембраной 6, ол 9 негізгі қалыптың ішкі бетіне жабыстырылған. Қуыс беті 10қоршаған ортамен байланысқан.

Өлшенетін қысым камераға 7 фланца 5 түседі, ол 8 кабатпен нығыздалған. Өлшенетін қысым мембранаға әсер береді, сұйық арқылы тензотүрлендіргішітің мембранасына түсіп, оның майысуына әкеліп және кедергілік тензорезистордың өзгеруіне тудырады. Тензотүрлендіргіштен электрлік сигнал өлшеу блогынан 1 беріледі

Түрлендіргіш Сапфир-22ДА моделі 2050 және 2060, абсолютті қысымды өлшеу үшін арналған, ол қуыс беті 10 ваккумделген және герметиздеріліген.

Түрлендіргіш Сапфир-22ДА моделдер 2410, 2420, 2430, 2434, 2440және 2444 (сурет2.14) қысымның айырмашылықтарын өлшеу үшін арналған. Мембранлар өзара байланысқан орталықтандырылған штокпен қосылған, оның ауысуы тензотүрлендіргіштің рычагына беріледі, Сапфир-22ДА модел 2050 тензотүрлендіргіштің деформациясын тудырады. Тензотүрлендіргіштің сезімтал элементі монокристалды сапфирден жасалған пластинен тұрады

(корунд әртүрлігі - Al₂O₃)

11.7-сурет

Тензотүрлендіргіштен электрлік сигнал өлшенетін блоктан электронды құрылғыға келеді 1 өткізгіштер бойымен гермоввод 2 арқылы жүреді Өлшеу блогы артықшылық қысыммен бірбағытта жүктелуін бұзбай ұстап тұрады. Бұл мұндай жүктеу кезінде мембрананың біреуі 8 9 негізгі жазық бетінде жатады.

Лекция12. Сұйық және газ, бу шығынын өлшеу үшін құрылғылар мен әдістер. Жіктелінуі.

Заттың мөлшері масса мен көлем бірлігінде анықталынады (яғни м³ немесе килограмм). Сұйықтың мөлшері нақты теңгерілген деңгейде көлеммен, массалы әдіспен, газдың мөлшері- тек көлеммен ғанан өлшенуі мүмкін. Қатты және сусымалы материалдар үшін сусымал және көлемді масса деген түсініктемелер енгізілгшен, ол түйіршіктелген сусымалы материалдардың құрамына тәуелді. Сусымалы материалдың нақты өлшеу үшін өлшеп алумен анықталынады.

Заттың шығыны болып каналдың уақыт бірлігінде кесігі (сечения) арқылы жүріп өтетіндігін айтады. Шығынды өлшеу көлемдік және массалық өлшеу бірлігімен негізделеді (кг/сек., м³/ сек).

Шығын өлшеу үшін өлшейтін құрылғыны шығын өлшегіш деп атаймыз. Заттың массасы мен көлемді мөлшерлі санағыштың көмегімен өлшейді.

Жіктелінуі:

Механикалық

көлемдік

ожау

барабанды түрі

өлшемдер

жылдамдық

айнымалы қысым құламасы әдісі бойынша

тұрақты қысым құламасы әдісі бойынша

күшті беріліс құбыры

ротационды

Электрлік

электромагнитті

ультрадыбысты

радиоактивті

Қысым құламасының айнымалды шығыны. Судың және будың, сұйықтың шығынын өлшеу әдісімен көбіне кең түрде таралған әдісі, қысым айнымалы құламасынын әдісі болып табылады. Осы әдіс бойынша шығынды өлшеу потенциалды энергияның өзгеруіне негізделген (статикалық қысым).

Q= VF – көлемдік шығын,

Мұнда Q- шығын; V- жылдамдық; F- қима;

Q= V₁F=

12.1-сурет Құбырөткізгіште сығылған құрылғыны орнату кезінде қысымның таралу графигі және ағыс схемасы.

Өлшеу техникасында сығылған құрылғы болып Вентури құбыры мен диафграма қызмет етеді. Диафграма құбырөткізгіште орнатылған жіңішке диск. Оның тетігі құбырөткізгіштің қимасына центрлі болып орналасу қажет. Ағыстың сығылуы диафрагмаға дейін басталады, одан инерция күшінің қозғалыс арқасында ағыс төменгі қимаға дейін сығылады, ал құбыр өткізгіштің жалпы қимасына дейін тізбектей отырып кеңейтіледі.

Диафрагманың алдына, бұрандалы қозғалыспен зона пайда болады, яғни бұранданың зонасы диафрагмадан үлкен болады. Құбырөткізгіштегі қабырғаларының аймағында қысымның ағысы диафрагма алдында тіреудің арқасынан, диафрагмадан кейінгі минимума дейін төмендейді. Қысым ағысының шегінің таралуы бойынша, қабырғаларында кейін жоғарлайды, бірақ бастапқы мәнге дейін жетпейді.

Қысымның жоғалуы Р_n – энергияның жоғалуымен анықталады. Қысым Р₁- Р₂ айырмашылығы құлама болып табылады, құбырөткізгіш арқылы жүретін ортаның шығынына тәуелді. Көлемдік және массалы бірліктерінде сығылмаған сұйықтық үшін шығын теңдеуі:

м³/сек

кг/сек

Мұнда - ағыс қимасы бойынша тегіс емес таралуын есептейтін шығын коэффиценті;

S₀- диафрагма тетігінің қима ауданы;

р- өлшенетін ортаның тығыздығы;

Тұрақты қысым құламасының шығын өлшегіші.

Тұрақты қысымның құламасының шығын өлшегішіне ротаметр кіреді. Ротометрдің артықшылығы болып:

а. Ротометрдің шкаласы теңестіріледі;

б. Ротометрмен аз шығынды өлшеуге болады;

в. Шығынның шамасынан жоғалту тәуелді болмайды; ротометрда қысымның жоғалуы шамалы болады;

г. Ротометр өлшеу үлкен диапазонда болады

( )

12.2-сурет Ротаметр схемасы

Ротометр төмендеу арқылы өтетін сұйық пен газдың ағысы қалтқыны жоғары көтере береді, әзірше қалтқы дене мен сақиналы тетік кеңейтілгенше және құбырдың қабырғалары да сондай шамаға келгенше. Бұл кезде қалтқылы күш теңгеріледі. Қалтқының күші теңгерілген кезде шығынның шамасынан тәуелді, сол биіктікте орнатылады

Дәріс 13. Деңгей өлшеу құрылғылары мен әдістері.

Деңгей өлшеу әдісі.

Мұнайөндіруде ,мұнайхимия және газ өндірісінде өлшеу операцияларында деңгейді өлшеу 18 - 20 % құрайды.

Деңгей өлшеу көлденең беттегі әртүрлі тығыздықтағы бөлімді өлшеудің индикациялық жағдайын айтамыз. Бұл тапсырманы орындау құрылғысы болып дейгейөлшеуішін айтамыз.

Деңгей өлшеу әдісі болып: 1) қалтқылы, 2) гидростатикалық, электрлік т.б

Гидростатикалық құрылғы. Гидростатикалық құрылғыға пьзеометриялық және дифманометриялық деңгей өлшеу құрылғысы кіреді. Жұмыс әрекеті сұйық бағанасының қысымын өлшеу және оның нақты аппаратта салмағы.

Пьеозометриялық деңгей өлшегіш. Бұл құрылғыда сұйықтың деңгейін өлшеу құрылғысы қысым өлшеуге тоығымен енеді. Сұйық бағанасын құрайды.

13.2 -сурет Пьезометриялық ауа үрлеумен деңгей өлшегіш.

1. пьезометриялық түтік

2. манометр

3. бақылауыш стакан

4. редуктор

5. резервуар

Көбіне, пьезометриялық деңгей өлшегіш үздіксіз ауаны үрлеу мен неменесе газбен орындалады.

Сығылған ауа неменесе газ “4” редуктор және “5” бақылаушы стакан арқылы жүріп отырып “5” резервуарда орналасқан “1” пьезометриялық түтікке импульсті түтікше бойынша келіп түседі. Ауаның қысымы, манометрмен өлшенген, резервуарда сұйық деңгейінің жағдайын сипаттайды. Деңгей өлшегіште, келіп түсетін газдың сапасын міндетті түрде бақылау қажет. Газдың жіберілісі- 1 минутта 60-100 көбік жіберу қажет.

Дифманометрлік деңгей өлшегіш. Бұл да ыдыстағы сұйық бағанасының қысымын өлшеу үшін негізделген. Дифманометрмен ашық және жабық ыдыстағы деңгейді өлшеуге болады.

13.3-сурет Дифманометриялық деңгей өлшегіш пен құбыр схемасы

1. өлшенетін сұйықтықты резервуар

2. импульсті құбыр

3. вентил

4. дифманометр

5. теңгерілген ыдыс

Теңгерілген ыдыс дифманометрдің буынан тұрақты сұйық бағанасын қамтамасыздандыру үшін қажет. Сұйық бағанасының биіктігі дифманометрдің екінші буынан резервуардағы деңгейдің өзгерісімен өзгереді. Резервуарда әр мәніне қысымның құламасы сай келу қажет.

Деңгей өлшеудің электрлік әдісі.

Сұйық деңгейін өлшеу үшін сұйықтың электрлік қасиетімен ерекшеленетін және булыгаз қоспаны өлшеу жүргізіледі. Электрлік қасиеті деп диэлектрлік өтімділігі мен электрөтімділігін айтамыз.

Кондуктометриялық әдіс деп біріншілік түрлендіргіштің электрөтімділігін өлшеуді айтамыз.

Сыйымдылық әдісі деп өлшенетін ортаның деңгейінен бірініншілік түрлендіргіштің сыйымдылығының өзгеруін айтамыз. Көбінесе бірінішілік түрлендіргі цилиндрлік түрдегі ыдыс яғни өлшенетін сұйықтыққа батырылады.

Дәріс 14. Орындаушы механизмдер.

Орындаушы механизмдердің жіктелінуі.

Орындаушы ммеханизм (ОМ) нысанадағы шаманың механикалық орынауыстыру жолымен үздікссіз басқаруын тарататын басқару жүйесіндегі құрылғыны айтамыз.

Көбінесе басқарылатын әрекеттер мұнайөндіру, мұнайалу және мұнайхимия саласында заттың шығынының өзгеруімен таралады (мысалы, шикізат, отын т.б.). ОМ статикалық теңдеуі , сұйық пен газдың шығыны үшін F келесі түрде жазылады

F = F(ΔP, ν, ρ, C₁, C₂, …),

мұнда ΔP – Ретелетін шаманың қысым құламасы, ν - тұтқырлық, ρ – тығыздық, С_i – РМ құрылымынан байланысты кейбір шамалар, ағыстың режимі т.б. Бұдан шығын F келесі жолмен өзгеруі мүмкін:

- ΔP өзгеруі (насос ОМ),

- ν немесе ρ (реологиялық ОМ),

- коэффициенттерімен C_i (дроссельді ОМ).

Насосты түрдегі орындаушы механизм.

Насосты түрдегі ОМ құрылымы келесі суретте бейнеленген, мұнда: u – реттеудің жағынан басқарылатын әрекеттер, ИМ – орындаушы механизм (өткізгіш), РШ – реттелетін шама (насос), Х_р – насос өнімділігін өзгертетін параметр.

О М тапсырмасы үшін шығысындағы қысымы Р_кір кірістегі қысымнан Р_шығ үлкен боладыал қысым құламасы ΔР =Р_шығ –Р_кіранықталынады.

Насосты ОМ үш классқа бөлінеді:

1. РШ айналу қозғалысымен:

а ) тісті дөңгелек – дөңгелектің тістері корпустың қабырғаларында көп көлемді алады, одан сығып алынатын тізбектен сұйықтық айдау бөліміне жіберіледі; сұйықтың кері тоғы аз болады, тісті дөңгелектің айқасуынан қалған көлемі аз мөлшерде қалады.

б ) шиберлік – шибердің айналуынан орталықтан тебу күштің байланысымен корпустың қабырғаларына сығылады да олармен бірге айнымалы көлемді

тудырады: сығу тібегінде жоғарлайды, ал басу бөлігінде – төмендейді.

в) бұрандалы – бұрандалы шнекпен жүреді.

г) орталықтан тебу – шығының өзгеруі насос роторындағы қуыстағы кіріс жылдамдықтың өзгеруімен жүреді.

2) РО беріліс қозғалысы:

а) поршенді, б) мембраналы, в) сильфонды.

Реологиялық түрдегі орындаушы құрылғылар.

Кейбір сұйықтар мен дисперсионды жүйелер электрлік өрістің әрекетімен тұтқырлықты өзгертуі мүмкін (мысалы, вазелин, трансформатор, кастор майы, олефин, алюмосиликат т.б), F = F(ν).

ОМ түрлендіргіш электрмагнитті өрісті өзгертеді яғни u өз кезегінде ν. Бұл кезде шығын F Реттелетін нысанаға пропорционалды өзгереді.

Дросселді түрдегі орындаушы механизм.

Бұл орындаушы құрылғысы өзінің әмбебаптылығымен әрі қарапайымдылығымен ерекшеленеді. ОҚ бөлек u дросселдің қандай да бір параметрін өзгертеді, ол шығының өзгеруіне әкеледі F.

Дросселдің сипаттамасы болып шығын F және қысым құламасымен анықталынады

ΔР = Р_кір – Р_шығ, РО жағдайы т.б.

Турбулентті ағын үшін тәуелділік F(ΔР) :

F = γ ,

мұнда , S – ағын қимасының ауданы, ξ – жергілікті кедергі коэффициенті, ρ – тығыздық.

Орындаушы механизмдер.

Стандартты орындаушы механизмдер РШ бірге жұмыс істеп ОҚ құрайды:

- энергия түрлері (электрлік, пневматикалық, гидравликалық т.б);

- қозғалыс түрі (тікқозғалысты, бірайналымды және көпайналымды);

- орын ауыстыру күшін құру әрекеті бойынша (мембраналы, поршенді, сильфон, электромагнитті, электроқозғалтқыш т.б).

П невматикалық ОҚ өзінің қарапайымдылығымен, төмен құндылығымен, жарылысқа қарсы жұмыс істей алатындығымен кең таралды. Кемшілігі: Оқ мен реттегіштен арақашықтығының шектелінуі (көбіне 200 м), төменгі жылдамқозғалысымен , төменгі нақтылық классы.

Бұл ОҚ кіріс сигналы болып сығылған ауа, ол мембранаға әрекет етеді де күшті тудырады

F = S_эф (Р_u – Р_о),

Мұнда P_u – басқарушы қысым,

Р_о – плунжер қозғалысының пайда болу кезіндегі бастапқы қысым,

S_эф – мембрананың тиімді ауданы.

Электрлік ОҚ ерекшелігі: жоғары тезқозғалысы,жинақтылығымен, энергия қорының қажеттілігі т.б. Кемшілігі: қымбаттылығымен, жарылыс кезіндегі қорғаныстың қажеттілігі.

Ол электрқозғалтқышымен (қозғалтқыштан өткізгіштігі) және электрмагниттілігі.

Өндірісте тек электрқозғалтқыштың 220 В және 380 В кернеудегі түрін жібереді:

- көпайнымалы,

- бірайнымалы 360º бұрышында айналатын,

- турақадамды.

Дәріс15. Автоматтандырудың функционалды сызбасы

Шартты белгілері

Технологиялық нысанда жергілікті орналасуы бойынша барлық өлшенетін түрлендіргіштер функционалды автоматтандыру схемасында дөңгелек түрде орындалынады (сурет 2.30, а и б).

Осындай белгімен, бірақ-та ортасынан көлденең бөлінген сызбасы щитпен пультте орналасқан аспаптарды көрсетеді. Жеке құрылғылар үшін тұрақты қосылыста болса да, шартты белгілері болмаса оларға арнайы графикалық шарттары қарастырылған, яғни эпизодикалық аспаптарды қосылысы үшін арналған. Мұндай жеке құрылғылар жартышарды түрде бейнеленеді, мұнда байланыс көрсетілген. Бұл бізге схемада шарты белгілердің орналасуы басқа бақыланатын операцияларда сызбада бізге аспапты тез тауып алуымызға қажет. Аспаптардың белгіленуінен басқа барлық орындаушы механизмдерден басқалары квадрат немесе дөңгелек ортасында байланыс сызығымен бейнелейді. Кіші өлшемдерге әріппен белгілеу қажет етпейді. Энергия мен басқарылатын сигналдың берілісін тоқтату кезінде реттелетін шаманың жағдайын көрсету үшін яғни орындаушы механизмнің шарты белгісі кіретін, стрелкамен немесе көлденең қимамен көрсетеді.

Кестеде әріптердің алғашқысы шартты белгінің мәндерін көрсетеді. Кестеде көргендей A,B,C,I,N,O,Y,Z әріптері жоқ, олар резервте болады. X әрпі қолдануға болмайды. Стандарт бір немесе резервты әрпін әртүрлі шамаларды белгілеу үшін сол құжатта қайта белгілемейді.

Алғашқы әріптері бақыланатын, дабылдаушы, реттелетін шамаларды білджіреді. Өлшенетін шамаларды шартты негізгі әріппен белгіленуі

Белгіленуі	Алғашқы әріппен мәндердің белгіленуі, олардың өлшену шамаларын белгіленуі, олардың өлшену шамаларын белгілеу	Белгіленуі	Алғашқы әріппен мәндердің белгіленуі, олардың өлшену шамаларын белгіленуі, олардың өлшену шамаларын белгілеу
D	Тығыздық	P	Қысым, вакуум
E	Кез-келген электрлік шама	Q	Сапаны сипаттайтын шама концентрациясын құрамы
F	Шығын
G	Өлшем, жайы, орын ауыстырушы	R	Радиоактивтілігі
H	Қолмен әрекет	S	Жылдамдық, жиілік
K	Уақыт, уақыт бағдарлама	T	Температура
L	Деңгей	U V	Бірнеше әртүрлі өлшемдегі шамалар Тұтқырлық
M	Ылғалдылық	W	Масса

Екінші әріпі өлшенетін шаманың сипаттамасын (қажетті емес)

D - құламасы, айырмашылығы,

F - байланыс,

J – автоматты қосу,

Q - интегралдау.

Үшінші топқа Функциясын белгілеу үшін, яғни аспаппен орындалатын, 7 әріппен жүргізіледі, ол 3 кестеде көрсетілген. Аспаптармен орындалатын, функцияның әріппен белгіленуі.

Белгі	Ақпараттың белгіленуі	Белгі	Шығыс сигналдың қалыптасуы	Белгі	Қосымша мәні
A	Сигнализация	C	Реттеу, басқару	H	Өлшенетін шаманың жоғарғы шегі
I	Көрсеткіш	S	Қосу, сөндіру, қайта қосу	L	Өлшенетін шаманың төменгі шегі
R	Регистрация (тіркеу)	-	-	-	-

Аспаппен орындалатын функция E,G,V әріптерімен белгіленуі мүмкін. Олар резервті әріптер қатарында болады. Кіріс сигналды қалыптастыруын белгілеу 5 резервті әріптер қатары келтірілген: K, O, T, Y, Z.

Басқа құрылғылардың шартты белгілері келесі суретте бейнеленген:

- апатқақарсы қорғаныс жүйесінен автоматты қорғанысы (сурет 15.1а);

- басқару жүйесінен технологиялық қосу ажырату (сурет. 15. б);

- реттелетін клапан, ауаның жіберілісін тоқтату кезінде ашылатын клапан (сурет.15. в);

- реттелетін клапан, ауаның жіберілісін тоқтату кезінде жаылатын клапан (сурет.15. г);

- электрпневматикалық басқарылатын клапан (ЭПК) – сурет. 15. д;

- өткізгішті қыру клапаны (запорный клапан) – рис. 15. е.

Автоматтандыру өнімдері мен шартты белгілерді құру мысалдары

TE

(Жақшада құрылғылардың түрлері көрсетілген)

	Температура өлшеу үшін біріншілік өлшек түрлендіргіші (мысалы, термоэлектрлік түрлендіргіш (терможұп), кедергілік түрлендіргіш, манометрлік термометрдің термобаллоны, пирометр датчикгі т.б.).
T	Температураны –өлшеу құрылғысы, көрестілетін (сынап термометры, манометр т.б.).
	Щитте орналасқан, көрсетілетін, температураны өлшейтін құрылғы (милливольтметр, логометр, потенциометр автоматты көпір т.б.).
TT	Жергілікті орында орналсқан , көрсеткіштерді алыстан өлшеумен берілісімен шкаласыз температураны өлшеу құрылғы.
	Бірнүктелі тірекуші температураны өлшеу үшін құрылғы, щитте орналасқан (өздігінен жазып алушы милливольтметр, логометр, потенциометр т.б.).
	Автоматты реттеуші құрылғысымен температураны өлшеу, щитте орналасқан (манометрлік термометр, милливольтметр, потенциометр, көпір
	Щитте орналасқан реттеуші, тіркеуші температураны өлшеу құрылғысы манометрлік термометр, милливольтметр, потенциометр, көпір т.б.).
TC	Жергілікті орналасу бойынша шкаласыз температураны реттеуші ( температураның дилатометриялық реттегіші т.б.).
	Тіркеуші, реттеуші, басқару станциясымен жабдықталған , щитте орналасқан , температураны өлшеу үшін кешені (пневматикалық екіншілік құрылғы, мысалы, ПВ 10.1Э реттеуші блогы ПР 3.31 мен «Старт» жүйесі).
	Жергілікті орны бойынша орналасқан, қосылысты құрылғысымен шкаласыз температураны өлшеу құрылғысы (температуралы реле).
	Щитте орналасқан алыстан өлшеумен басқарудың байпасты панель.
	Щитте орналасқан өлшеудің электрлік тізбекті қосу, газдық сызықтар үшін қосып алуы.
	Қысымды өлшеу үшін, жергілікті орны бойынша орнатылған (кез келген көрсетуші манометр, дифманометр т.б.).
PDI	Жергілікті орналасуы бойынша, қысым құламасын өлшеу құрылғысы.
	Жергілікті орын бойынша орнатылған, көрсеткіштердің қашықтан өлшеу берілісіндегі шкаласыз қысымды өлшеу құрылғысы пневмо және электрберілісі).
PS	Щитте орналасқан тіркеуші, қысымды өлшеу үшін құрылғылар (өздігіненжазатын манометр немесе қысымды тіркеу үшін кез келген екіншілік құрылғы).
	Жергілікті орында кешенді құрылғысымен қысымды өлшеу үшін құрылғы (қысым релесі).
PIS	Жергілікті орында көрсеткіш кешенді құрылғысымен қысымды өлшеу үшін құрылғы (электроконтактілі манометр т.б.).
PC	Тура қозғалыстағы қысым реттегіші «өзіне дейін».
FE	Жергілікті орында орналасқан, шығынды өлшеу үшін біріншілік өлшеу түрлендіргіші (диафрагма, шығынөлшегіш т.б.).
FT	Жергілікті орында орналасқан көрсеткіштерді алыстан өлшеумен берілісімен шкаласыз шығынды өлшеу құрылғы, (шкаласыз дифманометр, ротаметр с пневмо- және электрберілісі). Щитте орналасқан тіркеуші, шығынды өлшеу үшін құрылғылар (қысымды тіркеу үшін кез келген екіншілік құрылғы).
FT	Жергілікті орында орналасқан, шығынды өлшеу үшін құрылғы (диафрагма, көрсетуші шығынөлшегіш т.б.)
FQI	Жергілікті орында орналасқан, интегралданатын, көрсеткіш шығынды өлшеу үшін (кез келген счетчик- шығынөлшегіші).
	Щитте орналасқан тіркеуші, көрсеткіш, интергралданатын шығынды өлшеу үшін құрылғылар.
LE LI	Жергілікті орында орналасқан деңгейді өлшеу үшін біріншілік өлшеу түрлендіргіші (электрлік және сыйымдылық деңгейөлшегіші).
	Жергілікті орында орналасқан көрсеткіш деңгейді өлшеу үшін құрылғы
LS	Кешенді құрылғысымен жергілікті орында орналасқан деңгейді өлшеу құрылғысы
LT	Жергілікті орында орналасқан көрсеткіштерді алыстан өлшеумен берілісімен шкаласызкешенді деңгейді өлшеу құрылғысы.
	Жергілікті орында орналасқан шкаласыз реттелетін контактілі құрылғысымен деңгейді өлшеу құрылғысы (электрлік реттеуіш- дабылқағушы)
DT	Щитте орналасқан, контактілі құрылғысымен деңгей өлшеу құрылғысы (екіншілік көрсетілетін құрылғы, төменгі және жоғарғыдеңгейдегі дабылқағушымен )
	Жергілікті орында орнатылған, сұйықтың тығыздығын өлшеу құрылғысы
GI	Жергілікті орында орнатылған, мөлшерді өлшеу құрылғысы
EI
	Жергілікті орында орналасқан, электрлік шаманы өлшеу құрылғысы
	Вольтметр. Амперметр.
	Ваттметр Щитте орналасқан, уақытша бағдарламамен ұрдісті басқару құрылғысы
	Щитте орналасқан, ылғалды өлшейтін құрылғы (екіншілік құрылғы, ылғалөлшегіш)
	Жергілікті орында орналасқан, өнімнің сапасын өлшеу үшін бірінішілік түрлендіргіші Жергілікті орында орналасқан, көрсетілетін өнімнің сапасын өлшеу үшін бірінішілік түрлендіргіші Жергілікті орында орналсқан, сұйықтың тұтқырлығын өлшеу құрылғысы
WIA
	Жергілікті орында орналасқан, өнім массасын өлшеу құрылғысы
VI
	Щитте орналасқан, дабылды өлшеу түрлендіргіші (кіріс және шығыс сигналы- электрлік)
	Тұрақты коэффициентте К қосу функциясын орындайтын құрылғы

Дәріс16. Температураны бақылау сызбасының мысалы. Қысым бақылау сызбасының мысалы. Шығын мен деңгейді бақылау сызбасы.

Температураны тіркеу және индикация (TIR).

101-1 Термоэлектртік термометр ТХА түрі, топ. ХА, өлшеу шегі от –50 С до 900 С, корпус материалы Ст0Х20Н14С2, марка ТХА-0515

101-2 Стандартты тоқ дабылында термоэҚҚК түрлендіргіші 0…5 мА, гр. ХА, марка Ш-72

101-3 Көрсетуші, тіркеуші 2 параметрді, марка А-542 миллиамперметр.

Ескерту: Ампреметрдің басқа түрі: А-502, А-503 – көрсетуші, А-542, А-543 тірекуші, соңғы саны – параметр саны; А-100 – 1 параметрге көрсетуші.

Пневматикалық реттеушінің көмегімен температураны реттеу және тіркеу, индикациялау. (TIRС, пневматика).

102-1 , 101-1 сәйкес

1 02-2,101-2,102-3сәйкес электрпневмотүрлендіргіші, кіріс дабылы 0…5 мА, шығыс стандартты пневматикалық 0,02…0,1 МПа, марка ЭПП-63 (или ЭПП-180)

102-4 марка ПВ электрөткізгішті диаграммалы10.1Э , 3 параметрдегі екіншілік пневматикалық екіншілік құрылығысы.

102-5 Пневматикалық ПИ-реттеуші ПР 3.31

Ескерту: Реттеуші ПР 2.31өндірістен алынған.

Микропроцессорлы реттеушінің көмегімен температураны реттеу индикациясы (TIС, эл.).

103-1, 101-1 сәйкес

103-2 «Протерм-100» реттеуші түрінен

үшканалды микропроцессорлы

реттеушісі

103-3 Шойыннан корпустың, реттеуші клапаны, температура шегі Т = 300 С,

қысым Р_у = 1,6 МПа,

шартты диаметр D_у = 100 мм.

Потенциометрдің көмегімен

Температураны реттеу,

дабылдау,индикациясы (TIС, эл.)

104-1,101-1 сәйкес

104-2 дабылдау, реттеу құрылғысымен нүктедегі автоматты электронды потенциометр,КСП-4 түрдегі (немесе автоматты электронды көпір КСМ-4 т.б.)

104-3 Дабылдау лампасы Л-1

104-4, 103-3 сәйкес

Қысым бақылау схемасының мысалы.

Қысым индикацисы (PI).

210-1 Серіппелі манометрі М-…

Қысым дабылдаушысы (PA).

202-1 Қысым біріншілік пневматикалық түрлендіргіші, өлшеу шегі 0… 1,6 МПа, шығыс дабылы 0,02…0,1 МПа, марка МС-П-2 (сильфонды пневмошығысымен маноме 202-2 Дабыл лампалы Электроконтактілі манометр ЭКМ-1 ,202-3, 1

Қысым реттеу және тіркеу, индикация. (PIRC, пневматика)

Суретке қара 16.6.

2 03-1 , 202-1сәйкес ,203-2, 102-4 сәйкес 203-3, 102-5 сәйкес , 203-4, 103-3 сәйкес

Қысым тіркеуші, индикациясы (PIR, эл.).

Сурет . 16.7

204-1 Стпандартты шығыс тоқты біріншілік қысым түрлендіргіші 0…5 мА, марка МС-Э (немесе Сапфир-22ДИ и т.д.)

204-2, 101-3 сәйкес

Қысым дабылдау және реттеу,индикация. (PIRCA, пневматика).

сурет. 2.40.

205-1 , 202-1 сәйкес, 205-2 , 102-4 сәйкес

205-3 , 102-5 сәйкес,205-4 , 103-3 сәйкес

205-5 , 202-2 сәйкес,205-6 , 202-3 сәйкес

Шығын және деңгей бақылау схемасы.

Деңгейді бақылау схемасы- қысым бақылау схемасына сәйкес болып келеді, өлшеу кезінде мәні қысымға түрленеді, деңгей датчигі, қысым датчигі, шығысында электрлік дабыл және пневматикалық стандартта болады.

Сұйықтың шығынын өлшеу үшін

біріншілік түрлендіргішті

құбырөткізгіштің қимасына

орнатылады , сондықтан да схемада

құбырөткізгішке орнатылған.

Сығылған құрылғыны қолдану кезінде, мысалы диафрагм, қысым құламасы дифманометрбен өлшенеді, сондықтан да автоматтандыру схемасы қысым бақылау схемасымен сәйкес келеді. Шығынөлшегіші шығыс стандартты сигналынан тұрады.

Схемаға мысал:

301- ДК6-50-II-а/г-2 маркасының диафрагмасы (қысым Р_у = 6 атм, диаметр D_у = 50 мм)

301-2 Пневмошығысымен дифманометрі 0,02…0,1 МПа, марка ДС-П1

Сапфир-22ДД(электрлік схемасы)

302-1 Ротаметр РД-П (пневмошығысымен) немесе РД-Э ( электрлік шығысымен)

Дәріс 17. Өнідірісті замануи жүйемен басқару. ТҮАБЖ құрылымы.

Қазіргі кездегі электронды кәсіпорындарында, автоматтандыру өнімдерінің құндылығын төмендеуі, есептеуіш техникасы, коммуникация, шамаларды нақты өлшеу құрылғылары қарқынды жоғарлауда.

Сандық технологиясы аналогты технологияны кейінге қалдырып, тез дамуда. Бұл басқару мен өлшеуде сандық өнімдердің мүмкіншілігі аналогқа қарағанда қажеттілігін көрсетеді.

Ерекшеліктері болып:

1) өлшенетін шаманың нақты сипаттамасы;

2) үлкен қорғанысқа кедергілігі;

3) есептегіш байланыстарды құру мүмкіншілігі;

4) үрдіспен басқару тиімділігі т.б.

Бұл барлық мүмкіншіліктер нақты бір пайдалармен байланысты:

1) басқару жүйесінде оператордың жұмысын тездету;

2) қаржы ресурстарын үнемдеу;

3) сапаны жоғарлату және оператордың қабылдаған тапсырмаларын нақтылығы;

4) өнімдердің жоғалуын төмендету.

Кез келген ТҮАБЖ үш негізгі топқа бөледі:

Ең төменгі деңгей болып технологиялық нысанда орналасқан орындаушы механизм мен датчик деңгейлері болып табылады. Үрдісте шамаларды алумен оларды келесі жоғары деңгейге түрлендіріп, сондай ақ басқару дабылдарын қабылдап қажетті әрекеттерді орындау болып табылады.

Ортанғы деңгей -өндірісі бөлігінің деңгейі

Оның функциялары:

- ақпаратты жинау, төменгі деңгейден келіп түседі, оны өңдеу және сақтау;

- басқарылатын дабылдарды өңдеу;

- жоғары деңгейге өндіріс бөлімі туралы ақпарат беру.

Автоматтандыру жүйесінде жоғары деңгей басқару деңгейінде орын алалды. Бұл деңгейде өндіріс өнімдеріне бақылау жүргізіледі. Бұл үрдіс өндіріс бөлімдерінен келіп түскен тапсырмаларды, олардың жинақталуын, төменгі сатыны басқарудағы өндірулерді өқарастырады. Бұл деңгейдің аңызды жұмысын өндірісті басқару орталығы болып табылып, ол өзараенгізілген үш бөлімнен тұрады:

1) операторлық бөлім,

2) есепберу дайындық жүйесі,

3) талдау жүйесі.

Операторлық бөлім басқару деңгейде үрдіспен оператордың арасындағы байланысқа жауап береді. Ол үрдіс туралы ақпаратты жіберіп автоматты басқару қадамына қажетті жағдайда араласа алады. Ол жүйе мен оператор арасында қарым қатынасты қамтамасыз етеді.

Есеп беруді дайындау жүйесі бұл экранан, принтерден және архивтен шығарылады, тура мезгілде көорсетілген технологиялық параметрлер туралы ақпартты және матеиралды әрі энергетикалық баланстарды береді.

Тенденциялық талдау жүйесі технологиялық параметрлерді бақылау мүмкіншілігін операторға жібереді сонымен қатар сәйкестендірілген шешімдерді бере алады.

ТҮАБЖ ең жоғарғы деңгейінде қуатты компьютерлер қой ылған, онда станция жұмыскерлердің ақпараттарын жинақтау базасы, ақпаратты жинау, операторлармен өзара әрекеттері қарастырылады. Жоғары деңгейде бағдарламалық қамтамасыздандыру пакеті болып SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – басқару жүйесі).

Нысандағы байланыс құрылғысы (НБҚ).

Барлық технологиялық параметрлер, шынайы технологиялық нысанда орыналатын, аналогты және дискретті түрде болады. Көбінесе, өлшенетін шаманы аналогты түрге түрлендіретін датчиктер бар (кернеу, кедергі, қысым) сонымен қатар тек аналогты кіріс сигналдан тұратын орындаушы механизмдер де бар. Параметрлерді өзара байланыстыру үшін аналогты әрі сандық жүйесін қазірі кезде ТҮАБЖ да байланыс құрылғысын қолданады.

НБҚ да келесі функцияларды қарастырады:

1) Аналогты сандық түрлендіргіште кіріс сигналдардың стандартты диапазонынан біріншілік үздікссіз сигналдардың шекара шкаласынан келітірілген, яғни аналогты сигналды қалыптастыру болып табылады.

2) Әртүрлі заттарды өлшеу кедергісін шешімдеріне әсерлерді төмендету мақсатымен біріншілік үздікссіз сигналдың жиілігін шектеу- алдын ала аналогты сигналды төменгіжиілікте фильтрациясы.

3) Жүйе каналдарымен және сигнал қорларының арасында гальваникалық изоляциялауды қамтамасыз ету.

НБҚ осы функцияларынан басқа , АСТ құрылымындағы күрделі функцияларды да орындайды, дискретті кіріс-шығысы, микробақылауыштары және беріліс тапсырмаларын интерфейсі.

НБҚ Өндірілетін сигналдың сипаттамасы бойынша келесі топқа бөлуге болады аналогты, дискретті және сандық.

НБҚ Аналогты (аналогты- сандық түрлендіргіші АСТ, сандық-аналогты түрлендіргіші САТ т.б) үлкен нақты дәлдіктен тұру қажет, үлкен кернеу изоляциясымен және сызықтығымен орын алу қажет.

Нысанды байланыс құлығысының дискретті релейлі шығысымен датчиктерді сұраныстарын, ажырату, байланыс сызығында кернеуді бақылау т.б. ал шығысында қозғалтқыштардың, басқарылатын жібергіштерді басқару үшін сигналдарды қалыптастырады.

НБҚ модулдердің ішінде тек сандық ақпаратпен ғана жұмыс істейтін құрылғылар бар. Оларға өзарақозғалыстағы желілер үшін арналған коммуникационды модуль, (мысалы, байланыс сызықтарын ұзарту үшін, нтерфейс RS-232/RS-485).

НҚБ модулдерінің жүру бағытын үш топқа бөлеміз:

1) датчиктердегі дабылдарды берілісін қамтамасыз ететін, құрылғының кірісі;

2) орындаушы механизмдерде дабылдарды қалыптастыру үшін құрылғыға енгізу;

3) екібағытта.

Шынайы жүйеде жүйе модулі НҚБ өздігінен құлығыы түрінде жүре алмайды, ол датчиктердің құрамына енеді немес өндіріс компьютерлерге кіреді. Оған мысал болып дайын сандық сигнал ды жіберетін датчиктер болып табылады.

Бақылауыштардың аппаратты және бағдарламалық платформасы

ТҮАБЖ орта деңгейде өндірістік бақылауыштары мен компьютерлер орналасқан, олар басқарушы сигналды жіберетін және сандық ақпаратты қабылдайтын басқарушы элементтері үлкен роль атқарады.

Соңғы кезге дейін бақылауыштар болып ТҮАБЖ да PLC тілінде (Programmable Logic Controller – логикалық бақылауыштарды бағдарлайтын) шет елдік және отандық өндірістерінде өнделетін микробақылауыштарды қолданады. Біздің отанымызда кең таңылған PLC және шетелдік өндірушілер, мысалы Allen-Braidly, Siemens, ABB, Modicon, сонымен қатар отандық өндірушілер: «Ломиконт», «Ремиконт», Ш-711, «Микродат», «Эмикон» т.б.

Өндірістің тез ауқымда өсуіне байланысты қазіргі кезде жинақталған РС бірлескен компьютерді бақылауыштардың орнына қолданады.

Олардың бірінші ерекшеліктері өздерінің кең қолданыстылығымен, әр фирмада АБЖ де құрылғылардың түрінде қолдануға болады.Екінші ерекшілігі болып жоғарғы деңгейде компьютердің «туыстық» байланыста болып қызметкерді дайындауда қосымша кететін шығындарын талап етпейді.

Үшінші ерекшілігі – жоғары сенімділігімен. Көбінесе бақылауыштардың физикалық және бағдарламалық сенімділік бағдарламасын ажыратады.

Бақылауыштардың операционды жүйесі өзінің кең тарлған түрімен ғана емес нақты уақытта жұмыс режимімен де, ЕСҚ нан немсе есте сақтау флегтен де жіберілуі қажет.

PC бақылаушының өтпелі жүйесі

Бақылауыштардың операциялық жүйесі өзінің кең таралуымен ерекшелінуі тиіс. Жұмыс тәртібінің шарты бойынша,ОЖ нақты уақытта режимде ұстап тұру қажет, Есте сақтау құрылғысынан тұру қажет.

PC- бақылаушысына көбінесе QNX (фирма QSSL, Канада) операциондық жүйесі келеді. Ең алдымен QNX құрылымы бойынша ЕСҚ ретінде тез жүктеледі.

QNX бұл POSIX стандартымен орындалған, дүниежүзілік нарықта кең таралаған PC-бақылауыштары, ISA, PCI, CompactPCI, PC/104, VME, STD32. Бағдарламалық және аппартаық қамтамасыздандыруда өнімдер жіберіледі.

QNX бұл операционды жүйе үрдісті жоғары сапада жүргізуге кепілдік бере алалды әрідабылдар мен ақпараттарды тез өңдеу алады. Бұл жүйені "қорғаныс режимде" деп атауға болады. Бұдан біз барлық бағдарламалар өз өздерінен қорғалған деп айтуға болады.

Бақылауыштардағы технологиялық бағдарламалау өнімдері

Бақылауыштармен жұмыс істеу барысында қарапайым офистік компьютермен салыстырғанда кіріс- шығыс платаларымен жұмыс істеуі ғана емес , технологиялық бағдарламамалау тілі де үлкен орын алады. Көбінесе, өндіріс салаларында бақылауыштармен программистер емес , технологтар жұмыс істейді, өйткені олар технологиялық үрдіспен басқару нысандарын жақсы меңгерген. Үрдісті сипаттау үшін көбінесе, релейлі-қосылыс сызбасы, функционалды блок, автоматты басқару әдістерінің тілдерін қолданады. Бақылауыштардың 5 бағдарламалық IEC 1131-3 [1] стандартымен тілдері анықталған: SFC - функциональных сызбаның тізбегі , LD – релейлік диаграмма, FBD – функционалды блок диаграмм, ST – мәтінді құру, IL - құрылысы. Мұнда берілген стандарт ашық жүйеде қолданыста ол процессордің түріне, операционды жүйеге, кіріс-шығыс платаларына , нақты құрығыға бағдарламаны жазады. Қазіргі кезде келесі стандартты ұстап тұр: ACCON-Prosys 1131 (фирма DeltaLogic), Open DK (фирма infoteam Software GmbH), Multiprog (фирма KW Software), NAiS Control (Matsushita Automation Controls) т.б.

Бақылауыштардың таралуына мысал

Бақылауыштардың түріне қарай келсі бақылауышты қарастырайық CS104 фирма Steinhoff. Бұл жинақталған PC-компьютермен біріккен бақылауышы, кез келген фирманың құрылғысымен бірге жұмыс істейді, форматы PC/104, қатты жұмсақ дискілері бар, PC-карта, флэш-сақтау т.б. Steinhoff фирмасының базалық кешені: процессорлы модуль, өздігінен қосылатын процессор, 4-Мбайт динамикалық ОЕСҚ операционды есте сақтау, интерфейсы клавиатура, тышқан, екі папалелді IDE/FDD, 128-Kбайт флэш-сақтау, уақыт таймері Ethernet. Желі бойынша жойылған жүктемені қамтамасыз ету ОС QNX. Технологиялық бағдарламалау үшін пакет ISaGRAF қолданады. Мұндай архитектура жұмыс істейтін жүйеде жойылған бағдарламаны негіздеу үшін (технологиялық тілде IL, ST, FB, SFC, LD) қолданады.