Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА»

Кафедра автоматизации производственных процессов

Выполнение расчетно-логических операций на модулях вычислительного стенда.

Методические указания к лабораторным работам по курсу "Технические средства автоматизации" для студентов специальности 220301.65, 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Составитель

В.В. Сигачева

Санкт-Петербург

2011

РЕКОМЕНДОВАНО

на заседании кафедры 03.03. 2011 г., протокол №11

УТВЕРЖДЕНО

на заседании РИСа ----- 2011г., протокол №

Рецензент Полякова Е.В.

Лицензия №020712 от 02.02.93 г.

Оригинал подготовлен в РИО СПГУТД

Подписано к печати ------г. Формат 60x84¹/16. усл.печ.п.1,86. Заказ 24. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии СПГУТД 191020, С.-Петербург, уп.Моховая, 26

Описание стенда.

Пневматический стенд предназначен для проведения лабо­раторных работ по курсу “Элементы и системы пневмоавтоматики”. Стенд включает в себя блоки модулей: сравнения, умножения, селектирования сигнала, извлечения корня.

Рис. 1.1 Лицевая управляющая панель стенда.

Для удобства выполнения работы каждая схема набирается о помощью соединительных гибких трубопроводов со штекерами (шлангов).

Контроль за работой набираемых схем осуществляется с по­мощью образцовых манометров М , установленных на стенде.

Расположение лабораторных работ на стенде определяется принципиальными схемами, изображенными на лицевой панели. В центре лицевой панели (рис 1.1) располагаются редукторы - задатчики Р₁ , Р₂ , Р ₃, Р₄, с помощью которых устанавливается величина давления питания, а также величина давлений, подаваемых к элементам УСЭППА. В качест­ве редукторов на стенде использованы задатчики УСЭППА. Около каждого редуктора расположены по две клеммы, давление в которых равно давлению, устанавливаемому задатчиком. Кроме того, при необходимости установленная величина давле­ния может быть размножена путем подключения расположенных рядом клемм. Эти клеммы шлангами со штекерными разъемами следует подключать к клеммам исследуемой схемы.

Клеммы задатчиков соединяются с клеммами модулей и с манометрами.

Если для выполнения работы требуется подключать тумблеры ПТ , то следует воспользоваться общей для всего стенда панелью, содержащей четыре тумблера и расположенной справа от редукторов.

На лабораторном стенде можно исследовать свойства, проверять точность работы, снимать характеристики отдельных элементов УСЭППА и функциональных групп (модулей), реализу­ющих простые и сложные математические функции.

На стенде выполняются две лабораторные работы, каждая из которых содержит исследование нескольких модулей вычис­лительного стенда.

Величины входных и выходных сигналов изменяется от 0,02 до 0,1 МПа в элементах и системах непрерывного дейст­вия, а в релейных устройствах могут достигать 0 и значения давления 0,14 МПа.

Такие модули, как «умножение на постоянный коэффициент», «селектирование сигнала», «извлечение квадратного корня» выпуска­ются промышленностью в виде отдельных приборов, выполняющих соответствующие функции в схемах автоматики (система прибо­ров "СТАРТ").

Лабораторная работа 1. Выполнение арифметических операций на модулях вычислительного стенда.

В работу входит исследование модулей: сравнения, умножения на постоянный коэффициент, селектирования сигнала, извлечения квадратного корня.

1.1 Цель работы. Изучение устройства и принципа действия модулей, их конструкции, проверка точности работы.

1.2 . Устройство и принцип работы модулей лабораторного стенда.

1.2.1. Модуль сравнения (пневматическое реле).

Модуль сравнения (рис.1.2) построен на элементе сравне­ния 1-го типа П2ЭС.1(ЭС-3) и на универсальном реле 2-го типа П1Р.З (Р-ЗФ), которое служит для усиления выходного сигнала по мощности и инвертирования выходного сигнала первого реле.. В зависимости от величины сигналов P₁ и P₂ мембранный блок элемента 1 закрывает или сопло С11, сообщающееся с линией питания, и тогда давление на выходе элемента 1 становит­ся равным 0 или же сопло С12, сообщающееся с атмосферой, и тогда давление на выходе элемента 1 становится равным давле­нию, поступающему из сопла С11, что условно обозначается 1.

Рис.1.2 Модуль сравнения.

Если Р₁>P₂,то P₁=1,то P₁<P₂, то Pвых = 0.

При Pком =1 реле 2 работает таким образом, что оно как бы отрицает величину давления, поступившую с элемента 1,т.е. если P₁>P₂, то Pвых=0, а если P₁<P₂,то P_ВЫХ =1

При подаче Pком = 0 на выходе реле 2 всегда будет Pвых = 0.

1.2.2 Модуль умножения на постоянный коэффициент.

Модуль (рис.1.3) построен на следующих элементах; элементе сравнения 1 типа П2ЭС.З , нерегулируемых дросселях α₁, α ₂,α ₃,типа П2Д4-1, регулируемом дросселе β типа П2Д.2М, причем дроссели α₁ и β образуют дроссельный сум­матор в пневмоповторителе 3 типа П2П.7, выполняющем роль усилителя мощности. Дроссели α₂ и α₃ выполняют роль демпферов.

Рис.1.3 Модуль умножения на постоянный коэффициент.

Элемент сравнения 1 работает как мембранный сумматор,

выполняющий операцию алгебраического суммирования входных давлений

Р₄-P₁-P₂+P₃. (1.1)

где Р₁ и P₂ - входные сигналы ;

Р₃ - давление, определяемое опорным давлением

постоянной величины Р₀ и проводимостью дросселя;

Р₄-давление отрицательной обратной связи, по­даваемое с выхода элемента1. Для установив­шегося режима Р₄ =Pвых =Pвых. Определим величину давления Р₃ . Для этого из условия равенства притока воздуха оттоку в статическом состоянии дрос­сельного сумматора напишем выражения:

(1.2)

Подставляя выражение (1.2) в выражение (1.1) и учитывая указанное вы­ше условие P₄=Pвых, получаем:

(1.3)

где

Таким образом осуществляется операция приближенного ум­ножения на постоянный коэффициент разности входных сигналов.

1.2.3 Модули селектирования сигнала.

Первый модуль (рис. 1.4) выполняет операцию выбора из че­тырех входных сигналов минимального (1.4)

Рис.1.4 Модуль выбора минимального сигнала.

Схема собрана на четырех повторителях типа П2П2. Входные сиг­налы P₁,P₂,P₃,P₄ поступают в управляющие камеры повто­рителей. Нижние камеры повторителей через сопла С1, С2, СЗ, С4 соединены с атмосферой. Единая пневмолиния соединяет нижние камеры повторителей с выходом модуля и с линией питания. Величина выходного давления Рвых зависит от степени откры­тия сопел. Если хотя бы одно из сопел будет открыто больше, выходное давление установится т учетом вытекания воздуха из этого сопла. Поэтому величина выходного сигнала устанавлива­ется по минимальной величине одного из входных сигналов, по­скольку чем меньше входное давление, тем выше поднята разде­лительная мембрана повторителя и больше открыто сопло, соеди­ненное с атмосферой.

Другая часть модуля (рис.1.5) выполняет операцию выбора из четырех входных сигналов максимального

(1.5)

Схема собрана на пяти повторителях. Входные сигналы Р₁ , Р₂, Р₃, Р₄ подаются в верхние управляющие камеры повторителей 1,2,3,4, а давление питания через дроссель - в выход­ную линию.

Поскольку все нижние камеры повторителей соединены между собой, а камера повторителя 5 через сопло С5 с атмосфе­рой, то величина сигнала Рвых будет зависеть от наибольшей степени закрытия одного из сопел С1, С2, СЗ, С4. Таким обра­зом, давление в выходной пневмолинии выравнивается по макси­мальной величине одного из входных сигналов Р₁,Р₂,Р₃,P₄.

Рис. 1.5 Модуль выбора максимального сигнала.

Открытие сопла повторителя 5 зависит от разности величин выходного сигнала и сигнала, поступающего из нижних камер, что стабилизирует величину выходного сигнала.