1. Основные задачи автоматизации технологических процессов. Поддержание параметров технологического процесса, освобождение человека от тяжелого труда по контролю за процессом и управлением им, экономия сырья и энергии, повышение производительности труда, защита оборудования от повреждений при возникновении аварийной ситуации, повышение качества изделий и выполняемых работ, охрана труда персонала с помощь систем сигнализации и защитного отключения, охрана окружающей среды.

2. Классификация автоматических систем. По назначению: управления, регулирования, контроля, сигнализации и защиты, блокировки и др. По степени автоматизации: частичная (автоматизация отдельных операций или отдельных технологических процессов), комплексная (автоматизированы целые участки, цеха или производства), полная (охватывает основные и вспомогательные производства).

3. КИП. Назначение. Классификация. Понятие местного и дистанционного прибора. Структурная схема дистанционной передачи. КИП – дают информацию о величине регулируемого параметра. Классификация: датчики (измеряют неэлектрические параметры электрическими методами: датчики уровня, температуры, давления и т.д.) и электроизмерительные приборы (измеряют электрические параметры электрическими методами: амперметр, ваттметр, счетчики и т.д.); по функциональному признаку: показывающие, самопишущие, суммирующие и др.; местные и с дистанционной передачей показания. Местные производят измерении на технологическом оборудовании, дистанционные передают показания на расстоянии. Электроизмерительная дистанционная передача – передает измерение параметра на расстоянии. Состоит из 2 приборов: первичного (датчик) и вторичного (электроизмерительный прибор), соединенных каналом связи (цепь).

4. Погрешности КИП и классификация в зависимости от класса точности. Погрешность – отличие показаний измерительного прибора от истинного значения измеряемой величины. Различают абсолютную и приведенную. Класс точности прибора – это максимальная приведенная погрешность. Класс точности выражается в %. В зависимости от него КИП бывают образцовые (эталоны), контрольные (служат для проверки технических) и технические (постоянно используются для измерений).

5. Схемы автоматизации: функциональная, структурная, принципиальная. Назначение, что изображается. В зависимости от назначения схемы автоматизации подразделятся на типы: структурные, функциональные и принципиальные. Структурные схемы определяют основные функциональные части АСУ, их назначение и их взаимосвязи. Служит для общего ознакомления с системой. С объекта регулирования подается регулируемый параметр на датчик, датчик преобразует его в электрический сигнал и передает его на запоминающее устройство. Параллельно с передачей сигнала на запоминающее устройство на него действует управленческое воздействие. Если сигнал с датчика и управленческое воздействие равны, то схема остается в покое. Если они различны, то сигнал усиливается с помощью усилителя, и с помощью исполнительного механизма сигнал из электрического превращается в механическое и с помощью регулирующего органа регулирует регулируемый параметр. Функциональные схемы условно изображают технологическое оборудование, технические средства автоматизации и связи между ними. Условные изображения выполнятся по ГОСТ 3925-59. Функциональная схема дает представление о регулируемых параметрах, о расположении технических средств, о связях между ними, т.е. она дает полное представление о АСУ. Принципиальные схемы определяют полный состав элементов и связи между ними, и дает полное представление о принципе работы АСУ. Условные графические обозначения на этих схемах по ГОСТ 2.721-2.751.81. все приборы изображаются в отключенном состоянии, т.е. при отсутствии напряжения.

6. Измерение давления и разряжения. Понятие и виды давления. Классификация приборов. Давление – отношение усилия равномерно распределенного и перпендикулярного к поверхности, к величине его площади. Величина давления изменяется в результате механического воздействия давления на чувствительные элементы. Абсолютное давление – фактически измеренное давление. Атмосферное давление – давление толщи воздуха окружающей среды на землю. Норма 760 мм ртутного столба (это давление ртутного столба высотой 760 мм при температуре 0 градусов). Избыточное давление – разница между абсолютным и атмосферным давлением. Классификация приборов: по виду давления (манометры абсолютного или избыточного давления, дифференциальные, которые показывают разницу 2 абсолютных давлений), по устройству и принципу действия (пружинные, жидкостные и электрические).

7. Жидкостные манометры. Жидкостные манометры бывают У-образные, чашечные, колокольные и поплавковые. У-образные представляют собой 2 сообщающихся сосуда, заполненные рабочей жидкостью. Один из сосудов соединен с пространством, в котором следует измерить давление, а второй – с атмосферной или другой точкой, если требуется измерить разность давлений. Чашечные манометры, их принцип действия основан на уравновешивании измеряемого давления гидростатическим напором столба жидкости. Полость над чашей соединена с измеряемой средой, а трубка соединена с атмосферой. У колокольных манометров давление подводится под колокол, который погружен в жидкость. Колокол поднимается и опускается в зависимости от величины давления. Поплавковые манометры применяют для измерения разности 2 давлений.

8. Пружинистые манометры. Пружинные манометры бывают одновитковые, многовитковые, сильфонные и мембранные. Одновитковые состоят из трубчатой пружины, запаянной с родного конца, а другой конец соединен с измеряемой средой. Под действием давления трубка разгибается, и ее свободный конец через поводок поворачивает зубчатый сектор и вместе с ним стрелку. Многовитковые аналогичны одновитковым, но более чувствительны. Сильфонные - под действием давления сильфон деформируется и при этом стрелка перемещается. Мембранные – под действием давления происходит перемещение мембраны, которое передается на стрелку.

9. Измерение расхода и количества материалов. Понятие расхода и количества. Классификация расходомеров. Расход – это объем или масса вещества, протекающие по трубопроводу в единицу времени. Количество – это расход за определенное время. Расход и количество выражают в единицах объема, массы или веса. Классификация по устройству и принципу действия расходомеры бывают: переменного перепада давления, постоянного перепада давления, электромагнитные.

10. Расходомеры переменного и постоянного перепада давления. Расходомер переменного перепада давления. Для измерения расхода в трубопроводе устанавливают сужающее устройство (диафрагма или сопло) по обе стороны от которого имеются вводы для измеряемого давления. При протекании измеряемого вещества по трубопроводу через сужающее устройство, скорость его увеличивается, а давление падает. Перепад давления измеряется дифманометром проградуированным в единицах расхода и служит мерой расхода. Расходомер постоянного перепада давления. Чувствительным элементом является поплавок, который под действием динамического давления потока измеряемой жидкости снизу вверх, поднимается и открывает проходное отверстие, пропуская измеряемую жидкость. Поплавок поднимается до тех пор, пока усилие создаваемое перепадом давления на поплавок не уравновесит его вес при этом перепад давления остается постоянным при разных расходах (равен весу поплавка). Перемещение поплавка служит мерой расхода. Расходометр состоит из вертикальной конической трубки, расширяющейся к верху, по которой снизу вверх подается измеряемая жидкость и свободно перемещает поплавок. Для малых расходов применяют стеклянные трубки, для больших – металлические. Изменяя вес поплавка можно регулировать пределы измерения прибора. Поплавки делаются из нержавейки, алюминия или эбонита.

11. Счетчики. Классификация. Устройство и работа скоростных счетчиков. Приборы, измеряемые количество материала, называются счетчиками. Классификация: по измеряемой среде (жидкости, газа), по устройству и принципу действия (объемные, скоростные, массовые (весы)). Принцип действия скоростных счетчиков основан на сумме числа оборотов ротора, помещенный в измеряемый поток. Ротор под действием потока приводится во вращение со скоростью пропорциональной скорости потока, а значит количеству жидкости. Ротор связан со счетным устройством, которое суммирует количество протекающей жидкости.

12. Шестеренчатые счетчики. Поступающая в прибор измеряемая жидкость приводит во вращение овальные шестерни, при этом периодически отсекается определенный объем жидкости. За один оборот шестерен отсекается и вытесняется 2 таких объема, который в сумме образует измерительный объем. Его определяет счетный механизм. Применяется для измерения количества вязких жидкостей.

13. Измерение температуры. Классификация приборов. Температуру измеряют специальными приборами, термометрами. Классификация: термометры расширения (ртутные и жидкостные, дилатометрические, биметаллические), манометрические (жидкостные, газовые и т.д.), электрические (термометры сопротивления, термопары).

14. Термометры теплового расширения – жидкостные, контактные, дилатометрические, биметталические. Устройство и принцип действия. Жидкостные термометры применяют для измерения температур в производстве жби, что объясняется простотой их устройства и легкостью измерения. К группе жидкостных термометров относят ртутные и спиртовые термометры. Ртутный термометр состоит из капиллярной трубки с баллончиком для ртути, шкалы, защитной оболочки и контактов. У термометра с подвижным контактом в баллоне находится шпилька, которая опускается или поднимается винтом при вращении постоянного магнита. Биметаллический термометр представляет собой пластину, изготовленную из 2 слоев металлов, имеющие различные коэффициенты линейного расширения. Два металла скрепляют между собой, что позволяет получить при увеличении температуры изгиб (перемещение) пластины в сторону материала, имеющего меньший коэффициент линейного расширения. Дилатометрический термометр состоит из трубки, внутри которой находится стержень. Трубка и стержень изготовлены из металлов с разными коэффициентами линейного расширения. В большинстве случаев трубки изготавливают из латуни, а стержни из инвара. Инварный стержень приваривается в конце трубки, что позволяет при изменении температуры перемещаться свободному концу. Для увеличения этого перемещения используют рычажную систему, которая повышает чувствительность прибора.

15. Манометрические термометры. Принцип действия основан на использовании свойства жидкости, газа или пара изменять давление в замкнутом объеме в зависимости от изменения температуры. Термометр состоит из термобалона заполненного рабочей жидкостью, капиллярной трубки, трубчатой пружины и шкалы, на которой нанесены значения температуры. Все 3 элемента герметически связаны между собой. Рабочим веществом может быть газ, жидкость или система из жидкости насыщенной паром. Эти термометры позволяют измерить температуру на расстоянии 50м.

16. Термометры сопротивления и типы вторичных приборов. В принципе работы заложены свойства проводников изменять свое электросопротивление с изменением температуры, с увеличением температуры сопротивление увеличивается, а с уменьшением – уменьшается. Термосопротивление делают из меди или платины. На сердечник намотана платиновая или медная проволока. Для предохранения от механических повреждений чувствительный элемент помещают в защитную арматуру из теплопроводящего материала. В комплекте с термометрами сопротивления в качестве вторичных приборов могут работать приборы, измеряющие сопротивление: логометры или автоматические электронные мосты (компенсаторы).

17. Логометр. Логометр – это вторичный прибор, который работает в паре с термосопротивлением, он очень точно измеряет изменение сопротивления при изменении температуры. Катушки имеют одинаковое электросопротивление, жестко соединены между собой и могут поворачиваться вокруг оси. Они связаны со стрелкой указателя и находятся в постоянном магнитном поле. В цепь первой катушки включено: постоянное сопротивление, термосопротивление и источник питания с ЭДС Е. в цепь второй рамки включено постоянное сопротивление и источник питания. Токи, протекающие в обоих цепях, направлены встречно, их величина зависит от сопротивления цепи. Работа: при нормально температуре токи равны между собой. По закону ампера на них действует электромагнитные силы, которые тоже равны. Эти силы создают вращающие моменты и они направлены встречно. Результирующий момент равен 0, стрелка неподвижна. При изменении температуры, изменяется величина термосопротивления и, следовательно, изменяются ток и вращающий момент в первой цепи, а ток и момент во второй цепи остаются прежними. Появляется результирующий момент, который поворачивает рамки на угол который пропорционален изменению температуры. Вместе с рамками поворачивается и стрелка.

18. Термопары. Состоит из 2 проволок с разными электрофизическими свойствами спаянные снизу. Проволоки бывают из меди и копеля, меди и иридия. Чувствительным элементов является спай. Преобразователи – сами проволоки. При увеличении температуры возникает термо ЭДС. К концам проволоки подключается миливаттметр, проградуированный в единицах температуры.

19. Измерение уровня. Классификация уровнемеров. Для измерения уровня применяют уровнемеры. Классификация: по диапазону измерения (узкого, имеют нулевую точку в середине шкалы, и показывают отклонения в обе стороны от нуля; широкого, имеют одностороннюю шкалу и показывают высоту уровня над дном резервуара), по устройству и принципу действия (поплавковые, гидростатические - кольцевые весы, электрические).

20. Поплавковые уровнемеры. Условное обозначение, устройство, работа. Поплавок перемещается фиксируя уровень жидкости. При достижении верхнего или нижнего уровня поплавок замыкает сигнальные цепи.

21. Гидростатические уровнемеры. Величина перепада давления в камерах дифманометра равна давлению столба жидкости в резервуаре. Обычно дифманометр устанавливают ниже резервуара. В связи с этим для устранения влияния на показания столба жидкости в соединительной трубке устанавливают уравнительный сосуд с той же жидкостью. При контроле уровня жидкости в резервуаре находящемся под давлением, уравнительный сосуд так же соединен с резервуаром. Измерение уровня производят с помощью кольцевых весов. Кольцевые весы представляют собой полое кольцо, имеющим внутри перегородку, заполненную наполовину рабочей жидкостью. По обе стороны от перегородки имеются вводы для измерения давления, а с диаметрально противоположной – крючок для подвешивания груза и стрелка указателя. Кольцо закреплено на коромысле и может поворачиваться относительно оси. Под действием разности 2 давлений, жидкость перемещается и создает вращающий момент, под действием которого кольцо поворачивается на угол пропорциональный измерению давления. Для возврата кольца в исходное положение к нему подвешивают груз, вес которого является мерой измерения.

22. Электрические уровнемеры. Схема состоит из электрода, реле и трансформатора. При достижении уровня жидкости электрода цепь замыкается и по цепи начинает протекать ток. Срабатывает реле и замыкает замыкающие контакты и размыкает размыкающие. Электрод устанавливается на заданном уровне.

23. Контактные уровнемеры. Используются только для сыпучих материалов. Контакты замыкаются по мере изменения уровня под действием давления на них и включаются лампочки на пульте оператора.

24. Классификация приборов контроля качества и состава материалов. Газоанализаторы – определяют содержание, какого либо газа в газовой смеси. Измерители плотности. Измерители концентрации ПШ – определяют кислотность и щелочность жидкости. Измерители вязкости, влажности, светлости, прозрачности и т.д.

25. Газоанализаторы. Термоиндуктометрический газоанализатор. Принцип действия. По принципу действия они бывают химические и физические. Химические основаны на уменьшении объема измеряемого газа в результате химической реакции. Физические основаны на изменении физических свойств анализируемого газа, при изменении содержания какого либо компонента входящего в него. Термоиндуктометрический газоанализатор определяет содержание СО2, учитывая отличия его теплопроводности от теплопроводности воздуха принятую за единицу. Используется схема, в которой сопротивления Р2 и Р4 помещены в рабочий газ камеры, через который протекает анализируемая смесь, а Р1 и Р3 в сравнительные камеры, заполненные воздухом. Все сопротивления равны и сделаны из платины. По сопротивлениям протекает ток, нагревая их. При пропускании через рабочие камеры воздуха схема находится в равновесии, токи равны и напряжение на измерительной диагонали равно 0. При пропускании через те же камеры газа, с каким либо содержанием СО2 теплопроводность будет отличаться от теплопроводности воздуха. При этом условие теплоотдачи от Р2 и Р4 изменяется, что изменит их температуру, а значит и сопротивление и токи. Появится напряжение и маливольтметр покажет процент содержания газа СО2 в газовой смеси.

26. Плотномеры. Классификация. Устройство и работа поплавковых плотномеров. Плотномеры используют для непрерывного или периодического измерения плотности. Классификация по принципу действия: поплавковые, весовые (основаны на непрерывном взвешивании определенного объема жидкости), гидростатические (основаны на измерении давления столба жидкости постоянной высоты), радиоактивные (используют излучение радиоактивных изотопов), ультразвуковые (основаны на изменении скорости распространения звука в зависимости от плотности). Поплавковые плотномеры состоят из 2 поплавков, один помещен в исследовательскую жидкость, другой в эталонную. Поплавки погружаются одинаково в жидкость. Поплавки подвешены к коромыслу с указательной стрелкой. Чем больше плотность, тем больше выталкивается.

27. Понятие о величине ПШ растворов. Способы измерения ПШ. Измерение концентрации водородных ионов в воде или электролитах производится для определения степени кислотности или щелочности раствора. Степень ПШ – водородный показатель. При увеличении кислотности, ПН растворов уменьшается, а при увеличении щелостности, ПШ увеличивается. Для измерения пользуются 2 методами: калориметрическим (химическим) и потенциометрическим. В основе 1 способа лежит способность некоторых веществ изменять свой цвет, в зависимости от ПШ раствора. 2 способ состоит в следующем: при погружении электрода в раствор на нем возникает потенциальная зависимость от ПШ раствора. В комплект входят эталонный электрод и измерительный, а так же миливальтметр, измеряющий разность потенциалов между эталонным и измерительным электродами.

28. Понятие о САР. Назначение. Структурная схема САР. Назначение элементов. Автоматические регуляторы - совокупность технических средств, соединенных между собой по разработанной схеме, осуществляющее регулирование параметры (датчики, электродвигатели, насосы). АР преобразует информацию об отключении регулируемой величины, перемещения регулируемого органа.

29. Классификация регуляторов. По способу действия: прямого и непрямого действия. По виду энергии: механические, электрические, пневматические, гидравлические. По характеру действия: непрерывные, прерывные и позиционные. Позиционные регуляторы работают так, что регулирующий орган может занимать 2-3 позиции. Перестановка регулирующего органа происходит скачком. Регуляторы непрерывного действия работают непрерывно по законам регулирования: пропорциональные, интегральные, пропорционально-интегральные. По назначению: расхода, давления, температуры и т.д.

30. Регуляторы прямого и непрямого действия. В регуляторах прямого действия усилие необходимое для перемещения регулируемого органа создается самим регулятором – его чувствительным элементом. Чаще всего регулирующий орган приводится в действие механической передачей и давлением жидкости заключенной в системе прибора. Принцип действия: баллон с рабочим веществом помещается в регулируемую среду. При повышении температуры давление в баллоне повышается и воздействует через сильфон на шток, перемещает седло, которое открывает или закрывает клапан. Регулятор непрямого действия использует для своей работы энергию от постороннего источника для перемещения регулирующего органа. Усилие возникает в чувствительном элементе при изменении величины регулируемого параметра, это усилие включает в работу вспомогательное устройство. Это устройство открывает доступ энергии от постороннего источника в исполнительный механизм развивающий усилие для перемещения регулируемого органа. Принцип действия: при изменении уровня жидкости поплавок поднимается или опускается, приводя в движение рычаг, с помощью которого замыкает цепь, которая приводит в действие исполнительный механизм.

31. Исполнительные механизмы. Электрические и пневматические. Условные обозначения. Устройство и работа электромагнитного исполнительного механизма. Исполнительные механизмы включаются в работу по управляющему сигналу регулятора, и преобразует электрический сигнал в механический, т.е. приводит в движение регулирующий орган. К ним относятся электродвигатели, поршневые, мембранные, пневматические исполнительные механизмы. Электромагнитный исполнительный механизм представляет собой электромагнитный якорь, который соединен с регулирующим клапаном. При поступлении сигнала на обмотку, якорь притягивается, поднимая регулирующий клапан, и открывает приходное сечение, по которому поступает в объект регулирования вода, пар, газ и т.д.

32. Пневматические исполнительные механизмы. Поршневые. Регулирующим сигналом является сжатый воздух. Состоит из штуцера с отверстием для поступления сжатого воздуха, корпуса в котором перемещается поршень, связанный со штоком, конец которого соединен с регулирующим органом и возвратной пружиной. При поступлении сжатого воздуха в отверстие штуцера поршень перемещается и закрывает или открывает регулирующий орган.

33. Пневматические мембранные механизмы. При поступлении управляющего пневматического сигнала мембрана колеблется и перемещает поршень.

34. Регулирующие органы.

35. Аппараты управления электроприводом. Контакторы и магнитные пускатели.

36. Электромагнитные реле. Состоит из якоря, сердечника и контакта. При отсутствии в обмотке тока между якорем и сердечником имеется зазор, при этом контакты замыкающие разомкнуты, а размыкающие замкнуты. При протекании по обмотке тока, якорь притягивается и замыкает замыкающие контакты и размыкает размыкающие. Типовые схемы: самоблокировки: при нажатии кнопки пуск замыкается контакт реле. Цепь начинает работать. При отпускании кнопки пуск ток протекает по цепи через замкнутый контакт. Взаимной блокировки: не позволяет одновременного включения 2 цепей. Для взаимной блокировки 2 реле цепь питания катушка реле 1 включают последовательно с размыкающими контактами реле 2. Реле 1 не может работать если замкнуто реле 2. Последовательной блокировки: обеспечивает строго определенный порядок пуска или отключения аппаратуры. Для обеспечения последовательной блокировки цепь питания катушки реле должна проходить через замыкающие контакты, тех реле которые должны сработать раньше него.

37. Кнопки и путевые выключатели, и аппараты защиты.

38. Автоматизация бсо. Цемент транспортируется по трубопроводу сжатым воздухом и направляется в циклон, где он оседает и шнеком направляется в отсек бункераю для очистки воздуха, выходящего из циклона установлен фильтр. Очищенный воздух выбрасывается в атмосферу, а уловленный цемент направляется в бункер. Заполнители подаются в поворотную воронку транспортером и распределяется по бункерам. В нижнем отделении размещены весовые дозаторы. Цемент и заполнители отвешиваются в дозаторах в заданных пропорциях и направляются в сборную воронку. В нижней части воронки имеется течка которая направляет сухую смесь в бетоносмеситель для перемешивания, туда с дозатора поступает вода. По истечению необходимого времени смесь выгружается в бетонораздатчик. Транспортер направляет готовую смесь в формовочный цех. Управление механизмами может быть дистанционным с центром пульта или местным. Весовые дозаторы. На циферблатных головках установлены бесконтактные фиксаторы положения. При загрузке материала в весовой бункер дозатора ось стрелки циферблатного указателя поворачивается вместе с жестко связанным с ней ротором. Одновременно с измерительной стрелкой перемещается укрепленный на ней флажок. Когда стрелка с флажком достигнет безконтактного фиксатора установленного на определенный вес дозируемого компонента флажок входит в электрическую схему и подается сигнал.

39. Автоматизация складов.

40. Автоматизация процессов формования и уплотнения.

При управлении процессом формования необходимо:

- переместить бетоноукладчик вперед и установить его в рабочее положение, при котором бетонная смесь может поступать в форму;

- переместить формовочную машину вперед и установить её в рабочее положение , при котором вибровкладыши полностью войдут в форму для изделия;

- уложить бетонную смесь

- уплотнить нижний слой бетонной смеси с помощью вибровкладышей;

- переместить бетоноукладчик назад

- переместить портал вперед и установить его в положение при котором виброщит может быть опущен на верхний слой в форме

- опустить виброщит

- уплотнить верхний слой бетонной смеси

- переместить формовочную машину назад, в исходное положение

Так как основная задача автоматизации заключается в управлении перечисленными операциями в заданной последовательности, то данная система относится к логико-программному управлению. Для управления механизации предусмотрены магнитные пускатели включения вибраторов вибровкладышей (1-1), привода движения каретки вперед (1-2) и назад (1-3), привода шнека (1-4), привода движения бетоноукладчика вперед (1-5) и назад (1-6), привода лебедки подъема (1-7) и опускания (1-8) вибровкладыша, вибратора (1-9), привода движения портала вперед (1-10) и назад (1-11).

Для определения места расположения агрегатов в системе установлены следующие конечные выключатели: исходного (2-1) и рабочего (2-3) положений формовочной машины; исходного (2-2) и двух крайних рабочих положений (2-4) и (2-6) бетоноукладчика; исходного (2-7) и рабочего (2-5) положений портала.