Автоматизация технологических процессов и производств

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА» Кафедра автоматизации производственных процессов Д. А. Шурыгин АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ курс лекций по направлению подготовки 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств». Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия Санкт-Петербург 2017 УДК 681.515 (075.8) ББК 32.966-5-05л73 Ш96 Рецензенты: доктор технических наук, профессор Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики В. А. Балюбаш; кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна В. П. Соколов Ш96 Шурыгин, Д. А. Автоматизация технологических процессов и производств: учеб. пособие / Д. А. Шурыгин. – СПб.: ФГБОУВО «СПбГУПТД», 2017. – 92 с. ISBN 978-5-7937-1362-7 Рассмотрен круг вопросов, предусмотренных рабочим учебным планом по направлению подготовки 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств», квалификация бакалавр. Пособие может быть успешно использовано магистрами по направлению подготовки 15.04.04 «Автоматизация технологических процессов и производств». УДК 681.515 (075.8) ББК 32.966-5-05л73 ISBN 978-5-7937-1362-7 © ФГБОУВО «СПбГУПТД», 2017 © Шурыгин Д. А., 2017 Оглавление 1. Основные понятия и определения ................................................................................ 5 2. Основные этапы разработки технологий и оборудования ................................... 6 3. Средства автоматизации ................................................................................................... 9 4. Автоматический контроль и дистанционное управление .................................... 9 5. Согласование средств контроля со средствами автоматического регулирования ........................................................................................................................ 10 6. Автоматизация дискретных периодических процессов ..................................... 10 7. Основные свойства объектов регулирования ........................................................ 12 8. Практические способы определения параметров объекта ................................ 17 8.1 Идентификация объекта по переходной характеристике ................. 17 8.2 Идентификация объекта по частотной характеристике .................... 20 9. Одноконтурные САР ....................................................................................................... 21 9.1 Системы непрерывного регулирования ............................................ 222 9.2 Практические способы реализации непрерывных законов .............. 23 9.3 Подключение различных регуляторов к различным объектам ........ 25 9.4 Настройка непрерывных регуляторов................................................. 28 10. Позиционные регуляторы ........................................................................................... 29 10.1 Двухпозиционные регуляторы........................................................... 29 10.2 Трехпозиционные регуляторы ........................................................... 32 11. Пульсирующий (скользящий) режим работы регулятора ............................. 34 12. Унифицированные системы приборов................................................................... 37 12.1 Регуляторы МЗТА ............................................................................... 38 Измерительные блоки (ИБ) ........................................................................ 38 Электронный блок (ЭБ) .............................................................................. 40 12.2 Система МЗТА «Каскад» ................................................................... 42 Измерительный блок системы «Каскад» .................................................. 43 Регулирующий блок системы «Каскад» ................................................... 44 12.3 Система МЗТА «Контур» ................................................................... 46 12.4 Система ЗЭИМ .................................................................................... 47 12.5 РЕМИКОНТ системы ЗЭИМ ............................................................ 49 12.6 Регуляторы приборной системы ........................................................ 50 13. АСУТП на базе SKADA-систем ............................................................................... 53 13.1 Модальное управление ....................................................................... 56 14. Системы многоточечного регулирования ............................................................. 57 14.1 Система М-6 многоточечного регулирования температуры .......... 58 14.2 Цифровые системы многоточечного регулирования температуры ........................................................................................................... 58 15. Многоконтурные системы .......................................................................................... 63 15.1 Компенсация влияния перекрестных связей .................................... 64 15.2 Каскадные САР.................................................................................... 66 3 16. Автоматизация контроля и регулирования основных технологических параметров ............................................................................................................................... 69 16.1 Контроль и регулирование температуры .......................................... 69 16.2 Контроль и регулирование уровня жидкости и сыпучих материалов ............................................................................................................. 72 16.3 Контроль и регулирование влажности .............................................. 74 16.4 Контроль концентрации растворов ................................................... 77 16.5 Контроль концентрации красителей в смесовых растворах ........... 80 17. Автоматизация отдельных технологических операций ............................... 85 17.1 Автоматическая правка утка .............................................................. 85 17.2 Автоматическое улавливание кромки ткани .................................... 87 17.3 Регулирование ровноты волокнистого материала ........................... 88 Заключение .............................................................................................................................. 91 Библиографический список .............................................................................................. 92 4 1. Основные понятия и определения Механизация – использование технических средств, заменяющих ручной физический труд. К таким средствам можно отнести подъемники (тельферы), транспортеры (в том числе с автоматическим адресованием, используемые в швейной промышленности), робототехнические системы и т. п. Автоматизация – использование технических средств, в том числе вычислительной техники, для управления производственными процессами и целыми производствами. Управление – целесообразные воздействия на объект управления в интересах достижения заданного или наилучшего, в некотором смысле, эффекта. В последнем случае имеем дело с оптимальным управлением. Что дает автоматизация: 1. Повышение производительности труда за счет способности технических средств длительное время выдерживать высокий темп работы. 2. Повышение качества продукции благодаря точному выдерживанию заданных технологических режимов, указанных в регламенте технологического процесса. 3. Экономию сырья, полупродуктов и энергетических ресурсов за счет рационального ведения технологических процессов (в том числе оптимизации) и снижения переделок в тех случаях, когда они возможны. 4. Повышение культуры труда, т. е. создания условий производства, в которых человеку работать комфортно. В противном случае неизбежна текучесть кадров, которая негативно отражается и на производительности труда, и на качестве продукции. 5. Обеспечение безопасности труда, т. е. предотвращении травматизма людей, занятых в производстве. Факторы, определяющие эффективность автоматизации: 1. Состояние технологии и оборудования. Устаревшую технологию и старое оборудование, как правило, автоматизировать нецелесообразно, т.к. понесенные расходы на проектирование, изготовление, настройку и обслуживание средств автоматизации не будут достаточно быстро компенсированы доходами от повышения производительности труда и качества продукции. 2. Качество и стабильность сырья, полупродуктов и энергетических ресурсов. Разброс этих показателей ухудшает качество работы систем автоматического управления технологическими процессами, являясь так называемыми возмущениями. 3. Квалификация кадров, обеспечивающих эксплуатацию и ремонт средств автоматизации, в том числе импортных, на которые как правило дается весьма ограниченная документация. 5 4. Организация производства. Высокая организация предполагает четкое взаимодействие между всеми подразделениями предприятия, что исключает непроизводительные потери времени в процессах производства. 2. Основные этапы разработки технологий и оборудования Основные этапы можно проиллюстрировать рис. 1. Рис. 1. Основные этапы разработки технологий и оборудования: АРМЭ – автоматизированное рабочее место экспериментатора; АИСЭ – автоматизированная информационная система экспериментатора; СМЭ – система моделирования на стадии эксперимента; АСНИ – автоматизированная система научных исследований; АРМП – автоматизированное рабочее место проектировщика; АИСП – автоматизированная информационная система проектировщика; СМП – система моделирования на стадии проектирования; САПР – система автоматизированного проектирования; АРМТ – автоматизированное рабочее место технолога; АИСТ – автоматизированная информационная система технолога; СМТ – система моделирования технолога; АСТПП – автоматизированная система технологической подготовки производства; СЛА – средства локальной автоматики; ПР – промышленные роботы; АСУТП – автоматизированная система управления технологическим процессом; АСУП – автоматизированная система управления производством; ГАП – гибкое автоматизированное производство АСНИ Цель научных исследований (НИ) – установление связей между входными и выходными параметрами объекта исследований. Выходные параметры – показатели качества продукции; Входные параметры – характеристики сырья, химических материалов, энергоресурсов, параметры режимов работы. 6 Частью НИ обычно являются эксперименты, которые бывают активными и пассивными. К активным экспериментам относят: – планируемый эксперимент, он позволяет получить связи между входами и выходами объекта без знания физико-химии процесса (считая объект «черным ящиком»). Базируется на возможности изменять параметры режима (осуществлять перебор входных параметров, фиксированных на двух уровнях), в результате обработки результатов эксперимента могут быть получены уравнения регрессии (алгебраические уравнения, определяющие влияние входных параметров на выходные); – эксперимент, основанный на определенном уровне знаний законов, которым подчиняется объект, и позволяющий уточнить некоторые параметры этих законов. Пассивный эксперимент – это длительное наблюдение за реальным ходом технологического процесса с учетом действующих возмущений и реакций персонала (экспериментатор не вмешивается в технологический процесс, а лишь фиксирует детали его проведения), что позволяет на основании полученных результатов установить связи между входами и выходами объекта. АРМ – комплекс технических средств, обеспечивающих проведение эксперимента и обработку его результатов (комплект измерительных приборов и вычислительной техники для обработки полученных результатов). Уровень связи между измерительными приборами и ЭВМ может быть различным. АИС – компьютерная база данных. Она содержит все справочные материалы, необходимые для эксперимента (например, характеристики материалов, ГОСТы, ОСТы, нормали и т. д.). Туда же заносятся результаты экспериментов. СМ – система моделирования. Существуют два вида моделирования: физическое и математическое. Физическое моделирование – воспроизведение реального объекта в масштабе. Достоинство – высокая степень приближения к реальному объекту. Физическая модель объекта может и отсутствовать. Математическое моделирование – описание объекта дифференциальными уравнениями разной степени сложности, которые связывают входы и выходы объекта, с последующим их решением. Достоинства: отсутствие расхода сырья, химикатов, энергоресурсов. Можно без опаски моделировать нерасчетные и аварийные режимы. Недостаток – отсутствие уверенности в адекватности модели, т. е. точности описания ею реального объекта. САПР Проектирование – это подготовка всей документации, необходимой для реализации технологического объекта (регламент для технологий, деталировки и сборки для конструкций, схемы и описания систем и т. д.). АРМ – комплекс технических средств, обеспечивающих подготовку документации (вычислительная техника и необходимая периферия). 7 АИС – база данных, необходимых для проектирования (ГОСТы, ОСТы, нормали и т. п.). Туда же заносятся результаты проектирования. СМ – физическое и математическое моделирование. Последнее крайне необходимо для проектирования. АСТПП Это этап подготовки объекта к реальным цеховым условиям. АРМ – комплекс технических средств, позволяющих контролировать цеховые условия и их влияние на качество продукции. АИС – база данных, включающая справочные данные, собранные данные о цеховых условиях и их изменениях, информацию о том, как условия повлияли на процесс, и что было сделано, чтобы его нормализовать. СМ – физическое и математическое моделирование. Позволяет проверить влияние цеховых условий, не ожидая, пока они скажутся на процессе в действительности. ГАП СЛА – обеспечивают регулирование отдельных технологических параметров, либо управление отдельными операциями (открыть/закрыть, включить/выключить). ПР – относятся к средствам механизации. Сферы, в которых необходимо применение промышленных роботов: – опасные и вредные условия для человека (высокие и низкие температуры, давления, повышенная радиация); – выполнение очень тонких и точных операций (изготовление интегральных микросхем); – выполнение физически тяжелых работ; – выполнение однообразных операций. Роботы имеют две составные части: манипулятор (имитация руки) и система управления (имитация мозга). Конструкция манипулятора зависит от характера объекта. Система управления может быть разной степени сложности и совершенства: система цикловая, позиционная, контурная, обучаемая, очувствленная (обладающая осязанием, зрением, слухом). АСУТП – система управления сложным технологическим процессом, зависящим от многих взаимосвязанных параметров. В этом случае независимое управление этими параметрами может не дать желаемых результатов, так как отдельные локальные системы будут мешать друг другу. Таким образом, в АСУТП отдельные системы должны работать согласованно, управляться из единого мозгового центра (ЭВМ, контроллер). АСУП – система организационного управления. Задачи АСУП: 1) учет простоев оборудования и их причин; 2) учет запасов сырья, химикатов и готовой продукции на складах; 3) учет расхода сырья, химикатов и энергоресурсов; 8 4) учет продвижения продукции по производству; 5) оперативное и долгосрочное планирование производства; 6) финансовые расчеты (в частности, расчет заработной платы). 3. Средства автоматизации К средствам автоматизации относятся: средства автоматического контроля, управления, регулирования и защиты. Средства контроля – датчики и вторичные приборы (показывающие, записывающие, сигнализирующие устройства и т. д.). Управление – формирование различного рода команд в функции времени или в функции состояния объекта (включить/выключить, открыть/закрыть, вперед/назад и др.). Регулирование – стабилизация или изменение по заданному закону какихлибо технологических параметров системы. Защита – обеспечение сохранности (работоспособности) системы в нерасчетных или аварийных режимах. 4. Автоматический контроль и дистанционное управление Автоматический контроль обеспечивается датчиком (Д) и вторичным прибором (ВП). Дистанционное управление используется в неответственных случаях, если можно отказаться от применения автоматических регуляторов. Имеется рабочее место (пульт), с которого оператор может управлять объектом на расстоянии (рис. 2). Рис. 2. Вариант дистанционного управления объектом: ДУП – дистанционный указатель положения; КУ – ключ управления исполнительным механизмом (ИМ), воздействующим на объект управления Стандартный электродвигательный исполнительный механизм включает в себя двигатель, редуктор, концевые выключатели, датчики обратной связи (контактные или бесконтактные). 9 5. Согласование средств контроля со средствами автоматического регулирования 1) Последовательная схема показана на рис. 3. Рис. 3. Последовательная схема средств контроля и регулирования: Об – объект ; Д – датчик; ВП – вторичный прибор (средство контроля); Зд – задатчик; Рег – регулятор; ИМ – исполнительный механизм Последовательную схему реализуют регуляторы приборной системы. Достоинства: регулятор получает сигнал от ВП (уже усиленный), задатчик может быть встроен во вторичный прибор, что сокращает функции регулятора. Недостаток: меньшая надежность системы, так как если выйдет из строя ВП, то и регулятор работать не будет. 2) Параллельная схема показана на рис. 4. Рис. 4. Параллельная схема средств контроля и регулирования Параллельную схему реализуют регуляторы аппаратной системы. Недостатки: регулятор оказывается сложнее, используются два датчика. Достоинство: более надежная система, так как цепи контроля и регулирования работают независимо. 6. Автоматизация дискретных периодических процессов Дискретные периодические процессы – это процессы, имеющие четко выраженные начало и конец и периодически повторяющиеся. Решаемые задачи: 1) регламентация начала и конца процесса (реализуется командоаппаратами); 10 2) связывание процессов: обеспечение определенной последовательности (автоматические линии) или исключение одновременного возникновения процессов (реализуется каскадными блокировками). Рассмотрим задачу связывания процессов на примере автоматической линии из двух агрегатов (рис. 5). Включение и выключение агрегатов происходит только в нужной (определенной) последовательности. Автоматические линии включатся с конца, а выключаются с начала. Рис. 5. Схема включения агрегатов автоматической линии: кнопки S1 и S2 – осуществляют «Пуск»; S3 и S4 – осуществляют «Стоп»; К2.2 – контакт, не позволяющий включить двигатель М1, пока не включен М2, таким образом сначала нажимается кнопка S2 , а затем S1 Для обеспечения возможности «пуска толчком» любой машины верхняя схема преобразуется следующим образом (рис. 6). Рис. 6. Схема, обеспечивающая «пуск толчком» 11 При выключенном двигателе М2 можно запустить М1 нажатием кнопки S1, но при отпускании этой кнопки двигатель М1 остановится. Исключение одновременного возникновения процессов, например, двигатель М1 запускает систему «вперед», а М2 – «назад», показано на рис. 7. Рис. 7. Схема, исключающая одновременное включение приводов М1 и М2: К1.2 и К2.2 – контакты, которые позволяют, включив М1, не допустить включения М2, и наоборот 7. Основные свойства объектов регулирования К основным свойствам объектов регулирования относятся: 1) емкость; 2) время разгона; 3) самовыравнивание; 4) запаздывание. В первом приближении многие объекты можно описать уравнением dB А = Qпод  Qпотр , dt где А – параметр объекта; В – регулируемая величина; dB – скорость изменения регулируемой величины; dt Qпод – подача вещества или энергии в объект; Qпотр – потребления вещества или энергии из объекта. dH = Qпод  Qпотр , Для объекта регулирования уровня жидкости: S dt 12 где S – площадь поверхности зеркала жидкости; Н – уровень. Подается и потребляется вещество. d = Qпод  Qпотр , Для теплового объекта: С dt где С – теплоемкость объекта; θ – температура объекта. Подается и потребляется энергия. Если Qпод Qпотр , то имеем равновесный режим. 1. Емкость – количество вещества или энергии, содержащееся в объекте в номинальном (рабочем) режиме. Вернемся к исходному уравнению: dB А = Qпод  Qпотр = ΔQ . dt Пусть при t = 0, В = 0 и ΔQ = const > 0. Оценим время изменения В от 0 до номинального значения В0: 0  В  В0 t= AB0 , ΔQ где t – время процесса изменения В; АВ0 – емкость объекта. Если объект обладает большой емкостью, то он медленно реагирует на возмущение и управляющее воздействие, и наоборот. 2. Время разгона – время осуществления того же процесса при максимальной подаче и отсутствии потребления. tр = AB0 Qпод – теоретически минимальное время достижения номинально- МАХ го режима. У объекта регулирования уровня это время может быть получено экспериментально (потребление можно перекрыть), а у теплового объекта – только теоретически (теплоотдача с увеличением температуры неизбежна) (рис. 8). Рис. 8. Оценка времени разгона объектов: а – объект регулирования уровня; б – объект регулирования температуры 13 3. Самовыравнивание дQпотр дQ dB = Qпод  Qпотр + ( под  )В = ΔQ  δ  В , dt дВ дВ дQпотр дQпод  где   – коэффициент самовыравнивания. дВ дВ А У многих объектов регулируемая величина может влиять на подачу или потребление, или на то и на другое вместе. При δ > 0 – объект с положительным самовыравниванием; При δ = 0 – объект без самовыравнивания; При δ < 0 – объект с отрицательным самовыравниванием. Рассмотрим более подробно случай, когда δ > 0 (рис. 9). dB = ΔQ  δ  ΔВ ; dt A dB 1 + ΔВ = ΔQ ; δ dt δ А   dB + δ  ΔВ = ΔQ ; dt dB Т + ΔВ = К  ΔQ . dt А Получили апериодическое звено первого порядка, где Т = 1 A ,а К= . δ δ Рис. 9. Поведение объекта с положительным самовыравниванием Отсюда видно, что чем больше δ , тем меньше Т и К, следовательно, сам объект старается удержаться в исходном режиме, а регулятор должен ему помочь. Теперь рассмотрим более подробно случай, когда δ = 0 (рис. 10). dB А = ΔQ – интегрирующее звено. dt Рис. 10. Поведение объекта без самовыравнивания 14 Это нейтральный объект, без самовыравнивания. Отсюда следует, что регулятор здесь просто необходим, так как при длительном внешнем воздействии отклонение от исходного режима может быть велико и возвращаться к нему сам объект не склонен. Рассмотрим более подробно случай, когда δ < 0 (рис. 11). dB dB А  δ  ΔВ = ΔQ ; А = ΔQ + δ  ΔВ ;  dt dt A dB 1  ΔВ = ΔQ . δ dt δ Это неустойчивое звено. δ t A A А Р  1= 0 ; Р = ; В = Се . Характеристическое уравнение: δ δ Рис. 11. Поведение объекта с отрицательным самовыравниванием При появлении внешнего воздействия величина В устремляется к бесконечности. Регулятор крайне необходим. В текстильной и легкой промышленности такие объекты, к счастью, не встречаются. В качестве примера рассмотрим 3 варианта систем (рис. 12 – 14). 1) Рис. 12. Подача жидкости насосом, потребление самотеком 15 δ= дQпотр дН  дQпод , дН дQпотр > 0, так как чем больше Н, тем больше Qпотр ; дН дQпод = 0, так как Qпод от Н не зависит. дН Отсюда получаем, что δ > 0 – положительное самовыравнивание на стороне потребления. 2) Рис. 13. Подача жидкости самотеком под уровень, потребление насосом δ= дQпотр дН  дQпод , дН дQпотр = 0, так как Qпотр от Н не зависит; дН дQпод < 0, так как чем больше Н, тем меньше Δ Н и меньше Qпод . дН Отсюда получаем, что δ > 0 – положительное самовыравнивание на стороне подачи. 3) Рис. 14. Подача и потребление жидкости насосами 16 δ= дQпотр дQпотр дН  дQпод , дН дQпод = 0, т. к. Qпотр и Qпод от Н не зависят; дН дН Отсюда получаем, что δ = 0 – самовыравнивания нет. В 1-м и 2-м случаях δ настолько мало, что его можно считать практически равным нулю ( δ = 0). =0 и 4. Запаздывание объекта регулирования Рассмотрим более реальный вариант поведения системы при δ > 0. Например, это утюг (тепловые объекты всегда имеют положительное самовыравнивание). Он имеет следующую переходную характеристику (рис. 15). Рис. 15. Запаздывание объекта регулирования: τ общ – общее запаздывание; τ о – чистое запаздывание, когда регулируемая величина еще не меняется; τ п – переходное запаздывание; τ е – емкостное запаздывание (основное заполнение емкости веществом или энергией) 8. Практические способы определения параметров объекта 8.1 Идентификация объекта по переходной характеристике Идея экспериментальной установки показана на рис. 16. Рис. 16. Экспериментальная установка Рассмотрим сначала объект с положительным самовыравниванием. Подаем на вход скачок (рис. 17). 17 Рис. 17. Входное воздействие на объект При этом на выходе получаем процесс с вида, представленный на рис. 18. Рис. 18. Реакция объекта на скачок 1) Если заменить участок процесса до точки А касательной и продолжить ее до пересечения с установившимся значением ууст , то передаточная функция объекта будет иметь вид у уст Kе  рτ W0 = ; K= , х0 ТР +1 где τ – чистое запаздывание. Получили апериодическое звено 1-го порядка с запаздыванием τ . 2) Если учесть кривизну процесса до точки А, передаточная функция объекта будет иметь вид K W0 = . (Т 1 Р +1 )(Т 2 Р + 1 ) Получили апериодическое звено 2-го порядка без запаздывания. Чем больше затянут процесс реакции объекта на скачок, тем более высокого порядка получим уравнение, описывающее данный объект. Теперь рассмотрим объект без самовыравнивания. Подаем на вход скачок (рис. 19). Рис. 19. Входное воздействие на объект При этом на выходе получаем процесс, представленный на рис. 20. 18 Рис. 20. Реакция объекта на скачок 1) При замене данной кривой на асимптоту, передаточная функция объекта будет иметь вид Kе  рτ tgα W0 = ; K= , Р х0 где τ – чистое запаздывание. Получили интегрирующее звено с запаздыванием τ . 2) С учетом начальной кривизны процесса передаточная функция объекта будет иметь вид W0 = K . Р(ТР +1 ) Получили инерционное интегрирующее звено. Теперь подадим на вход кратковременное П-образное воздействие конечной высоты и длительности, которое используют в производстве для получения переходной характеристики, когда нельзя подать длительный сигнал (рис. 21). Рис. 21. П-образное входное воздействие и реакция объекта на него При этом на выходе получим некий процесс, который желательно восстановить до стандартной переходной характеристики, по которой и можно определить, как показано выше, параметры передаточной функции объекта. Предположим, что П-образное воздействие представляет собой алгебраическую сумму двух скачков разного знака, сдвинутых на время ∆t, тогда переходная характеристика восстанавливается следующим образом (рис. 22). 19 Нижняя часть данной переходной характеристики получается вследствие реакции объекта на отрицательный скачок. Рис. 22. Восстановление переходной характеристики по реакции объекта на П-образное воздействие 8.2 Идентификация объекта по частотной характеристике Аппроксимируя экспериментально полученную логарифмическую амплитудно-частотную характеристику объекта (рис. 23) ломаной линией с наклонами, кратными 20 дб/дек, можно с достаточной точностью определить передаточную функцию звена. В данном примере объект включает в себя колебательное и интегрирующее звенья. Рис. 23. Аппроксимация экспериментальной ЛАХ . 20 9. Одноконтурные САР Рассмотрим некоторые из указанных выше систем (рис. 24). Рис. 24. Варианты одноконтурных САР Разомкнутые системы относим к одноконтурным весьма условно, так как контура, как такового, в них нет, отсутствует обратная связь. Управляющее воздействие, поданное на вход, должно обеспечить желаемую реакцию на выходе. Примером может служить система управления частотой вращения привода электрической швейной машины. Управляющее воздействие формируется нажатием педали, а частота вращения контролируется визуально. Обязательным элементом замкнутых систем является обратная связь, благодаря которой выходная координата сравнивается с заданием, обеспечивая необходимую коррекцию входного воздействия для достижения необходимого значения выходной координаты. В системах прямого действия не используются внешние источники энергии. Такие системы характеризуются простотой, дешевизной, относительной надежностью, но невысокой точностью поддержания выходной координаты. Системы непрямого действия в зависимости от вида используемой энергии делятся на электрические, пневматические и гидравлические. Рассмотрим подробнее электрические системы непрямого действия. 21 Классификация непрерывных и позиционных систем приведена ниже. 9.1 Системы непрерывного регулирования В непрерывных системах непрерывному изменению регулируемой величины соответствует непрерывное изменение всех сигналов в системе, включая регулирующее воздействие. Основной характеристикой непрерывного регулятора является закон регулирования – это уравнение, связывающие регулирующее воздействие (у) с сигналом рассогласования (х) без учета инерционности регулятора (рис. 25). Рис. 25. Входное и выходное воздействия регулятора Основные законы регулирования приведены в табл. 1. Т а б л и ц а 1 . Таблица законов регулирования Закон Уравнение И-закон у = К р  хdt Передаточная функция Wр = Перехоная характеристика Кр Р tg  К р хо П-закон ПИ-закон у = Крx у = К рx+ 1 хdt + Ти  dx +Т д dt у = К рх+ ПИД-закон 1 хdt Tи  Wр = К р 1 ; Ти Р К р Т и Р +1 Wр = К р + Wр = Wр = К р + Wр = Ти Р 1 +Т д Р ; Ти Р Т и Т д Р 2 + К р Т и Р +1 Ти Р Достоинство И-закона – астатизм (нет статической ошибки); Недостатки И-закона – низкое динамическое качество (колебательность, малое быстродействие, большое перерегулирование). 22 Достоинство П-закона – высокое динамическое качество; Недостаток П-закона – статизм (есть статическая ошибка). Достоинства ПИ-закона – астатизм, большое быстродействие, малая колебательность. Самый распространенный. Достоинства ПИД-закона – еще более высокое динамическое качество, чем при ПИ-законе. Самый совершенный. Недостаток ПИД-закона – трудно реализуется в аналоговых регуляторах. 9.2 Практические способы реализации непрерывных законов Рассмотрим типовую структуру замкнутой САР (рис. 26). Рис. 26. Типовая структура замкнутой САР Запишем передаточные функции звеньев регулятора: Ус: Wус = К у ; Ки ; Р ИМ: Wим = W рег = WусWимW ро = РО: Wро = К ро ; К у К и К ро Р ОС: Wос = К ос . – получили И-закон. Для получения П-закона введем элемент ОС: Wконт = WусWим 1 + WуWимWос W рег = Wконт  W ро = где Т = 1 ; К у К и К ос Ку = 1+ Р К у К и К ос К у К и К ро Р + К у К и К ос К= К ро К ос Ки = = Р К у К и К ро К у К и К ос  К у Ки Р + К у К и К ос ; 1 1 =К , ТР +1 ТР +1 ; 23 1 – инерционное звено – инерционность регулятора, которая при ТР +1 определении закона не учитывается, но может ухудшить качество регулирования. Чтобы уменьшить инерционность необходимо увеличить Кус. Тогда Wрег = К . Получили П-закон без учета инерционности регулятора. Чтобы уменьшить статическую ошибку, коэффициент К необходимо увеличить. Способы получения ПИ-закона: 1) охватим ИМ и усилитель гибкой (дифференцирующей) обратной связью (ГОС) К ос Р – дифференцирующая связь Т ос Р +1 К Ку и W усWим К у К и (Т ос Р + 1 ) Р Wконт = = = ; 1 + W уWимWос 1 + К у К и К ос Р (Т ос Р + 1 + К у К и К ос )Р Т ос Р  1Р К у К и К ро (Т ос Р +1 ) К у К и К роТ ос 1 1 W рег = Wконт  W ро = =  ( 1+ ) , (Т ос Р +1+ К у К и К ос )Р 1+ К у К и К ос Т ос Р ТР +1 Wос = где Т = Т ос ; 1+ К у К и К ос К= К у К и К роТ ос 1+ К у К и К ос ; 1 – инерционность регулятора, которая при определении закона не ТР +1 учитывается. Тогда Т ос – время изодрома Т ос Р К Получили ПИ-закон без учета инерционности регулятора. Тос и Кос служат для настройки регулятора: Тос настраивает Ти , а Кос настраивает К. W рег = К  ( 1+ 1 ); Tи = 2) охватим усилитель инерционной обратной связью (ИОС) К ос – инерционная связь; Т ос Р +1 Wус Ку К у (Т ос Р + 1 ) = = = ; 1 + WуWос 1 + К у К ос (Т ос Р + 1 + К у К ос ) Т ос Р  1 Wос = Wконт 24 W рег = WконтWимW ро = где Т = Т ос ; 1+ К у К ос К у К и К ро (Т ос Р +1 ) К у К и К роТ ос 1 1 =  ( 1+ ) , (Т ос Р +1+ К у К ос ) 1+ К у К ос Т ос Р ТР +1 К= К у К и К роТ ос 1+ К у К ос ; 1 – инерционность регулятора, которая при определении закона не ТР +1 учитывается. Тогда W рег = К  ( 1+ 1 Т ос Р ); Tи = Т ос – время изодрома. К Получили ПИ-закон без учета инерционности регулятора. Тос и Кос служат для настройки регулятора: Тос настраивает Ти , а Кос настраивает К. 9.3 Подключение различных регуляторов к различным объектам Рассмотрим упрощенную структуру замкнутой САР (рис. 27): Рис. 27. Упрощенная структура замкнутой САР Выходная координата (у) зависит от возмущения f и задания узад . Y= W0W p W0 F+ Yзад . 1+ W0W p 1+ W0W p Тогда сигнал рассогласования (x) X = Y  Yзад = W0 1 F Yзад . 1+W0W p 1+W0W p 1) Рассмотрим объект без самовыравнивания: W0 P  = K0 . P Подключим к нему разные регуляторы с разными законами регулирования: а) W р P  = Kр P – И-регулятор 25 K0 X= 1+ P K0 K р F 1+ Р2 1 K0 K р K0 P P2 F  Yзад . P 2 + K0 K p P 2 + K0 K p Yзад = Р2 Поскольку нас интересует установившийся режим (t→∞), воспользуемся теоремой о предельном переходе преобразования Лапласа, устремив Р→0. При постоянных F и Yзад получим, что Хст= 0 и не зависит от F и Yзад . В данном случае, система описывается консервативным звеном (W = K ) с незатухающими колебаниями. Следовательно, к реальному объТP 2 + 1 екту без самовыравнивания И-регулятор подключать нельзя, так как реальная система будет неустойчива. б) W р P  = K р – П-регулятор K0 X= 1+ Р K0 K р F Р 1+ 1 K0 K р Yзад = Р K0 P F Yзад . P + K0 K p P + K0 K p Система будет всегда устойчивой и апериодической. На установившемся режиме (при Р→0) X ст = F . Отсюда видно, что ошибка будет зависеть от возKp мущения. Чем больше будет Kp , тем меньше будет статическая ошибка. K p Tи P +1 1 = – ПИ-регулятор; Ти Р Ти Р K0 1 Р X= F Yзад ; K 0 K рТ и Р  1 K 0 K рТ и Р  1 1+ 1+ Ти Р2 Ти Р2 в) W р P  = K р + K 0Tи P Tи P 2 X= F Yзад . Tи P 2 + K 0 K p Tи P + K 0 Tи P 2 + K 0 K pTи P + K 0 На установившемся режиме (при Р→0) X ст = 0 . Отсюда видно, что система астатична и по возмущению, и по заданию. Чем больше будет Кр , а значит, больше К0KpТиР, тем лучше будет демпфирование, а следовательно, меньше колебаний. 2) Рассмотрим объект с самовыравниванием: W0 P  = K0 . T0 P + 1 Подключим к нему разные регуляторы с разными законами регулирования: 26 а) W р P  = Kр – И-регулятор P K0 X= 1+ X= Т0Р  1 K0 K р 1 F Т 0 Р  1Р 1+ K0 K р Yзад ; Т 0 Р  1Р T0 P +1P K0 P F Yзад . T0 P + P + K 0 K p T0 P 2 + P + K 0 K p 2 На установившемся режиме (при Р→0) X ст = 0 . Отсюда видно, что система астатична и по возмущению, и по заданию. Т0 1 Р2 + P +1 = 0 видно, K0 K p K0 K p 1 что, чем больше будет Кр , а значит, меньше , тем хуже будет демпфироK0K p По виду характеристического уравнения вание, а следовательно, больше колебаний. б) W р P  = K р – П-регулятор K0 Т0Р  1 1 F Yзад ; K0 K р K0 K р 1+ 1+ Т0Р  1 Т0Р  1 T0 P +1 K0 X= F Yзад . T0 P + K 0 K p +1 T0 P + K 0 K p +1 X= Система будет всегда устойчивой и апериодической. На установившемся режиме (при Р→0) X ст = K0 1 F Yзад . Отсюда видно, что система K 0 K p +1 K 0 K p +1 получилась статической и по возмущению, и по заданию. Чем больше будет Kp , тем меньше будет статическая ошибка. в) W р P  = K р + K p Tи P +1 1 = – ПИ-регулятор Ти Р Ти Р K0 X= 1+ X= Т 0 Р  1 K 0 K рТ и Р  1 Т 0 Р  1Т и Р F 1+ 1 K 0 K рТ и Р  1 Yзад ; Т 0 Р  1Т и Р T0 P +1Tи P K 0Tи P F Yзад . T0Tи P 2 + 1+ K 0 K p Tи P + K 0 K p T0Tи P 2 + 1+ K 0 K p Tи P + K 0 K p 27 На установившемся режиме (при Р→0) X ст = 0 . Отсюда видно, что система астатична и по возмущению, и по заданию.  1  Т 0Tи Р2 + + 1Tи P +1 = 0 K K  K0 K p  0 p  1 видно, что, чем больше будет Кр , а значит, меньше , тем хуже будет K0K p По виду характеристического уравнения демпфирование, а следовательно, больше колебаний. Но по сравнению с Ирегулятором демпфирование лучше, а значит такой регулятор можно подключать к реальному объекту. 9.4 Настройка непрерывных регуляторов Настройки типовых непрерывных регуляторов приведены в табл. 2. Т а б л и ц а 2 . Настройки типовых регуляторов Закон регулирования П ПИ ПИД апериодический Kр= 0,3  Т 0 K0τ Характер переходного процесса с мин. квадрас 20 % перерегутичным отклолированием нением 0,7  Т 0 0,9  Т 0 Kр= Kр= K0τ K0τ 0,6  Т 0 Kр= K0τ 0,7  Т 0 Kр= K0τ Т Kр= 0 K0τ Ти= 0,8τ + 0,5T0 Ти= τ + 0,3T0 Ти= τ + 0,35T0 0,9  Т 0 Kр= K0τ 1,2  Т 0 Kр= K0τ 1,4  Т 0 Kр= K0τ Ти= 2,4τ Тд= 0,4τ Ти= 2τ Тд= 0,4τ Ти=1,3τ Тд= 0,5τ Описание объекта: W0 P  = K0 e  Pτ ; T0 P +1 ПИД-закон записывается так: W р P  = K р + 1 + Tд Р . Ти Р Остальные оказываются частными случаями этой записи. 28 с затуханием 75 % Kр= Т0 K0τ 0,9  Т 0 K0τ τ Ти= 0,3K р Kр= Kр= 2 Т 0 3 K0τ Ти= То Тд= 0,25 То 10. Позиционные регуляторы 10.1 Двухпозиционные регуляторы Регулирующее воздействие у двухпозиционного регулятора имеет два фиксированных значения и переход с одного значения на другое происходит скачком при некотором значении (значениях) регулируемой величины. Пример системы двухпозиционного регулирования уровня жидкости приведен на рис.28. Рис. 28. Система двухпозиционного регулирования уровня жидкости На рис. 28 приняты следующие обозначения: ЭК – электромагнитный клапан, управляемый контактом реле К; ИП – источник питания; h – текущий уровень; h0 – заданный уровень. Жидкость в резервуаре должна быть электропроводящая. Для работоспособности двухпозиционного регулятора должны выполняться два обязательных условия: Qпод > Qпотр  ; МАХ МАХ  Qпод МIN  Qпотр МIN . Если h < h0 , то реле выключено и клапан (ЭК) открыт, идет подача жидкости, уровень повышается. Если h = h0 – реле срабатывает, клапан закрывается, подача прекращается, уровень понижается. Статическая характеристика регулятора показана на рис. 29. 29 Рис. 29. Статическая характеристика двухпозиционного регулятора ΔQ+ и ΔQ – показывают, насколько подача больше/меньше потребления. Характер процесса регулирования имеет вид, представленный на рис. 30. Рис. 30. Процесс двухпозиционного регулирования Достоинство процесса регулирования – высокая точность поддержания уровня. Недостаток процесса регулирования – низкая надежность, так как из-за частого срабатывания реле и клапан (ЭК) быстро выйдут из строя. Если учесть суммарное запаздывание  реле и клапана, то получим увеличение амплитуды колебаний и уменьшение их частоты (рис. 31). Рис. 31. Процесс двухпозиционного регулирования с учетом запаздывания Непременным свойством процесса регулирования в системе с двухпозиционным регулятором являются автоколебания регулируемой величины, т. е. колебания постоянной амплитуды и частоты, что является основным недостатком такой системы. Достоинством ее являются простота и дешевизна. Оценим параметры автоколебаний с учетом запаздывания в системе, используя уравнение динамики объекта, где S – площадь зеркала жидкости, h – текущий уровень жидкости. 30 dh dh ΔQ = Qпод  Qпотр = ΔQ ; =  ; dt dt S ΔQ+ ΔQ Δh+ = τ ; Δh = τ; S S Δh+ Δh ΔQ+ ΔQ t3  t 2 = t5  t 4 = = = τ; τ; ΔQ ΔQ ΔQ ΔQ+ S S ΔQ+ ΔQ Tк = 2τ + τ  ( + ). ΔQ ΔQ+ Условие симметричности автоколебаний: Δh+ = Δh 1 Qпотр = Qпод . МАХ 2 S Учитывая, что реальное запаздывание в такой системе будет мало (десятые доли секунды), частота автоколебаний будет по соображениям надежности недопустимо велика, поэтому схема с одним датчиком уровня практически непригодна. Рассмотрим улучшенную схему системы (рис. 32). Если h < h0 , то реле К1, К2 и К3 выключены, клапан (ЭК) открыт, уровень жидкости повышается. Если h = h0 – срабатывает реле К1, но клапан остается открытым. Если h = h1 – срабатывает реле К2, а значит и реле К3, клапан закрывается, подачи нет, уровень жидкости понижается. Рис. 32. САР с двумя датчиками уровня Если h0 < h < h1 – реле К2 выключается, но остается включенным реле К3, клапан закрыт. Если h < h0 – реле К1 и К3 отключаются, клапан открывается. 31 Статическая характеристика регулятора приведена на рис. 33. Рис. 33. Статическая характеристика регулятора с двумя датчиками уровня Статическая характеристика регулятора имеет зону неоднозначности (возврата), т. е. значение Qпод (ноль либо QподМАХ ) в промежутке между h0 и h1, определяется тем, с какой стороны система в нее входит. Если пренебречь запаздыванием системы в реле и клапане, то получим процесс, приведенный на рис. 34. Рис. 34. Процесс регулирования в системе с двумя датчиками уровня В этом случае амплитудой и частотой автоколебаний мы можем управлять, меняя ширину коридора между h0 и h1. 10.2 Трехпозиционные регуляторы Рассмотрим варианты исполнения трехпозиционного регулятора: 1) Регулирующее воздействие имеет три фиксированных значения, и переход с одного значения на другое происходит скачком (рис. 35). Рис. 35. Вариант статической характеристики трехпозиционного регулятора Тогда характер процесса регулирования имеет вид (рис. 36). 32 Рис. 36. Процесс регулирования при характеристике регулятора с рис. 35 Этот вариант трехпозиционного регулятора оказался нерабочим, так как получили автоколебательный процесс высокой частоты. 2) Трехпозиционный регулятор с исполнительным механизмом постоянной скорости. Система с таким регулятором приведена на рис. 37. Рис. 37. Система трехпозиционного регулирования с исполнительным механизмом постоянной скорости Зависимость управляющего напряжения U, подаваемого на двигатель М, от уровня жидкости показана на рис. 38. Рис. 38. Управляющее напряжение двигателя М Интервал h0 < h < h1 называется зоной нечувствительности регулятора. Характер процесса регулирования будет иметь вид, показанный на рис. 39. 33 Рис. 33. Процесс трехпозиционного регулирования с ИМ постоянной скорости Этот вариант трехпозиционного регулирования является рабочим, так как скачкообразно изменяется только сигнал управления ИМ, а сам клапан изменяет свое положение плавно. Если скорость ИМ велика, то клапан будет быстро открываться и закрываться, что опять приведет к незатухающим колебаниям (автоколебаниям), как и в случае двухпозиционного регулирования. Это означает, что нужно удачно настроить систему, так подобрав скорость двигателя, чтобы получить затухающие колебания, которые войдут в коридор значений h0 ÷ h1 . Таким образом, колебания могут оказаться затухающими, что зависит от скорости ИМ. Процесс затухания будет длительным, что является недостатком рассмотренного метода регулирования. 11. Пульсирующий (скользящий) режим работы регулятора Использование в системе элемента с трехпозиционной релейной характеристикой весьма привлекательно, так как позволяет простыми средствами обеспечить большой коэффициент усиления. Однако наличие такого элемента в системе приводит к ухудшению ее динамического качества (снижению быстродействия, увеличению колебательности), что мы видели в системах трехпозиционного регулирования. Есть возможность преодолеть этот недостаток, охватив релейный элемент отрицательной обратной связью. Рассмотрим пример (рис. 40). Рис. 40. Схема охвата релейного элемента обратной связью 34 Рассмотрим передаточные функции линейных звеньев: Усилитель (Ус): Wус = K ус (идеальный усилитель); Исполнительный механизм (ИМ): Wим = K им ; P Используем интегрирующую обратную связь (ОС): Wос = K ос . P Характеристика релейного элемента (РЭ) приведена на рис. 41. Рис. 41. Характеристика релейного элемента с зоной возврата: Δ – зона нечувствительности; γ – коэффициент возврата; х1=(х–хос)Кус Поведение системы по трем фазовым координатам при некотором произвольном изменении входной координаты х показано на рис. 42. Обязательным условием является: x ос  > x . При этом хос при каждом включении реле догоняет х, а при выключении остается неизменным. Рис. 42. Изменение фазовых координат в системе с интегрирующей ОС При скользящем (пульсирующем) режиме при увеличении Kуc или уменьшении ∆ сигнал ОС будет скользить вдоль сигнала рассогласования х, все больше «прижимаясь» к нему, а исполнительный механизм, будучи тоже интегрирующим звеном, как и ОС, будет повторять поведение ОС. Таким образом, 35 хос и х3 будут практически повторять х, но х3 – с неким коэффициентом K = K им . K ос Тогда окажется x3  Kx , а значит, регулирующее воздействие пропорционально сигналу рассогласования (получили приближенно П-закон). Рассмотрим другой вариант обратной связи. K ос Пусть передаточная функция ОС: Wос = (инерционное звено). Т ос P +1 Будем считать релейное звено усилителем с большим коэффициентом усиления и включим его в усилительный элемент (рис. 43). Рис. 43. Схема с включением релейного элемента в усилительное звено Получим приближенно передаточную функцию регулятора в виде К K ус  им  K ус K им Toc Р + 1 Р  Wр = Wим = = ; К К 1+ WycWoc PToc Р + K ус K ос + 1 1+ ус ос Т ос Р  1 Wyc Wр = K ус K имToc  Toc 1  1  1+   , где Т = . 1+ K ус K ос 1+ K ус K ос  Toc P  TP +1  Получили ПИ-закон. Вернемся к случаю использования интегрирующей ОС, но считая релейный элемент усилителем (рис. 43). Подтвердим получение П-закона: K ос ОС интегрирующая: Wос = . P Тогда передаточная функция регулятора имеет вид K K ус  им  K ус K им P K  1  1  Wр = Wим = = = им   , где Т = . K yc K oc 1 + WycWoc Р + K K K ТР + 1 K K   ус ос ос ус ос 1+ P Wyc Пренебрегая инерционностью регулятора, имеем W р P  = Wим P  – получили П-закон. Wос P  Попробуем использовать жесткую ОС: Wос = K ос , тогда 36 K K ус  им  K ус K им P 1 K  1   Wр = Wим = = = им   , где Т = . K ус K ос 1 + WycWoc 1 + K ус K ос P1 + K ус K ос  K ос Р  TP + 1  Wyc Пренебрегая инерционностью регулятора, получим И-закон. Но при этом, вернувшись к рис. 42, иллюстрирующему пульсирующий режим и, представив себе поведение фазовых координат при жесткой ОС, обнаружим чрезвычайно высокую частоту пульсаций, что практически крайне нежелательно. Поэтому жесткая ОС в такой схеме не используется. 12. Унифицированные системы приборов В унифицированных системах выходные сигналы первичных приборов (датчиков), входные сигналы вторичных приборов (показывающих, регистрирующих, сигнализирующих), входные и выходные сигналы регулирующих приборов, а также входные сигналы исполнительных устройств унифицированы, т. е. имеют определенную физическую природу и меняются в определенном диапазоне. В электрических системах в качестве унифицированного сигнала преимущественно используется постоянный ток, унифицированный по току в диапазоне от 0 до 5 мА. Разнообразие таких систем в определенной степени характеризуется рис. 44. Рис. 44. Обзор унифицированных регуляторов: ЭАУС – электронная агрегатная унифицированная система; УСАКР – унифицированная система автоматического контроля и регулирования; ЗЭИМ – завод электроники и механики; МЗТА – московский завод тепловой автоматики; РПИК (РПИБ) – регулятор пропорционально-интегральный контактный (бесконтактный); РПИК(РПИБ)-III – работает с тремя индуктивными датчиками; РПИК(РПИБ)-Т – работает с термопарой; РПИК(РПИБ)-С – работает с термосопротивлением 37 В приборной системе регулятор работает от вторичного прибора, подключенного к датчику, а в аппаратной системе – непосредственно от датчика (вторичные приборы ставятся отдельно и работают автономно). 12.1 Регуляторы МЗТА Рассмотрим упрощенную унифицированную структуру регулятора аппаратной системы (рис. 45). Рис. 45. Структура системы с регулятором РПИБ: ИБ – измерительный блок (формирует сигнал рассогласования); ЭБ – электронный блок (формирует требуемый закон регулирования); ПР – переключатель режимов, где АР – автоматическое регулирование, ДУ – дистанционное управление; КУ – ключ управления; МУ – магнитный усилитель (в варианте РПИК используется магнитный контактор); ИМ – исполнительный механизм; РО – регулирующий орган Рассмотрим более подробно измерительный и электронный блоки унифицированных регуляторов системы МЗТА. Измерительные блоки (ИБ) Схема измерительного блока регулятора РПИК-III показана на рис. 46. Рис. 46. Измерительный блок регулятора РПИК-III Измерительный блок регулятора РПИК-III может контролировать давление в трех точках объекта с помощью трех индуктивных датчиков (ИД1  ИД3). В его структуре четыре мостовые схемы переменного тока. В правый мост включены задатчик R5 и корректор R1 (R1 обеспечивает сигнал «0» на выходе 38 блока, когда суммарный сигнал датчиков равен сигналу задатчика). В остальные три мостовые схемы включены индуктивные датчики. Потенциометры чувствительности R2, R3 и R4 , включенные в выходные диагонали мостов, позволяют обеспечить необходимые весовые коэффициенты сигналов, формируемых тремя датчиками, в общем выходном сигнале блока. Фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ) преобразует сигнал рассогласования в виде переменного тока в напряжение постоянного тока, полярность которого зависит от фазы преобразуемого сигнала. Сформированный таким образом сигнал подается на вход электронного блока. Схема измерительного блока регулятора РПИК-Т показана на рис. 47. Основной частью схемы является мост постоянного тока, формирующий напряжение, компенсирующее сигнал термопары (ТП). Мост питается от стабилизированного источника постоянного напряжения. Рис. 47. Измерительный блок регулятора РПИК-Т: Здесь R1 – задатчик; R3 – корректор; МУ – магнитный усилитель, усиливающий сигнал рассогласования Роль корректора и ФЧВ та же, что в предыдущем блоке. Схема измерительного блока регулятора РПИК-С показана на рис. 48. В основе схемы мост переменного тока, питаемый от стабилизированного источника. Диагональ ab – питающая, cd – выходная. 39 Рис. 48. Измерительный блок регулятора РПИК-С R3 – корректор; R6 – задатчик; Rt – датчик (терморезистор), включенный по трехпроводной схеме, исключающей погрешность измерения температуры, вызванную влиянием длинной линии подключения датчика к блоку; R1 – позволяет настроить крутизну характеристики моста, изменяя напряжение его питания, что может потребоваться при смене марки датчика Электронный блок (ЭБ) Схема электронного блока регулятора РПИК показана на рис. 49. Архаичность схемы компенсируется прозрачностью принципа ее работы, который оказался настолько удачным, что сохранен в более поздних разработках, использующих современную элементную базу. Рассмотрим работу схемы электронного блока (рис. 49). На VT1 (двойной триод) собран каскад предварительного усиления, на котором из входного сигнала (от измерительного блока) вычитается сигнал обратной связи, сформированный RC-цепочкой R13, C1. Сигнал разности, выделенный на цепочке R3, R4 и R5, поступает через R6 и R8 на половину триода VT2.1, включенную в нижний контур триггерной схемы, имеющей общую ветвь с верхним контуром, куда включена половина триода VT2.2. Резисторы R9 и R10 формируют сигнал смещения половины триода VT2.1. Если на сетку VT2.1 пришел отпирающий потенциал, то в нижнем контуре триггерной схемы возникает значительный ток против часовой стрелки, срабатывает реле К1, замыкая свой контакт в схеме сигнализации и управления (при этом загорается лампочка Н1), срабатывает верхняя катушка магнитного контактора (МК), запуская ИМ в определенную сторону, При этом с резистора R7 на сетку VT2.2 подается запирающий потенциал и верхнем контуре триггерной схемы тока нет, реле К2 выключено. 40 Рис. 49. Электронный блок регулятора РПИК R4 – корректор электронного блока, он позволяет добиться отсутствия регулирующего воздействия на выходе блока при нулевом сигнале на его входе; R8 – потенциометр настройки нечувствительного блока; R12 – настройка коэффициента усиления регулятора Кр (скорость связи – коэффициент обратной связи); R13 – настройка времени изодрома Ти; Кр и Ти являются параметрами настройки ПИ-закона регулирования В схеме сигнализации и управления на потенциометр R12 обратной связи подается напряжение определенной полярности. Напряжение с R12 поступает на инерционную RC-цепочку, формируя сигнал обратной связи. Если на VT2.1 поступает запирающий потенциал, то в нижнем контуре триггерной схемы тока практически нет и на сетку VT2.2 не подается запирающий потенциал, имеющий место в рассмотренном выше случае. При этом в верхнем контуре триггерной схемы возникает значительный ток, тоже против часовой стрелки, срабатывает реле К2, замыкая свой контакт в схеме сигнализации и управления (загорается лампочка Н2), срабатывает нижняя катушка магнитного контура (МК), запуская ИМ в обратную сторону, и на сопротивление R12 подается напряжение обратной полярности, изменяющее знак сигнала обратной связи. Благодаря инерционной обратной связи, охватывающей триггерный каскад с трехпозиционной релейной характеристикой, обеспечивается пульсиру41 ющий режим работы регулятора и ПИ-закон регулирования (смотри раздел, где описан пульсирующий режим). В комплект регуляторов МЗТА помимо основных блоков (ИБ и ЭБ) входят вспомогательные блоки: – электронный дифференциатор (для получения ПИД-закона); – размножитель сигналов (для подключения нескольких потребителей); – электронный следящий прибор (для согласования работы сервоприводов); – электронный корректирующий прибор (ЭКП), представляющий собой регулятор в целом, но вместо ИМ – электронный интегратор. Этот прибор может использоваться при построении каскадных систем регулирования, которые будут рассмотрены ниже. 12.2 Система МЗТА «Каскад» Функциональная схема системы приведена на рис. 50. Рис. 50. Функциональная схема системы «Каскад» 42 Динамические преобразователи – осуществляют дифференцирование и интегрирование сигналов, а также формируют другие типы корректирующего воздействия. Нелинейные блоки – обеспечивают ограничение сигнала по верхнему и нижнему уровням и формируют типовые нелинейные характеристики. Логические блоки – обеспечивают аналого-дискретное преобразование сигнала, поиск его экстремума. Вычислительные блоки осуществляют математические операции: сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в квадрат, извлечение корня. Блок, выполняющий вычитание, играет роль измерительного блока. Регулирующий блок представлен в двух вариантах: релейный и аналоговый. Релейный регулирующий блок – реализует базовый ПИ-закон регулирования и пульсирующий режим работы регулятора, управляет через релейный усилитель мощности исполнительным механизмом (М) постоянной скорости. Для реализации ПИД-закона необходимо использовать динамический преобразователь; П-закон можно получить, охватив исполнительный механизм жесткой обратной связью. Аналоговый регулирующий блок – формирует базовый ПИД-закон, управляет через электропневматический преобразователь (ЭПП) пропорциональным мембранным исполнительным механизмом (МИМ). Блоки управления – обеспечивают безударный переход с автоматического регулирования на режим дистанционного управления и обратно. Усилители мощности: релейный и аналоговый. Аналоговый усилитель мощности позволяет управлять электронагревом объекта, минуя исполнительные механизмы. Задатчики: пассивный – резисторный, активный – токовый. Индикатор – показывает сигнал рассогласования и уровень регулирующего воздействия. Распределитель – направляет сигналы датчика (Д) и исполнительного механизма (М) по необходимым каналам, в том числе другим системам для реализации каскадного регулирования. На схеме показан характер электрических сигналов, используемых для связи отдельных блоков. Измерительный блок системы «Каскад» Принципиальная схема блока показана на рис. 51. В измерительной цепи 1 токовые входные сигналы преобразуются в унифицированные напряжения. Узлы гальванической развязки 2 (трансформатор – модулятор – демодулятор) обеспечивают направленную передачу сигнала. Они питаются от генератора 3, вырабатывающего несущую частоту 10 кГц. 43 Рис. 51. Схема измерительного блока системы «Каскад» Потенциометры чувствительности R1÷R4, включенные последовательно, обеспечивают суммирование сигналов по четырем входам с необходимыми весовыми коэффициентами. В мостовую схему на выходе блока включены реостатные задатчик и корректор. Существует возможность менять диапазон задатчика дискретно и плавно. Можно менять сигнал корректора («грубо» и «точно»). Конденсатор С на выходе блока обеспечивает сглаживание пульсаций сигнала. Блок питается от источника напряжения 5. Регулирующий блок системы «Каскад» Принципиальная схема релейного блока Р21 показана на рис. 52. Блок имеет 5 входов: -й вход – сигнал от 0 до 5 мА – для подключения дифференциатора (при реализации ПИД-закона); -й вход – сигнал от 0 до 20 мА; -й вход – сигнал от 0 до 5 мА; -й вход – сигнал от 0 до 2,5 В – для подключения измерительного блока; -й вход – сигнал +24 В – для подключения внешних устройств. 44 Рис. 52. Схема релейного регулирующего блока Р21 системы «Каскад» Сигналы по входам 2, 3, 4 демпфируются (сглаживаются) RC-цепочкой, а сигнал по первому входу не демпфируется, чтобы не деформировать сигналы дифференциатора. Сумма сигналов по четырем входам, формируемая цепью 1, подается на операционный усилитель 2 (коэффициент усиления 500), на который поступает и сигнал внутренней обратной связи. Потенциометр «зона» осуществляет настройку зоны нечувствительности блока. Релейный каскад 3 формирует выходной сигнал. С него же сигнал подается и на две RC-цепочки обратной связи – основную инерционную обратную связь 4, где настраиваются основные параметры ПИ-закона (коэффициент усиления регулятора Кр и время изодрома Ти) и дополнительную инерционную обратную связь 5, где настраивается длительность импульсов пульсирующего режима работы регулятора. Схема аналогового регулирующего блока не рассматривается. Пример системы, построенной на регулирующем блоке Р21 Данный пример показан на рис. 53. Потенциометрический задатчик (ЗУ 11) вместе с измерительным блоком (И 04) формируют сигнал рассогласования. Дифференциатор (Д 01) позволяет реализовать ПИД – закон регулирования. Блок динамической связи (Д 24) позволяет подключить к системе еще один регулирующий блок Р21 для создания каскадной системы. 45 Рис. 53. Система, базирующаяся на регулирующем блоке Р21 Блок БУ 21 играет роль переключателя режимов работы системы (автоматическое регулирование или дистанционное управление). 12.3 Система МЗТА «Контур» Регуляторы Р25 системы «Контур» аналогичны регуляторам РПИК, но основаны на современной элементной базе. Существуют 3 варианта регулятора Р25: Р25.1 – имеет на входе 3 индуктивных датчика; Р25.2 – имеет на входе 2 терморезистора; Р25.3 – имеет на входе 1 термопару или унифицированный сигнал 0–5мА. Регулятор включает два субблока: измерительный (Р012 – для Р25.1 и Р25.2; Р013 – для Р25.3) и регулирующий (Р011). Рассмотрим регулятор Р25.1. Внешний вид данного регулятора приведен на рис. 54. На данном рисунке представлена лицевая панель измерительного и регулирующего блоков, а также дополнительные устройства. К дополнительным устройствам относятся: задатчик (Задан.), индикатор положения исполнительного механизма (ИМ), ключ «переключение режимов» (автоматический и ручной режимы), «ключ управления» (меньше, больше) для ручного режима. Органы настройки измерительного блока: корректор, потенциометры чувствительности по трем входам (К1÷К3), указатель положения (УП) исполнительного механизма (осуществляется настройка чувствительности). Есть индикатор сигнала рассогласования (отклонение). 46 Рис. 54. Лицевая панель регулятора Р25.1 Органы настройки регулирующего блока: настройка зоны нечувствительности (Зона), длительности импульсов (Импульс), скорости связи (Ск. связь), времени изодрома (плавно, ступенчато), демпфера (подавляется высокочастотная помеха); 2 сигнальные лампы (больше, меньше); переключатель с ПИ-закона на трехпозиционное регулирование и обратно; клеммы подключения внешних приборов для оценки сигнала рассогласования и сигнала обратной связи. Сказанное позволяет считать, что регуляторы системы «Контур» принципиально аналогичны регуляторам РПИК, но имеют ряд дополнительных возможностей и построены на современной элементной базе. 12.4 Система ЗЭИМ Регуляторы ЗЭИМ разработаны «Заводом электроники и механики» (г. Чебоксары). Они практически аналогичны регуляторам РПИБ и выполнены в четырех вариантах: РП1-ПД – работает с тремя индуктивными датчиками (аналог РПИБ-III); РП1-ТД – работает с термопарой (аналог РПИБ-Т); РП1-СД – работает с термосопротивлением (аналог РПИБ-С); РП1-УД – работает с унифицированным входным сигналом (0–5мА). Агрегатный комплекс электрических средств регулирования (АКЭСР) является более поздней разработкой ЗЭИМ. Структура данной системы практически повторяет структуру системы МЗТА «Каскад» и тоже использует 2 варианта регулирующего блока: РПА-1 – аналоговый регулирующий блок; РПИ-1 – импульсный (релейный) регулирующий блок. 47 Рассмотрим схему аналогового регулирующего блока РПА-1. Данная схема приведена на рис. 55. В системе АКЭСР нет измерительного блока, поэтому на входы регулирующего прибора подаются сигналы от датчика и задатчика через Т-фильтры. Узлы фиксации сигнала датчика (УФСД) и задатчика (УФСЗ) обеспечивают регистрацию указанных сигналов.  1 – сумматор № 1 – формирует сигнал рассогласования (  ). Рис. 55. Схема аналогового регулирующего блока РПА-1 Модуль сигнализации и дифференцирования (МСД) обеспечивает ограничение сигнала по нижнему и верхнему уровням ( ан и ав ), дифференцирование сигнала и настройку параметра ПИД-закона (время предварения Тд). На его выходе включены сигнальные лампочки (Б, М). 48 Время изодрома Ти настраивается в интеграторе . Коэффициент регулятора Кр настраивается в сумматоре №2 – мирующем ПИД-закон: у = К р(  + 1 Ти  Δdt + Tд  2 , фор- d ). dt Реле К1, К2 сигнализации и управления (РСУ) формируют позиционный выходной сигнал. Модуль ограничения и запоминания (МОЗ) ограничивает сигнал по верхнему и нижнему уровням, а также компенсирует дрейф нуля интегратора. Модуль кондуктивного разделения (МКР) позволяет формировать сигнал на исполнительный механизм по току или по напряжению и инвертировать сигнал. 12.5 РЕМИКОНТ системы ЗЭИМ Регулирующий микроконтроллер РЕМИКОНТ Р100 является цифровым регулятором. Его функциональная схема приведена на рис. 56. Рис. 56. Функциональная схема регулятора РЕМИКОНТ Р100 Данная микропроцессорная система имеет ограничения по количеству входов (до 64 аналоговых, до 126 дискретных) и выходов (до 64 аналоговых, до 64 импульсных, до 126 дискретных). Алгоблок – участок памяти компьютерной системы, в который заносится алгоритм с пульта оператора, либо из библиотеки алгоритмов. Число алгоблоков 64. 49 Рассмотрим некоторые алгоритмы, содержащиеся в библиотеке. 1. Аналоговое регулирование с ПИД-законом W(p) = К р + ТдР 1 + . Т и Р 0,125Т д Р +1 Возможны варианты: – классический ПИД-закон; – ПИД-закон с дополнительным дифференцированием; – ПИД-закон с автоподстройкой параметров. 2. Динамические преобразования: – дифференцирование; – интегрирование; – интегро-дифференцирующая коррекция; – слежение; – программный задатчик. 5. Математические функции: – сложение, вычитание; – умножение, деление; – возведение в квадрат и корень квадратный. 6. Нелинейные преобразования: – кусочно-линейная функция; – селектирование (>, < ); – переключение; – избирательное отключение. 7. Логические операции (и, или, и-не, или-не и т. д.); 8. Память, таймер, счетчик. К более поздним разработкам относятся РЕМИКОНТ Р200 (с расширенной библиотекой алгоритмов), логический микроконтроллер ЛОМИКОНТ, дисплейный микроконтроллер ДИМИКОНТ. 12.6 Регуляторы приборной системы Рассмотрим регулятор РУ4-16А, его схема приведена на рис. 57. Наиболее интересным узлом данной схемы является сумматор. Рассмотрим его подробнее. Схема сумматора приведена на рис. 58. Мостовая схема, куда включены РОС, R1, R2, R3 питается от источника постоянного напряжения. В этой схеме два элемента настройки: R2 («ручная перестановка» ИМ) и R4 («статизм» – коэффициент обратной связи). 50 Рис. 57. Функциональная схема регулятора РУ4-16А:  РВП – реохорд вторичного прибора; – сумматор; ВП – вибропреобразователь (преобразует с помощью прерывателя сигнал постоянного тока в сигнал переменного тока); УН – усилитель напряжения; УМ – усилитель мощности; РЭ – трехпозиционный релейный элемент; ИМ – исполнительный механизм постоянной скорости; РОС – реохорд обратной связи; ДУП – дистанционный указатель положения ИМ Рис. 58. Электрическая схема сумматора регулятора РУ4-16А Важным элементом сумматора является двойная RC-цепочка: С1R5 (дифференцирующая цепь) и R6С2 (интегрирующая цепь) – интегро-дифференцирующее звено. Между клеммами 1 – 5, выведенными на лицевую панель прибора, можно устанавливать перемычки, реализуя тем самым любой закон регулирования. 51 Рассмотрим различные варианты установки перемычек:  если установлена перемычка 1-4, то сигнал ОС отсутствует, сигнал рассогласования подается на усилитель. Получаем трехпозиционное регулирование с ИМ постоянной скорости. Реализуется закон, близкий к И-закону;  если установлена перемычка 2-3, то ИМ охвачен жесткой ОС. Реализуется П-закон;  если перемычек нет, то в ОС оказывается дифференцирующая цепочка, т.е. ИМ охвачен гибкой ОС. Реализуется ПИ-закон;  если установлены перемычки 2-3 и 4-5, то в ОС оказывается интегрирующая цепочка, т. е. в системе реализуется ПД-закон (позволяет активно демпфировать колебания);  если установлена только перемычка 4-5, то в ОС оказывается интегродифференцирующая цепочка, т. е. реализуется ПИД-закон. Устройства типа РУ-5 К таким устройствам относятся (рис. 59): 1) электронное программное регулирующее устройство – РУ-5-01М (если сигнал идет через БПР на ИМ); 2) электронное программное задающее устройство – РУ-5-02М (если сигнал идет на РУ4-16А). Рис. 59. Функциональная схема устройств типа РУ-5: ФГ – фотоголовка с источником света и фоторезистором; ЛП – лентопротяжный механизм, перемещающий прозрачную ленту, на которой нанесена программа; Ус – усилитель; РД – реверсивный двигатель; Зд – задатчик; ВП – вторичный прибор; БПР – блок позиционного регулирования; ИМ – исполнительный механизм постоянной скорости 52 Мост 1 сбалансирован, если фоторезистор освещен наполовину (другая половина светового потока от источника света перекрыта линией программы). Мост 2 сравнивает сигналы, полученные от ВП и Зд. РУ-5-01М имеет на выходе БПР (с трехпозиционной релейной характеристикой), управляющий исполнительным механизмом, а РУ-5-02М подключается к регулятору РУ4-16А. Оба варианта предполагают обеспечение регулирования технологического параметра по программе в функции времени. 13. АСУТП на базе SKADA-систем SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) – система сбора данных и диспетчерского управления. Такие системы разрабатываются в разных странах: США, Англии, Дании, России. Они закрывают цеховой уровень автоматизации производств. Функции SCADA:  сбор первичной информации об объекте управления;  хранение и обработка информации;  визуализация информации;  разные варианты регулирования;  информация о неисправностях, сигнализация аварий или сбоев;  связь с внешним миром. В структуре SCADA, в частности, используются программы: – DDE (Dynamic Data Exchange) – стандартный динамический обмен данными; – OLE (Object Linking and Embedding) – включение и встраивание объектов; – OPC (OLE for Process Control) – управление производственными процессами. Перспективным направлением развития автоматизации технологических процессов и производств является внедрение SCADA – систем. Аббревиатура расшифровывается так – Supervisory Control and Data Acquisition (Диспетчерское управление и сбор данных). Задачи, решаемые системой: Общие – сбор первичной информации о состоянии объекта управления, хранение и обработка информации, визуализация информации (графики, гистограммы и др.), сигнализация аварийных ситуаций. Индивидуальные – связь с внешним миром (объектом управления), реализация алгоритмов управления и регулирования. Программные продукты включают: Стандартный динамический обмен данными DDE (Dynamic Data Exchange) или HART-протокол (Highway Addressable Remote Transducer – Скоростной адресуемый удаленный передатчик). Более совершенное программное средство – OLE (Object Linking and Embedding – Включение и встраивание объектов) – стандарт технологии создания и обработки документов при помощи OS MS-Windows. 53 На базе OLE разработан новый стандарт OPC (OLE for Process Control) – процедура обеспечения целостного доступа к производственным данным, связующее звено между системами автоматизации и программами на ПК. OPC – серверы предлагают программные стандарты обмена с технологическими объектами, т. е. реализуют задачи АСУТП. Система работает в режиме реального времени. Один из лучших программных пакетов для построения промышленных систем контроля и управления технологическим процессом Clear-SCADA разработан ООО «ПЛКСистемы», Москва (www.plcsystems.ru). В настоящее время разработаны десять вариантов SCADA – систем, из них 6 – в США, 1 – в Англии, 1 – в Дании, 2 – в России. SCADA – система является составной частью системы более высокого уровня, которая предполагает решение широкого круга задач, относящихся не только к АСУТП, но и АСУП: – управление поставками, – планирование ресурсов предприятия, – управление продажами, – разработку новой продукции, – управление производством. На уровне управления производством предполагается использование систем сбора данных, программируемых логических контроллеров, исполнительных механизмов. Это и есть уровень SCADA. Наиболее популярный Российский вариант системы, реализующей функции АСУТП и АСУП – TRACE MODE 6. Это интегрированная система, позволяющая решать задачи автоматизации технологических процессов (АСУТП) и управления производством (АСУП). Инструментальная система спроектирована таким образом, что дает возможность специалистам по АСУТП также решать задачи АСУП, используя привычный им понятийный аппарат. TRACE MODE 6 располагает тремя визуальными и двумя текстовыми языками – Texno SFC, Texno LD, Texno FBD, Texno ST, Texno IL, соответствующими международному стандарту IEC61131-3. Для разработки программ возможно также использовать язык Си. Редакторы TRACE MODE 6 снабжены мощным отладчиком, средствами удаленной загрузки и online редактирования проекта. TRACE MODE 6 включает в себя библиотеку из более чем 150 алгоритмов обработки данных и управления, в том числе фильтрацию, ПИДрегулирование, ПДД-регулирование (с двойным дифференцированием), модальное (о нем смотри ниже), нечеткое (смотри, например, http://www.diagram.com.ua, Нечеткое управление в технических системах. Демиденков Н.П.), позиционное регулирование, ШИМ-преобразование, статистические, арифметические, алгебраические, логические, тригонометрические и 54 другие функции, а также блоки управления различными исполнительными устройствами. TRACE MODE 6 содержит библиотеки адаптивных ПИД и модальных регуляторов, позволяющих осуществлять автоматический подбор оптимальных коэффициентов регулирования, не прерывая управления процессом. Библиотека драйверов TRACE MODE 6 позволяет подключаться к более чем 1600 котроллерам и платам ввода/вывода лучших мировых и российских производителей. Максимальное число переменных в проекте равно 1 миллиарду. TRACE MODE 6 полностью поддерживает стандарт OPC и располагает 3D-графическим редактором высокого уровня. TRACE MODE 6 обладает одной из самых совершенных в мире систем обеспечения отказоустойчивости, позволяющей резервировать практически любой элемент системы, причем делать это автоматически – без дополнительного программирования, обладает системой автоматического дублирования и троирования мониторов реального времени. TRACE MODE 6 содержит Supervisor – клиентский модуль с функцией графического воспроизведения архивных данных в виде мнемосхем (плейбек архива). Supervisor позволяет руководителю следить за ходом технологического процесса в режиме реального времени, а графический «плейбек» дает возможность просмотреть динамику процесса, «как фильм на магнитофоне», за любой срок с заданной скоростью. TRACE MODE 6 включает мобильный операторский терминал TRACE MODE 6 Mobile, который предназначен для удаленного управления объектом. Программа устанавливается на карманных ПК. Связь с мониторами реального времени осуществляется через беспроводной интерфейс Wi-Fi. Основной составляющей TRACE MODE 6 является T-FACTORY 6. Она включает в себя следующие уровни управления производством: Верхний уровень реализует функции АСУП MES (Manufacturing Sistems) – управление производством, системы MES формируют информацию для принятия управленческих решений и доводят решения до руководство подразделений; EAM (Enterprise Assets Management) – управление основными фондами, система получает данные о работе оборудования в реальном времени, благодаря чему снижаются простои, вызванные неоптимальной загрузкой оборудования; HRM (Human Resources Management) – управление персоналом. Средний уровень – SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) – реализует функции АСУТП. Нижний уровень – SOFTLOGIC – средства программирования промышленных контроллеров, они обеспечивают непосредственное управление отдельными узлами объекта. 55 Кроме того, T-FACTORY 6 включает модули, предусматривающие обеспечение следующих процедур: – обслуживание оборудования, – сохранение истории, – определение причин брака, – учет простоев оборудования, – контроль отклонений от нормативов, – оценка материального и энергетического баланса производства, – определение себестоимости продукции. T-FACTORY 6 позволяет автоматизировать работы по планированию, контролю исполнения, сбору статистики и анализу производственного цикла предприятий с непрерывным, циклическим и поточным производствами. В соответствии с производственными заданиями для каждого производственного участка (или единицы оборудования) осуществляется предварительное планирование загрузки производственных мощностей, потребности в сырье, материалах, энергии и человеческих ресурсах. По этим данным рассчитывается контрольный график производства, генерируются наряды на работы и заявки на ресурсы. По окончанию работ T-FACTORY формирует отчеты о выпущенной продукции и потребленных ресурсах. T-FACTORY 6 автоматически рассчитывает себестоимость продукции и предоставляет детальную информацию о влиянии на нее различных факторов, что позволяет управлять себестоимостью в реальном времени и снижать издержки. Модуль T-FACTORY 6 EAM (Enterprise Assets Management) позволяет автоматизировать учет и организовать профилактическое и предупредительное техническое обслуживание производственного оборудования, отвечающее лучшим мировым стандартам. Модуль T-FACTORY 6 HRM (Human Resources Management) позволяет в любой момент времени получать информацию о наличии, квалификации и текущей загрузке каждого сотрудника предприятия. Это позволяет лучше организовать работы, оптимизировать нагрузку на работников, их число и должностной состав. Все модули T-FACTORY 6 взаимодействуют с ERP-системами (Enterprise Resource Planning System – Система планирования ресурсов предприятия) на уровне СУБД. 13.1 Модальное управление Выше, среди алгоритмов управления, реализуемых SCADA – системой, упоминалось модальное управление. Суть модального управления состоит в определении численных значений коэффициентов передачи безынерционных обратных связей по всем переменным состояния объекта с целью обеспечить заданное распределение корней ха56 рактеристического уравнения замкнутой САУ. Корни характеристического уравнения полностью определяют ее свободное движение. Каждая составляющая такого движения, соответствующая отдельному корню (или паре комплексно сопряженных корней), в зарубежной литературе называется модой – отсюда и термин «модальное управление». Корни уравнения однозначно зависят от его коэффициентов, поэтому модальное управление можно трактовать как целенаправленное изменение коэффициентов характеристического уравнения объекта с помощью безынерционных обратных связей. В технической литературе приводятся различные наборы стандартных характеристических полиномов 1-8 порядков и соответствующие им графики переходных процессов с указанными на них показателями качества (биномиальные полиномы Ньютона, полиномы Баттерворта и др.). Исходя из порядка объекта и заданных в техническом задании показателей качества САУ, проектант может выбрать требуемый график переходного процесса и соответствующий ему «стандартный» характеристический полином, а затем, используя соответствующий алгоритм (смотри, например, http://nashaucheba.ru, лекция Н. В.Кухаренко «Модальное управление»), выполнить синтез модальных обратных связей, обеспечивающих заданные показатели качества САУ. Таким образом, теория модального управления позволяет осуществить синтез многоконтурных замкнутых САУ с заранее заданными показателями качества. Важнейшие достоинства модального управления: 1. Синтезированная модальная САУ не требует проверки на устойчивость (так как она заранее должна быть устойчивой и обладать требуемой степенью устойчивости). 2. Синтезированная модальная САУ не требует введения дополнительных корректирующих устройств (так как она сама уже удовлетворяет требуемым показателям качества). 3. Введение модальных обратных связей, в силу их безынерционности, не повышает порядок объекта и не нарушает его управляемость и наблюдаемость (что зачастую происходит при введении пассивных инерционных корректирующих устройств). 4. Относительная простота и экономичность технической реализации модальных САУ, так как реализация модальных обратных связей может быть выполнена с помощью маломощных измерительно-преобразовательных устройств и электронных усилителей с малыми тепловыми потерями. 14. Системы многоточечного регулирования Возникают ситуации, когда необходимо управлять несколькими (многими) однотипными объектами. В этом случае использование на каждом объекте своей системы управления экономически невыгодно. Пытаться управлять всеми объектами одним устройством, получающим информацию от одного объек57 та (групповое регулирование) – рискованно, т. к. условия работы объектов могут быть различными. В таких случаях применяют системы многоточечного регулирования (централизованного управления), в которых один регулятор обслуживает все объекты по очереди. Основным элементом таких систем является распределитель (или коммутатор). На рис. 60 упрощенно показана такая система, включающая n-объектов, каждый из которых имеет свой датчик и исполнительный механизм. Все они управляются одним регулятором (Рег). Рис. 60. Упрощенная схема многоточечной САР 14.1 Система М-6 многоточечного регулирования температуры В настоящее время существует система М-6 (разработки МЗТА) многоточечного регулирования температуры, предназначенная для машин химических волокон. Она обеспечивает контроль, сигнализацию и двухпозиционное регулирование в централизованном режиме n-объектов (на 80, 120, 160 объектов). Работает с датчиками температуры – терморезисторами. Обеспечивает сигнализацию номера канала и величину сигнала рассогласования по заданному каналу. Задание температуры является общим на все точки и может устанавливаться в пределах от 90 оС до 550 оС (имеется 7 поддиапазонов). Производит сигнализацию выхода температуры за пределы от ± 2 оС до ± 6 оС. Погрешность регулирования ± 1÷1,5 оС. Время подключения к каждому каналу 20 мс. 14.2 Цифровые системы многоточечного регулирования температуры К цифровым системам многоточечного регулирования температуры для машин химических волокон относятся: – система, работающая с неподвижными объектами (например, в машине ТВ-1); – система, работающая с вращающимися объектами (например, в машине ФС-1000 КП-18). 58 Рассмотрим систему, работающую с неподвижными термопластификаторами. Данная система приведена на рис. 61. В машине находятся n-объектов с датчиками (терморезисторами) (Rt1÷Rtn), каждый из которых включен в мост переменного тока. Сигнал разбаланса моста проходит через усилитель переменного тока (Ус), выпрямитель (В), бесконтактный распределитель и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), где преобразуется в код напряжения. Затем, вместе с сигналом цифрового задатчика (ЦЗ), через устройство ввода-вывода (УВВ) подается в процессор (Проц), где происходит формирование сигнал рассогласования по каждому из объектов и вычисление регулирующего воздействия в соответствии с любым запрограммированным законом регулирования. Процессор формирует сигнал на переключение распределителя и через УВВ управляет тиристорными преобразователями (ТП), которые обеспечивают включение и отключение питания нагревателей объектов. Рис. 61. Цифровая система многоточечного регулирования температуры: 1 – преобразование сигнала разбаланса моста в АЦП; 2 – формирование кода температуры по характеристике датчика, его запоминание по данному объекту, переключение распределителя; 3 – формирование сигнала рассогласования; 4 – вычисление регулирующего воздействия в соответствии с выбранным законом; 5 – преобразование регулирующего воздействия во временные интервалы (интервалы вкл/выкл нагревателей) Формирование интервалов открытого состояния тиристорного ключа (пропускания в нагреватель синусоид сетевого напряжения) основывается на использовании базовой пачке синусоид: 16, 32, 64, 128, 256. В зависимости от вычисленного регулирующего воздействия будет пропускаться то или иное количество синусоид из пачки. Пусть пропускание всей пачки синусоид обеспечивает мощность нагревателя 1600 Вт, тогда одна синусоида из 16 будет давать мощность 100 Вт, одна 59 из 32 – 50 Вт, одна из 64 – 25 Вт, а одна из 256 – 6.25 Вт. Регулирующее воздействие оказывается квантованным по уровню. Чем длиннее пачка синусоид, тем регулирование получается более плавным и точным (шаг квантования уменьшается), но из-за большей длительности пачки увеличивается дискретность (квантование) по времени. Колебательность процесса регулирования может существенно увеличиться. При работе с реальными объектами машины ТВ-1наиболее удачной оказалась базовая пачка из 64 синусоид. В этом случае получено практически квазинепрерывное регулирование. На время отсутствия контакта регулятора с конкретным объектом регулирующее воздействие по нему запоминается, а в случае ПИ-закона обеспечивается накопление интегральной составляющей его. Рассмотрим систему, работающую с вращающимися объектами. В машинах химических волокон широко используются обогреваемые транспортирующие цилиндры, температура которых должна регулироваться с высокой точностью. Рассмотрим некоторые варианты съема информации с датчика, встроенного во вращающийся цилиндр. 1) На рис. 62 и 63 показаны схемы с вращающимся конденсатором Рис. 62. Схема с вращающимся конденсатором: Rt – терморезистор; Г – генератор Пунктиром обозначена вращающаяся часть механизма. Рис. 63. Схема с вращающимся конденсатором и генератором высокой частоты: ГВЧ – генератор высокой частоты; ИП – измерительный прибор 60 2) На рис. 64 и 65 показаны схемы с вращающимся трансформатором Рис. 64. Схема с вращающимся трансформатором: Rt – терморезистор; Rб – балансное сопротивление; Г – генератор; ИП – измерительный прибор Рис. 65. Схема с вращающимся трансформатором и генератором 10 кГц 3) На рис. 66 показана помехоустойчивая схема съема сигнала с вращающегося объекта. Рис. 66. Схема с передачей сигнала парой «светодиод – фотодиод»: ПСЧ – преобразователь «сопротивление – частота»;СД – светодиод, он расположен в торце вращающегося вала и формирует сигнал с частотой, зависящей от температуры; ФД – фотодиод расположен на неподвижной части машины 61 Схема ПСЧ приведена на рис. 67. Рис. 67. Схема преобразователя «сопротивление – частота»: D1 – интегратор; D2 – масштабируемый операционный усилитель с переменным коэффициентом усиления, зависящим от температуры объекта; D3 – компаратор (триггерная схема). U3 = kU2, где k , а значит, и U3 зависят от температуры объекта Характер изменения напряжений U1, U2 и U3 показан на рис. 68. Рис. 68. Характер изменения напряжения в схеме ПСЧ Имеем tg α = kU2 = U3 . При достижении напряжением U1 уровня срабатывания компаратора D3 напряжение U2 скачком меняет знак и поступает на масштабируемый усилитель D2 , выходное напряжение которого зависит от k, а значит, и от температуры. Напряжение U3 поступает на интегратор D1 , определяя скорость изменения выходного напряжения, а значит, tg α . Чем больше температура, тем больше частота сигнала U2 и fвых. Частотная передача сигнала является более помехозащищенной, чем амплитудная. 62 15. Многоконтурные системы Необходимость в многоконтурных системах возникает тогда, когда встречается объект с несколькими регулируемыми величинами и наличием перекрестных связей (что на практике наблюдается довольно часто), из-за чего регулирующее воздействие влияет не только на свою регулируемую величину, но и на другую (или другие). Пример такой системы представлен на рис. 69. Рис. 69. Двухконтурная система с перекрестными связями в объекте Общий подход к описанию динамики многоконтурных систем базируется на методе сумматоров. Рассмотрим его на примере системы, показанной на рис. 70. Рис. 70. Многоконтурная система с перекрещивающимися связями Опишем динамику этой системы. Представленная система имеет 3 входа вх , 7 звеньев (с передаточными функциями W1÷W8), в том числе 4 звена обратной связи, 3 сумматора с выходами ε1 ÷ ε3 . Пусть все входы системы будут положительными, а обратные связи (ОС) отрицательными. 63 Свяжем выходы сумматоров с входами системы  вх : ε1 =  вх1  ε1W1W8  ε3W3W4W7 ; ε2 = вх2  ε1W1  ε3W3W6 ; ε3 = вх3  ε2W2  ε3W3W4W5 . Запишем эти связи, сохранив в правой части уравнений только входы: ε1 1+W1W8 + 0  ε2 + ε3W3W4W7 = вх1 ;  ε1W1 + ε 2 + ε3W3W6 =  вх2 ; 0  ε1  ε 2W2 + ε3 1+W3W4W5  =  вх3 . Решим систему для выходов сумматоров методом определителей: (1  W1W8 )    W1 1  W2 W3W4W7 W3W6 ; (1  W3W4W5 ) Δ Δ11 Δ  вх1  12  вх2 + 13  вх3 ; Δ Δ Δ Δ Δ  Δ ε 2 =  21  вх1  + 22  вх2 + 23  вх3 ; Δ  Δ  Δ Δ Δ Δ ε3 = 31  вх1  32  вх2 + 33  вх3 . Δ Δ Δ ε1 = Определители ij получаем заменой соответствующего столбца определителя  столбцом правых частей уравнений. Получив выражения для 3 , можем определить любую координату системы, например  вых = ε3W3W4 с учетом одновременного действия всех входов. 15.1 Компенсация влияния перекрестных связей При отсутствии в объекте перекрестных связей двухконтурную систему можно рассматривать как две одноконтурные независимо работающие системы, разделив объект на два. Но если в объекте существуют перекрестные связи, что встречается довольно часто, то простейшая схема с независимо работающими регуляторами не дает хороших результатов по динамике. Примером наличия перекрестных связей могут послужить концентрация и уровень красильного раствора в плюсовке, влияющие друг на друга (доливая воду – изменяем концентрацию, доливая подкрепляющий раствор – изменяем уровень). Тогда возникает задача в компенсации перекрестных связей. Для компенсации влияния перекрестных связей в систему вводятся дополнительные контуры с корректирующими звеньями (КЗ). В зависимости от 64 подключения корректирующих звеньев компенсация перекрестных связей бывает статическая и динамическая. Статическая компенсация перекрестных связей Пример статической компенсации приведен на рис. 71. Корректирующие звенья здесь подключаются к выходу датчика, что является недостатком данной схемы, так как датчик нагружается двумя потребителями и может давать погрешности. Рис. 71. Схема статической компенсации перекрестных связей Рассмотрим передаточные функции, характеризующие путь передачи воздействия от у1 до у2, и наоборот: Фy y = W1W12 ; 1 2 Фy y = W2W21 . 2 1 Через дополнительные контуры (искусственно созданные пути) передаточные функции будут иметь вид Ф' y y = WКЗ W2W22 ; 1 1 2 Ф' y y = WКЗ W1W11 . 2 2 1 Необходимо подобрать Ф' y1 y2 таким образом, чтобы выполнялось условие Ф' y y = Фy y . 1 2 1 2 Определим необходимую передаточную функцию корректирующего звена  W1W12 WКЗ = WКЗ W2W22 = W1W12 ;  . 1 1 W2W22 Аналогично определяется WКЗ2 (для получения знака « – » необходим инвертор) 65 Рассмотрим пример:  pτ Пусть W1 = K 1 ; W2 = K 2 ; K12e 1 W12 = ; T1 p +1  pτ K 22e 2 W22 = . T2 p +1 Определим необходимую передаточную функцию корректирующего звена: Wкз = 1 T2 p +1 = K T2 p +1 e  p τ1τ2   pτ T1 p +1 K 2 T1 p +1K 22e 2 K1 K12e  pτ1 , где К = K1 K12 . K 2 K 22 При τ1 > τ 2 – получим звено с запаздыванием. При τ1 < τ 2 – получим звено с опережением. При τ1 = τ 2 – получим звено первого порядка без запаздывания. Во всех трех случаях имеем апериодическое звено с введением производной. В первом и третьем случаях звено реализуется достаточно просто даже в аналоговом варианте. Во втором случае аналоговая реализация звена затруднительна, но в цифровом регуляторе решается без проблем. Динамическая компенсация перекрестных связей Пример динамической компенсации приведен на рис. 72. Рис. 72. Схема динамической компенсации перекрестных связей Корректирующие звенья здесь подключаются к выходу регулятора, а значит, сразу получают достаточно мощный сигнал регулирующего воздействия. Динамическая компенсация перекрестных связей является более удачным вариантом для практического осуществления. 15.2 Каскадные САР Необходимость в каскадных системах возникает, в частности, тогда, когда инерционность контура регулирования соизмерима с периодом изменения возмущающего воздействия f (где f – некая случайная функция времени). Замкнутая САР с действующим на объект возмущением приведена на рис. 73. 66 Рис. 73. Замкнутая САР с действующим на объект возмущением Например, регулятор получил сигнал датчика в момент времени t1 , но соответствующее регулирующее воздействие (х) поступило в объект в момент t2 = t1 +  , когда возмущение, вредное влияние которого необходимо компенсировать, существенно изменилось. В этом случае регулятор работает как бы невпопад и может только ухудшить процесс в объекте. Возникает необходимость в каскадной САР. Каскадная система предполагает, что кроме основного контура регулирования строятся вспомогательные (дополнительные) контуры, или каскады, помогающие стабилизировать систему. Рассмотрим некоторые варианты дополнительных каскадов: 1-й вариант – стабилизация возмущения f (рис. 74). Но такой вариант редко можно себе позволить, даже если возмущение поддается измерению. Так, например, недопустимо стабилизировать расход жидкости из бака хранения, который питает несколько потребителей раствора, работающих несогласованным друг с другом образом. В этом случае при одновременном запросе раствора несколькими потребителями расход раствора к каждому из них может быть недопустимо мал. Рис. 74. Каскад стабилизации возмущения: LE – датчик уровня; LC – регулятор уровня; QE – датчик расхода; QC – регулятор расхода 67 2-й вариант – каскад с воздействием по возмущению (рис. 75). Рис. 75. Каскад с воздействием по возмущению: LE – датчик уровня; LC – регулятор уровня; QE – датчик расхода; QC – электронный корректирующий прибор Например, в контур регулирования уровня жидкости в емкости может быть введено воздействие по расходу жидкости из емкости, являющемуся основным возмущением. 3-й вариант – воздействие по промежуточной координате (z), которая тоже реагирует на f , но с меньшим отставанием, чем регулируемая величина (у) (рис. 76). Рис. 76. Каскад с воздействием по промежуточной координате: TE – датчик температуры; TC – электронный корректирующий прибор; WE – датчик влажности; WC – регулятор влажности; М – двигатель, изменяющий скорость транспортировки ткани 68 Например, в систему регулирования влажности ткани на выходе из сушильной камеры, используя в качестве регулирующего воздействия изменение скорости транспортировки ткани, можно ввести воздействие по изменению температуры в камере. Считая в качестве основного возмущения изменение параметров пара, подаваемого в камеру, можно утверждать, что температура в камере быстрее среагирует на это возмущение, чем регулируемая влажность ткани, а значит, качество регулирования может быть повышено. 16. Автоматизация контроля и регулирования основных технологических параметров 16.1 Контроль и регулирование температуры Для контроля и регулирования температуры могут использоваться вторичные приборы (автоматические потенциометры и мосты в регулирующем варианте), а также все унифицированные регуляторы (МЗТА, «Каскад», «Контур», РЕМИКОНТ и др.). Рассмотрим подробнее некоторые специализированные регуляторы температуры. Двухпозиционный терморегулятор с ртутным контактным термометром Схема терморегулятора приведена на рис. 77. Термометр имеет два электрода, нижний введен в баллончик с ртутью, а верхний – в капилляр. Верхний электрод подвижный и с помощью магнитной головки устанавливается на заданную температуру. Рис. 77. Терморегулятор с ртутным контактным термометром: S1 – кнопка «Пуск»; S2 – кнопка «Стоп»; Y – электромагнитный клапан; К1 – управляющее реле; К2 – реле включения системы 69 Если температура меньше заданной (т. е. ртутный столбик не касается верхнего электрода), то цепь термометра разомкнута, транзистор VT1 заперт (нет тока на базе), реле K1 выключено (его контакт замкнут), клапан Y открыт, пар подается в объект (идет нагрев). При достижении объектом заданной температуры, цепь термометра замыкается. С делителя R2, R3 на транзистор VT1 подается отпирающий потенциал, контакт K1 размыкается и клапан Y закрывается. Таким образом осуществляется двухпозиционное регулирование без зоны возврата (рис. 78). Рис. 78. Статическая характеристика регулятора: W – тепловая мощность, подводимая к объекту паром; з – заданная температура Данный способ регулирования (с двухпозиционной характеристикой без зоны возврата), как было показано выше, неприменим для регулирования уровня жидкости, так как частота автоколебаний очень высока, а значит, будет низка надежность системы. Но для тепловых объектов, которые имеют большую инерционность, такое регулирование вполне возможно. Двухпозиционный полупроводниковый терморегулятор ПТР-2 Принципиальная электрическая схема ПТР-2 приведена на рис. 79. На схеме приняты следующие обозначения основных блоков: 1) измерительный мост переменного тока, формирующий сигнал рассогласования. Rt – датчик температуры (терморезистор); R2 – задатчик; R3 – потенциометр задания ширины зоны возврата. Амплитуда и фаза сигнала разбаланса моста зависят от величины и знака сигнала рассогласования; 2) усилитель переменного тока, базирующийся на транзисторе VT1 C1 и R9 – обратная связь, улучшающая характеристики усилителя; 3) фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ), базирующийся на VT2; 4) триггер Шмидта (реализует двухпозиционную релейную характеристику); 5) источник питания, имеющий 4 выхода: I выход питает усилитель – имеет П-образный (С-R-C) фильтр, обеспечивает двухполупериодное выпрямление и хорошее сглаживание напряжения; 70 II выход питает триггер Шмидта – обеспечивает двухполупериодное выпрямление, но меньшее сглаживание напряжения (использует С-фильтр); III выход питает ФЧВ – обеспечивает однополупериодное выпрямление; IV выход питает измерительный мост переменным током. Рис. 79. Принципиальная электрическая схема регулятора ПТР-2 От знака рассогласования зависит фаза сигнала, поступающего на транзистор VT2. Конденсатор С2 отсекает постоянную составляющую сигнала. Если на полуволне питания VT2 на его базу поступит «–», то транзистор откроется, и через него будет проходить пульсирующий ток, сглаживаемый конденсатором C3. Тогда на базу VT3 с R11 поступит «–», отпирающий его, а на VT4 с R14 поступит «+», запирая его. Реле К1 выключено, его контакт в схеме моста 1 разомкнут. На объект подается один из уровней регулирующего воздействия. Если на полуволне питания VT2 на его базу поступит «+», то транзистор закроется. Тогда от источника питания II на базу VT3 поступит «+», а на VT4 71 «–», отпирающий его. Сработает реле К1, на объект подается другой уровень регулирующего воздействия. При этом замкнется контакт К1 в схеме моста 1, закоротив резистор R3. Произойдет дополнительный разбаланс моста, обеспечив зону возврата в релейной характеристике регулятора (рис. 80). Рис. 80. Статическая характеристика регулятора ПТР-2 16.2 Контроль и регулирование уровня жидкости и сыпучих материалов Регулятор уровня жидкости с электродными датчиками Схема регулятора приведена на рис. 81. Данная схема обеспечивает двухпозиционное регулирование уровня с зоной возврата. Рис. 81. Схема регулятора уровня с электродными датчиками: Y – электромагнитный клапан; T – понижающий трансформатор; F – плавкий предохранитель; S – выключатель питания схемы; H1÷H3 – сигнальные лампы сети, верхнего и нижнего уровней; B – выпрямительный мост; K1 – командное реле; K2 – вспомогательное реле 72 Если уровень жидкости находится ниже длинного электрода, то на выпрямительный мост В не подается вторая фаза питания, значит, реле K1 и К2 выключены, клапан Y открыт, емкость заполняется жидкостью. Когда жидкость достигает длинного электрода, состояние схемы не меняется, так как контакт К1.2 разомкнут. Заполнение емкости продолжается. Когда жидкость достигает короткого электрода, подается питание на выпрямительный мост, срабатывают реле K1 и K2, клапан Y закрывается, подача жидкости прекращается. Уровень начинает понижаться, например за счет уноса жидкости плюсуемой тканью, но потеря контакта жидкости с коротким электродом не меняет состояния системы, так как замкнут контакт К1.2. Подача жидкости возобновится, когда ее уровень окажется ниже длинного электрода. Шунтирование катушки реле К1 конденсатором С исключает ложные срабатывания реле при кратковременных подаче или снятии питания выпрямителя В, вызванных колебанием поверхности жидкости. Регулятор уровня сыпучих материалов с фотодатчиками Данная система (рис. 82) обеспечивает двухпозиционное регулирование уровня с зоной возврата. Рис. 82. Регулятор уровня сыпучих материалов: ИС1 и ИС2 – источники света нижнего и верхнего уровней; ФС1 и ФС2 – фотосопротивления нижнего и верхнего уровней; Н1 и Н2 – сигнальные лампы нижнего и верхнего уровней 73 Если уровень сыпучего материала, например хлопкового волокна в бункере чесальной машины, находится ниже фотодатчиков, то их фотосопротивления освещены (при этом имеют малое сопротивление), реле К1, К2 и К3 включены, их контакты замкнуты, двигатель М работает, идет подача материала в бункер. При повышении уровня сыпучего материала он поочередно затемняет ФС1 и ФС2, соответственно отключаются реле К1 и К2. При отпускании реле К2, отключается реле К3, двигатель останавливается, подача материала в бункер прекращается. Его уровень понижается за счет отбора материала на обработку. Возобновление подачи материала произойдет при освещенности ФС1 и ФС2. Кратковременные перекрытия верхнего луча (при падении подаваемого материала) не вызывают ложные срабатывания схемы благодаря конденсатору С, шунтирующему катушку реле К2. 16.3 Контроль и регулирование влажности Есть понятия абсолютной и относительной влажности текстильного материала. Абсолютная влажность – отношение массы влаги к массе абсолютно сухого материала. Относительная влажность – отношение массы влаги к массе влажного материала. Наиболее распространены два типа датчиков влажности:  кондуктометрический – меняется омическое сопротивление датчика при изменении влажности материала (чем больше влажность, тем меньше сопротивление). Материал проходит между двумя стальными валиками. Достоинство датчика – простота схемы. Недостаток – контактный принцип, прижим валиков должен быть постоянным.  емкостной – меняется диэлектрическая проницаемость материала, движущегося между пластинами конденсатора, в зависимости от его влажности (чем больше влажность, тем больше диэлектрическая проницаемость). Достоинство датчика – бесконтактность. Недостаток – питание схемы напряжением повышенной частоты (1000 Гц), следовательно, необходим специальный генератор. Электронный регулятор влажности основы ЭРВО-3 Данный регулятор, схема которого приведена на рис. 83, использует кондуктометрический датчик влажности основы. Резисторы R1, R2, R3 и R4, Rx составляют плечи моста постоянного тока, выходной сигнал которого снимается с резистора R4 и зависит от влажности основы. 74 Рис. 83. Схема электронного регулятора влажности основы: Rx – кондуктометрический датчик; R2 – задатчик; цепочка R5-C – сглаживающий фильтр, исключающий реакцию системы на кратковременные изменения влажности; Ус – двухкаскадный усилитель, на выходе которого получаем усиленный сигнал рассогласования между текущим значением влажности и заданным; ИМ – исполнительный механизм, изменяющий скорость движения основы через сушильную камеру в зависимости от ее влажности Электронный регулятор влажности ткани ЭРВТ-1 Данный регулятор, схема которого приведена на рис. 84, использует емкостной датчик влажности основы. Рис. 84. Схема электронного регулятора влажности ткани: Сх – емкостной датчик; С1, С2 – балластные конденсаторы мостовой схемы; Г – генератор (1000 Гц); R2 – корректор моста переменного тока, которым выставляют нулевой сигнал моста при нулевой влажности, поместив в датчик абсолютно сухую ткань; ПП – показывающий прибор; Зд – задатчик В качестве регулирующего воздействия используется изменение скорости движения ткани, которой управляет исполнительный механизм. 75 Инфракрасный измеритель влажности ткани Схема измерителя приведена на рис. 85. Рис. 85. Схема инфракрасного измерителя влажности ткани На схеме приняты следующие обозначения: Пунктиром обозначен оптический преобразователь; 4 и 5 – два инфракрасных излучателя: один с длиной волны 1,75 мкм и другой с длиной волны 1,95 мкм. Смешанный лучевой поток, отражаясь от ткани, проходит через оптический конденсор 6, собирающий луч в пучок, затем через окна диска 2, вращаемого двигателем 1, попадает на фоторезистор R1, который в зависимости от светового потока изменяет свое сопротивление. Фильтры в окнах диска 2 избирательно пропускают указанные выше длины волн. На длине волны 1,75 мкм отражение лучевого потока от ткани практически не зависит от ее влажности, а на длине волны 1,95 мкм – зависит существенно; 3 – магнит; ГК – герметизированный контакт, который замыкается магнитом 3. Тем самым система различает опорные и измерительные сигналы; 7 – фотоприемник; 8 – фазочувствительный выпрямитель; 9 – блок измерения и питания; 10 – электронный автоматический потенциометр КСП-3; 11 – показывающий прибор; R2 – регулировка крутизны сигнала, подаваемого на КСП-3. Рассмотренные регуляторы и измеритель работают в сравнительно небольшом диапазоне влажности материала (до 18–25 % абсолютной влажности). 76 16.4 Контроль концентрации растворов Объективный контроль концентрации растворов кислот, щелочей, солей и красителей – основная проблема красильно-отделочного производства. Задача регулирования концентрации растворов весьма сложна и отдельно решается в каждом конкретном случае, поэтому рассмотрим главным образом методы и средства контроля концентрации. Кондуктометрический концентратомер с погружным датчиком (КК-3) Схема концентратомера приведена на рис. 86. Контролируемая жидкость (раствор) находится внутри и контактирует с электродами. Принцип действия датчика основан на зависимости электрической проводимости раствора от его концентрации. От трансформатора Т через сопротивление R1 подается напряжение на наружные электроды. Сопротивление R1 должно быть значительно больше сопротивления жидкости между наружными электродами, поэтому ток в этом контуре практически не зависит от концентрации раствора. Датчик выступает здесь в качестве делителя напряжения, поэтому напряжение на внутренних электродах напрямую зависит от проводимости раствора, а значит, от его концентрации. Чем выше концентрация раствора, тем больше его проводимость, а следовательно, меньше сопротивление и напряжение, снимаемое с внутренних электродов, будет меньше. Рис. 86. Схема кондуктометрического концентратомера КК-3: 1 – разъемный цилиндр из изолятора; 2 – четыре кольцевых электрода из нержавеющей стали Вместе с тем, изменение проводимости раствора зависит и от его температуры, что может вызвать погрешность измерений. Для устранения температурной погрешности используется мостовая схема, в одно из плеч которой включен терморезистор Rt, погруженный в раствор. Схема питается от потенциометра R5, который позволяет менять крутизну характеристики моста, что может потребоваться при смене марки терморезистора. 77 Если изменение выходного сигнала датчика вызвано изменением температуры раствора, то меняется и сопротивление Rt, на выходе моста появляется напряжение, компенсирующее сигнал датчика. Если же изменение выходного сигнала датчика вызвано изменением концентрации раствора, то этот сигнал поступает на усилитель (Ус) и включает реверсивный двигатель (РД). Двигатель перемещает показывающую стрелку и движок потенциометра R2. Сигнал разбаланса моста компенсирует сигнал датчика таким образом, чтобы поворот стрелки соответствовал изменению концентрации раствора. Недостатком системы является контакт электродов датчика с раствором. Эффект электролиза вызывает осаждение ионов химиката на электродах, ухудшая чувствительность схемы. Датчик надо периодически разбирать и промывать. Кондуктометрический концентратомер с проточным датчиком (КК-8) Схема концентратомера приведена на рис. 87. В качестве датчика концентрации используется жидкостный виток, который связывает два трансформатора (Т1 и Т2), являясь вторичной обмоткой Т1 и первичной обмоткой Т2. Ток в жидкостном витке зависит от проводимости жидкости, а значит, от ее концентрации. Изменение тока вызывает изменение напряжения на вторичной обмотке трансформатора Т2, которое усиливается усилителем Ус и управляет реверсивным двигателем РД, перемещающим каретку показывающего прибора и движок потенциометра R6, играющего ту же роль, что потенциометр R2 в предыдущей схеме. Рис. 87. Схема концентратомера КК-8 Для устранения зависимости показаний прибора от температуры раствора в цепь компенсирующей обмотки (КО) трансформатора Т2 включен терморези78 стор Rt, помещенный в жидкостный виток. Крутизна характеристики компенсирующего сигнала настраивается потенциометром R3. Плотномеры Рассмотренные выше концентратомеры предназначены для контроля невысоких концентраций растворов химикатов (доли или единицы г/л). Для контроля более высоких концентраций используются плотномеры, которые реагируют на зависимость плотности раствора от его концентрации. Схема плотномера приведена на рис. 88. Если плотность раствора в рабочей емкости 5 отличается от плотности раствора в эталонной емкости 3, то весовая система 1 в соответствии с законом Архимеда показывает их разность. Плотность раствора тоже зависит от его температуры, но температурной погрешности здесь не будет, так как рабочий раствор в емкости 4 омывает эталонный раствор, а значит, их температуры выравниваются. Рис. 88. Схема плотномера 1 – весовая система; 2 – буйки; 3 – емкость с эталонным раствором; 4 и 5 – сообщающиеся емкости с рабочим раствором Радиоактивный концентратомер Принцип действия данного концентратомера, схема которого приведена на рис. 89, основан на зависимости поглощения радиоактивного излучения раствором в зависимости от его концентрации. Достоинством этого прибора является бесконтактность датчика и возможность контролировать концентрацию растворов в трубах, в герметичных сосудах, вязких растворов. 79 Рис 89. Схема радиоактивного концентратомера: 1 – защитный корпус; 2 – вращающийся диск; 3 – источник радиоактивного излучения; 4 – емкость с контролируемым раствором; 5 – компенсирующий клин, поглощающий радиоактивное излучение; 6 – приемник радиоактивного излучения; 7 – электронный блок, который принимает переменную составляющую сигналов, полученных по каналам контролируемого раствора и компенсирующего клина, и усиливает ее; 8 – блок управления реверсивным двигателем 9, перемещающим стрелку 10 и компенсирующий клин 5 таким образом, чтобы поток излучения, пришедший на приемник 6 по двум каналам, был одинаков; 11 – двигатель, вращающий диск 2 16.5 Контроль концентрации красителей в смесовых растворах В красильно-отделочном производстве для получения требуемых оттенков окрашиваемых материалов чаще всего используются смесовые растворы из двух, а иногда и трех красителей. Необходимость объективного контроля концентрации красителей в растворе обусловливается следующими причинами: – разброс красящих способностей красителей одной марки; – разная влажность порошка красителя в условиях хранения; – неточность дозирования красителя. Обеспечивая точное приготовление красильного раствора, мы добиваемся следующих результатов: – окрашивания материала в заданный цвет; – обеспечения требуемой скорости выбирания красителя на волокно (что особенно важно при периодическом крашении – при малой скорости уменьшается интенсивность окраски, при большой скорости получаем неравномерность окраски); – повторного использования остаточных ванн, что экономит красители, химикаты, воду и бережет экологию. 80 Контроль концентрации красителей в растворе осуществляется с помощью колориметрии, базирующейся на определении оптической плотности (D) раствора. τ  D = lg  0  ,  τ  где D – оптическая плотность раствора; τ 0 – падающий на кювету с раствором световой поток; τ – прошедший световой поток. Если τ 0 = τ , то раствор абсолютно прозрачный и D = lg 1 = 0 , а если τ 0  τ , то раствор практически непрозрачный и D = lg  =  . К приборам для измерения оптической плотности относятся: колориметры, абсорбциометры-нефелометры, спектрофотометры. Практический диапазон измерения оптической плотности этими приборами: 0,3 < D  0,8 . Теория колориметрии говорит о прямо пропорциональной зависимости оптической плотности раствора от концентрации красителя (рис. 90). Рис. 90. Зависимость оптической плотности раствора от концентрации красителя Контроль концентрации раствора одного красителя выполняется без осложнений, достаточно иметь для него соответствующий график (рис. 90). Но для смесовых растворов задача существенно осложняется, так как колориметрический прибор покажет общую оптическую плотность раствора, не давая напрямую информации о содержании каждого из красителей. Решить задачу помогает тот факт, что для разных красителей и различных длин волн светового потока наклон линии графика будет различный. Диапазон длин волн видимого спектра 300нм    700нм . Получить ту или иную длину волны можно с помощью узкополосных светофильтров, прилагаемых к колориметрическим приборам, а спектрофотометр вообще позволяет получить любую длину волны, разворачивая белый свет в непрерывный спектр. Пусть требуется проконтролировать раствор, где находятся три красителя разного цвета. И пусть тарировочные графики зависимости D от С для красителей С1 , С2 , С3 на длинах волн светового потока λ1 , λ2 , λ3 приведены на рис. 91. 81 Рис. 91. Тарировочные графики зависимости D от С Используя закон аддитивности, составим вого раствора:  a11c1 + a12c2 + a13c3 = D1  a21c1 + a22c2 + a23c3 = D2 a c + a c + a c = D 33 3 3  31 1 32 2 где систему уравнений для смесо- дляλ1   дляλ2  , дляλ3  c1 ÷ c3 – искомые концентрации смесового раствора; аij – коэффициент погашения, где j – номер красителя, i – длина волны. Коэффициенты погашения определяются по графикам (рис. 91), которые должны быть известны для всех красителей, используемых на данном производстве. а11 = tg 1  ; а12 = tg  2  ; а13 = tg  3  ; а21 = tg  β1  ; а22 = tg  β2  ; а23 = tg  β3  ; а31 = tg γ1  ; а32 = tg γ2  ; а33 = tg γ3  . Информация об аij должна находиться в памяти компьютера, а оптическая плотность раствора (D) измеряется колориметрическим прибором. Таким образом, получаем 3 уравнения с тремя неизвестными. Для используемых красителей необходимо иметь и их спектральные характеристики (рис. 92). Рис. 92. Спектральные характеристики красителей 82 Результат определения концентрации каждого из красителей решением системы трех вышеприведенных уравнений получится близким к истине, если на спектрах имеются четко выраженные максимумы, и они значительно разнесены по шкале длин волн. Чаще имеем не столь удачный вариант спектров составляющих красителей (например, рис. 93). Рис. 93. Другой вариант спектров составляющих красителей Здесь максимумов больше, а расстояние между ними меньше. В этом случае решение вышеприведенной системы трех уравнений может дать неправдоподобный результат. Необходимо использовать дополнительную информацию о растворе, измерив его оптическую плотность на большем числе длин волн, добавив те, где имеются дополнительные максимумы ( λ4 , λ5 ),что добавляет в систему еще два уравнения:  a11c1 + a12 c 2 + a13c3 = D1 a c + a c + a c = D 22 2 23 3 2  21 1  a31c1 + a 32 c 2 + a 33c3 = D3 a c + a c + a c = D 42 2 43 3 4  41 1  a51c1 + a 52 c 2 + a 53c3 = D5 дляλ1  дляλ2   дляλ3  дляλ4   дляλ5  Получили переопределенную систему (число уравнений больше числа неизвестных). Такая система не имеет точного решения, а приближенное решение определяется машинным методом. Используем метод последовательной минимизации невязок. Перепишем систему уравнений в таком виде:  a11c1 + a12c2 + a13c3  D1 = ε1    a 21c1 + a 22c2 + a 23c3  D2 = ε 2  a c + a c + a c  D = ε  32 2 33 3 3 3  31 1 где ε – невязка уравнения, показывающая, насколько левая часть уравнения исходной системы не равна правой. 83 Зададимся некоторой исходной концентрацией компонентов (исходной o o o точкой поиска): c1 , c2 , c3 . Подставляя их в уравнения, компьютер поочеред- но считает ε и, выбрав максимальную, изменяет концентрацию, стоящую при большем а в данном уравнении (например, c2o ± Δс2 ), ее называют определяющей переменной уравнения. Далее с новыми значениями с вновь вычисляются все невязки, и подобным образом корректируется одна из концентраций. Если данный вычислительный процесс начиная с некоторого этапа не приносит положительных результатов (уменьшение невязок прекращается), то выполняется замена определяющих переменных, затем происходит дробление Δс , величина которой поначалу принята волевым порядком. Задача считается решенной, если o все εi < ε (все невязки меньше некоторой приемлемой величины), либо если заданное количество очередных тактов вычисления не приносит больше положительного результата. Практическое использование описанной методики дало удовлетворительную точность определения концентрации красителей в смесовых растворах. Для решения этой задачи в производственных условиях был разработан, изготовлен и испытан специальный колориметрический прибор, названный автоматическим проточным колориметром. Автоматический проточный колориметр Рассмотрим два исполнения проточного колориметра: 1. Колориметр с вращающимися дисками (рис. 94). Рис. 94. Колориметр с вращающимися дисками и восемью светофильтрами: 1 – шаговый двигатель; 2 – обойма с восемью узкополосными светофильтрами; 3 – источник белого света; 4 – полупрозрачное зеркало; 5 и 10 – зеркала; 6 – проточная кювета с контролируемым раствором; 7 – компенсирующий оптический клин; 8 – прерыватель светового потока (диск с прорезями); 9 – двигатель; ФР – фоторезистор; Ус – усилитель; 11 – реверсивный двигатель, который перемещает клин 7, добиваясь равенства световых потоков, прошедших через кювету и клин. Он же формирует сигнал, характеризующий оптическую плотность раствора К недостаткам данной системы относятся длительный цикл измерения на восьми светофильтрах и наличие вращающихся частей, что в агрессивных цеховых условиях снижает надежность прибора. 84 2. Автоматический проточный колориметр с шестнадцатью светофильтрами без вращающихся элементов (рис. 95). Рис. 95. Колориметр с шестнадцатью светофильтрами: 1 – охладитель горячего раствора; 2 – узел разбавления раствора (если его концентрация высока); 3 – проточная кювета; 4 – источник света с хорошей спектральной характеристикой (практически белый свет); 5 – две обоймы с фоторезисторами, прикрытыми светофильтрами (по 8 штук в обойме); 6 – бесконтактный коммутатор Фоторезисторы избирательно подключаются к логарифмирующему усилителю, давая на его выходе электрический сигнал, характеризующий оптическую плотность раствора на конкретной длине волны. Используются в каждом конкретном случае лишь те длины волн (из шестнадцати), которые могут дать полезную информацию о растворе. 17. Автоматизация отдельных технологических операций 17.1 Автоматическая правка утка Автоматическая правка утка – процедура красильно-отделочного производства. При различных мокрых обработках тканей уточные нити могут перекашиваться, т. е. становиться не перпендикулярными основным, что приведет к изменениям физико-механических свойств ткани. Рассмотрим устройство АПУ ДКП (автомата правки утка динамического компенсатора Пашкова), позволяющего обнаружить наличие или отсутствие перекоса утка. Такой автомат устанавливается на сушильно-ширильных машинах, где ткань транспортирующими цепями перемещается в сушильную камеру. При обнаружении перекоса утка его можно исправить, изменив должным образом скорость одной из цепей. Данный прибор устроен следующим образом (рис. 96). 85 Рис. 96. Схема АПУ ДКП и коммутирующего устройства Узкая щель (90 х 0,2 мм) в дне полого цилиндра 1 формирует плоский световой луч, создаваемый лампой 2. Этот луч проходит сквозь движущуюся ткань, оптический конденсор 3 и попадает на фотоприемник (фотоумножитель) 4. Сигнал последнего усиливается усилителем 5, с выхода которого одна фаза поступает прямо на устройство сравнения 11, а другая проходит через неподвижную щетку 6, контактное поле 7 и подвижную щетку 8. Последняя раздает сигнал неподвижным щеткам 9 и 10 коммутирующего устройства, сориентированным относительно станины машины. Если световой луч при вращении цилиндра 1 оказывается параллелен утку, то пульсирующий сигнал фотоприемника, вызванный пересечением луча уточными нитями, имеет большой размах, уменьшающийся по мере увеличения угла между лучом и утком. Усиленный сигнал поступает поочередно на щетки 9 и 10. При правильном положении утка сигналы на 9 и 10 будут одинаковыми, а при перекосе – разными, причем смещение максимума сигнала к щетке 9 или 10 показывает направление перекоса утка и, соответственно, дает информацию о том, какую из транспортирующих цепей надо ускорить. Схема устройства сравнения приведена на рис. 97. 86 Рис. 97. Устройство сравнения АПУ ДКП На схеме Т1 и Т2 – измерительные трансформаторы, получающие сигналы от щеток 9, 10 и усилителя 5. Если сигналы от 9 и 10 одинаковы (т. е. положение утка правильное), то конденсаторы С3 и С4 заряжаются одинаково, а значит, на блок управления 12 идет нулевой сигнал. Если же эти сигналы различны (есть перекос утка), то на выходе блока появляется напряжение определенной полярности, и блок 12 формирует команду на ускорение одной из цепей транспортера ткани. Происходит исправление обнаруженного перекоса уточных нитей. 17.2 Автоматическое улавливание кромки ткани Необходимость этой операции актуальна на сушильно-ширильных машинах, где кромки ткани должны быть зафиксированы в транспортирующих цепях путем зажима в клуппах, либо накалыванием на игловое поле. При этом на входе машины ткань сматывается с рулона или выбирается из тележки и ее кромки смещаются относительно устройств захвата случайным образом. Рассмотрим два варианта способа улавливания кромки ткани: 1) бесконтактный вариант с двумя фотодатчиками кромки (рис. 98). Рис. 98. Бесконтактный улавливатель кромки 87 При нормальном положении ткани оба фотоэлемента затемнены, а при ее смещении в ту или иную сторону один из фотоэлементов освещается, формируя команду на исправление положения ткани транспортирующим валом. На подходе к датчикам ткань расправляется по ширине валом с расходящейся нарезкой; 2) контактный вариант с независимыми датчиками кромок (рис. 99). Рис. 99. Контактный улавливатель кромки При смещении кромки натянутой ткани чувствительный элемент (щуп) устройства захвата кромки, который скользит по кромке ткани, поворачивается, замыкая один из контактов. При этом устройство захвата смещается вслед за кромкой. Недостатком этого варианта является повторно-кратковременный режим работы электропривода устройства захвата кромки. Этого недостатка можно избежать, используя постоянно работающий двигатель, подключаемый к устройству захвата двумя электромагнитными муфтами с противоположным вращением. 17.3 Регулирование ровноты волокнистого материала Ровнота волокнистого материала (холста, ленты, ровницы) определяется постоянством массы определенной длины этого материала. Задача регулирования ровноты актуальна на чесальных, ленточных и ровничных машинах приготовительно-прядильного производства. Рассмотрим основные виды измерительных устройств, определяющих ровноту волокнистого материала (рис. 100). а б 88 в г д е ж Рис. 100. Измерительные устройства ровноты текстильных материалов: а – валиковый датчик для холста; б – педальное устройство для холста; в – роликовый датчик для ленты; г – пневматический датчик для ленты; д – фотоэлектрический датчик для холста или ленты; е – кондуктометрический датчик для ленты или ровницы; ж – активный пневматический датчик для ленты 89 В данном случае материал сам формирует выходной сигнал за счет внутреннего сжатия ленты и создания давления воздуха. Достоинством данного датчика является отсутствие внешних источников энергии (отсюда и название «активный»). К недостатку относится высочайшая чувствительность измерителя давления. Регулирование ровноты волокнистого материала (ленты) может осуществляться следующим образом (рис. 101). Рис. 101. Электрический регулятор ровноты волокнистого материала: ВВ – вытяжные валики; ПВ – подающие валики; ДР – роликовый датчик ровноты; УЗ – устройство запоминания, обеспечивающее задержку сигнала датчика на время прохождения участка ленты от датчика до зоны вытяжки между ПВ и ВВ; Ус – усилитель; М – двигатель привода подающих валиков; Дв – двигатель, изменяющий частоту вращения вытяжной пары в зависимости от изменения ровноты волокнистого материала на входе в зону вытяжки Это устройство работает на принципе регулирования по возмущению. Система регулирования оказывается разомкнутой. На этом же принципе работает механический регулятор Репера (рис. 102), к достоинствам которого относятся простота и высокая надежность: Рис. 102. Механический регулятор ровноты волокнистого материала 90 В качестве вариатора скорости вытяжных валиков (ВВ) здесь используются конические барабанчики, один из которых является ведущим и имеет постоянную частоту вращения (связан с М), а второй – ведомый, частота вращения которого зависит от положения ремня, регулируемого УЗ. Заключение Рассмотрен широкий круг вопросов, касающихся проблематики автоматизации технологических процессов и производств текстильной и легкой промышленности. Значительное внимание уделено методам оценки свойств объектов регулирования, определяющих дальнейший выбор методов и средств автоматизации. Рассмотрен широкий круг унифицированных и специализированных технических средств, аналоговых и цифровых. Уделено должное внимание системам централизованного контроля и регулирования технологических параметров. Представленный материал должен позволить студентам получить объемное представление о необходимости и возможностях автоматизации технологических процессов и производств. 91 Библиографический список 1. Автоматизация производственных процессов текстильной и легкой промышленности / [В. Л. Литвинчук и др.]; ред.: В. Я. Энтин, Д. А. Шурыгин; СПГУТД. – СПб.: СПГУТД, 2008 . – 125 с. 2. Алексеев, А. А. Идентификация и диагностика систем: учебник / А. А. Алексеев, Ю. А. Кораблев, М. Ю. Шестопалов. – М.: Академия, 2009. – 352 с. 3. Лукас, В. А. Теория управления техническими системами: учеб. пособие / В. А. Лукас. Уральск. гос. горный ун-т. – 4-е изд., испр. – Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2005. – 676 с. 4. Энтин, В. Я. Расчет динамики систем управления: учебн. пособие / В. Я. Энтин, А. Л. Шапошников, Д. А. Шурыгин. – СПб.: СПГУТД, 2003. – 62 с. 5. Микропроцессорные системы контроля и управления в текстильной промышленности: учеб. пособие / [А. Б. Козлов и др.]; ред. А. Б. Козлов. МГТУ им. А. Н. Косыгина. – М.: МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2004. – 236 с. 6. Автоматизация технологических процессов легкой промышленности / под ред. Л. Н. Плужникова. – М.: Высшая школа, 1993. – 368 с. 7. Вершинин, О. Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов./ О. Е. Вершинин – М.: Энергоатомиздат, 1994. – 208 с. 8. Автоматизация производственных процессов в текстильной промышленности: учебник для вузов. В 5 кн. / под ред. Д. П. Петелина. – М. : Легпромбытиздат, 1992–1995. 9. Беленький, Л. И. Автоматическое управление технологическими процессами отделочного производства. / Л. И. Беленький, С. С. Швырев, Л. А. Омельянчук. – М.: Легпромбытиздат, 1990. – 207 с. 10. Интернет-сайты: www.mzta.ru, www.automatika.ru, www.omron.com, www.metran.ru, www.arc.com.ru. 92 Учебное издание Дмитрий Алексеевич Шурыгин Автоматизация технологических процессов и производств Издательский редактор Т. Н. Козлова Учебное электронное издание сетевого распространения Системные требования: Электронное устройство с программным обеспечением для воспроизведения файлов формата PDF Режим доступа: http://publish.sutd.ru/tp_get_file.php?id=201774, по паролю – Загл. с экрана. Дата подписания к использованию 18.01.2017 г. Рег. № 74/17 ФГБОУВО «СПбГУПТД» Юридический и почтовый адрес: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 18 http://sutd.ru