ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Стр 1 из 3Следующая ⇒

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Методические указания к выполнению контрольной работы

для студентов специальности
1-53 01 01 Автоматизация технологических процессов и производств
заочной формы обучения

Могилев 2012

УДК 681.521.35

Рассмотрены и рекомендованы к изданию

На заседании кафедры автоматизации технологических процессов и производств

Протокол № 58 от 26.12.1216.04.0916.05.2008

Составитель

старший преподаватель С.В. Каранчук

Рецензент:

кандидат технических наук, доцент УО «МГУП»

М.М. Кожевников

Методические указания предназначены для использования студентами специальности 1-53 01 01 «Автоматизация технологических процессов и производств» заочной формы обучения при выполнении контрольной работы по дисциплине «Технические устройства автоматизации».

Приведены основные рекомендации по выполнению и оформлению контрольной работы, а также варианты контрольных заданий.

©УО«Могилевский государственный университет продовольствия», 2012

Содержание

Введение……………………………………………………………………………..4

1 Цель и задачи выполнения контрольной работы………………………………4

1.1 Порядок выполнения контрольных работ………………………………….5

1.2 Вопросы контрольной работы………………………………………………6

2 Содержание тем дисциплины……………………………………………………9

2.1 Тема 2. Общие сведения о технических средствах автоматизации…..…...9

2.1.1 Методические указания……………………………………………….…..10

2.2 Тема 3. Элементы и устройства пневмоавтоматики…………………….…10

2.2.1 Методические указания…………………………………………………...11

2.3 Тема 4. Пневматические устройства, приборы и системы управления…...11

2.3.1 Методические указания……………………………………………………12

2.4 Тема 6. Элементы и устройства электроавтоматики………………………13

2.5 Тема 6.2. Логические элементы и системы дискретной автоматики……14

2.6 Тема 7. Исполнительные устройства электроавтоматики………………….14

2.6.1 Методические указания…………………………………………………….14

2.7 Тема 9. Электрические регуляторы………………………………………….17

2.7.1 Методические указания…………………………………………………….15

3 Рекомендуемая литература…………………………………………………..….16

3.1 Основная……………………………………………………………………….16

3.2 Дополнительная……………………………………………………………….16

ВВЕДЕНИЕ

Системы автоматического управления технологическими процессами и рабочими органами производственных машин включают разнообразные элементы и устройства, предназначенные для преобразования и обработки информации, формирования передачи управляющих воздействий, обеспечивающих требуемый режим работы объекта управления. Все большую роль при автоматизации играют управляющие ЭВМ и микропроцессоры, поэтому разработка, внедрение и эксплуатация АСР невозможны без изучения принципов действия, характеристик и устройства первичных преобразователей, устройств обработки информации, исполнительных механизмов и других технических средств автоматизации.

Цель и задачи выполнения контрольной работы

Целью выполнения контрольной работы по дисциплине «Технические устройства автоматизации» является научить студентов правильному подходу к выбору, использованию и обслуживанию технических устройств автоматизации, методике экспериментального исследования и анализа характеристик элементов автоматических устройств. Основой изучения является самостоятельная работа студентов с рекомендуемой литературой в период между сессиями. После изучения каждой темы настоящей программы рекомендуется проверять степень усвоения материала при помощи вопросов для самопроверки. «Технические устройства автоматизации» студенты заочной формы изучают с 4 курса.

В результате изучения курса студент должен:

знать:

- принцип построения и функционирования электрических, пневматических и гидравлических регуляторов;

- принципы построения и работы технических устройств автоматизированных систем управления;

- методы определения динамических и статических характеристик типовых устройств автоматизации.

уметь:

- выбирать технические устройства, необходимые для реализации заданных алгоритмов регулирования и управления;

- определять и анализировать статические и динамические характеристики технических устройств автоматизации;

Порядок выполнения контрольной работы

По курсу «Технические устройства автоматизации» студент должен сделать контрольную работу в 8 семестре. Вариант задания студент выбирает по последней цифре шифра. Контрольная работа выполняется в отдельной тетради, в клетку или на отдельных листах, скрепленных в скоросшиватель. Завершается работа списком используемой литературы и подписью студента. В контрольной работе студент должен подробно ответить на 8 вопросов из перечня, представленного в таблице 1. Номер этих вопросов выбирается по таблице в соответствие с вариантом задания. Вариант задания выбирается по последней цифре шифра зачетной книжки. Контрольная работа оформляется в соответствии со стандартом по оформлению текстовой документации СТП СМК 4.2.3-01-2011 «Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов» /15/.

Таблица 1 - Варианты заданий

Варианты
Количество вопросов

Вопросы контрольной работы

1 Классификация технических устройств по функциональному признаку.

2 Классификация технических устройств по виду используемой энергии.

3 Основные характеристики технических устройств автоматизации (статические, динамические, метрологические и т.д.).

4 Простые и составные элементы пневмоавтоматики

5 Трёхмембранный элемент сравнения.

6 Пятимембранный элемент сравнения.

7 Усилитель мощности.

8 Дроссельный сумматор.

9 Пневмоповторитель пневматического сигнала.

10 Реле выключающее.

11 Пневмоповторитель-усилитель мощности.

12 Регулируемое пневмосопротивление типа САМП-1.

13 Реализация апериодического звена на элементах УСЭППА.

14 Реализация интегрирующего звена на элементах УСЭППА.

15 Реализация дифференцирующего звена на элементах УСЭППА.

16 Описание принципа действия вторичного прибора ПВ10.1Э.

17 Реализация режимов " Авт" и “Ручн" в одноконтурной пневматической САР, содержащей вторичный прибор ПВ10.1Э и регулятор.

18 Описание принципа действия станции управления вторичного прибора ПВ10.1Э.

19 Реализация логических функций (И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ) на трехмембранных реле.

20 Дифференциальный делитель давления.

21 Описание позиционного регулятора ПР1.5

22 Описание позиционного регулятора с настраиваемой зоной возврата ПР1.6.

23 Описание пропорционального пневматического регулятора ПР2.8.

24 Описание пропорционально-интегрального пневматического регулятора ПР3.31.

25 Описание пневматического регулятора ПР3.35.

26 Поверка элементов пневматического регулятора ПР2.8.

27 Поверка элементов пневматического регулятора ПР3.31.

28 Поверка контрольной точки пневматического регулятора ПР3.35.

29 Мембранные исполнительные механизмы.

30 Поршневые исполнительные механизмы.

31 Регулирующие органы.

32 Реализация пневматической одноконтурной стабилизирующей САР выполненной по сосредоточенной структуре.

33 Реализация пневматической программой САР выполненной по сосредоточенной структуре.

34 Реализация пневматической следящей САР выполненной по сосредоточенной структуре.

35 Реализация системы комбинированного регулирования с вводом упреждающего сигнала производной от возмущающего воздействия.

36 Реализация системы комбинированного регулирования с вводом упреждающих воздействий.

37 Реализация системы каскадно-связанного регулирования.

38 Реализация следящей системы с автоматической корректировкой соотношения.

39 Реализация системы многосвязного регулирования.

40 Датчики систем электроавтоматики, классификация, основные характеристики.

41 Потенциометрические датчики, принцип их действия, характеристики схемы включения.

42 Индуктивные датчики, принцип действия, характеристики, схемы включения, достоинства, недостатки.

43 Ёмкостные датчики, принцип действия, характеристики, достоинства и недостатки.

44 Датчики частотного вращения - тахогенераторы постоянного и переменного тока. Принцип действия, характеристики, достоинства и недостатки.

45 Реле и переключающие устройства, классификация, основные характеристики. Устройство и принцип действия. Магнитные реле постоянного тока. Механические характеристики.

46 Реле с магнитоуправляемыми контактами. Статические характеристики. Принцип действия, устройство. 0сновные характеристики. Достоинство и недостатки.

47 Электромагнитные реле переменного тока. Устройство, принцип действия. Характеристики реле. Достоинство и недостатки.

48 Реле времени. Методы замедления отпускания и срабатывания. Схемы и описание электронных реле времени. Достоинство и недостатки.

49 Релейно-контактные схемы систем автоматики. Основные виды. Схемы пуска, блокировка автоматического включения резерва.

50 Схема автоматического управления компрессорами. Устройство с двумя компрессорами.

51 Реализация релейной схемы двухпозиционного регулирования температуры.

52 Циклограммы работы релейных схем автоматического управления. Принцип построения, назначение. Дать примеры схемы и циклограммы ее работы.

53 Электронное реле, основные виды. Схемы и описание работы бесконтактных транзисторных реле, статических триггеров на транзисторах.

54 Оптроны, их виды. Принцип работы и характеристики, достоинства. Примеры. Схемы управления с использованием оптронов и описание их работы.

55 Магнитные пускатели. Назначение, устройства, принцип работы, виды.

56 Тиристоры их основные характеристики. Схемы управления триодными тиристорами.

57 Тиристорно-преобразовательные устройства, однофазные и многофазные.

58 Тиристорные коммутирующие устройства.

59 Логические элементы и системы дискретной автоматики, основные логические функции их реализация на реле. Основные законы логики, формы выражения логических функций.

60 Полупроводниковые логические элементы. Принципиальные схемы. Реализация логических функций универсальными логическими элементами ИЛИ-НЕ, И-НЕ (примеры).

61 Синтез систем дискретной автоматики:

а) по таблицам состояний

б) на основе циклограммы (на примерах).

62 Электрические корректирующие устройства систем автоматики:

а) пассивные

б) активные

63 Электрические исполнительные двигатели их назначение, основные виды, механические характеристики.

64 Электромагнитные исполнительные механизмы серии ЭВ. Достоинства, недостатки, методы устранения недостатков.

65 Электрические исполнительные механизмы постоянной скорости:

а) однооборотные;

б) многооборотные.

Область применения. Схемы включения.

66 Электрические исполнительнее механизмы переменной скорости. Область применения. Схемные включения.

67 Двухпозиционные и трёхпозиционные электрические регуляторы, назначение, принцип схем, статические характеристики регуляторов, законы регулирования.

68 Агрегатный комплекс технических средств регулирования АКЭСР. Состав комплекса. Схема каскадной АСР из блоков комплекса.

69 Регулирующие блоки импульсные РБИ комплекса АКЭСР. Назначение, принципиальная электрическая схема блока и её описание.

70 Регулирующие блоки аналоговые РБА комплекса АКЭСР. Назначение, принципиальная электрическая схема блока и её описание.

71 Комплекс технических средств АКЭСР-2. Состав комплекса. Структурная схема АСР с ПИ-регулятором на блоках АКЭСР-2.

72 Комплекс технических средств «Контур». Состав, назначение, технические характеристики входящих в него блоков.

73 Регулятор Р25, его разновидности, входные и выходные сигналы. Схема и описание регулирующего субблока РО11.

74 Регулирующий блок аналоговый Р12 комплекса «Каскад». Принципиальная электрическая схема и её описание.

75 Комплекс технических средств «Каскад-2». Состав и назначение входящих в него блоков.

76 Регулирующий блок Р27 комплекса «Каскад-2». Функциональная и принципиальная электрическая схема.

77 Схема управления исполнительным однооборотным механизмом МЭОК от регулятора Р25 с помощью магнитного пускателя ПМЕ.

78 Схема дистанционного управления ИМ запорного органа с принудительным уплотнением при закрытии.

79 Схема дистанционного и автоматического управления многооборотным ИМ с принудительным уплотнением запорного органа при закрытии.

2 Содержание тем дисциплины

Методические указания

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) включает: средства (приборы и устройства) получения информации, дистанционной передачи и телепередачи информации, обработки информации и выработки команд управления, дистанционной передачи и телепередачи команд управления, воздействие на управляемый процесс исполнительные механизмы и регулирующие органы. ГСП создает предпосылки совместного использования различных приборов и устройств, для комплектования разнообразных и любой сложности систем автоматического контроля параметров технологических процессов и автоматического управления производством. В ней предусмотрены широкая стандартизация и унификация средств измерений на основе агрегатно-блочно-модульного принципа их построения из унифицированных элементов, модулей, блоков и узлов.

Предусмотрена также согласованность информационных, энергетических, материальных и конструктивных связей между приборами, источниками питания энергией и вспомогательными материалами, соединительными и крепежными элементами на базе стандартизации и унификации пяти групп параметров: входных и выходных сигналов; источников энергии; вспомогательных материалов; присоединительных размеров (для соединения приборов друг с другом); габаритных размеров приборов (для облегчения их совместной компоновки), соединения в блоки, монтажа на щитах и т.п.).

В зависимости от вида энергии поступающей от источника питания, предусмотрены три ветви приборов ГСП: электрическая пневматическая, гидравлическая. Предусмотрена также и четвертая ветвь приборов, не имеющих специального источника питания и пользующихся энергией, отбираемой от объекта контроля или измерения.

В соответствии с требованиями ГСП и ЕССП осуществляется выпуск специальных преобразователей, приводящих входной сигнал первичного измерительного преобразователя к унифицированному значению.

Методические указания

Аналоговые элементы пневмоавтоматики в сочетании с пневматическими усилителями используются при создании пневматических приборов, измерительных преобразователей, вычислительных устройств, регуляторов, оптимизаторов и т.д. Они должны обладать точностью, чувствительностью, надежностью.

При построении пневматических приборов и устройств определяющим является принцип усиления сигнала, от которого зависят быстродействие, надежность, точность и компактность устройств и систем. Широкое распределение получили пневматические усилители с преобразователями. На них базируется основной парк приборов пневмоавтоматики. Разрабатываются также струйные усилители, приборы и устройства.

Особое внимание необходимо обратить на комбинированные преобразователи: электропневматические и пневмоэлектрические.

В последнее время получил широкое распространение элементный принцип построения приборов пневмоавтоматики, когда приборы собираются из универсальных элементов. Студентам необходимо ознакомиться с элементами и типовыми узлами системы УСЭППА, знать ее особенности, научиться реализовать логические функции одной и двух переменных на элементах пневмоавтоматики.

Методические указания

В настоящее время наряду с электронными вычислительными устройствами широко используются для управления производственными процессами вычислительные устройства, из которых наибольшее применение нашли пневматические аналоговые устройства, что связано с традиционным их использованием для регулирования технологических параметров.

Пневматические аналоговые интеграторы - основные устройства аналоговых вычислительных машин, применяются при конструировании пневматических регуляторов, генераторов и других устройств. На них следует обратить повышенное внимание. Пневматические дифференцирующие устройства применяются для реализации различных законов регулирования и осуществления временных операций. Функциональные преобразователи - это вычислительные устройства, служащие для воспроизведения элементарных нелинейных зависимостей; классифицируются на универсальные и специализированные. Для решения многих задач автоматизации производственных процессов иногда необходимо умножать или делить пневматические сигналы. Для выполнения этих операций применяют пневматические аналоговые множительные и делительные устройства. Студентам следует ознакомиться с устройствами памяти, задержки и запаздывания, а также с генераторами непрерывно-нарастающего давления созданными, в основном, на базе элементов УСЭППА и осуществляющими накапливание давления до заданного уровня с достаточно высокой точностью.

До появления УСЭППА пневмоавтоматику в устройствах дискретного действия применяли очень ограниченно. Появление универсального пневмореле в системе УСЭППА открыло новые возможности пневмоавтоматики: с его помощью стало возможным решать сложные задачи релейной техники. Устройства дискретного действия описываются в соответствии с положениями алгебры логики и теории конечных автоматов. Типовые релейные схемы, которые реализуют преобразования над дискретными переменными, можно разделить на:

1 комбинационные - значение которых определяется только значениями независимых переменных;

2 последовательностные - значение которых зависит не только от независимых переменных, но и от последовательности их появления, а также от времени.

На основе элементов УСЭППА могут быть построены типовые приборы и устройства регулирования и управления. Их можно разбить на две группы. К первой относятся приборы СТАРТ, серийно выпускаемые заводом " Тизприбор", в номенклатуру которых входит свыше 30 наименований приборов. Часть приборов, не вошедших в эту группу и не выпускаемых серийно, образуют вторую группу приборов и регуляторов. Приборы " СТАРТ" построенные из элементов УСЭППА, являются центральной частью ГСП. Необходимо знать, что широкие возможности элементов УСЭППА позволили создать приборы различной сложности - от простейших регуляторов до сложных управляющих машин. Студенты должны знать схемы основных пневматических регуляторов П, И, ПИ, ПД, ПИД, позиционного и др., а также приборов контроля некоторых технологических параметров.

Методические указания

Необходимо уяснить функциональное назначение исполнительных механизмов, разобраться в их устройстве и принципе действия. Особое внимание следует уделить динамическим и статическим характеристикам электрических двигателей постоянного тока, тепловым режимам работы электрических машин, выбору типа, исполнению и мощности двигателей, схемы исполнительных механизмов.

Методические указания

Регулятором называют устройство, входящее в состав автоматической системы регулирования, которая на основе сигнала рассогласования между заданными фактическими значениями регулируемой величины формирует сигнал, управляющий работой исполнительного устройства.

Основой аналоговых регуляторов является операционный усилитель (ОУ). Кроме ОУ в состав регулятора входят входные цепи и цепи обратной связи.

Позиционные регуляторы работают в режиме " включено-выключено". Реализация такого алгоритма регулирования осуществляется при помощи контактных или бесконтактных релейных элементов. Такие регуляторы бывают двух, трех и многопозиционными. Импульсное управление исполнительным механизмом постоянной скорости позволяет регулировать релейно-импульсный регулятор. Релейно-импульсный регулятор может реализовать П, И и ПИ алгоритмы регулирования.

При изучении этой темы следует обратить внимание на приборы унифицированной системы автоматического регулирования КАСКАД, КОНТУР и агрегатного комплекса электрических средств регулирования АКЭСР.

3 Рекомендуемая литература

Основная

1 Технические средства автоматизации в теплоэнергетике: Учебное пособие для вузов. Г.Б.Беляев, В.Ф.Кузищин, Н.И.Смирнов. -М.: Энергоиздат, 1982. – 320 с.

2 Коновалов Л.И., Петелин Д.П. Элементы и системы автоматики. - М.: Высшая шк., 1985.-216с.

3 Карташова А.Н., Дунин-Барковский И.В., Технологические измерения и приборы в текстильной и легкой промышленности. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.-312с.

4 Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. – М.: Химия, 1985.-352с.

5 Балакирев В.С., Софиев А.В. Применение средств пневмо- и гидроавтоматики в химических производствах: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1984.-192с.

6 Ибрагимов И.А., Фарзане И.Г., Илясов Л.В. Элементы и системы пневмоавтоматики: Учебник для вузов. –М.: Высшая шк., 1984.-544с.

7 Берендс Т.К., Ефремова Т.К., Тагаевская А.А., Юдицкий С.А. Элементы и схемы пневмоавтоматики. М.: Машиностроение, 1976.-246с.

8 Комиссарова С.А. Элементы и системы гидропневмоавтоматики: Лекция -М.: Издание ВЗМИ, 1985-84с.

Дополнительная

9 Справочник по проектированию автоматического электропривода и систем управления технологическими процессами / Под ред. В.И. Круповича. - М.: Энергоиздат, 1982.-416с.

10 Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов: Учебное пособие для вузов /И.К.Петров, Д.П. Петелин, М.С.Тюльпанов, - М.: Высшая школа, 1986.-351с.

11 Прусенко В.С. Пневматические системы автоматического регулирования технологических процессов. - М.: Машиностроение, 1987-360с.

12 Наладка систем автоматизации и автоматических систем регулирования. Справочное пособие / Под ред. Клюева С.А.-М.: Энергоиздат, 1989.-416с..

13 Основы автоматизации технологических производств /Под ред. Соколова В.А. –М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-400с.

14 Промышленные приборы и средства автоматизации. Справочник /Под ред. В.В.Черенкова –М.: Машиностроение, 1987.-647с.

15. СТП СМК 4.2.3-01-2011.Общие требования и правила оформления учебных текстовых документов. –Могилев: УО «МГУП», 2011. – 49 с.

Учебное издание

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Методические указания к выполнению контрольной работы

Могилев 2012

УДК 681.521.35

Рассмотрены и рекомендованы к изданию

На заседании кафедры автоматизации технологических процессов и производств

Протокол № 58 от 26.12.1216.04.0916.05.2008

Составитель

старший преподаватель С.В. Каранчук

Рецензент:

кандидат технических наук, доцент УО «МГУП»

М.М. Кожевников

Содержание

Введение……………………………………………………………………………..4

1 Цель и задачи выполнения контрольной работы………………………………4

1.1 Порядок выполнения контрольных работ………………………………….5

1.2 Вопросы контрольной работы………………………………………………6

2 Содержание тем дисциплины……………………………………………………9

2.1 Тема 2. Общие сведения о технических средствах автоматизации…..…...9

2.1.1 Методические указания……………………………………………….…..10

2.2 Тема 3. Элементы и устройства пневмоавтоматики…………………….…10

2.2.1 Методические указания…………………………………………………...11

2.3 Тема 4. Пневматические устройства, приборы и системы управления…...11

2.3.1 Методические указания……………………………………………………12

2.4 Тема 6. Элементы и устройства электроавтоматики………………………13

2.5 Тема 6.2. Логические элементы и системы дискретной автоматики……14

2.6 Тема 7. Исполнительные устройства электроавтоматики………………….14

2.6.1 Методические указания…………………………………………………….14

2.7 Тема 9. Электрические регуляторы………………………………………….17

2.7.1 Методические указания…………………………………………………….15

3 Рекомендуемая литература…………………………………………………..….16

3.1 Основная……………………………………………………………………….16

3.2 Дополнительная……………………………………………………………….16

ВВЕДЕНИЕ

12 3 Следующая ⇒