Сообщение на тему автоматическое управление устройствами и машинами основные элементы автоматики

Обновлено: 05.07.2024

Под автоматическим управлением понимается выполнение устройством автоматики действий по заданной программе при возникновении внешних возмущающих воздействий. Внешними возмущающими воздействиями являются изменение схем или параметров режима объекта управления, а также команды персонала на пуск устройства автоматики и др. Устройства автоматического управления перестают действовать после выполнения программы или после исчезновения возмущающего воздействия.

Устройства автоматического управления независимо от назначения характеризуются одинаковым принципом построения. Структурная схема устройства управления показана на рис. 1.1. Основными элементами устройства управления являются измерительный (пусковой) орган, программное устройство, усилитель-преобразователь, исполнительный орган.

Рис. 1.1. Структурная схема системы автоматического управления

Исполнительный орган осуществляет воздействие на объект управления.

Примером устройства автоматического управления, действующего по факту возмущения, является устройство автоматической частотной разгрузки (АЧР) (см. гл. 9). Измерительным (пусковым) органом этого устройства, фиксирующим глубокое снижение частоты в энергосистеме, является реле частоты. В качестве усилительного и исполнительного органа используются промежуточные реле, действующие на отключение линейных, трансформаторных, секционных и других выключателей, через которые осуществляется питание нагрузки.

Устройство управления, действующее по факту изменения положения внешнего устройства или по команде персонала, имеет аналогичную структуру. Примером такого устройства управления может служить устройство автоматического включения синхронных генераторов (см. гл. 6).

Системы автоматического управления в большинстве случаев являются системами разомкнутого типа: все элементы системы действуют в одном направлении, обратное воздействие элементов друг на друга отсутствует.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Как вы думаете, почему двери современных крупных магазинов открываются и закрываются автоматически?

Слово автомат в переводе с греческого означает самодействующий. Герон Александрийский в 1 веке нашей эры создал механизм для автоматического открывания дверей храма. 18 век (в области промышленности). 1720 год А.К. Нартовым сконструирован суппорт для токарного станка. 1765 год – И.И. Ползунов создал автоматический поплавковый регулятор в котле паровой машины. Сегодня существует множество разнообразных автоматов и автоматических устройств.

Любое автоматическое устройство работает на одном из принципов или на их сочетании: принцип разомкнутого управления; принцип управления по отклонению; принцип управления по возмущению (принцип компенсации возмущения); принцип комбинированного управления.

Принцип разомкнутого управления заключается в том, что автоматическое управление функционированием управляемого объекта не зависит от внешних воздействий.

Принцип управления по отклонению. Автоматические системы управления, функционирующие на этом принципе, воздействуют на управляемый объект, только если на них поступила информация об отклонении в состоянии или работе данного объекта. Паровая машина Уатта

Принцип управления по возмущению (принцип компенсации возмущения). Работа устройства автоматического управления в этом случае основана на том, что оно устанавливает величину возмущения (отклонения от нормы), компенсирует в регулируемом объекте то, что в нём изменило возмущающее воздействие. Возмущающее воздействие Автоматический регулятор Объект управления Параметр на выходе Обратная связь Заданный параметр на входе Пример: водная магистраль.

Принцип комбинированного управления объединяет в себе действие принципов управления по отклонению и управления по возмущению. Ветровая электростанция.

Почему запрещается в системе аварийной защиты электросети от коротких замыканий устанавливать кустарно изготовленные плавкие предохранители?

Датчик – это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической природы и величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования, чаще всего в электрический сигнал. Датчики Генераторные Параметрические Осуществляют преобразование входной величины в электрический сигнал. Преобразуют входную величину в изменение какого-либо электрического параметра.

Усилители сигналов. Сигналы, которые дают датчики в системах управления, очень слабые и нуждаются в усилении. Усилители сигналов Электронные Магнитные Электромагнитные Работающие по принципу домкрата Гидравлические Редукторы

Командоаппараты. Предназначены для подачи от оператора в систему управления различных внешних воздействий и команд. Рубильник Выключатели Кнопки Разъединители

Предохранители. В автоматизированных системах предназначены для выполнения предохранительных функций при нарушении в режимах работы. Токовое реле Электротепловое реле Предохранители Автоматические выключатели

Контрольно-измерительные приборы. Предназначены для получения количественных данных и контроля различных величин и параметров состояния или работы управляемого объекта или самой системы управления.

Автоматические устройства. Это автоматические регуляторы, сигнальная аппаратура.

подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
по всем предметам 1-11 классов

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Технология: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

ЗП до 91 000 руб.
Гибкий график
Удаленная работа

Дистанционные курсы для педагогов

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 605 540 материалов в базе

Самые массовые международные дистанционные

Школьные Инфоконкурсы 2022

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

23.11.2020 3605
PPTX 22 мбайт
315 скачиваний
Оцените материал:

Настоящий материал опубликован пользователем Майорова Тамара Алексеевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

40%

Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
Для учеников 1-11 классов

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Онлайн-тренинг: нейрогимнастика для успешной учёбы и комфортной жизни

Время чтения: 2 минуты

Каждый второй ребенок в школе подвергался психической агрессии

Время чтения: 3 минуты

Студенты российских вузов смогут получить 1 млн рублей на создание стартапов

Время чтения: 3 минуты

Школы граничащих с Украиной районов Крыма досрочно уйдут на каникулы

Время чтения: 0 минут

Время чтения: 2 минуты

В Россию приехали 10 тысяч детей из Луганской и Донецкой Народных республик

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ключевые слова:
Принципы управления автоматических устройств, датчик, генераторный датчик, параметрический датчик, усилитель, командоаппарат, предохранитель, контрольно-измерительный прибор, автоматизация производства, частичная автоматизация, комплексная автоматизация, полная автоматизация.

Основные понятия
Элементом автоматики называют часть системы, в которой происходят качественные или количественные преобразования каких-либо сигналов или воздействий.
Датчики — это устройства, преобразующие входное воздействие любой физической природы и величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования, чаще всего в электрический сигнал.
Усилители сигналов — это устройства для усиления входного сигнала до уровня достаточного для срабатывания исполнительного механизма (или регистрирующих элементов).
Командоаппараты — это устройства, предназначенные для подачи от оператора различных внешних воздействий и команд в систему управления (кнопки, выключатели, рубильники, разъединители).
Предохранители — это устройства, предохраняющие от чего-либо.
Автоматизация производства заключается в том, что техническое и технологическое оснащение, при котором многие, а иногда и все, трудовые функции человека по управлению технологическим оборудованием и контролю результатами технологических процессов передаются автоматическим устройствам.

Пояснения:
Любое автоматическое устройство работает на одном из следующих принципов или на их сочетании: принцип разомкнутого управления; принцип управления по отклонению; принцип компенсации; принцип комбинированного управления.
Основная цель автоматизации производства — это освобождение человека от однообразного монотонного труда, повышение его производительности и качества выпускаемой продукции.
Различают частичную, комплексную и полную автоматизацию производства.

Литература:
Технология. 8—9 классы : учеб. для общеобразоват. организаций / [В. М. Казакевич, Г. В. Пичугина, Г. Ю. Семенова и др.] ; под ред. В. М. Казакевича. — М. : Просвещение, 2017.

Автоматическое регулирование и управление

В современном мире очень трудно найти технологический процесс, который не был бы автоматизирован. Автоматизация любого технологического процесса подразумевает его контроль, управление, регулирование, сигнализацию, защиту и блокировку. В этой статье рассмотрим основы автоматического управления и регулирования.

В окружающем нас мире повсюду протекают различные процессы управления. В управлении нуждается всё: физический или химический процесс, отдельная технологическая установка, производство в целом, промышленность и так далее. Даже общественные отношения. Управление на сегодняшний день является самым сложным видом человеческой деятельности.

Нет такой отрасли промышленности, где бы не применялись системы автоматического регулирования и управления. Эти системы разнообразны и по характеру решаемых ими задач и по исполнению.

Автоматическое регулирование

Регулирование – это поддержание постоянным значения некоторой заданной величины, характеризующей процесс, или изменение его по заданному закону, осуществляемое с помощью изменения состояния объекта или действующих на него возмущений и воздействия на регулирующий орган объекта.

Системы автоматического регулирования (САР) предназначаются для автоматического поддержания заданного режима технологического процесса или изменения его во времени по заранее заданному или задаваемому в зависимости от каких-то условий закону. При этом имеется в виду, что внешние условия нарушают заданный закон протекания процесса, а система автоматического регулирования стремится его выполнить, преодолевая влияние внешних факторов.

Под объектом регулирования понимают аппарат (станок, машину), в котором один или несколько физических параметров должны изменяться по заданным законам при любых возможных внешних условиях. Объектом регулирования могут быть:

нагревательная печь, в которой температура должна оставаться постоянной или изменяться по заданному закону;

бак, в котором должен поддерживаться заданный уровень жидкости при изменениях ее расхода из бака;

электрический двигатель, скорость которого должна оставаться постоянной при изменениях момента сопротивления.

Физические величины, закон изменения которых осуществляется автоматическим устройством, называются регулируемыми величинами. Устройство, автоматически поддерживающее заданный закон изменения регулируемой величины, называется автоматическим регулятором.

Заданный закон изменения регулируемой величины вырабатывается специальным задающим устройством (задатчиком). Воздействие задатчика на регулятор называется задающим воздействием.

Автоматический регулятор постоянно сравнивает текущее значение регулируемой величины с заданным (уставкой) и при наличии рассогласования вырабатывает регулирующее воздействие. Если регулируемая величина отклоняется от заданного значения, управляющий орган воздействует на исполнительный механизм так, чтобы рассогласование между заданным и действительным протеканием процесса было ликвидировано. Человек в эту систему непосредственно вмешаться не может, возможно только косвенное участие – посредством изменения уставки.

Нарушение заданного закона протекания технологического процесса происходит в основном из-за внешних воздействий на объект, которые называют возмущающими воздействиями. К ним относятся изменения момента сопротивления на валу двигателя, расхода воды из бака, качества топлива или массы нагреваемых изделий в печи и т. д.

Чаще всего устройства автоматического регулирования — системы замкнутые (управление по отклонению). Сигнал, появившись в любой точке замкнутого контура, проходит все звенья системы и возвращается в место своего возникновения (в преобразованном виде). Но бывают и разомкнутые системы (управление по возмущению).

В результате этого в системах регулирования могут возникать колебания, в том числе колебания регулируемой величины. Если колебания возрастают, система называется неустойчивой и является неработоспособной. Поэтому первое требование к системам автоматического регулирования — обеспечение устойчивости регулирования, т. е. обеспечение затухания колебаний, возникающих в системе.

Необходимо также, чтобы выведенная из состояния равновесия возмущающими воздействиями система регулирования вернулась к заданному положению равновесия возможно точнее и возможно быстрее. Пути построения систем, отвечающих перечисленным требованиям, определяет теория автоматического регулирования.

Системы автоматического регулирования делятся по характеру задающего воздействия. Когда регулируемая величина должна быть постоянна, то систему называют системой автоматической стабилизации (или просто системой регулирования). Сюда относятся системы сохранения уровня воды в баке, скорости вращения двигателя и др.

Если регулируемая величина изменяется и заранее известен закон (программа) изменения задающего воздействия, система называется системой программного регулирования. Она может, например, осуществлять автоматическое изменение температуры в печи по заранее заданной программе.

Если регулируемая величина изменяется, но заранее не известен закон изменения задающего воздействия, систему регулирования называют следящей системой. К следящим системам в известном смысле можно отнести автоматические потенциометры и мосты.

В автоматическом потенциометре реверсивный двигатель через ползунок реохорда воздействует на измерительный мост так, чтобы напряжение на выходе позднего изменялось соответственно всем изменениям термо-э. д. с. Очевидно, что термо-э. д. с. изменяется по закону, неизвестному заранее, иначе не нужен был бы сам измерительный прибор.

Характер воздействия регулирующего органа на объект бывает непрерывным и прерывистым. Последнее происходит, когда в системе регулирования применяются реле или специальные импульсные устройства.

Простейшими регуляторами прерывистого действия являются двухпозиционные регуляторы. Такое название они получили потому, что их регулирующий орган может занимать только два положения (позиции). Очень часто эти позиции соответствуют максимальной и минимальной подаче сырья или энергии в объект.

Для регулирования непрерывных процессов наиболее часто используют физические или программные ПИД-регуляторы.

Автоматическое управление

Управление – это процесс выработки управляющих воздействий по переводу объекта управления в желаемое состояние.

Более полное определение: это осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления. Эти последние слова в данной ситуации являются ключевыми.

Система автоматического управления отличается от системы автоматического регулирования тем, что при одних и тех же значениях входных величин, т.е. при одной и той же исходной информации воздействие, которое вырабатывает система может быть различно в зависимости от того, какая цель или какой критерий управления в нее заложен.

Назначение систем автоматического управления (САУ) — исключить участие человека в управлении технологическим процессом. Функции человека сводятся к осуществлению пускового импульса. Все остальные операции по управлению процессом, по изменению режимов работы производятся автоматическим устройством.

Устройства автоматического управления воздействуют на исполнительные механизмы, приводы рабочих агрегатов, которые изменяют подачу сырья, энергии в аппараты, производят перемещения обрабатываемых изделий и т. д.

При автоматическом управлении автоматическое устройство обеспечивает необходимую последовательность, начало и окончание отдельных операций, составляющих рабочий процесс. Подача командного импульса на управляющий орган осуществляется человеком. Управляющий орган воздействует на исполнительный механизм, который подает сырье или энергию в аппарат или производит определенную серию механических перемещений, операций, поддерживая тем самым заданный режим работы установки.

Автоматизированная система управления (АСУ) – совокупность математических методов, технических и программных средств, организационных комплексов, а также управленческого и обслуживающего персонала, которые совместно осуществляют рациональное управление объектом управления в соответствии с поставленной целью.

Эта система обычно содержит большое количество датчиков, позволяющих измерять различные параметры, большое количество исполнительных устройств, причем их количество необязательно должно совпадать с количеством датчиков.

Основным элементом этой системы является управляющее устройство (контроллер), в который заложена программа обработки, информации получаемой с датчиков и критерий управления, исходя из которого система управления и вырабатывает различные управляющие воздействия. При одном и том же значении контролируемых параметров управляющее воздействие в данном случае может быть различным.

Системы автоматического регулирования наиболее старые системы автоматизации. Они начали использоваться с середины XIX века (использование автоматических регуляторов в паровых машинах, в железнодорожной автоматике, в электроэнергетике). В 30-е - 60-е годы XX все системы автоматизации (автоматические станки, линии, участки) строились с использованием релейных схем в комбинации с локальными аналоговыми регуляторами с использованием электронных элементов.

В то время электрические реле являлись наиболее распространенными элементами электроавтоматики. Они применялсь во всех схемах автоматического контроля, защиты, управления и регулирования.

Основная особенность реле — возможность управления достаточно большими мощностями в исполнительных механизмах с помощью незначительных управляющих сигналов от датчиков. Коэффициент усиления реле по мощности может достигать значений десятков тысяч.

По мере того, как технологические процессы усложнялись, количество регуляторов на объектах автоматизации росло и системы становились очень громоздкими и тяжелыми в обслуживании, поэтому после появления компьютерных систем управления (микроконтроллеры, микропроцессоры, программируемые логические контроллеры) системы автоматического регулирования стали замещаться системами автоматического управления.

Обучение построению автоматических систем регулирования и управления

Курс по программированию контроллеров:

Дополнение Михаила Алексеева (FB)

Традиционно в старой литературе считалось, что система автоматического управления (САУ) и система автоматического регулирования (САР) -- это синонимы. Но в книге Dafoss "Преобразователи частоты - просто о сложном" объясняется, что “регулирование” и “управление” это разные вещи. Логика таков: если контур замкнут обратной связью — это САУ, если разомкнут, то — САР.

В сети можно встретиться с таким определением: Автоматическое регулирование – поддерживание на постоянном уровне или изменение по заданному закону отдельных регулируемых параметров (температура, давление, расход и т.д.) в объекте управления. Система автоматического регулирования (САР) является подсистемой систем автоматического управления.

Читайте также: