Тема I. Общие сведения о системах автоматики и составляющих ее элементах

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И

ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ»

Преподаватель Юхимец Ю.Н.

Для обучающихся заочной формы обучения

Рассмотрены на заседании

ЦК электротехнических дисциплин

Протокол № ____от «___»____2013 г.

Председатель ____________/Тугаринова Н.Н./

 

Мончегорск

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Программой дисциплины "Основы автоматики " предусматривается изучение учащимися элементов автоматических устройств и систем автоматики.

Материал предмета следует изучать в свете задач, поставленных правительством РФ по техническому совершенствованию производст­ва, дальнейшему внедрению комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

В результате изучения предмета (обзорные лекции, лабораторные и практические работы, самостоятельные занятия) учащиеся должны усвоить физические принципы действия, конструкции и методы использования эле­ментов автоматики, иметь четкое представление о построении систем автоматики, режимах их работы, основных методах анализа и расчета, а также усвоить математические принципы построения и физические принципы действия элементов, составляющих схемы автоматических устройств.

Приведенные ниже тематика обзорных лекций и перечень лаборатор­ных работ являются примерными и могут изменяться решением предметной (цикловой) комиссии.

ВВЕДЕНИЕ

Основные понятия об автоматизации производства. Значение автома­тизации производства. Виды автоматизации. Автоматизация контроля и управления производством. Краткая история развития автоматики. Современные достижения науки и техники в области автоматизации. Эффектив­ность автоматизации.

Перспективы развития автоматизации. Автоматическое регулирование как одна из задач управления.

Методические указания

Автоматизация производственных процессов является одним из главных направлений технического прогресса. Вместе с тем автоматиза­ция представляет собой не только техническую, но и социально-полити­ческую проблему, так как коренным образом меняет сам характер труда. Именно поэтому вопросы развития автоматизации производственных процес­сов, повышения ее эффективности, дальнейшего технического совершенст­вования производства находятся в центре внимания как федерального так и регионального правитель­ства.

По рекомендуемой литературе необходимо ознакомиться с историей развития автоматики, со вкладом отечественных ученых в разработку теории автоматического регулирования.

Тема I. Общие сведения о системах автоматики и составляющих ее элементах

Структура и назначение отдельных систем автоматики и телемехани­ки. Функциональные схемы систем автоматического контроля, управления и регулирования. Функции элементов автоматики и телемеханики. Деление элементов по назначению и по принципу действия. Понятие о датчиках, усилителях, стабилизаторах, переключающих и исполнительных устройст­вах. Общие характеристики элементов - коэффициент преобразования, (статический, динамический и относительный), порог чувствительности, погрешности. Обратные связи, их виды, влияние обратной связи на характеристики элемента. Характеристики элементов в динамическом режиме.

Методические указания

Со структурными схемами трех типов систем: автоматического контроля АСК, автоматического управления АСУ и автоматического регу­лирования АСР - можно ознакомиться по[1], с. 7 или [2], с. 10, рис. I-I. Следует обратить внимание, что АСР представляет собой замкнутую цепь воздействий.

При значительном расстоянии между объектом контроля и пунктом управления системы автоматики преобразуются в системы телемеханики.

В эти системы дополнительно включаются приемники, передатчики и кана­лы связи.

Из динамических характеристик наиболее часто применяются частот­ные и переходные. Учащемуся достаточно рассмотреть переходную характеристику, т.е. зависимость выходной величины от времени при скачкообразном изменении входной величины.

Вопросы для самопроверки

1. Приведите блок-схему автоматической системы регулирования, объясните назначение отдельных блоков.

2. Как подразделяются элементы автоматики по характеру выполняе­мых функций?

3. Дайте определение датчика, усилителя, стабилизатора.

4. Что такое коэффициент преобразования (передачи)?

5. Каковы причины появления погрешностей элементов и систем автоматики?

6. Что называется порогом чувствительности?

7. Для каких целей применяется обратная связь?

8. Чем отличается отрицательная обратная связь от положительной?

 

Методические указания

Из индукционных датчиков (не следует путать с индуктивными) в автоматике наибольшее применение нашли тахогенераторы. Их конструкция, принцип действия. Наибольшее внимание следует уделить асинхронным тахогенераторам, так как именно они широко используются в автоматике и вычислительной технике. Рассматривая принцип действия и конструктивные особенности тех или иных датчиков, необходимо обратить внимание на то, в какой мере они удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к датчикам. Для каждого типа датчиков нужно знать область его применения.

Вопросы для самопроверки

1. Какую функцию выполняют датчики в системах автоматики?

2. Какие требования предъявляются к датчикам?

3. На каком принципе действуют контактные датчики?

4. Приведите схему и статическую характеристику потенциометри­ческого датчике. Как изменится характеристика, если выход веять со средней точки потенциометра?

5. Назначение тензодатчиков. Преимущество фольговых тензодатчиков.

6. Почему для изготовления терморезисторов не попользуются сплавы металлов?

7. Приведите примеры конструктивного выполнения емкостных

8. датчиков

9. Что дает включение индуктивных датчиков по дифференциальной или мостовой схеме?

10. Принцип работы пьезоэлектрического датчика и его конструкция.

11. Какими свойствами обладает термопара?

Методические указания

Вопросы, связанные с принципом работы электрических (электромагнитных, электромашинных) усилителей, их характеристиками, конструктивными особенностями, хорошо освещены в [I] и [2]. При изучении магнитных усилителей следует разобраться в роли подмагничивания постоянным током, при этом сначала нужно рассмотреть работу и вывести основные соотношения для нереверсивного (дроссельно­го) магнитного усилителя. Необходимо уяснить роль обратной связи в магнитных усилителях, разобрать графическое построение статической характеристики МУ с обратной связью.

Следует обратить внимание на различие способов осуществления обратной связи. Внешняя обратная связь в магнитном усилителе осуществляется с помощью специальной обмотки обратной связи, на которую подает­ся сигнал с выхода усилителя. Внутренняя обратная связь выполняется путем включения выпрямителя последовательно с рабочей обмоткой.

В системах автоматического регулирования чаще используются реверсивные (двухтактные) МУ, у которых при нулевом входном токе управления выходной ток тоже равен нулю, а изменение полярности вход­ного тока сопровождается изменением на 180° (опрокидыванием) фазы вы­ходного тока. Применяются три вида схем реверсивных усилителей: дифференциальная, мостовая, трансформаторная. При изучении электромашинных усилителей особое внимание следует уделить ЭМУ с поперечным полем, уяснить, от чего зависит эффект усиле­ния и какую функцию выполняет компенсационная обмотка.

 

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные параметры, характеризующие работу усилителей.

2. Объясните принцип действия простейшего дроссельного магнитно­го усилителя, укажите его недостатки.

3. Как влияет обратная связь на работу магнитного усилителя?

4. Какая разница в схемах магнитных усилителей с внешней и внутренней обратной связью?

5. Объясните принцип действия дифференциального магнитного усилителя.

6. Опишите конструкцию и принцип работы электромашинного усилителя с поперечным полем.

7. Какую роль выполняет в электромашинном усилителе компенса­ционная обмотка?

8. На каком принципе основано действие гидравлических усилителей?

9. Объясните конструкцию и работу поршневого пневматического усилителя с управлением типа сопло-заслонка.

 

 

Методические указания

При изучении темы учащемуся необходимо подробно ознакомиться с принципами работы реле, их конструкциями, характеристиками и параметрами.

Из электромеханических реле наибольшее распространение получили электромагнитные. Необходимо сравнить по конструкции роле постоянного и переменного тока, уяснить назначение короткозамкнутого витка на полюсе реле переменного тока.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные параметры, характеризующие работу реле.

2. Объясните принцип работы нейтрального электромагнитного реле.

3. Какова особенность конструкции электромагнитного реле перемен­ного тока?

4. В чем преимущество безъякорного реле перед обычным электро­магнитным?

5. Как осуществляется настройка контактов поляризованного реле?

6. Приведите схему включения реверсивного магнитного пускателя.

7. Объясните принцип действия бесконтактного магнитного реле (БМР).

8. Приведите схему и объясните действие бесконтактного реле на тиристорах.

Методические указания

В качестве исполнительных элементов в автоматике широко приме­няются электродвигатели, различные электромагнитные устройства, гидравлические и пневматические механизмы. К электромагнитным исполнительным органам относятся электромагнитные вентили и электромагнитные муфты. Следует обратить особое внимание на конструктивное выполнение и достоинства электромагнитной порошковой муфты.

Вопросы для самопроверки

1. Какие требования предъявляются к исполнительным устройствам в системах автоматики?

2. Какова конструкция и назначение электромагнитного вентиля?

3. Объясните устройство и работу электромагнитной муфты с ферромагнитной массой.

4. Сравните между собой электродвигатели постоянного и переменного тока. В чем их конструктивная особенность и разница в механичес­ких характеристиках?

5. Каковы способы регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока?

6. Каковы устройство, принцип действия асинхронного двухфазного индукционного двигателя?

7. В чем заключается амплитудное управление асинхронным двигателем?

8. Объясните устройство и принцип действия мембранного пневма­тического исполнительного механизма.

9. На каком принципе работает кривошипно-шатунный исполнитель­ный механизм?

 

Методические указания

В этой теме освещаются общие принципы построения и действия автоматических систем регулирования. Тема достаточно сложная, так как

здесь изучаются основы теории автоматического регулирования, которые требуют хорошего знания математики.

Прежде всего следует изучить основные понятия, характеризующие регулируемый процесс, и разобрать обобщенную функциональную схему АСР.

По характеру регулирующего воздействия различаются следующие типы регуляторов: позиционные, пропорциональные (П), интегральные (И), пропорционально-интегральные (ПИ) и пропорционально-интегральные дифференцирующие (ПИД) регуляторы. Конкретные примеры различных типов регуляторов даны в книге М.М. Майзеля "Автоматика, телемеханика и системы управления производственными процессами", "Высшая школа".

Для отражения динамических свойств АСР и для исследования этих свойств служит структурная схема. Простейшая составная часть структур­ной схемы, отражающая ее динамические свойства, называется звеном. Учащемуся необходимо ознакомиться с типовыми динамическими звеньями. Для каждого звена нужно уметь записать дифференциальное уравнение, построить переходную харак­теристику при скачкообразном изменении входной величины и дать приме­ры звена.

Теория и методы расчета устойчивости АСР являются очень сложны­ми, поэтому эти вопросы рассматриваются в основном с ка­чественной стороны, что вполне достаточно. При изучении этого раздела темы следует обратить внимание на методы повышения устойчивости и улучшения качества регулирования.

 

Вопросы для самопроверки

1. Приведите типовую функциональную блок-схему автоматической системы регулирования и объясните назначение отдельных блоков.

2. По каким признакам классифицируются автоматические системы регулирования?

3. Как вы понимаете принцип регулирования по отклонению?

4. Каковы преимущества и недостатки регулирования по возмущению?

5. Расскажите об автоматичес­кой системе программного регулирования температуры.

6. Приведите пример статического (пропорционального) регулятора. Перечислите характерные особенности статического регулирования.

7. Какое регулирование называется астатическим? Приведите пример астатического (интегрального) регулятора.

8. От чего зависит воздействие на объект в ПИД - регуляторах?

9. Приведите переходную временную характеристику апериодического

звена.

10. Приведите пример интегрирующего звена. Каким уравнением записываются свойства этого звена?

11. Какая система АСР считается устойчивой?

12. По каким показателям оценивается качество АСР?

13. Для каких целей вводятся корректирующие устройства в АСР?

 

Методические указания

Прежде чем приступить к изучению материала данной темы, следует повторить из темы 1 общее понятие системы автоматического контроля и ее функциональную структурную схему.

Классификация автоматического контроля.

Автоматический контроль начинается всегда с измерения, т.е. с установления количественной оценки контролируемого параметра. Изме­рительные системы балансного и небалансного типов. Принцип действия и конструктивное выполнение автоматических потенциометров.

Следует ознакомиться с принципом действия преобразователей, осуществляющих преобразование непрерывных значений измеряемой величи­ны в цифровой код и являющихся основными элементами измерительных систем с цифровым отсчетом.

Простейшим видом автоматического контроля является сигнализация, контролирующая предельные значения какого-либо параметра. Необходимо также рассмотреть вопросы централизованного контроля технологических процессов, обратив внимание на функции этих систем и принцип выпол­нения.

 

Вопросы для самопроверки

1. По каким признакам классифицируются системы автоматического контроля?

2. Приведите пример и расскажите о принципе действия небалансной системы автоматического измерения.

3. Приведите структурные схемы систем непрерывного и периодического балансирования. В чем их принципиальная разница?

4. Чем отличается автоматический мост от автоматического потен­циометра?

5. Как осуществляется преобразование непрерывной измеряемой вели­чины в дискретное значение? Что такое "шаг квантования”?

6. Объясните с помощью структурной схемы и диаграммы сущность временного кодирования.

7. Какова конструкция цифрового индикатора?

8. Какие функции выполняет система централизованного контроля?

Методические указания

Чтобы лучше понять действие систем дистанционной передачи угла на переменном токе и следящих систем, необходимо ознакомиться с конструкцией, действием сельсинов. Особое внимание следует уделить бесконтактным сельсинам.

Следящая система является одной из разновидностей АСР.

В ней выходная величина воспроизводит с определенной точностью измене­ние входной величины, причем закон изменения входной величины во вре­мени может быть произвольным. Вначале необходимо уяснить принцип построения следящих систем.

Следует ознакомиться также с гидравлическими и пневматическими следящими системами, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с электрическими.

 

Вопросы для с а м о п р о в е р к и

1. Каково назначение систем дистанционной передачи?

2. Объясните принцип действия дистанционной передачи угла на постоянном токе небалансного типа.

3. Каковы недостатки дистанционных передач на постоянном токе?

4. Как классифицируются сельсины по конструкции?

5. Какова конструкция контактных сельсинов?

6. В чем отличие трансформаторного режима работы сельсинов от индукционного (индикаторного)?

7. Что такое синхронизирующий момент сельсинной передачи и от чего он зависит?

8. Перечислите основные устройства следящих систем и объясните их функции.

9. Каковы способы программного управления станками?

10. В чем преимуществе и недостатки гидравлических и пневматических следящих систем по сравнению с электрическими?

 

Методические указания

Перед изучением материала данной темы необходимо повторить мате­риал темы 1, где рассматривались структурные функциональные схемы телемеханики. Следует обратить внимание на то, что системы телемеха­ники по выполняемым функциям идентичны системам автоматики, но имеют дополнительно включенные линии связи, приемники и передатчики.

Изучая вопросы телеизмерения, нужно уяснить принципиальную раз­ницу между системами интенсивности и системами с модулированными сигналами.

Системы телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС).

Вопросы для самопроверки

1. Какова область применения телемеханики?

2. Как классифицируются телемеханические устройства по выполняе­мым функциям?

3. Объясните принцип действия небалансной токовой системы телеизмерения,

4. На какие предельные расстояния возможна передача сигналов в телеизмерительных системах интенсивности?

5. На каком принципе основано действие балансных телеизмеритель­ных систем?

 

Литература:

 

1. Александровская.Н. «Автоматика»,М.: «Издательский центр «Академия», 2011г.

2. Гинзбург С.А., Лехтман И.Я., Малов B.C. Основы автоматики и телемеханики. "Энергия", 1968.

3. Кацман М.М., Юферов Ф.М. «Электрические машины автоматических систем», М.: «Высшая школа» 1990г.

4. Квартин М.И. «Электромеханические и магнитные устройства автоматики и их расчет», М.: «Высшая школа». 1973г.

5. Лавренцов В.Д. Основы автоматики, вычислительной техники и радиотелеметрии. "Машиностроение", 1977.

6. Стрыгин В.В. Автоматика и вычислительная техника. "Высшая школа", 1977.

7. Шандров Б.В., шапарин А.А., Чудаков А.Д. «Автоматизация производства», М.: ИРПО «Издательский центр «Академия», 2002г.

 

ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Каждый обучающийся выполняет вариант контрольной работы согласно последней цифре зачетной книжки.

 

Последняя цифра шифра
Варианты

 

Порядок выполнения контрольной работы определяется учебным планом.

 

Вариант I

1. Тензометрические датчики; устройство, принцип действия область применения.

2. Конструктивное выполнение цифровых индикаторов (указателей).

3. Каналы связи в системах телемеханики.

Задача.

Определить коэффициент усиления по мощности магнитного усилителя с внешней обратной связью при следующих данных:

а) число витков рабочей обмотки Wp = 1000;

б) число витков обмотки управления Wy= 1600;

в) число витков обмотки обратной связи Wo.c= 600

г) коэффициент усиления по напряжению без обратной связи К_и =1,5.

 

Вариант 2

1. Феррорезонансный стабилизатор напряжения; схема, принцип действия, преимущества, недостатки.

2. Виды и особенности систем автоматической сигнализации. Приведите схему одного из видов сигнализации.

3. Телеизмерительные системы интенсивности; принцип действия, область применения.

Задача.

Определить время срабатывания и время отпускания

электромагнитного реле при следующих данных:

а) напряжение питания реле U = 24 В;

б) сопротивление обмотки R=1000 Ом;

в) индуктивность катушки L = 22 Гн, при притянутом якоре L1= 4,5 Гн;

г) ток срабатывания реле Icp = 6 мА; ток возвратa Iвр = 5,2 мА.

 

Вариант 3

1. Емкостные датчики; принцип действия, конструктивные особен­ности, область применения.

2. Нарисуйте схему и поясните работу фотоэлектронного реле, реагирующего на темноту.

3. Приведите типовую функциональную блок-схему автоматической системы регулирования и объясните назначение отдельных блоков

 

Задача.

Определить общую длину потенциометрического датчика со средней точкой, общее сопротивление, число витков при следующих данных:

а) напряжение источника постоянного тока U = 24 В;

б) при минимальном перемещении Δ L= 0,8 мм

требуемое изменение напряжения Δ U = 0,5 В;

в) в качестве обмоточного провода выбран константан диаметром d = 0,15 мм о допустимой плотностью тока j= 3^А/мм2.

Построить характеристику датчика (зависимость выходного напряжения от положения движка).

 

 

Вариант 4

1. Электромашинный усилитель с поперечным полем; принцип действия, конструктивные особенности, назначение компенсационной обмотки.

2. Небалансная дистанционная передача угла на постоянном токе; схема, принцип действия.

3. Объясните принципы регулирования по отклонению и по возмущению, приведите примеры.

Задача.

Определить статический, динамический и относительный коэффициент преобразования элемента, если известно, что при измене­нии входного сигнала с 12 мА до 14 мА выходной сигнал соответственно изменился о 600 мА до 700 мА.

 

Вариант 5

1. Индуктивные датчики; принцип действия, область применения. Приведите пример выполнения индуктивного датчика с переменным зазо­ром.

2. Обратные связи в магнитных усилителях; назначение и осуществ­ление обратной связи, характеристика МУ с обратной связью.

3. Частотные телеизмерительные системы переменного тока; прин­цип действия, конструктивное выполнение передающих и приемных устройств при частотном телеизмерении.

Задача.

Определить термо-ЭДС на концах термопары хромель- копель при температуре 500°С, если термо-ЭДС хромеля в паре с плати­ной (при t1 = 100°С - рабочие концы и t2 = 0°С - свободные концы) равно + 2,95 мВ, а копеля - 4,0 мВ. Поправкой на температу­ру свободного конца пренебречь.

 

 

Вариант 6

1. Пневматические исполнительные устройства; область примене­ния. Приведите схему и объясните действие мембранного исполнитель­ного механизма.

2. Нереверсивный дроссельный магнитный усилитель; схема, прин­цип действия, основные соотношения, характеристика управления.

3. Приведите пример статического (пропорционального) регулятора. Перечислите характерные особенности статического регулирования.

Задача.

Определить, каково должно быть напряжение питания электромагнитного реле, если известно, что:

а) время срабатывания реле не должно превышать 10 мс;

б) ток срабатывания реле 8 мА;

в) активное сопротивление обмотки - R = 900 Ом;

г) индуктивность обмотки реле L = 20 Гн.

 

 

Вариант 7

1. Приведите пример бесконтактного электронного реле, объясните принцип действия, дайте сравнительную характеристику по отношению к электромагнитным реле.

2. Автоматические измерительные системы с цифровым отсчетом; способы построения кодов, область применения этих систем.

3. Интегрирующее и дифференцирующее звенья в автоматических системах регулирования; уравнения звеньев, статические и переходные характеристики, примеры звеньев.

 

Задача.

Построить характеристику управления магнитного усилителя при следующих данных:

а) питающее напряжение U = 220 В с частотой f=50 Гц;

б) сопротивление нагрузки Rн=200 Ом;

в) ток холостого хода Ixx=31мА;

г) при подмагничивании напряжением Uупр= 10; 20;30; 40В

индуктивность обмотки соответственно равна

L= 12; 4,9; 2,1; 1,6 Гн

 

 

Вариант 8

1. Поляризованное реле; устройство, принцип действия.

2. Небалансные системы автоматического измерения; принцип действия, область применения. Приведите пример небалансной измери­тельной системы.

3. Сравните между собой электродвигатели постоянного и переменного тока. В чем их конструктивная особенность и разница в механичес­ких характеристиках?

Задача.

Определить динамический и относительный коэффициенты чувствительности проволочного тензодатчика, если при изменении дли­ны проволоки с 300 мм до 300,3 мм сопротивление соответственно изменялось с 450 Ом до 450,85 Ом.

 

Вариант 9

1. Приведите блок-схему системы автоматического регулирования, укажите назначение отдельных блоков и их взаимосвязь.

2. Синхронизирующий момент в сельсинной системе передачи угла. Квк он возникает, от чего зависит?

3. Следящие системы, общая характеристика и принцип построения. Основные параметры следящих систем. Основные элементы следящих систем.

 

Задача.

Определить коэффициент усиления магнитного усилителя по мощности при напряжении управления (подмагничивания) Uy=30В,

если известно, что:

в) напряжение питания U= 220 В, f = 50 Гц;

б) сопротивление нагрузки Rн = 400 Ом;

в) индуктивность обмотки при Uу= 0 В L0 = 62 Гн.; при Uy = 30В

L =2,3Гн (активным сопротивлением обмотки пренебречь);

г) сопротивление цепи управления Ry = 600 Ом.

 

Вариант 10

1. Термоэлектрические датчики; конструкция термопар, принцип действия, область применения.

2. Реверсивный (двухтактный) магнитный усилитель; схема, принцип действия, характеристика управления.

3. Дать понятие о качестве регулирования. Пути увеличения устойчивости и улучшения качества процесса регулирования.

Задача.

Какова будет выходная мощность электромашинного усилителя с поперечным магнитным полем, если входная мощность 2,3 Вт, коэффициент усиления первого каскада К1= 180, второго каскада К2=120?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И

ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ»

Преподаватель Юхимец Ю.Н.

Для обучающихся заочной формы обучения

Рассмотрены на заседании

ЦК электротехнических дисциплин

Протокол № ____от «___»____2013 г.

Председатель ____________/Тугаринова Н.Н./

 

Мончегорск

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Программой дисциплины "Основы автоматики " предусматривается изучение учащимися элементов автоматических устройств и систем автоматики.

Материал предмета следует изучать в свете задач, поставленных правительством РФ по техническому совершенствованию производст­ва, дальнейшему внедрению комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

В результате изучения предмета (обзорные лекции, лабораторные и практические работы, самостоятельные занятия) учащиеся должны усвоить физические принципы действия, конструкции и методы использования эле­ментов автоматики, иметь четкое представление о построении систем автоматики, режимах их работы, основных методах анализа и расчета, а также усвоить математические принципы построения и физические принципы действия элементов, составляющих схемы автоматических устройств.

Приведенные ниже тематика обзорных лекций и перечень лаборатор­ных работ являются примерными и могут изменяться решением предметной (цикловой) комиссии.

ВВЕДЕНИЕ

Основные понятия об автоматизации производства. Значение автома­тизации производства. Виды автоматизации. Автоматизация контроля и управления производством. Краткая история развития автоматики. Современные достижения науки и техники в области автоматизации. Эффектив­ность автоматизации.

Перспективы развития автоматизации. Автоматическое регулирование как одна из задач управления.

Методические указания

Автоматизация производственных процессов является одним из главных направлений технического прогресса. Вместе с тем автоматиза­ция представляет собой не только техническую, но и социально-полити­ческую проблему, так как коренным образом меняет сам характер труда. Именно поэтому вопросы развития автоматизации производственных процес­сов, повышения ее эффективности, дальнейшего технического совершенст­вования производства находятся в центре внимания как федерального так и регионального правитель­ства.

По рекомендуемой литературе необходимо ознакомиться с историей развития автоматики, со вкладом отечественных ученых в разработку теории автоматического регулирования.

Тема I. Общие сведения о системах автоматики и составляющих ее элементах

Структура и назначение отдельных систем автоматики и телемехани­ки. Функциональные схемы систем автоматического контроля, управления и регулирования. Функции элементов автоматики и телемеханики. Деление элементов по назначению и по принципу действия. Понятие о датчиках, усилителях, стабилизаторах, переключающих и исполнительных устройст­вах. Общие характеристики элементов - коэффициент преобразования, (статический, динамический и относительный), порог чувствительности, погрешности. Обратные связи, их виды, влияние обратной связи на характеристики элемента. Характеристики элементов в динамическом режиме.

Методические указания

Со структурными схемами трех типов систем: автоматического контроля АСК, автоматического управления АСУ и автоматического регу­лирования АСР - можно ознакомиться по[1], с. 7 или [2], с. 10, рис. I-I. Следует обратить внимание, что АСР представляет собой замкнутую цепь воздействий.

При значительном расстоянии между объектом контроля и пунктом управления системы автоматики преобразуются в системы телемеханики.

В эти системы дополнительно включаются приемники, передатчики и кана­лы связи.

Из динамических характеристик наиболее часто применяются частот­ные и переходные. Учащемуся достаточно рассмотреть переходную характеристику, т.е. зависимость выходной величины от времени при скачкообразном изменении входной величины.

Вопросы для самопроверки

1. Приведите блок-схему автоматической системы регулирования, объясните назначение отдельных блоков.

2. Как подразделяются элементы автоматики по характеру выполняе­мых функций?

3. Дайте определение датчика, усилителя, стабилизатора.

4. Что такое коэффициент преобразования (передачи)?

5. Каковы причины появления погрешностей элементов и систем автоматики?

6. Что называется порогом чувствительности?

7. Для каких целей применяется обратная связь?

8. Чем отличается отрицательная обратная связь от положительной?