Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Automatizační systémy I Ing. Josef Madaj kabinet Aut – suterén SPŠ Chomutov, VŠDS Žilina ZVT a.s.,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Automatizační systémy I Ing. Josef Madaj kabinet Aut – suterén SPŠ Chomutov, VŠDS Žilina ZVT a.s.,"— Transkript prezentace:

1 Automatizační systémy I Ing. Josef Madaj kabinet Aut – suterén SPŠ Chomutov, VŠDS Žilina ZVT a.s., LOBB a.s., ZPA a.s (3 x 4) hod skupinová konzultace - 0 hod pracovní seminář - 30 hod / semestr část 1.

2 2 Požadavky ke zkoušce účast na skupinové konzultaci ! semestrální práce – zadání: –http://web.spscv.cz/~madaj/sempras1.pdf požadavky na úpravu semestrální práce: –http://web.spscv.cz/~madaj/uabspr.pdf vzorový titulní list a prohlášení: –http://web.spscv.cz/~madaj/pr1.doc –http://web.spscv.cz/~madaj/pr2.doc písemný test na min. 60%, osobní účast na zkoušce

3 3 Doporučená literatura Balátě, J.: Automatické řízení, BEN, 2003 Kubík a kol.: Teorie automatického řízení, SNTL-ALFA Kol. autorů: Automatizace a automatizační technika, 4 díly, ČM spol. pro aut., Computer Press, 2000 Švarc, I.: Automatizace, Automatické řízení, VUT Brno, 2003 Rampas: Automatizace I, II, skripta SPŠ a VOŠ Chomutov Šmejkal, Martinásková: PLC a automatizace, BEN, 2002 Šmejkal, I.: PLC a automatizace 2., BEN, 2005 Novák, V.: Základy fuzzy modelování, BEN, 2002 Kol. autorů, Prostředky průmyslové automatizace, VUTIUM, 2006 Shmid, D. a kol.: Řízení a regulace pro strojírenství a mechatroniku, EUROPA-SOBOTÁLES, 2005 Odborné časopisy: Automatizace, Automa, Sdělovací technika

4 4 Doporučená literatura BEN edice Senzory neelektrických veličin 5 dílů: Kreidl, M.: Měření teploty – senzory a měřící obvody, BEN, 2005, 1. díl Lysenko, V.: Detektory pro bezdotykové měření teplot, BEN, 2006, 2.díl Bejček, Ďaďo, Platil: Měření průtoku a výšky hladin, BEN, 2006, 3. díl Kreidl, M., Šmíd, R.: Technická diagnostika, BEN, 2006, 4. díl Fukátko, T.: Detekce a měření různých druhů záření, BEN, 2006, 5. díl Kreidl, M.: Senzory, skripta ČVUT, 1993 Martinek, R.: Senzory v průmyslové praxi, BEN, 2004 Pokorný, M.: Umělá inteligence v modelování a řízení, BEN, 1996 Štulpa, M.: CNC obráběcí stroje a jejich programování, BEN, 2006 Pohorský, J.: HDO – hromadné dálkové ovládání, BEN, 2002 Přibyl, Svítek: Inteligentní dopravní systémy, BEN, 2002

5 5 Úvod – obsah kurzu Historie, budoucnost, důvody a přínosy Prostředky automatického řízení –Statické a dynamické vlastnosti, –Senzory, –Členy pro přenos, úpravu a zpracování signálu, –Akční členy, Automatické řízení –Logické řízení, PLC, –Spojitá regulace, –Číslicová regulace, Komunikace v automatizovaných systémech

6 6 Cíle kurzu – student dokáže shrnout šíři záběru oboru definovat základní pojmy oboru popsat typické vlastnosti a funkci technických zařízení v regulačním obvodu vysvětlit fyzikální principy snímačů řešit logické obvody vysvětlit činnost PLC vysvětlit činnost regulačního obvodu popsat vlastnosti a použití spojitých regulátorů popsat vlastnosti a použití nespojitých regulátorů vysvětlit blokové schéma číslicového reg. obvod použít komunikační prvky v automatizaci

7 7 Historie automatizace fyzické práce Starověk: páky, kladky, kola, pára – např. Herón Středověk – rozvoj mechanismů (čerpadla vody pro doly, mlýny, varhany, hodiny, orloje, zvonkohry, mechanické hračky), jednoduché programování (kolíčkové válce) Novověk - průmyslová revoluce –Wattův odstředivý regulátor r (první regulace) –Jacquardův tkalcovský stav okolo r s programovacím děrovaným pásem 1913 první montážní výrobní linka hromadné výroby (Henry Ford) – automaty ve výrobě

8 8 Moderní historie automatizace duševní činnosti 1896 el. stroj pro sčítání obyvatelstva (Hollerith) –Tabulating Machine Co, –1911 Computing-Tabulating-Recording Co, –1924 International Business Machine Corp. (dnes IBM) 1943 reléový počítač MARK I (Harvard) 1944 elektronkový počítač ENIAC 1947 objev tranzistoru (Schockley Nob.C. 1956) 1958 první integrovaný obvod 1971 první mikroprocesor (Intel 4004) –pružná automatizace změnou programu 70. léta 20. stol. rozvoj PLC, 80. léta 20. stol. CNC, prvky UI.

9 9 Budoucnost a trendy Využití poznatků jiných vědních oborů Automatizace nevýrobních procesů Automatizace budov Logistika Diagnostika a zabezpečení Domácnost a spotřební technika Vliv mikroelektroniky – již dnes patrný Komunikace, sítě Aplikace pro člověka (medicína, pomoc…) Použití UI pro automatizaci

10 10 Důvody automatizace Vynucená automatizace (nezáleží na investici) –ochrana života a zdraví (extrémní podmínky, jedy …) –vyloučení lidského faktoru –nemožnost nasazení lidské síly (kosmos, hlubiny, cévy …) –limit lidských smyslů (množství údajů, rychlost reakce) Ekonomická automatizace (zisk je nejdůležitější) –snížení nákladů výrobních, režijních … –zvýšení produktivity, objemu výroby, kvality –zkrácení doby vývoje a výroby –pružná reakce na požadavky trhu Ostatní důvody –zvyšování pohodlí člověka –poskytování informací (sledování stavu zařízení, technologie) –ekologie – monitorování prostředí, spalování … –zábavní průmysl, hračky

11 11 Přínosy automatizace Zkrácení doby výroby a rychlá reakce na požadavky trhu Zvýšení jakosti, spolehlivosti a přesnosti Snížení výrobních nákladů –Lepší organizace výrobních procesů –Úspora materiálu, energií, ploch skladů a výroby –Snížení nákladů na nekvalitní produkci –Odstranění drahé lidské práce –Snížení mzdových nákladů –Využití levných sazeb energií (noční proud …) Optimalizace výrobních nákladů Rychlé a přesné informace o výrobě

12 12 Rozdělení prostředků - kriteria Vztah k informaci –získání, přenos, zpracování, uchování, využití Energie –mechanická, el., pneu., hydraulická, optická Signál –analogový, nespojitý (v čase, v amplitudě) Konstrukce –jednoúčelové, stavebnicové, kompaktní Interakce s okolím –klima, korozivita, explozivita, nebezpečný dotyk Funkce –ovládání, regulace, signalizace, zabezpečení, vyšší řízení, pomocné

13 13 Vlastnosti prostředků Statické vlastnosti (závislost mezi vstupem a výstupem v ustáleném stavu) –charakteristika y = f(x), ideál y = k · x + q –nelinearita (typické nelinearity), –linearizace funkce, pracovního pásma a bodu –získání (ne/citlivost, přesnost, chyby) Dynamické vlastnosti (přechod z jednoho do druhého ustáleného stavu) –diferenciální popis, Laplaceova transformace, 1(t), δ(t) –operátorový přenos F(p)=výstup/vstup –charakteristika frekvenční v log. souřadnicích, –charakteristika frekvenční v komplexní rovině, –charakteristika přechodová (odezva na vstupní signál) –získání přechodové char. (pomalé, stř. a rychlé procesy), chyby Bloková schémata –sériové, paralelní a zpětnovazební řazení, křížené vazby

14 14 Snímače Základní blokové schéma snímače čidlo, měřící obvod, zesilovač, zpracování signálu (linearizace, rozsah), A/D, μP, R využití základních el. veličin pro snímače R = R 20 ( 1 + α · Δυ + β · Δυ 2 + …), R = ρ · l / S, C = ε 0 · ε R · S / d, L ≈ ( μ, l ), M ≈ ( μ, l ) nejčastější: teplota, poloha, průtok, hladina

15 15 Snímače teploty elektrické –odpor kovů Pt a Ni (Pt100, Pt500, Ni1000), –odpor polovodičů (termistor) = pozistor, negastor dilatační –dvojkovy (dva s rozdílnou roztažností = „bimetal“), –plyny, –kapaliny + Hg, speciální –termoelektrický jev (Pt jako referenční kov), –oscilace Si výbrusu (krystal) f ≈ ∆υ, –pyrometrie, IR, pyroelektrický jev (PIR čidla), –kvantový jev – R, U f a I z PN přechodu –termobarvy, žároměrky, tužky

16 16 Snímače polohy odporové snímače –rozlišení, linearita, životnost, tepl. koef., provozní moment, šum, –provedení: rotační, přímočaré, víceotáčkové –tvar dráhy, pohyb jezdce, materiál dráhy –zapojení: reostat, potenciometr, můstek nespojité mechanické snímače (koncové spínače) magnetické bezdotykové snímače –jazýčkové relé, Wiegandova sonda indukčnostní (tlumivky) a indukční (trafo) snímače –princip nespojitého indukčnostního snímače selsyny (přenos nebo měření úhlů) kapacitní snímače (normální/diferenciální – spojité/nespojité) –měřící metody: můstkové, zpětnovazební, rezonanční optické snímače –měření polohy: absolutní / inkrementální –indikace polohy: jednocestné / reflexní (závory, záclony, mříže) optické vláknové senzory – využití indexu lomu, mech. vlákna ultrazvukové snímače

17 17 Snímače průtoku měří objemové nebo hmotnostní množství rychlostní snímače –průřezové: clona, dýza, trubice Pitot a Venturi –rotametr, turbinkový, indukční, ultrazvukový, vírový, anemometrický objemové snímače –dávkovací, zvonový, měchový

18 18 Snímače hladiny plovákový (+ mechanický převod na R snímač) kapacitní (volba elektrod podle kapaliny) hydrostatický –vlastnost kapalin (tlak na dně úměrný výšce sloupce) radarové (princip pulzní nebo spojitý) ultrazvukové (echolot) radioizotopové –s absorpcí záření průchodem materiálu –se změnou vzdálenosti mezi zářičem a detektorem

19 19 Přenos signálu mechanický –táhla, bowdeny, páky, kladky, ozubená kola, membrány, vlnovce, písty pneumatický –potrubí (plast, kov), hadice hydraulický –potrubí (kov), pancéřované hadice –setrvačnost kapaliny = vznik rázů → jen malé délky elektrický – nf, vf a koax. kabely optický – vlákna (1vid, vícevid, gradient, plast) zesilovače (an.), tvarovače (dig.), filtry (šum)

20 20 Převodníky signálové –přirozený fyzikální na jednotný signál (unifikace) mezisystémové –unifikované signály různých energií navzájem A/D přímé –paralelní, kompenzační, komparační, A/D s mezipřevodem –s jednoduchou nebo dvojitou integrací, U/f D/A –s váhovými odpory, síť R-2R

21 21 Zpracování signálů zesilovači spojité, nespojité elektro -nické, -technické, pneu, hydraulické lineární, nelineární ss, nf, vf, širokopásmové symetrické, nesymetrické operační, výkonové, oddělovací elektronkové, tranzistorové, tyristorové, integrované, magnetické zpětné vazby pro – stabilitu, zkreslení, zesílení, linearitu, dynamiku, impedanci ztrátový výkon = teplo operační zesilovač: Rin→∞, Rout→0, Au→∞

22 22 Logické prvky elektrotechnické – relé (stykač) –elektromagnetická, jazýčková, polarizovaná, magnetoelektrická elektronické –HW logika: hradla RTL, DTL, TTL, hr. pole –SW logika: μP, PC, PLC pneumatické –statické (využití tlaku média), –dynamické (fluidika – využití vlastností proudění média) rozvoj v 60. letech 20. stol.

23 23 Akční členy využití informace: pohon + regulační orgán pohon – blokové schéma el. motory: –ss: derivační, sériový, kompoudní –stř: 3f asynchronní, 1f, 1f komutátorový –krokový: s aktivním / pasivním rotorem pneumatické –membránové, pístové (1 a 2činný) hydraulické –pístové (pouze 2činný) regulační orgány –všeobecné: ventily, šoupátka, klapky, žaluzie... –speciální: zdymadla, rozvodná kola, karburátor –charakteristiky: rychlootvírací, lineární, parabolické...

24 24 Automatické řízení - Logické logická algebra – výroková (Booleova) výrok je tvrzení o kterém je možné rozhodnout zda platí nebo ne logická proměnná: 1/0, H/L, true/false logické spojky: –ne (not) = negace –a, i (and) = součin –nebo (or) = součet zákony algebry –dvojitá negace, DeMorganův, absorpce negace, absorpce třetího, agrese a neutralita 0 a 1 atd.

25 25 Kombinační obvody zadání: slovní, vzorcem, pravd. tabulkou, seznamem indexů, Karnaughovou mapou základní log. funkce: NOT, NAND, NOR, AND, OR, XOR minimalizace: algebraická, numerické metody (PC), Karnaughovou mapou realizace – schéma zásady použití TTL hradel NOR, NAND obvyklé kombinační funkce –selektor, dvojkový dekodér, multiplexer

26 26 Sekvenční obvody asynchronní / synchronní klopné obvody: –astabilní (generátory impulsů), –monostabilní (časování), –bistabilní: RS, RST, T, D, JK vstupy kl. obvodů: S, R, T, D, J, K, Clk, U/D, výstupy kl. obvodů: Q, /Q, CyU, CyD výstup v binárním nebo dekadickém kódu, využití: registry, asynchronní a synchronní čítače, μP, paměti, řadiče, stavové automaty

27 27 Děkuji za pozornost


Stáhnout ppt "Automatizační systémy I Ing. Josef Madaj kabinet Aut – suterén SPŠ Chomutov, VŠDS Žilina ZVT a.s.,"

Podobné prezentace


Reklamy Google