Elementele unui system de reglare automat ( SRA)

Proiect pentru evaluare la modulul 3

Elemente de proiectare

Elementele unui system de reglare automat ( SRA)

Argument

Prin automatizarea proceselor de productie se urmareste eliminarea interventiei directe a omului in aceste procese asigurandu-se desfasurarea lor in conformitate cu anumite cerinte impuse fara interventia operatorului .

Principalele avanteje ale automatizarii constau in : cresterea productivitatii muncii ,imbunatatirea calitatii muncii ,reducerea efortului intellectual depus de oameni in cadrul procesului de productie .

In structura orcarei instalatii automatizate se disting : instalatia tehnologica si dispozitivul de automatizare .

Instalatia tehnologica cuprinde ansamblul utilajelor in care se desfasoara procesul tehnologic iar dispozitivul de automatizare reprezinta totalitatea elementelor care asigura automatizarea instalatiei tehnologice . instalatia tehnologica impreuna cu dispozitivul de automatizare formeaza sistemul automat.

Cele mai simple sisteme automate sunt sistemele de comanda automata

Principalul avantaj al sistemelor de reglare fata de sistemele de comanda automata consta in faptul ca influenta perturbatiilor asupra marimii de iesire este mult redusa .

Astfel sa presupunem ca dion cauza unor perturbatii ,turatia motorului creste peste valoarea dorita . Tensiunea data de tahogenerator creste iar diferenta dintre tensiunea data de potentiometru si tensiunea data de tahogenerator va scadea ;in consecinta tensiunea de la iesirea amplificatorului se va micsora determinand micsorarea tensiunii de alimentare a motorului si in final a tiuratiei lui

Sistemele de reglare automata (SRA) asigura o anumita variatie in timp a uneia sau a mai multor marimi de iesire ale instalatiei tehnologice in functie de evolutia in timp a uneia sau a mai multor marimi de intrare .Ele sunt descries cu ajutorul unei scheme de elemente (schema functionala sau schema unui bloc ).

Elementul unui system de reglare automat (elemental de automatizare )este o parte componenta a unui system automat care indeplineste o functie de sine statatoare .

Generalitati

Principalele avantaje ale automatizarii constau in cresterea productivitatii muncii,imbunatatirea calitatii muncii ,reducerea efortului intellectual depus de oameni in cadrul procesului de productie.

Cele mai simple sisteme automate sunt sistemele de comanda automata ;un astfel de system este urm:

S1 (IT) - reprezinta instalatia tehnologica

S2 - rep. dispozitivul de automatizare

m - marimea de executie

y - marimea de iesire

u - marimea de comanda

Modificarea dupa dorinta a marimii de iesire se obtine prin modificarea marimii de comanda fara interventia directa a operatorului uman asupra instalatiei tehnologice .

De exemplu in cazul instalatiei de comanda a turatiei unui motor electric de current continuu:

O reprezentare mai detaliata a instalatiei de comanda unde Tr1 si Tr2 poarta numele de traductoare ne-o prezinta desenul de mai sus .Traductoarele convertesc o marime neelectrica oarecare (deplasare ,presiune,temperature etc.).In cazul de fata cu Tr1 s-a notat potentiometrul care transforma deplasarea cursorului in tensiunea de intrare a amplificatorului A si cu Tr2 tahogeneratorul care converteste turatia motorului in tensiune continua G.

Reprezentarea tipizata in fig de mai sus poate fi folosita pentru majoritatea sistemelor de comanda automata ,semnificatia elementelor componente fiind desigur diferita de la caz la caz .

In realitate ,legea de dependenta a marimii de iesire in functie de marimea de intrare poate fi afectata de diferite marimi perturbatoare .In cazul sistemului reprezentat mai sus de pilda sarcina mecanica poate varia tensiunea de alimentare a potentiometrului se poate modifica .Efectul acestor marimi perturbatoare notate cu P1 si P2 in fig noastra nu poate fi corectat de catre un system de comanda si se impune ,de aceea,efectuarea unei comparatii intre marimea de intrare si marimea de iesire .

Pe langa blocurile si marimile intalnite anterior mai intalnim elemental de comparatie in care se calculeaza diferenta(abaterea)intre marimea de referinta si marimea de iesire,iar intregul system automat actioneaza astfel incat sa maicsoreze cat mai mult abaterea.Legatura de la iesire al elementului de comparative se numeste legatura de reactie si atunci cand marimea de iesire este o marime electrica aceasta legatura este pur si simplu un conductor.

Atunci cand marimea de iesire se scade din marimea de referinta ,reactia se numeste negative.Daca elemental de comparative s-ar fi obtinut nu diferenta ci suma dintre marimile de intrare si referinta reactia s-ar di numit pozitiva.In sistemele automate reactia este in totdeauna negative.

in cadrul teoriei sistemelor de reglare automata se demonstreaza ca oricare asemenea system poate fi echivalent cu figura prezentata ,avand un singur regulator automat.

In concluzie sistemele de reglare automata (SRA),a caror reprezentare generala este data de figura reprezentata mai sus.Elementul unui system automat (elemental de automatizare )este o parte componenta a unui system automat care indeplineste o functie de sine statatoare .

Clasificarea sistemelor de

reglare automata

Sistemele automate pot fi clasificate dupa urmatoarele criterii:

1.Dupa numarul marimilor de comanda si al parametrilor reglati se disting:

-SRA monovariabile (cu o singura intrare si o singura iesire)

2.Dupa modul de variatie in timp a marimii (sau marimilor)de referinta exista:

-sisteme de stabilizare la care marimea de referinta este constanta

-sisteme cu program la care marimea de referinta variaza dupa un program prestabilit.

-sisteme de urmarire la care marimea de referinta variaza arbitrar.

3.Dupa dependenta legii de variatie,de valoarea marimilor electrice din sistemul SRA sunt :

-liniare

-neliniare

In cazul primelor legea de variatie este independenta de valoarea marimilor de referinta,de iesire ,de comanda si de executie,iar in cazul celor neliniare ,aceasta lege se modifica o data cu cresterea marimilor mentionate.

4.Dupa modul de variatie in timp a marimilor electrice principale ,sistemele de reglaj automat se impart in :

-SRA continue

-SRA discrete

In cazul SRA continue ,narimile electrice care se transmit de la un bloc la altul sunt diferite de zero pe toate axa timpului ,in vreme ce in sistemele discrete ele iau valori diferite de zero doar pt. anumite valori ale timpului.

5.Dupa viteza de variatie a marimilor electrice din interiorul SRA si in special dupa viteza de variatie a semnalelor din interiorul instalatiei tehnologice se disting:

-SRA pentru procese lente

-SRA pentru procese rapide

6.Dupa gradul de adaptare a sistemelorla parametrii instalatei tehnologice ,exista :

-SRA cu acordare fixa

-SRA cu acordare automata (autoadaptive)

Dupa caracteristicile lor constructive ,SRAse divid in :

-specializate

-unificate

Sistemele de reglaj automat specializate sunt destinate unui anumit process tehnologic sau in cel mai bun caz , unei clase restranse de procese tehnologice .Folosirea lor este limitata de urmatoarele dezavantaje:

-flexibilitate redusa

-cost ridicat

-intretinere costisitoare

Sistemele de reglaj automat unificate se construesc din elemente de automatizare care se pot interconecta in mai multe moduri deoarece semnalele(marimile electrice)la intratea si la iesirea lor variaza in aceasi gama.Cele mai utilizate game de semnal unificat sunt: 2÷10 mA; 4÷20 mA; 0÷10 mA; -10V÷10V; 0÷5V; 1÷5V.

Elementele de automatizare care pot intra in componentaunui SRA pot fi clasificate astfel:

Traductoarele convertesc diverse marimi fizice neelectrice (presiune,temperature,debit,etc.)intr-o marime electrica care nu variaza in gama unificata ;de aici rezulta necesitatea adaptoarelor care convertesc semnalul dat de traductor in semnal unificat.

8.Dupa natura elementelor constructive folosite ,sistemele de reglej pot fi :

-electronice

-pneumatice

-hidraulice

In cazul ultimelor doua categorii de SRA,semnalele ce se transmit de la un bloc la altul numai sunt de natura electrica ci sunt presiuni.

Este de remarcat ca in Romania se fabrica dinainte de 1970 un system complet de elemente de automatizare cu semnaf unificat electric si mai multe elemente de automatizare pneumatice.

Cap.2

2.1.Regimurile de functionare ale sistemelor

de reglaj automat

Regimul normal de functionare al unui system de reglare automat este regimul stational definit ca regimul in care marimile de iesire si de referinta au aceasi forma de variatie in timp.

In timpul functionarii SRA apar,insa, variatiile ale marimilor perturbatoare.Ca urmare a variatiei in SRA apare un regim tranzitoriu in timpul careia variatia in timp a marimii de iesire nu mai depinde cea a marimii de referinta ci de structura sistemului.

In cursul acestui regim marimile reglate pot aveavalori si variatii in timp nepermise care pot adduce chiar la distrugerea instalatiei tehnologice comandate, de aceea ,cunoasterea regimului tranzitoriu este importanta pentru a se stabili din proiectare masuri de protejare a instalatiilor si a procesului tehnologic .

Dupa terminarea regimului tranzitoriu ,un SRAproiectat correct revine la un nou regim stationar.

2.2Performantele sistemelor de

reglaj automat

Pentru a se putea aprecia comportarea SRA si pentru a le putea compara intre ele ,este necesara definirea unor indici de calitate sau performanta.

Acestea pot fi clasificate in urmatoarele categorii:

-performante diferite cu ajutorul curbei de variatie in timp a semnalului de iesire

-performante definite cu ajutorul curbei de variatie in functie de frecventa a raportului dintre amplitudinea semnalului de iesire si amplitudinea semnalului de referinta atunci cand acesta este sinusoidal ,de frecventa variabila.Aceasta diagrama se numeste raspunsul la frecventa.

-stabilitate

Diagrama semnalului de iesire depinde de variatia in timp a semnalului de referinta si de variatia in timp a perturbatiilor.

Pentru a defini performantele SRA in raport cu intrarea se iau in consideratie pt. semnalele de referinta formele tipice de variatie in timp .Dintre acestea ,principalele performante se definesc cu ajutorul unui semnal treapta aplicat la intrare .Performantele SRA pt. variatia treapta a semnalului de la intrare .

In aceasta situatie ,semnalul de iesire ,in mod ideal ,ia forma unui semnal treapta de valoare yi

Diferenta dintrecurba reala si valoarea yi :

Se numeste eroare si in cazul sistemelor bine reglate trebuie sa tinda catre zero. Daca legatura de reactie a SRA nu contine nici regulator nici traductor semnalul de intrare se confunda su semnalul de executie.

Performantele SRA definite cu ajutorul diagramelor se impart in :

-performante referitoare la regimul stationar

-performante referitoare la regimul tranzitoriu .

Concluzii

Simulatorul dezvoltat a fost utilizat cu succes pentru studiul influentei parametrilor de acordare asupra dinamicii SRA ,precum si pentru tedtarea diferitelor strategii si euristici de determinare a unor parametric de acordare ,care sa conduca la performante optime ale procesului de reglare automata. In urma colaborarii Expert Automatist-Iginer de cunostinte ,utilizand experienta practica si rezultatele simulatorii a rezultat o baza de cunostinte care ulterior s-a dovedit coeficienta si completa.Aceasta a construit baza viitorului system expert si ea a fost imbogatita ca urmare a testarilor ulterioare ale functionarii acesteia.

Bibliografie

Damachi E. Tunsoia -Electronica . EDP-BUC.

2.Gray P.E.-Bazele electronicii muderne.

3.Vacarescu A. -Dispozitive semiconductoare-manual de utilizare ETH.

4.Ceanga E. Tusac I. Miholca C. -Electronica industriala si automatizari.

5.Savescu M.-Circuite electronice .

6.Cartureanu V. Iancu O. -Materiale si componente electronice.

7.Internet -Electronica si automatizari.