automatizační technika

UČÍME V PROSTORU

Název předmětu:

Název a ID tématu:

Zpracoval(a):

Automatizační technikaAutomatizační technika

Automatizační prostředky (EL 54)

Ing. Josef KovářIng. Josef Kovář

ELEKTROTECHNIKAELEKTROTECHNIKA

Úvod do automatizaceÚvod do automatizace

AUTOMATIZACEAUTOMATIZACE představuje představuje významný prostředek pro zvýšení významný prostředek pro zvýšení produktivity, jakosti a konkurenční produktivity, jakosti a konkurenční schopnosti výroby a služeb. schopnosti výroby a služeb.

Je to proces, kdy technická zařízení Je to proces, kdy technická zařízení využíváme k nahrazení nejen fyzické využíváme k nahrazení nejen fyzické práce člověka, ale zejména k práce člověka, ale zejména k nahrazení duševní řídicí činnosti lidí.nahrazení duševní řídicí činnosti lidí.

Trocha historieTrocha historie

Slovo automat je řeckého původu - autómatos = sám o sobě jednající.

AUTOMATIZAČNÍ PROSTŘEDEKAUTOMATIZAČNÍ PROSTŘEDEK- technické zařízení nebo programový technické zařízení nebo programový

prostředek, který je možno využít při prostředek, který je možno využít při automatizaci. automatizaci.

Rozdělujeme je podle různých hledisek: Rozdělujeme je podle různých hledisek: podle druhu zpracovávané energiepodle druhu zpracovávané energie

(elektrické, pneumatické, hydraulické, (elektrické, pneumatické, hydraulické, optické, mechanické)optické, mechanické)

podle vykonávané funkcepodle vykonávané funkce (čidla, (čidla, převodníky, akční členy, regulátory, řídicí převodníky, akční členy, regulátory, řídicí počítače, průmyslové komunikační sítě…)počítače, průmyslové komunikační sítě…)

Druhy automatizačních prostředků Druhy automatizačních prostředků

Podle fyzikální podstaty rozlišujeme Podle fyzikální podstaty rozlišujeme automatizační prostředky: automatizační prostředky:

pneumaticképneumatické hydraulické hydraulické elektrickéelektrické

Volba druhu závisí na požadovaných Volba druhu závisí na požadovaných technických a provozních technických a provozních vlastnostech řídicího systému. vlastnostech řídicího systému.

Pneumatická energie využívá stlačený vzduch, který se vyrábí pomocí kompresorů a uchovává se v tlakových nádobách. Výhody:•nezpůsobuje jiskření•spolehlivě pracuje i ve vlhkém a prašném prostředí•snese velké a nárazové zatížení•jednoduchá konstrukce, údržba, spolehlivost, životnost•možnost tlumeníNevýhody:•při konstantní teplotě jeho stlačitelnost•signál lze přenášet na vzdálenost do 300 m•menší funkční rychlost než u el. přístrojů•vysoké ceny kompresorových stanic•činnost ovlivňuje teplota

Hydraulická energie využívá olej, který je při konstantní teplotě nestlačitelný.

Výhody:•dosažení velkých sil a momentů•značná životnost a spolehlivost systému

Nevýhody:•značná náročnost na výrobu, na přesnost geometrických tvarů a vůlí•velká náročnost na čistotu kapaliny•nutnost svádět prosáklý olej zpět do zásobníku•omezené vzdálenosti přenosu do 60 m•složitá konstrukce

Elektrický systém

Výhody:•signál může být stejnosměrný, střídavý, spojitý, nespojitý•okamžité šíření signálu na neomezené vzdálenosti•snadné zpracování velkého počtu regulovaných veličin•možnost použití zesilovačů•snadný přenos výkonu•snadné provádění operací s el. signály jak v analogové, tak i číslicové formě

Nevýhody:•nelze použít ve výbušném prostředí

Schéma automatického řízeníSchéma automatického řízení

Schéma automatického ovládáníSchéma automatického ovládání

AUTOMATICKÉ OVLÁDÁNÍ je charakterizováno přímým otevřeným řetězcem bez zpětné vazby.

Příklady Příklady automatizačních prostředkůautomatizačních prostředků

Vstupní Vstupní - snímače - např. tlačítka, - snímače - např. tlačítka, přepínače, potenciometry, relé, paměti, přepínače, potenciometry, relé, paměti, snímače fyzikálních veličin, A/D převodníkysnímače fyzikálních veličin, A/D převodníkyZprostředkovacíZprostředkovací – převodníky signálů, – převodníky signálů, zesilovače, log. obvody, regulátory, počítače zesilovače, log. obvody, regulátory, počítače (jednočipové, průmyslové, PLC…) (jednočipové, průmyslové, PLC…) VýstupníVýstupní – výkonové zesilovače, regulační – výkonové zesilovače, regulační orgányorgány

Výstupní členyVýstupní členy

ZesilovačZesilovač - každé zařízení, které - každé zařízení, které umožňuje vstupním signálem nízké umožňuje vstupním signálem nízké úrovně ovládat výstupní signál vyšší úrovně ovládat výstupní signál vyšší úrovně, dodávaný z napájecího úrovně, dodávaný z napájecího zdroje. zdroje.

Poměr obou signálů se nazývá zesílení. Poměr obou signálů se nazývá zesílení.

Nespojité hydraulické zesilovače se používají při realizací základních logických funkcí. Jsou to zařízení, která umožňují otevírání a hrazení proudu kapaliny.

Spojité hydraulické zesilovače se používají především pro regulační účely. Nespojité hydraulické

zesilovače (a,b) Spojité hydraulické zesilovače (c,d)

Akční členy Akční členy Aby řízený objekt dosáhl žádaného stavu, musí řídicí systém aktivně a cílově ovlivňovat vstupní veličiny řízeného objektu. V praxi to znamená řídit, tj. zvětšovat nebo zmenšovat toky látek a energií vstupujících do technologického procesu pomocí akčních členů.

Elektrické pohony Elektrické pohony

Základní části elektrického pohonu ventilů

Stejnosměrné motoryStejnosměrné motory

Pro řízení parametrů el. energie použité k napájení stejnosměrného motoru se užívají usměrňovače a stejnosměrné měniče.

Princip stejnosměrného měniče

Jednofázový můstkový střídač

Indukční motoryIndukční motoryJednofázový měnič - měnící frekvenci napájecího

napětí - tvořený dvěma antiparalelně zapojenými usměrňovači U1 (tyristory T1, T2) a U2 (tyristory T3, T4,) z nichž U1 propouští pulzy tvořící kladnou půlvlnu a U2 zápornou půlvlnu výstupního lichoběžníkového napětí Uv.

Krokové motoryKrokové motoryVzhledem k rozvoji číslicové techniky se rozšiřuje užití krokových motorů, jejichž úhel natočení hřídele je dán počtem impulzů přivedených na řídicí vinutí. Charakteristickým znakem je proto nespojitý pohyb hřídele, daný úhlovými skoky = kroky, které jsou odezvou rotoru na jeden řídicí impulz.

Krokový motor s pasivním rotorem.

Motory s piezoelektrickým pohonemMotory s piezoelektrickým pohonemNový typ pohonů. Slučují v sobě jednoduchou mechanickou stavbu s nízkými otáčkami či rychlostí, vysokým momentem a tichým chodem. Jsou používány ve fotoaparátech a kamerách, v robotíce i v automobilovém průmyslu. Konstruují se jako lineární nebo rotační.

Podstatou funkce piezoelektrických motorů je vyvolání deformace povrchové vrstvy statoru, která se převádí na rotační pohyb rotoru.

Eelektroda 1Eelektroda 2Eelektroda 3

Střídavě poůlarizovaná piezoelektrická vrstva

Piezoelektrická vrstva

Elastická vrstva

Elastická vrstva

Struktura piezoelektrického měniče

Konstrukční řešení piezoel. motoru

Deformace vlivem přiloženého napětí

Přenos signálů Přenos signálů

Prostředky pro přenos signálů:Prostředky pro přenos signálů:

Jednotlivé prostředky si mezi sebou musí Jednotlivé prostředky si mezi sebou musí předávat signály. předávat signály. SnímačSnímač naměří nějakou naměří nějakou hodnotu fyzikální veličiny na měřené hodnotu fyzikální veličiny na měřené soustavě a přes rozhraní ji posílá přes soustavě a přes rozhraní ji posílá přes zesilovačzesilovač a a převodníkpřevodník do do regulátoruregulátoru. . Z regulátoru vystupuje jiný signál, který Z regulátoru vystupuje jiný signál, který následně působí zpět na následně působí zpět na regulovanou regulovanou soustavu.soustavu.

Pro přenos se používají:Pro přenos se používají:

Mechanický signál Mechanický signál (táhla, bowdeny, (táhla, bowdeny, řemeny apod.)řemeny apod.)

Pneumatický signál Pneumatický signál (různé typy potrubí)(různé typy potrubí) Hydraulický signál Hydraulický signál (různé typy potrubí)(různé typy potrubí) Elektrický signál Elektrický signál (twistedpair, koax) (twistedpair, koax) Optický signál Optický signál (plastová, skleněná (plastová, skleněná

vlákna)vlákna)

Seznam použité literaturySeznam použité literatury KNIHA: BENEŠ, Pavel. Automatizace a automatizační technika.

Praha: Computer Press, 2000, ISBN: 80-7226-248-3.  PETERKA, Jiří. eArchiv.cz . 14.11.2013. Přístup ke zdroji:

http://www.earchiv.cz/a96/a645k150.php3