bevezető irányítástechnikai alapismeretek - dr. petz ernő

5/11/2018 Bevezet irnytstechnikai alapismeretek - Dr. Petz Ern

1/46

A magyarmuszaki foiskolak egyseges iranyitastechnikaijegyzetsorozata

.1 . fuzet

Bevezeto lranyitastechnlkai alapismeretek

lrtaDr. Petz Erno

cirnzetes egyetemi tanar

Kezirat

1996


2/46


3/46

A magyar rmiszaki foiskolak egyseges iranyitastechnikai jegyzetsorozata

A jegyzetsorozat az alabb felsorolt in tezmenyek kozremukodesevel a FoiskolaiI ra ny ita ste ch nik ai Ok ta ta smods ze rta ni Munk ab iz otts ag (F lOM) ir an yita sa va l k es zu lt.

B ank i D on at M uszak i F oisk olaBudapest Gep esze ti es Rendszertechnikai T anszek

B61ya i J an os Ka to na i M t is za ki F oi sk olaBudapest Fegyverzettechnikai TanszekL eg ve de lm i R ak eta - e s TOzer T anszekEne rg etik ai S za kk ep ze si I nt ez etPaks Energetikai Foiskolai Szak

G ep ipari es A uto rnatizalasi M uszaki F oisko la E lektrotech nik a es K ib em etik a T anszekKecskernetKand6 Kalman Muszaki Fo isko laBudapest Mtiszertechnikai es Automatizalasi Intezet

K E E E le lmi szer ip ar i Fo isko la i Ka rSzeged Iranyitastechnika es I nformat ik a Tanszek

Konnytiip ari Mu sz ak i Fois ko laBudapest Gepe sz eti T a n sz ek" M E Dunaujv ar os i F ois ko la i Ka rDunaujvaros

Informatika Intezet

Misko lc i Egye temMiskolcI ranyi ta st echnika i T an szek

Janus Pannonius TudornanyegyetemPolla ck Miha ly Musz ak i Fois ko la i KarPees .

V i ll amos Int ezet

Szechenyi Istvan FoiskolaGyorAu toma ti za la si Tanszek

Ve sz prem i Egye temVeszprernAu toma ti za la s Tanszek


4/46

A SOROZATBAN MEGJELENT JEGYZETEK

Dr. Petz Erno : 1. fuzet, Bevezeto iranyitastechnikai alapismeretek. Bp. 1996Dr. Harkai T.- Dr. Tverdota M. : 2. fuzet, Villamos vezerlestechnika. Bp. 1995.Dr. Bencsik A. - Dr. Madarasz L. : 3. fuzet, Digitalis jelek, digitalis aramkorok.

Bp.1995.

3


5/46

TARTALOMJEG YZEKAlkalmazott jelolesek , 51. Az iranyitastechnika feladatkore 72. Bevezeto alapfogalmak 8

2.1 Ajelek csoportositasa 92.2. Abrazolasi modok, az iranyitasi rendszer szerkezeti reszei 112.3. A hatasvazlattal kapcsolatos fogalmak 12

3 Az ira " "('1.c. .," hnika f I ' 15iranyitas vairajai, az rranyitastec ale osztasa .3.1. A vezerles 153.2. A szabalyozas 163.3. A vezerles es szabalyozas osszehasonlitasa 173.4. Az iranyitastechnika felosztasa 20

4. A szabalyozasi kor 204.1. Szabalyozo szervek 224.2. Szabalyozasok felosztasa 304 3 A bal r .", II rr 32.. sza atyozas lTIlnosegIJe emzOl .4.4. Szabalyozasi kapcsolasok 36

Ajanlott irodalom 45

4


6/46

ALKALND\ZOTTJELOLESEK

aero)hHJnpqC lmq vs=o+joitv (t)w (t)x (t), X (t)xa (t)Xaexb (t), u (t)xb (t)xbs (t)xe (t)xk (t), v (t)xm (t)Xv (t), Y (t)Xw (t)=xae-x (t)Xwm (t)=[xae-x (t)h~C()Xr (t)=xa (t)-xe (t)Xs (t)z(t)AAD

amplitude jelleggorbehelyzet, elmozdulaskomplex egyseg (j2= -1)fordulatszamnyomaskozegaramtomegaramterfogataramkomplex valtozoidaatmeneti fuggvenyvezeto jel, sulyfuggvenyjel, szabalyozott jellemzoalapjelalapertekbemeno jelbeavatkozo jelkisegito beavatkozo jelellenorzo jelkimeno jelmodositott jellemzovegrehajto jelszabalyozasi elteresmarado szabalyozasi elteresrendelkezo jelkisegito szabalyozott jellemzozavaro jel, zavaro jellemzoatviteli tenyezodifferencialasi atviteli tenyezo

5


7/46

AIApFJA(1IAE)JLI NJS (1 L1 )KKkrLMRSTTDTHTFTITLTMTsY Gm)Y (s)o (t)< P< p ( r o )< P t

integralasi atviteli tenyezoaranyos atviteli tenyezoeralinearis abszolut szabalyozasi teriiletlinearis szabalyozasi teriiletnegyzetes szabalyozasi teruletidovel sulyozott linearis szabalyozasi terulethurokerosites (korerosites)kritikus hurokerositesfolyadekszintnyomatekszabalyozoszabalyozott szakaszidoallandodifferencialasi (elebevagasi) idaholtidofelfutasi idointegralasi (utanallasi) idalappangasi idomegindulasi idoszabalyozasi idafrekvenciafuggvenyatvitelifuggvenyegyseglokesfazisszogfazis jelleggorbefazistobblet (fazistartalek)lengesszamtullenduleskorfrekvenciavagasi korfrekvenciahomerseklet (abszolut homerseklet)csillapitasi tenyezoelfordulas

v

r or o cS(8)Sr

6


8/46

BEVEZETO IRANYIT ASTECHNIKAI ALAPISMERETEK

1.Az iranyitastechnika feladatkoreAz ipari, technologiai folyamatok teruleten szigoru elcirasokat kell betartani, hogy agyartassal es a vegtermekkel szemben tamasztott (mtiszaki-technologiai, minosegi,gazdasagi es kornyezetvedelmi) kovetelmenyeknek eleget lehessen tenni es azuzembiztonsag felteteleit biztositani lehessen. Azoknak a funkcioknak,tevekenysegeknek, nuiveleteknek az osszesseget, amelyekkel az eloirtkovetelmenyeknek eleget teszunk ill. amelyekkel az eloirasokat te1jesitjiik, a szobanforgo folyamat iranyitasanak nevezziik.A termelesi folyamatok altalaban anyag- ill. energiaatalakitasi es anyag-energiaszallitasi folyamatok reven valosulnak meg, igy a termelesi folyamatiranyitasanak a feladata, hogy a szukseges anyag- ill. energiaatalakulasi folyamatletrejdjjdn, a kivant mederben maradjon ill. megszfinjdn. Ez termeszetesen csak afolyamatba torteno megfelelo beavatkozasok utjan valosithato meg. Az MSZ 1845011-68 szabvany szerint: az iranyitas olyan rmivelet, amely valamely miiszaki folyamatba,annak letrehozasa (elinditasa), a kivant modon vale fenntartasa, megvaltoztatasa vagymegszuntetese vegett beavatkozik.A termelesi folyamatokhoz hasonloan az iranyitasi miiveletek is gepesithetok. Azember torekvese, hogy e jelentos szellemi megterhelest jelento feladatokat is egyrekiterjedtebben az altala letrehozott muszaki eszkozokre, keszulekekre, un. onmukodoiranyito-berendezesekre (automatikakra) bizza. Az iranyitastechnikai mtiveletekgepesiteset automatizalasnak nevezzuk,Az iranyitastechnika (automatika), - mint miiszaki tudomanyag - az onmukodoiranyitas torvenyszenisegeivel, az iranyitastechnikai rendszerek vizsgalatimodszereivel ill. azok gyakorlati megvalositasaval foglalkozik.

Az iranyitasnak ket modjat kulonboztetjuk meg: Kezi iranyftas az iranyitasnak az a m6dja, amikor az iranyitas valamelyikreszrmiveletet kezelo szemely vegzi,

Onmiikodo iranyitas az iranyitasnak az a modja, amikor valamennyi iranyitasimuvelet kezeloi beavatkozas nelkul megy vegbe.

7


9/46

Fuggetlenul attol, hogy kezi vagy onrmikodo iranyitasi modrol van szo, az iranyitasifolyamat mindenkor az alabbi muveletekbol ill: Erzekeles: ertesules (informacio) szerzes az iranyitas targyat kepezo folyamatrol, iteIetalkotas: dentes az informacio alapjan a rendelkezes szuksegessegerol, Jelformalas: a megfelelo (optimalis) merteku es lefolyasu beavatkozashoz

szukseges jelmodositas ill. jelerosites. Beavatkozas: az iranyitott folyamat befolyasolasa a rendelkezes alapj a n .Az onmukodo iranyitas kereteben az iranyitasi reszrmiveletek tobbseget egyre inkabbprogramozhato iranyitastechnikai eszkozok, szamitogepek latjak el.

2. Bevezeto alapfogalmakFentiekbol kovetkezik, hogy valame1y iranyitasi rendszer ket f6 reszbol ill: az iranyitott rendszer olyan, az iranyitastol fiiggetlen letesitmeny (berendezes, gep,

stb.), amely az iranyitas targyat kepezi, az iranyito rendszer mindazon onrmikodo berendezeseknek az osszessege,

amelyeknek reven az iranyitasi miiveletek letrejonnek es egyuttmukodesukkel aziranyitott rendszer iranyitasa megvalosul.Az egyuttmukodo iranyitastechnikai e1emek egymasra hatast gyakorolnak. Aziranyitasi rendszer azon szerkezeti egysegeinek a 1ancolatat, amelyek az iranyitasihatasokat kozvetitik hataslancnak nevezziik. A hatasokat absztrakcioval jelekneknevezziik, melyeknek legfontosabb sajatossaga, hogy informaciotartalommalrendelkeznek.

.Ielhordozo minden olyan merheto fizikai (kemiai) allapothatarozo (mennyiseg)lehet (pl. elmozdulas, ero, villamos feszultseg, homerseklet, nyomas, tomegaram,teljesitmeny stb.), amely informacio hordozasra alkalmas.

.Iel valamely fizikai allapothatarozonak (mennyisegnek) minden olyan erteke vagyertekvaltozasa, amely egyertelrmien hozza rendelheto informacio szerzesere,tovabbitasara vagy tarolasara alkalmas.

Megkulonboztetesul az iranyitastechnikai gyakorlatban jellemzfiknek nevezziik aziranyitott rendszerhez tartozo jeleket. 8


10/46

2.1 A jelek csoportositasaA jeleket ertekkeszletuk, idobeli lefolyasuk, az informacio megjelenesi formaja es azertek meghatarozottsaga szerint csoportosithatjuk.Az ertekkeszlet szerint: Folytonos ajel, ha - ertelmezesi tartomanyaban - tetszes szerinti erteket felvehet.

(1. abra a, b, d, e) Szakaszos (nem folytonos) a jel, ha ertelmezesi tartomanyaban nem vehet fel

tetszoleges erteket. (1. abra c, f, g, h)Az iddbeli lefolyas szerint: Folyamatos a jel, ha ertekkeszlete adott idotartomany barmelyik idopontjaban

valtozhat (1. abra a, b, c, g) Szaggatott (nem folyamatos) a jel, ha ertekkeszlete adott idotartomanyban nem

minden idopontban valtozhat. (1. abra d, e, f, h)Az informacio megjelenitesi formaja szerint: Analog a jel, ha az informaciot a jelhordoz6 erteke vagy ertekvaltozasa kozvetlenul

kepviseli.t l , abra a, c, (modulalatlan) b, d, e, f (modulaltj) Digitalis a jel, ha az informacio a jelhordoz6 szamjegyet kifejez6, diszkret jelkepi

ertekeiben (k6djaiban) vanjelen. (1. abra g (binarisan k6dolt), h (sorosan k6dolt))Az ertek meghatarozottsaga szerint Determinisztikus a jel, ha erteke meghatarozott idofuggvennyel egyertelmuen

megadhat6. (1. abra valamennyi jele) Sztochasztikus a jel, ha idoben statisztikus lefolyasu, csak valoszimisegszamitasi

m6dszerekkel irhat6 le.

9


11/46

-Jelek Folytonos Szakaszosertekkeszletfi ertekkeszletfi

a. x c.'-

Folyamatos 1,X b.

Analog

-----X X f.

Szaggatottx

x g.x(tv =1Folyamatos

Digitalis------- h.

x x(t1=1011Szaggatott

0 l_llS )t 1 t

Sztochasztikusx

1. abra. A jelek felosztasa(MSZ 1845011-68)

10


12/46

Nagytavolsagu zavarmentes jeltovabbitas igenye eseten modulalt jeleket alkalmazunk.Ebben az esetben a jel informaciotartalmat egy szinuszos vivo vagy pulzusvivo(rendszerint villamos feszultseg) valamely parameterenek valtozasa (modulacioja)reprezentalja, PI. szinuszos jelvivo eseten ennek megfeleloen amplitudomodulacio(AM), frekvenciamodulacio (FM) vagy fazismodulacio (PM) alkalmazasara kerulhetsor. A modulalt jelet kodolas utjan a modulator allitja elo, majd felhasznaloi oidalona modulalt jelbol az eredmenyinformacio levalasztasat a demodulator vegzi, Pulzusvivohullam eseten hasonlo medon pulzus-amplinido (PAM), pulzus-frekvencia(PFM) illetve pulzus-fazis (PPM) modulacio alkalmazhato. Pulzushullamnal valtozoparameter lehet a pulzusszelesseg is. Ehhez rendelt informacio eseten kapjuk a pulzus-szelesseg (PWM) modulaciot (Width = szelesseg). Pulzus-kod modulaciohoz (PCM)jutunk, ha az informaciot a pulzushullam impulzusainak hianya reprezentalja. Pulzus-delta modulacio (P~ vagy DM) eseten az informaciot az irnpulzusok hianya espozitiv vagy negativ amplitudoja kepviseli. Elegendoen gyakori mintavetel eseten azamplitude 0 vagy 1 (1 kvantumnyi) . A negativ amplitude a jelnek az elozo mintahozmert csokkeneset jelenti. A PLiM ugyanis abban kulonbozik a PCM-tol , hogy nem ateljes jelmintat, hanem csak az elozo mintahoz melt valtozasat viszi at.

2.2. Abrazolasi modok, az iranyitasl rendszer szerkezeti reszeiAz iranyitasi rendszereket szerkezeti vazlattal, mukodesi vazlattal vagy hatasvazlattalabrazolhatjuk: Szerkezeti vazlat az iranyitasi rendszemek olyan vazlatos vagy jelkepes szerkezeti

abrazolasa, amely elsosorban a rendszer iranyitasi szempontbol lenyeges reszeittunteti fel. A technologiai es iranyitastechnikai berendezeseket szabvanyosrajzjeleikkel abrazoljuk, Egyik valtozatakent kezelheto az un. folyamatabra,angolul P&I (Process and Instrumentation) sema, amely a kulonbozo meres-technikai es iranyitastechnikai funkciokat megkulonboztetett modon abrazolja (pI.homersekletmeres jelzes, regisztralas es/vagy szabalyozas celjabol), A 16-21.abrakon lathatunk egyszerti peldakat.

Mfikodesi vazlat a hataslanc szerkezeti reszeinek olyan abrazolasi modja, amely ereszek -iranyitastechnikai - funkcionalis szerepenek jelkepi abrazolasabcl all. Aszerkezeti reszeket teglalapok, a jelek utjat pedig hatasvonalak jelkepezik, A 4-5.abrak mutatnak be peldakat.

Hatasvazlat a hataslanc elvonatkoztatott abrazolasi modja, tagokbol eshatasvonalakbol (jelekbol) epul fel. A tagokat es jeleket egyszeni geometriaiaIakzatokkal abrazoljuk (8. abra), amelyekbe a tagok dinamikus viselkedeserejellemzo beirasok ill. abrak szerepelhetnek.

11


13/46

Az iranyitastechnikai rendszerek szerkezeti reszei a keszulek, a szerv, az elem es ajelvivo vezetek Keszillek az olyan szerkezetileg korulhatarolt, tobbnyire a maga egeszeben

kicserelheto egyseg, amelynek onallo technol6giai vagy onallo iranyitasi feladatavan. A keszulek egy vagy tobb szervbol allhat, (PI. mera keszulek, vezerlo keszulek,szabalyozo keszulek.)

Szerv az iranyito rendszemek iranyitasi reszfeladatokat onalloan ellato szerkezetiegysege, A szerv egy vagy tobb elembol allhat. (PI. erzekelo szerv, vegrehajto szerv,beavatkoz6 szerv.)

Elem az iranyitastechnikai szempontb61 tovabb nem bonthat6 resz. Az elem egyvagy tobb alkatreszbol allhat.

.Ielvivf vezetek az olyan osszekottetes (peldaul villamos, pneumatikus vagyhidraulikus vezetek, mechanikai kotes), amelynek feladata a jelek atvitele aziranyitasi rendszer reszei kozott.

2.3. A hatasvazlattal kapcsolatos fogalmakA hatasvazlattal kapcsolatos fogalmak a tag, az iranyitott szakasz, a hatasirany, a be-ill. kimeno jel, a tombvazlat es a jelfolyam abra. Tag az iranyitasi rendszer (hataslanc) valamely tetszes szerint kivalasztott reszenek

(elemenek, szervenek stb.) jelformalo tulajdonsagait kepviselo fogalom, amelyheztehat absztrakci6val jutunk. A tag a jel formalasat kifejezo torvenyszeniseggelegyertelmfien, mindennemii szerkezeti kiviteltol fuggetlenul leirhat6. Etorvenyszeniseg kifejezheto matematikai alakban (pI. differencialegyenlettel) vagygrafikusan (pI. jelleggorbevel). Peldaul: aranyos holidos tag, integralo tag.

Iranyitott szakasznak nevezziik az iranyitott rendszer jelatviteli tulajdonsagait leirotagot.

Hatasirany a jelek terjedesenek iranya, A tagok a jeleket csak egy iranybanengedik at, vagyis a tagok visszahatas-mentesekl

Bemenf jel a tagot mukodtetesre keszteto, annak rmikodesetol fuggetlenjeI. Kimenfi jel a tag miikodese folytan kialaku16 jeI. A kimeno jelet a bemeno jel

befolyasolja es annak a fuggvenye,12


14/46

A bemeno jel es kimeno jel fogalma szervekkel kapcsolatban is hasznalhato.A 2. abra egy ket, soros tagb61 a116hataslancot abrazol. Az A tag bemeno jele ul 'kimeno jele vI' amely egyben a B tag bemeno jele (VI=U2). A sz6beli leirasok soran aztmondjuk, hogy az A tag mukodteti a hatasiranyban kovetkezo B tagot vagyaz u, jelmiikodteti az A tagot, illetve, hogy az u, jel befolyasolja a VI jelet, vagy a B tagbefolyasolja a v2 kimeno jelet stb.

>2. abra. Ket sores tag hataslanca

A gyakorlatban a hatasvazlat ket valtozatat hasznaljak, a tombvazlatot es a jelfolyamabrat, amint a 3. abra szemlelteti. A tombvazlatban egyszerii geometriai alakzatok jelkepezik a hataslanc tagjait,jeleit es a hatasiranyt, A tagokat fekvo teglalapok, a hataslancban halad6 jeleketfolyamatos vonalak (hatasvonalak), a hatasiranyokat a vonalakra rajzolt nyilak, ajelelagazasi helyeket pedig pontok jelkepezik,

A tagokat jelkepezo teglalapokban szerepel(het) a tag jellemzo fuggvenye vagyjell eggorbeje, A jelek osszegzesenek (kulonbseg kepzesenek) jelkepe a negyedekreosztott kor, ahol a negativ elojellel belepo jel korcikket besotetitjuk, vagy az osszesjelet elojellel latjuk eI. Fontos, hogy csak azonos jelhordozoju (azonos dimenzioju)jelek osszegezhetok (pI. villamos feszultseg jel csak villamos feszultseg jellel stb.) Ajelek terjedesevel kapcsolatos masik fontos szabaly, hogy a jelelagazasi helyetkovetoen, minden hatasvonalon a jel azonos (valtozatlan) infonnaciotartalommalrendelkezik (ajel nem "oszt6dik"!) A jelfolyam abraban csom6pontok es az azokat osszekoto agak jelkepezik a

hataslanc jeleit, tagjait es a hatasiranyt, Ajeleket a csom6pontok, a (linearis) tagokataz agak, a hatasiranyt az agakra rajzolt nyilak jelkepezik,

A tagokban feltuntetett, ill. a az agak feletti felirat megadja a tag dinamikai(jelformalo) tulajdonsagait leir6 fuggvenyt,

13


15/46

Megnevezes es Hatasvazlat- --Sor- matamatikai Tombvazlat Jelfolyamabraszam osszefugges: X 2 ~21 Jelelagazas

I1;a . X1Xl = X2 = Xj X3X3

---. -~X1~2 Jelosszegzes X2 X4 X v- 1 .......

X4 = X l + X2 - X3 \ i i i ~ 2~ 4X3

X3 - --3 Tag, be- es kimeno y

jelek Xl~-X2 x10 . . . . x2X =yx.- 2 I --

4 Tagok altal "~ X ' : = : ?odositott jelek X3 X3X2 --GJ-sszegzese x -Y22X3 =. r : . Xl -I:.X2

- Y1- Y l IX1~X2

5 Tagok parh. X1 I X2kapcsolasa IY2 I Y2x2 = C t : + .r:). x, ------6 Tagok soros

~Y1 X2 Y2

X10 '" 0 '" o X3kapcsolasa 2X) = r : . X2 = t : I : . Xl -

7 Visszacsatolas Xl .- X2 Y1Y1 I

X1~X2.X = ~ Y2 ~ :;Y2XI1~r:. . -

3. abra. A tornbvazlat es a jelfolyamabra jelkepei.(MSZ 1845011-68)

14


16/46

A 3. abra egyben a tagok harom alapveto kapcsolodasi modjat is bemutatja,nevezetesen a tagok parhuzamos kapcsolasat, a tag ok soros kapcsolasat es avisszacsatolast (visszavezetest). A tagok Ieirasara szolgalo fuggvenyek (YI; Y 2)targyalasara a szabalyozastechnikai kotetben kerul sor.

3. Az iranyitas valfajai, az Iranyttastechnika felosztasaA gyakorlatban az iranyitas ket fa valfajat alkalmazzuk: a vezerlest es a szabalyozast.Egyuttes alkalmazasuk is gyakori.

3.1. A vezerles

A vezerles egyszenisitett mukodesi vazlatat a 4. abra szemlelteti. Feladata, hogy avezerelt berendezes anyag vagy energiaatalakulasi folyamata a kivant m6don alakuljonpl. egy elore megadott id6program szerint. Ez egyreszt a vezerloberendezes bemenojele(i)nek hatasakent, masreszt a vezerloberendezes jelformalo funkci6ja (pl. a jeleklogikai jelfeldolgozasa) reven valosul meg. A bemeno jellehet pI. egy idoprogram adovezetf jele vagy egy erzekelo kimeno jelevel kepzett rendelkezd jel. A vezerloberendezes ezen kivul tovabbi, pI. technologiai felteteleket reprezentalo jeleketfogadhat. A vezerloberendezes a beavatkozo szerv rmikodtetese utjan befolyasolja arrniszaki, technologiai (termelesi) folyamatot. Ezt altalaban a vezerelt berendezes ecelra alkalmas anyag ill. energiaaramanak modositasaval eri el, ezert a beavatkoz6szerv kimeno jelet modositott jellemzdnek (xm) nevezziik. Amennyiben a rmiszakifolyamatnak egy meghatarozott jellemzojet valtoztatjuk el6irt medon, azt vezereltjellemzdnek nevezziik. A vezerelt berendezest egyeb, olyan kulso hatasok is erhetik,amelyek a vezerelt technologiai folyamatot (vezerelt jellemzot) kepesek befolyasolni,E hatasokat zavar6 jellemzdknek nevezziik. A vazolt miikodesi elvbol lathato, hogy avezeto ill. rendelkezo jel hatasa vegigfut a vezerles hataslancan. Tehat a vezerles nyilthataslancii iranyitas, a vezerelt folyamat (vezerelt jellemzo) nem hat vissza a vezerloberendezesre es nem befolyasolja annak jelformalo mukodeset.A vezeto jel alapjan megkulonboztetunk koveto vezerlest, menetrendi (program)vezerlest, idoterv-vezerlest es lefuto vezerlest: Koveto vezerles az olyan vezerles, amelyben az erzekelt vezeto jel hatarozza meg arendelkezo jelet ( a vezerelt jellemzo koveti a vezeto jelet ).

15


17/46

wBeh~poanyag,energiavezeto jel

ERZEKELO X m VEZERELT!-------_.;>j BEREND.zavar6jellemz6k

M6dositott[ellemzoKih~poanyag,energiavezerlesi feltetelek

4. abra. A vezerles miikodesi vazlata

Menetrendi (program) vezerles az olyan vezerles, amelyben a rendelkezo jel eloremeghatarozott terv, menetrend (program) szerint jon letre.

Iddterv-vezerles az olyan menetrendi vezerles, amelynek a rendelkezo jelet azidoterv-tarolo (ado) szolgaltatja, A rendelkezo jel esak az ido fuggvenye,

Lefuto vezerles az olyan menetrendi vezerles, amelynek a vezeto jelet ill. avezerlesi muveletek (lepesek, szakaszok) vegrehajtasat a kiils6 kornyezetbol es avezerelt folyamat allapotabol szarmazo feltetelek hatarozzak meg. A vezerlesimiiveletek ill. beavatkozasok a feltetelek teljesulesenek utemeben "futnak Ie" (egyeslepesek vagy szakaszok esak akkor kezdodhetnek meg, ha a megelozo lepes ill.szakasz mar befejezodott es a feltetelek teljesiilnek).

A berendezesek onrmikodo inditasanak es Ieallitasanak iranyitasa, valamint a jelzesi, areteszelesi es vedelmi miiveletek lenyegeben onmtikodo vezerlesek.A vezerlestechnika reszletesebb targyalasara kulon kotetben terunk vissza.

3.2. A szabalyozasA szabalyozas egyszenisitett vazlata az 5. abran lathato. A technologiai folyamatokkalszemben tamasztott kovetelmenyeknek sok gyakorlati esetben azaltal tudunk elegettenni, ha a technologia celszenien megvalasztott fizikai jellemzoit tartosan vagyatmenetileg allando erteken tartjuk. Ez esetben az iranyitas rendelkezo jelenekkezenfekvo kepzesi modja, ha a szoban forgo un. szabalyozott jellemzf (x) pillanatnyierteket osszehasonlitjuk a jellernzo tartani kivant (eloirt) ertekevel, amelyetalaperteknek (xae) neveziink. Az osszehasonlitas legegyszeriibb modja: az

16


18/46

alapertekkel aranyos alapjel (xa) es a szabalyozott jellemzo pillanatnyi ertekevelaranyos ellendrzo jel (xe) kulonbsegenek a kepzese. E feladatot az abraban feltuntetettkiilonbsegkepzd (szerv) latja el, melynek kimeno jele az Xr rendelkezo jel. Azellenorzo jelet a szabalyozott jellemzo merese utjan az erzekelo szerv szolgaltatja. Azalapjel eloallitasa celjabol un. alapjelkepzf szervet epitunk be (annak az alapvetokovetelmenynek a figyelembevetelevel, hogy a kulonbsegkepzes csak azonosjelhordozoju fizikai mennyisegekkel - pl. villamos feszultsegjelekkel - valosithatomeg).

Belepeanyag,energia

Beavatkoz6jel

Zl

I ~ SZABAL YO- zavar6f-----'-xb"----4i) 8KEAOVzA6T- _x m"'---4I ZOTT I--=Z 2,--- [ellernzokBEREND. , zAlapjel

Xr ,I JEL-LFORMAL6

Rendelkezojel

M6dositottjeliemz6

Kilepeanyag,energiallenorzo jelx

...___----' Sz;abalyozott[ellernzd

5. abra. A szabalyozas egyszeriisitett mukodesi vazlataA miikodesi vazlat alapjan a szabalyozas tehat a szabalyozott jellemzo merese utjan aziranyitott folyamat ellenfirzesere epul (melynek reven informaciot szerziink a folyamatpillanatnyi allapotarol), Tehat a szabalyozott jellemzo - az ellenorzo jelnek aszabalyozo berendezesre tOrteno visszavezetese (visszacsatolasa) reven - reszt vesz arendelkezo jel kepzeseben (xr=xa-xe) ill. a szabalyozo jelformalo mukodeseben. Avisszavezetes reven a hataslancnak egy zart kdre alakul ki, amelyet szabalyozasikdrnek neveziink. A szabalyozas tehat a nyilt hataslancu vezerlessel szembenzartkdrf iranyitas.A szabalyozassal osszefuggo ismeretek reszletesebb targyalasat kulonallo kotettartalmazza,

3.3. A vezerles es szabalyozas osszehasonlitasaAz iranyitas ket f6 valfajanak reszletesebb osszehasonlitasa celjabol ismerkedjiink megegy olyan egyszerii iranyitasi feladattal, amelyet vezerlessel es szabalyozassal ismegoldhatunk.A 6. abra szerinti hazban a belso homersekletet kell allando erteken tartani (x=tb OC).E homerseklet a radiatorokon ataramlo forroviz terfogataramanak (qv, m3/s) modosita-saval befolyasolhato. Beavatkozo szervkent a meleg agba epitett szabalyozo szelepet

17


19/46

aIkaImazzuk. A futes fa zavar6 jellemzoje a kulso kornyezeti homerseklet (z=tkOC),hiszen annak valtozasai ellenere kell az epuleten belul a homerseklettartasrolgondoskodni.

a.,

zavarkornpenzacio

b.,

6. abraEpulet belso homersekletenek iranyitasa vezerlessel (a.) es szabalyozassaltb.)Vezerles eseten egy erre aIkaImas erzekelovel (pI. hoelemmel) merjuk a kiils6homersekletet, ennek kimeno jele a vezerlesi folyamat rendelkezo jele. Amennyiben akulso homerseklet egy adott ertekre csokken (pI. tk=120C-nal), a vezerlo berendezesinditja a szabalyozoszelep motorjat es a szabalyozoszelepet a kulso homersekletalakulasanak fuggvenyeben nyitja ill. zarja egy elore meghatarozott fuggvenykapcsolatszerint. J61 tervezett fuggvenykapcsolat eseten az epuletben a kivant homersekleturaIkodik. Amennyiben egy masik kulso hatas (zavar6 jellemzo) megvaltozik atervezesi ertekehez kepest (pI. megno az epulet hovesztesege szelloztetes vagyszelhatas kovetkezmenyekent), a sz6ban forg6 vezerles mar nem lesz kepes feladatat akivant elvarasoknak megfeleloen ellatni (a vezerelt jellemzo el fog terni a tartani kivanterteketol).Szabalyozas eseten szabalyozott jellemzokent a belso homersekletet merjuk (x=tbOC)es az erzekelo ellenorzo jelet kulonbsegkepzessel osszehasonlitjuk a belso homersekleteloirt ertekenek (az xae alaperteknek) megfelelo Xa aIapjellel (xr=xa-xe). Aszabalyozo berendezes (jelformalo tulajdonsaga altai meghatarozottan) a mindenkori Xrrendelkezo jel elojelenek megfelelo iranyu es a szabalyozasi elteres ill. a rendelkezo jelnagysaganak megfelelo merteku (erossegu) beavatkozasrol gondoskodik. A szabalyozoberendezes mindannyiszor rmikodesbe lep, amidon a kulso zavar6 jellemzok hatasara abelso . homerseklet (a szabalyozott jellemzo) elter tartani kivant erteketol, azazszabalyozasi elteres lep fel (xw:;z:O)A szabalyozas (szabalyozasi kor) aIapfeladata tehata zavaro jellemzok hatasanak kompenzalasa,

18


20/46

A szabalyozasi elteres es a rendelkezo jel helyes ertelmezeset a szoban forgo hornersekletszabalyozaspeldajan gyakorolhatjuk. Az epuletben a tartani kivant (eloirt) homerseklet erteke legyen 20oe, tehat aszabalyozott jellemzo (x=tb,C) alaperteke: xae=20oe. Legyen a homerseklet pillanatnyi erteke, azaz aszabalyozott jellernzo erteke x=18C. A szabalyozasi elteres tehat xw=xae-x=20oe-18oe =2C.Tetelezzuk fel, hogy a homerseklet tavado es az alapjelkepzo egyseges jeltartomanya 0-20 rnA (Ooeertekhez 0 rrtA, illetve 40oe-hoz 20 rnA-es maxirnalis ertek tartozik). Az alapjelkepzo beallito szerveUtjan allitjuk be az alapjelet. Ez esetben a beallito jel skalajat 0-40oe tartomanyra kalibraljuk es a"beallito gornbbal" w=20oe skalaertekre allunk, Ekkor a kimeno jele: xa=lO rnA ertekii lesz. Mindketszabalyozo szervnel linearis jelleggorbet feltetelezve

a 200e alapertekhez tartozo alapjel: xa=10 mA, a 180e pillanatnyi ertekhez tartozo ellenorzd jel: Xe=9 rnA

Tehat a rendelkezo jel: xr=xa-Xe=lO rnA-9 rnA=l rnAAz elmondottak alapjan termeszetesen felvetodhet a gondolat, hogy nemkapcsolhatok-e ossze a vezerles es a szabalyozas elonyei. Konnyii belatni, hogy aszabalyozas mtikodese javithato, ha a f a zavaro jellemzo (z=tkoC) valtozasat kovetoennem varjuk meg, mig annak hatasa (kesleltetve) megjelenik a szabalyozasi elteresben,hanem a valtozas pillanataban a vezerleshez hasonloan kesleltetes nelkulbeavatkozunk. Ennek megvalositasahoz erzekelnunk kell a szoban forgo zavarojellemzot es az erzekelo jelet megfelelo modon ravisszuk a szabalyozo berendezesre,amint azt a 6/b. ara szaggatott kiegeszitese feltunteti. Az iranyitasnak ezt a modjatzavarkompenzacicnak nevezziik.Mindezek elorebocsatasa utan a vezerles e s a szabalyozas dsszehasonlitasatekinteteben a kovetkezo fontosabb megallapitasok tehetok: a vezerles hataslanca nyitott, a szabalyozase zart. helyesen meretezett es beallitott vezerles eseten nines vezerlesi elteres, a

szabalyozasi rmivelet viszont a szabalyozasi elteres fellepesenek hatasara jon letre. a vezerles csak annak a zavaro jellemzonek a hatasat kompenzalja, amelynek

erzekelesevel a rendelkezo jelet kepezzuk (a tobbi zavaro jellemzo hatasa teljesmertekben ervenyesull), a szabalyozas viszont valamennyi zavaro jellemzo hatasatkepes kompenzalni (hiszen mindegy, hogy a szabalyozasi elteres milyen hataskovetkezmenyekent lep fel).

vezerles eseten a vezerlesi lane valamennyi szervet, azok viselkedeset pontosanismemi kell, viselkedesuk uzemkozbeni megvaltozasa a vezerles pontossagat,

19


21/46

eredmenyesseget befolyasolja. Szabalyozas eseten ez a kovetelmeny nem ilyenszigoru, hiszen a szabalyozott berendezesen beliili olyan pontatlansagok ill. hatasok(belso zavarasok), amelyek a szabalyozasi elterest befolyasoljak, a nnikodesboleredoen ugyanugy kompenzalodnak, mint a kiils6 hatasok.

a mfikodes sajatossaga szempontjabol fontos kulonbseg, hogy a vezerles a nyitotthataslancbol ad6d6an mindenkor stabil mtikodesu, mig a zarthurku szabalyozasinstabil mtikodese is bekovetkezhet, (A stabilitas kerdesere a 4.3. alfejezetbenvisszaterunk. )

3.4. Az iranyitastechnika felosztasaAz iranyitas ill. az iranyitastechnika felosztasa a fentiekbol ad6d6an a 7. abra alapjankonnyen attekintheto, Az iranyitastechnika mint tudomanyag ennek megfeleloen ketnagy teruletre oszthat6: a vezerlestechnikara (amely a vezerlesi feladatokkal) es aszabalyozastechnikara (amely a szabalyozasi feladatokkal) foglalkozik. Nagyobb ill.bonyolult ipari letesitmenyeknel (erormivek, olajfinomitok, gyartosorok stb.) szamosvezerlesi es szabalyozasi feladatot egyutt kell megoldani, amelyek soran areszfeladatok kozotti hataskapcsolatokat is figyelembe kell venni. TIyen esetekbenkomplex automatizalasi feladatokr61 beszelunk, amelyeknek a megoldasa soran mar arendszertechnika atfogobb ismereteire es m6dszereire is tamaszkodnunk kell. Efeladatok megoldasahoz az e celra kifejlesztett programozhat6, szamitogepieszkozbazisu folyamatiranyito es folyamatellenorzo rendszereket alkalmazzak.Ezeknek rna mar gazdag valaszteka all rendelkezesre, alkalmazasuk felhasznalobarates korszerii ember-gep kapcsolati (hardver es szoftver) eszkozokkel rendelkeznek.

4. A szabalyozasi korA szabalyozasi korokkel e helyen meg reszletesebben foglalkozunk abb61 a celbol,hogy tovabbi - a kesobbiek szempontjabol fontos - alapfogalmakkal ismerkedjunk meg.A szabalyozasi kor reszletesebb hatasvazlatat a 8. abra szemlelteti. Amint korabbanmar ernlitettuk a szabalyozasi kor ket fo szerkezeti reszbol all: a szabalyozottberendezesbol es a szabalyozo berendezesbol. A hatasvazlatot alkot6 tagok ez esetbentehat a szabalyozott szakaszt ill. a szabalyozo berendezeshez tartoz6 fobb szabalyozoszervek dinamikus (atviteli) tulajdonsagait reprezentaljak ..

20


22/46

IAANYiTAsr - - - - - - - - - - - - - ~ - - - - - - - - - - - - ~VEZERLES SZABAL yozAs

KEzIVEZERLES

ONMUKOOOVEZERLES

KEzISZABAL yozAs

ONMUKOOOSZABALYOzAS

IAANYiTASTECHNIKA

PROGRAMVEZERLESI

. . 1 .ERTEKTARTOSZABALYOzAS

SZABAL YOzASOK(SZABALYOzASTECHNIKA)

1

KOMPLEXAUTOMATlzALAsVEZERLESEK( VEZERLESTECHN I KA)I

KOVETOVEZERLES

KOVETOSZABAL YOzAS

IOOTERVSZABALYOzAS

IDOTERVVEZERLESLEFUTOVEZERLES

7. abra Az iranyitas, az iranyitastechnika felosztasa

A tagokba rajzolt un. atmeneti fuggvenyalakok a tagok dinamikus tulajdonsagitszeml 61etik.

zavar6 jelekzavar6, jellernz6k! I z . I z; Szabalyozott

Beavatkoz6 :,x

Veze!ojel(betilli!6 jel) alapjel rendelkezo jel

vegrehajl6 beavalkoz6jel JelErzekelo

m6dbsitottjell~rnzo

SzabtilyozottJellernzo

x.ellenorzo jel

SZABALYOZOBERENDEZES

SZABAL YOZOTTBERENDEZES

8. abra A szabalyozasi kor hatasvazlata

21


23/46

4.1. Szabalyozo szervekAz abrazolt es egyben legfontosabb szabalyozoszervek funkci6it az alabbiak szerintismertetjiik:

Az erzekelo olyan szerv, amely a szabalyozott jellemzovel aranyos vagy azzalegyertelmtien osszefuggo, osszehasonlitasra alkalmas jelet szolgaltat. Bemeno jele aszabalyozott jellemzo (x), kimeno jele az ellenorzo jel (xe). Az erzekelo egybenjelatalakitasi funkci6t is ellat, Nehany erzekelot a 9. abra szemleltet.Az erzekeIesi bely a szabalyozott berendezes azon helye, ahol az erzekelo szerv aszabalyozott jellemzot erzekeli. Ez a szabalyozo berendezes es a szabalyozottberendezes egyik csatlakozasi helye. Az alapjelkepzo olyan szerv, amely az alaperteket kepviselo, kulonbsegkepzesrealkalmas alapjelet allitja elo. Bemeno jele a w vezeto jel (ertektarto szabalyozaseseten a beallito jel), kimeno jele az alapjel (xa). A kiilonbsegkepzo olyan szerv, amelynek feladata az iteletalkotas, tehat az alapjeles az ellenorzo jel kulonbsegevel aranyos rendelkezo jel (x-) eloallitasa. Bemenfjelei az alapjel es az ellenorzo jel, kimeno jele a rendelkezo jel. Nehany peldat a 10.abran lathatunk. A jelformale (kompenzalo) olyan szerv, amelynek feladata, hogy a rajta athaladojel idobeli valtozasat (a szabalyozasi folyamat kedvezo befolyasolasa celjabol) eloirttorvenyszeruseg szerint m6dositsa. A szabalyozott szakaszhoz val6 kedvezoilleszthetosege erdekeben a szervet szerkezetileg ugy alakitjak ki, hogy a jelformalo(dinamikus) tulajdonsagait meghatarozo parameterek valtoztathatok (beallithatok)legyenek. A parameterek beallitasara szolgalo szerkezeti reszt hangol6 szervneknevezziik .. Az erosito olyan szerv, amely a bemeno jelenek hatasara, segedenergiafelhasznalasaval a bemeno jelnel nagyobb energiatartalmu (teljesitmenyerosito)vagy nagyobb jelszintii (jelerosito) kimeno jelet ad. Nehany jellegzetes peldat a 11.abra mutat be.

22


24/46

Erzekeltjellemzo Erzekeldk

NyomasSikmembran Csomembranp Bourdon-cso

TerfogataramVenturi-esc Meroperemt Pitot-cso

Szint

HomersekletGoznycmas-mero Hoelem Ellenallas-hdmero

F ordulatszamCentr if ug . in ga Orvenyeramu-meromii Tachodinamo

Villamosaram,feszultseg

Behuzo magnes Forgotek.meremu Elektrosztatikusmeromii

9. abra, Erzekelok

23


25/46

Xe

Megnevezes Vazlatos felepites Alapjel Ellendrzf jel Rendelkezf jel( je lho rdozo )

Villamos I ] h , u I 1 Va Ve Vr=Va-Vearamkor --r-I (villamos feszultseg)

J~ Ie~-t>Villamos : ~ ~h : Ia Ie Ir=Ia-Iearamkor v illamos a ramMechanikai ~Ir, Ma Me rr=K(Ma-Me)rendszer U e ~ : (nyomatek) (elfordulas)

~hPneumatikus IVVI/INII\N'J'N- Pa Pe h=K(Pa-Pe)rendszer - - - - - - - - - ._ - - '- ' .. (-P a ("'oolN ,.\/\111',,_ Pe

(nyomas) .(elmozdulas)

Egyenaramu OO L J Va Ue Ur=K)U a- K2Uegenerator ua Ue U(v il lamos feszul tseg)

1 0. ab ra Kulon bseg kep zo szerv ek

24


26/46

Megnevezes Az erosito vazla ta Bemeno Kimenojel je lIntegralt ,..._.. ~ Ub Uk- bemeno- kimeno-aramkoros t U b V l f < f Q R ' feszultseg feszultseg1muveleti . . . . .oerosito

Egyenaramu Ug Uk- . : ' ~ u . gerjeszto- annarura-generator 1 1 9 . 1 ~ okori k6rifeszultseg feszultsegPneumatikusfiivokaserosito

Sugarcsoveserosito

Hidraulikusto 1at tyUserosito Pt _j- 1

11. abra, Erosito szervek

25

Pkpneuma-tilrnsnyomas

r bElfordulas ~Pknyomas-kulonbseg

H i> ~qelm ozdulas kozegaramkulonbseg


27/46

A vegrehajto olyan szerv, arnelynek feladata a szabalyozasi korben letrejovorendelkezes vegrehajtasa abban az esetben, ha a beavatkoz6 szerv bemeno jeleelmozdulas vagy szogelfordulas. Bemeno jele a vegrehajto jel (xv), kimeno jele abeavatkoz6 jel (xb). Vegrehajto szervkent a miikodteto energiatol fuggoen villarnos,pneumatikus vagy hidraulikus szervomotort, esetleg szervomecbanizmust (arnelyeroatviteli celbol hajtomuvel is rendelkezik) alkalmaznak. Nehany vegrehajtoszervet a 12. abra szemleltet. A beavatkoz6 olyan szerv, arnely a szabalyozo berendezesnek a hatasiranybanlegutols6 szerve es a szabalyozott berendezest kozvetlenul befolyasolja, Bemenojele a beavatkoz6 jel (Xb), kimeno jele a modositott jellemz6 (xm). PI. szabalyozoszelep eseteben beavatkoz6 jel a szelepszar helyzete (szelepnyitas merteke) mm-benvagy %-os ertekben merve (zart helyzet 0%; teljesen nyitott helyzet 100%), am6dositott jellemzo pedig a szelepen ataramlo folyadek terfogatarama (q.), pI. m3/s-ban merve. Megjegyzendo, hogy a jelek mindenkor dimenzionalis mennyisegek!Tipikus beavatkoz6 szerveket, jelleggorbeikkel a 13. abra mutat be.Beavatkozasi hely a szabalyozott berendezesnek azon helye, ahol a beavatkoz6szerv a szabalyozott berendezesbe beavatkozik. Ez a szabalyozo berendezes es aszabalyozott berendezes masik csatlakozasi helye.

A szabalyozasi korben a konkret feladatt61 fuggoen tovabbi jarulekos szervekalkalmazasara is szukseg Iehet. A teljesseg igenye nelkul a fontosabbakat rovidenfelsoroljuk:

Jelatalakito az olyan szerv, arnelynek feladata a bemeno jeletol eltero jelhordozojuvagy megjelenitesi formaju es a bemeno jellel aranyos kimeno jel letrehozasa,Fontosabb tipusai: az anal6g (pI. elektropneumatikus) jelatalakito; analog-digitalisjelatalakito, digitalis-analog jelatalakito; mintavetelezo (arnelynek bemeno jelefolyarnatos, kimeno jele szaggatott), tart6szerv (amelynek bemeno jele szaggatott,kimeno jele folyarnatos). A jelatalakitokkal az egymast koveto szabalyozoszervekilleszteset oldjuk meg. .Ielvaltri az oIyan jelatalakito, amely a bemeno jelbol azonos jelhordozoju, de masertektartomanyban valtozo aranyos kimeno jelet allit ela segedenergia felhasznalasanelkul (pl. aramvalto),

26


28/46

Megnevezes A vegrehajto vazlata , Bemenf Kimende l e l

Kettos t~ft~p{~mikodesf i ~Pbhidraulikus Hkdugattyus ill. nyomas- elrnozdulasmembranes kulonbsegszervomotorRugos visszateritesu ik egyszeres ~~~~*b Hkmfikodesudug atty us ill. nyomas elmozdulasmembranesszervomotorPneumatikusmembranmotor

Elektrornagnes

Egyenaramuszervomotor

Pbnyomas

Hkelmozdulas

Dbfeszultseg

Hkelmozdulas

v.j_-----_..l Dbfeszultseg r kelfordulas1 2. abra. V egrehajto szervek

27


29/46

mOr--.-,~-~~--~_!b_ 100% lX J t--t--f----+-----,,~_I_lq v ' m X J t

o O~~::::::::...;L.,__L-L-J70 'r O " G Q , 8 0 100::_ 100.%

A . Memb rane s sz ab aly ozosz ele pa. linearis jelleggorbe; b. exponencialis (egyenszazalekos)jelleggorbeh sz ele ps za r e lmozdu la s; qy terfogataramhmax maxima lis s ze leps za r e lmozdula s; qvmax max imalis te rfoga ta ram

.m r--r--r-~--r-~~10~%~f----+-~~~--~Yq . , , ' m X J t .

20 +0 G O 80 1 0 0_!:._ 100,%r m a x

B . S zabalyozo c sappa nty utcsappan tyu nyita si s zogrmax max imalis csappan tyu nyitasi szog

13 . abra . Beav atkoz6sze rv ek e s je lleggorbe ik

28


30/46

Miiveleti szerv, amely a bemeno jelbol vagy jelekb61 aritmetikai vagy logikaiosszefugges alapjan allitja e16a kimeno jelet. Helyzetbeallfto az olyan szerv, amely segedenergia felhasznalasaval biztositja avegrehajto Xb kimeno jelenek beallitasat az x, vegrehajto jel alta l eloirt ertekre, Avegrehajto es a helyzetbeallito (a beavatkoz6 jelrol visszavezetve) zart hurkot alkot.Jellegzetes helyzetbeallitoval rendelkezo membranmotoros vegrehajtokat a 14.abraD lathatunk, A tavadri olyan keszulek, amely erzekelobol es segedenergiaval miik6dojelatalakitobol all. Ut6bbi a kimeno jel energiaszintjet noveli es megfelelo egysegesjeltartomanyu (pI. 0-10 V; 2-10 V; 0-20 lIlA; 4-20 rnA) jelle alakitja at, (akarnagyobb tavolsagu) jelvivo vezeteken val6 tovabbitas celjabol. Ha a tavado zavar6jellemzot erzekel, zavartavadonak nevezzuk . Szabalyozo az olyan keszulek, amely altalaban a kulonbsegkepzovel egybeepitve ajelformalo szervvel es esetleg egyeb szervekkel (pI. erosito) egy szerkezeti egysegetalkot. Amennyiben a szabalyozott berendezesbol vett energiaval rmikodik, ugysegedenergia nelkuli szabalyozonak nevezzuk. Egyseges szabalyozo az olyan,segedenergiaval mtikodo keszulek, amelynek valamennyi bemeno es kimeno je1eegyseges jeltartomanyu (pI. 0-10 V; 4-20 rnA). Altalaban a szabalyozott jellemzo,a beallithato alapertek, a szabalyozasi elteres es a vegrehajto jel szamjegyes vagyanal6g megjelenitesere alkalmas kijelzokkel es az emlitett behangolasi parameterekbeallitasara alkalmas hangol6 szervekkel rendelkezik. A korszerii digitalisszabalyozok jelformalo tulajdonsaga (strukturaja) es a parameterertekek beallitasaszabadon programozhat6 (konfiguralhato), igy szamos teriileten, univerzalisanalkalmazhat6k.

a . Elmozdulasok kulonbsegenekkepzesevel b. Erfik knlonbsegenekkepzesevelBemend (vegrehajto jel): Ph nyomasKimeno es visszavezetett jel (beavatkoz6 jeI): h szelepszarelmozdulasPt: a segedenergiat biztosit6 taplevego nyomasa (tapnyomas)

14. abra. Helyzetbeallitoval rendelkezo pneumatikus membranmotoros szelepek

29


31/46

4.2. Szabalyozasok felosztasa

A szabalyozasokat kulonfele szempontok szerint lehet felosztani. Egyazon szabalyozasa felosztas kulonbozd csoportjaiban is szerepelhet.Felosztas a rendelkezes letrejotte szerint:

Kezi szabalyozas: olyan szabalyozasi muvelet, amelyben a rendelkezo jelet(vegrehajto jelet, beavatkoz6 jelet) a kezelo szemely hatarozza meg. A kezeloszemely is tagja a szabalyozasi kornek. Onmiikodo szabalyozas: olyan szabalyozasi rmivelet, amelyben a rendelkezest esbeavatkozast az alapjel es az ellencrzo jeI kozotti elteres onmukodoen valtja ki.

Felosztas az alapertek idobeli lefolyasa szerint: Ertektart6 a szabalyozas, ha alaperteke (alapjele) uzemszenien allando. Kovetd szabalyozas, ha alaperteke (alapjele) uzemszenien valtozik.

- Menetrendi (program-) szabalyozas az oIyan koveto szabalyozas, arnelynekalaperteke az ido fuggvenyeben elore megadott m6don (menetrend szerint)valtozik,

- Ertekkoveto szabalyozas az olyan koveto szabalyozas, amelynek vezeto jeleidoben elore nem ismert m6don (pI. egy kulso jelet kovetve) valtozik.

- Aranyszabalyozas az olyan ertekkoveto szabalyozas, amely ket jellemzoaranyat tartja eloirt erteken, mikozben az egyik jellemzo elore nem ismertm6don valtozik.

- Helyzetszabalyozas az oIyan ertekkoveto szabalyozas, amelynek szabalyozottjellemzoje a szabalyozott berendezes valamely elemenek terbeli helyzete(elmozdulasa vagy szogelfordulasa).

Felosztas a szabalyozas folyamatossaga szerint: Folyamatos miikodesii az olyan szabalyozas, amelynek hataslanca tart6san zart . Idoszakos miikddesfi az olyan szabalyozas, amelynek hataslanca legalabb egyponton idonkent uzemszenien megszakad.

30


32/46

- Mintaveteli szabalyozas az olyan idoszakos rmikodesu szabalyozas, amelybena hataslancot mintavetelezo szakitja meg iitemesen.

Felosztas a hataslanc jeleinek folytonossaga szerint: Folytonos a szabalyozas, ha hataslancanak barmelyik pont jan a jelek folytonosak. Nem folytonos a szabalyozas, ha hataslancanak legalabb egy pont jan szakaszos(nemfolytonos) jel jelenik meg. AUasos szabalyozas az olyan nem folytonosszabalyozas, amelyben a hataslanclegalabb egy pont jan diszkret anal6g jel jelenik meg. Megkulonboztetheto ket-,harom- vagy tobballasu szabalyozas, Az allasos szabalyozasok relet vagy releszenimukodesu szervet tartalmaznak. Analog szabalyozas az olyan szabalyozas, amelynek valamennyi jele anal6g jeI. Digitalis szabalyozas az olyan nem folytonos szabalyozas, amelyben az ellenorzojel es az alapjel, valamint a jelfeldolgozas digitalis. A digitalis szabalyozasfolytonos es digitalis egysegeit analog-digitalis ilIetve digitalis-analog jelatalakitokkapcsoljak ossze.

Felosztas a rendszer szerkezete (kapcsolasa) alapjan: Egyhurkos szabalyozasi kdr az olyan rendszer, amelynek egyetlen szabalyozottjellemzoje es egyetlen beavatkoz6 jele van. A rendszer szervei egyetlen zart hurkotalkotnak (Egyhurkosnak kell a szabalyozasi kort tekinteni, ha pI. belsovisszavezetessel rendelkezo tavadot vagy helyzetbeallitoval rendelkezo vegrehajtoszervet tartalmaz.) A tdbbburkos szabalyozasi rendszer szervei tobb zart hurkot alkotnak. Arendszerben leva erzekelesi es/vagy beavatkozasi helyek a f6 hataslanc vagy azonbel ul fekvo kisegito hataslancok rnenten helyezkednek eI (lasd a 17. abrat), Kaszkadszabalyozas az oIyan kethurkos szabalyozas, amelyben ket szabalyozomukodik egyutt oly m6don, hogy az egyik a belso hurok, a masik a kulsf hurokresze. A kulso fa szabalyozo kimenojele a bel s o segedszabalyozo vezeto jeletkepezi (lasd a 18. abrat). Kapcsolt (tdbbvaltozes) szabalyozasi rendszer tobb oIyan szabalyozasi korbelall, amelyek kolcsonosen befolyasoljak egymast, A szabalyozasi korok altalabanugyanazon szabalyozott berendezeshez (pI. gozkazanhoz) tartoz6an latnak eIkulonbozo (goznyornas, gozhornersekl et, dob-vizszint stb.) szabalyozasi feladatokat

31


33/46

es szakaszoldalon vannak kolcsonos hataskapcsolatban (Az egyes beavatkoz6jellernzok fohatasiranyban nemcsak sajat szabalyozott jellemzoiket, hanemkereszthataskent a tobbi szabalyozott jellernzot is befolyasoljak, amint a 22. abraszemlelteti),

Felosztas a rendszerparameterek idfibeli lefolyasa szerint: A Ila ndo parameterfi (idoinvarians) az olyan rendszer, amelynek parameterei(idoallandok, atviteli tenyezok stb.) nem fuggvenyei az idonek. Va l to zo parameteru (idovarians) az olyan rendszer, amelynek parameterei kozullegalabb egy az idonek a fuggvenye,

4.3. A szabalyozas m inoseg! jellemzoiA szabalyozasi folyarnatokkal szemben tamasztott Iegalapvetobb kovetelmeny, hogy aszabalyozas stabi l mukodesu legyen.Stabilis a szabalyozas, ha egyensulyi helyzetebol kimozditva es utana magara hagyvaaz atmeneti folyamat lezajlasa utan ismet egyensulyi allapotba kerul,Labilis (instabil) a szabalyozas, ha egyensulyi helyzetebol kimozditva es utanamagara hagyva nem kerul ismet egyensulyi allapotba,Strukturalisan stabil az a szabalyozas, amely a korben levo tagok parametereinek(atviteli tenyezok, idoallandok) tetszoleges valtoztatasa kozben sem valik labilissa.A stabilitas vizsgalatara az un. stabilitasi kriteriumokat felhasznalo olyan (analitikusill. grafikus) modszerek szolgalnak, amelyeknek a segitsegevel a rendszer matematikaimodellje alapjan a stabilitas megitelheto.

A szabalyozas alapfeladata, hogy- ertektarto szabalyozas eseten biztositsa, hogy a szabalyozott jellemzo a kulonbozo

zavar6 hatasok ellenere az eloirt erteket megtartsa (zavarjel elharitas).- koveto szabalyozas eseten biztositsa, hogy a szabalyozott jellemzo a zavar6

hatasok ellenere jol kovesse a vezeto jel valtozasat (alapjel kovetes),

32


34/46

Idealis szabalyozas eseten a szabalyozott jellemzo idobeli lefolyasa ponto sanmegegyezne az alapertek ill. a vezeto jeI idobeli lefolyasaval. Idealis szabalyozasazonban nem vaI6sithat6 meg (a szabalyozasi korben fellepo idokesleltetesek miatt),ezert szabalyozasi elteressel kell szamolnunk.A szabalyozasi elteres (xw) az alapertek es a szabalyozott jellernzo (pillanatnyi)ertekenek a kulonbsege. A szabalyozasi rmivelet kozben eszlelheto szabalyozasi elteresatmeneti szabalyozasi elteres, a szabalyozasi rmivelet lezajlasa utan, az allandosultallapotban fennmarad6 elteres a marado (allanddsult) szabalyozasi elteres (xwm)'(Zarojelesen megjegyezzuk, hogy a szabalyozasi hiba fogalmaval is talalkozhatunk,amely a szabalyozott jellemzo ertekenek es az alaperteknek a kulonbsege, azaz aszabalyozasi elteres negativ erteke.)A szabalyozasi folyamat Iegegyszenibben a szabalyozasi kor un. vezetesi iIletvetzavarasi atmeneti fiiggvenyenek kiserleti felvetele utjan minositheto. Jellegzetesatmeneti fuggvenyalakokat a 15. abran lathatunk, Az atmeneti fuggvenyekfelvetelekor - a szabalyozasi kor stabil (nyugalmi) allapotaban -az xa alapjelet ill. -ham6d van ra- a z zavar6 jellemzot ugrasfbggvenyszertien . . 1 x a, ill. ! : : 1 z ertekkelvaltoztatjuk es a szabalyozott jellernzot regisztraljuk, Az egysegugras alaku (~a=] (t)ill. !::1z=l(t vizsgalo jelfuggvenyre adott valaszfuggvenyt nevezzuk armenetiftiggvenynek. A 15. abran Iathato vezetesi atmeneti fuggveny alapjan az alabbifontosabb minosegi jellemz6k definialhatok:

Ttillendtiles (0') az atrneneti fuggveny maximalis (vm) erteke es az alapertek(allandosult ertek: voo) kulonbsegenek az allandosult ertekere vonatkoztatottviszonya:

(J'=Vm-Vro (1)

Maxirnalis valtoza~i sebesseg, (dv/dt Imax), amelyet az atmeneti fiiggveny elsoinflexi6s pontjaban merhetunk,

A csillapftas merteke, amelyet pI. az egyrnast koveto lengesamplitudokhanyadosaval ( ~vm =~Vm+1I21 jeI1emezhetiink.

~vm+1l2 ~Vm+l) .. Szabalyozasi ido (T,), amelynek elteIte utan az atmeneti fuggvenynek a V ooallandosult ertektdl val6 elterese egy rriegadott (megengedett) szazalekos ertekenel(.1). kisebb. A sz6ban forg6 elterest (amelyet a szabalyozas dinamikuspontossaganak is nevezunk) 2+5%-ban szokas rogziteni.

Lengesszsm (v) az atmeneti fuggvenyben a szabalyozasi ido alatt bekovetkezoIengesek szarna, amely a csillapodas mertekevel fiigg ossze,

33


35/46

Z I~.t ..xa=1 (t) .t ..z=1 (t)'1\.t..xa =1 '[\ .t ..z=1

- ; - - - - ~ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - _ _ 7 - ; - - - - ~ " - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7

v (t)Vz (t)

o

Vezetesi atrneneti fGggveny Zavarasi atrnenetl fOggveny

15. abra. A szabalyozas minosegi jellernzoi

A szabalyozas annal jobb minosegu, minel kisebb a tullendules, minel kisebb aszabalyozasi ido, rninel nagyobb a dinamikus pontossaga (minel kisebb a ~ eteke) esminel kisebb a szabalyozasi ido alatt bekovetkezo lengesek szama.A minosegi parameterek megengedett vagy elerni kfvant ertekeit iranyado jelleggelaltalaban is szokas megfogalmazni (pl., hogy o < 10% legyen), de minden konkretesetben a technol6giai kovetelmenyekbol ill. korlatozasokbol kiindulva hatarozandokmeg (pI. a hofeszultsegek szempontjabol a maximalis valtozasi sebesseg lehetme rte kado ).Valamennyi minosegi jellemzo egyidejiileg nem csokkentheto ill. javithat6, ugyanisegyideju javithatosaguk ellentmondasos. Ha pI. a szabalyozo behangolasi ertekeinekvaltoztatasa utjan csokkentjuk a tullendulest, akkor szamos gyakorlati esetben no a

34


36/46

szabalyozasi ido es a lengesszarn es romlik a csillapodas merteke. Ezert olyanminosegi jellemzoket is alkalmaznak a gyakorlatban, amelyek az egesz szabalyozasifolyamatot figyelembe veszik (integraltan jelIernzik a minoseget). Ezek az un.minosegi integral-kriterumok, amelyek kozul e helyen csupan a legfontosabbakatismertetjuk: Linearis szabalyozasi teriilet, amely az atmeneti fuggveny allandosult erteketolval6 elteres idointegralja:

(2)Ez az integral az eltereseket el6jelesen veszi figyelembe, ezert lengeses folyamatokminositesere nem alkalmas, minthogy a gorbe alatti pozitiv es negativ teruletekkiegyenlitik egyrnast. A szabalyozas minoseget annal jobbnak tekintjuk, minel kisebbherteke, Konnyu viszont belatni, hogy allandosult harmonikus lenges esten (amidon aszabalyozasi kor az instabilitas hataran van, tehat tavolrol sem elegiti ki a minosegikovetelmenyeket), a kriterium erteke eppen minimalis (Ji,=0). Abszohit (ertekekkel kepzett) linearis szabalyozasi terillet, (Integral AbsoluteError) amely az voo-v(t) elteres abszolut ertekenek idointegralja:

(3)Ez az integral mar minden elterest pozitiv el6jellel vesz figyelernbe, ig y lengesesfolyamatok minositesere is alkalmas, de analitikus meghatarozasa nehez, Negyzetes szabalyozasi teriilet az atmeneti fuggveny allandosult erteketol val6elteres negyzeteinek idointegralja:

(4)

A negyzetre emeles reven minden elterest azonos elojellel vesz figyelembe, tehatlengeses folyamatok rninositesere is alkalmas. Tovabbi elonye , hogy analitikusan isj61 meghatarozhato. A negyzetre emeles kovetkezteben sulyozottan veszi figyelembeaz atmeneti folyamat kezdeten fellepo nagyobb szabalyozasi eltereseket, Iddvel sulyozott integralkriteriumok,

Szamos variansuk ismeretes. Kozos sajatossaguk, hogy az elozoekben ertelmezetteltereseknek es az ido valamely hatvanyanak szorzatfuggvenyet integraljuk:

35


37/46

(5)

(6)

(7)Ezek az integralok tehat az eltereseket az idovel sulyozzak. Az n erteketol fugg6en akesobbi idopontokban fellepo nagyobb eltereseket fokozottabban veszik figyelembe.Amennyiben a szabalyozasi idovel kapcsolatos kovetelmenyek szigorubbak, ugy nerteket nagyobbra valasztjuk. Mivel a kriterium kepzese es ertekelese n novekedesevelegyre nehezebb, nem celszeni n=2+3 fole menni.Leggyakrabban (analitikus vizsgalatoknal) az IN, (szimulacios vizsgalatoknal) az JAill. az JAI kriteriumokat alkalmazzak.Az

(8)

kriteriumot a szakirodalom ITAE (Integral of Time multiplied Absolute value of Error)neven emliti.

Az integralkriteriumok alapjan annal kedvez6bbnek iteljuk a szabalyozasi folyamatminoseget, minel kisebb a kriterium erteke. Amennyiben a kriteriumot optimalasicelfuggvenykent alkalmazzuk, ugy akkor tekintjuk a szabalyozast optimalisnak, illetvea szabalyozo behangolasi parameterertekeit optimalisnak, ha az integralkriteriumerteke minimalis, azaz J.~ min!

4.4. Szabalyozasi kapcsolasokA gyakorlatban szamtalan esetben elegend6, ha a szabalyozasok kapcsolasait,strukturalis felepiteset egyszenisitett formaban abrazoljuk, amint ezt az egyszerii,egyhurkos szabalyozasi kornek a 8. abran bemutatott reszletes hatasvazlatahoztartozoan a 15. abra szemlelteti. Ez az egyszerii abrazolas lenyegre toroen csupan azerzekelo (E) illetve tavado (T), a kulonbsegkepzo, a szabalyozo es a szabalyozottszakasz (S), jelkepeit tunteti fel.

36


38/46

A :z ipari gyakorlatban a szabalyozasi kapcsolasok igen sokfelek, ugyanis az eseteknagy szazalekaban az egyszerii egyhurkos szabalyozasi korrel nem biztosithat6k aszabalyozasi feladattal szemben tamasztott minosegi ill. techno16giai kovetelmenyek.KUl6nb6z6 m6dszerekkel, ezek kozott a szabalyozasi kapcsolas tovabbfejlesztesevel, ujfunkci6kkal val6 kiegeszitese utjan a szabalyozas minosege akar jelentosen isjavithat6. E helyen e Iehetosegek kozul a legfontosabbakat ismertetjuk roviden. Akulonbozo szabalyozasi kapcsolasokat az emlitett egyszeriisitett abrazolasaikkalmutatjuk be.4.41. Zavarkompenzacios kapcsolasA 3.3 fejezetben mar megismertuk a zavarkompenzacio lenyeget es celjat, A 16 . abraDIathato hatasvazlat szerint a zavar6 jellemzo (z) a Z jelu tag altal reprezentalt dinamikaitulajdonsag szerint befolyasolja az x szabalyozott jellemzot. Ha merni tudjuk a zavar6jellemzot , akkor arr6l vezerelve az e celbol beepitett zavarkompenzacios (ZK) tagonkeresztul kivaltott beavatkozas utjan eredmenyesen kompenzalhato a zavar6 jellemzokozvetlen hatasa es ezzel a szabalyozas minosege javithat6. A kompenzalo tag atvitelitulajdonsagait ugy kell megvalasztani, hogy a kompenzacios beavatkozas megfeleloelojehi (iranyu), mertekii es idobeli lefolyasu legyen. Mivel a kompenzacio nem lehettokeletes, a fellepo kisebb szabalyozasi eltereseket a szabalyozo fogja megszuntetni.

z< Z

'., ZKXa - + \ [ ; ++ . . . _ - . . . . R + \V 1 s I >u. .- .- " )/ v, - - '- i

Ie T /'

16. abra. Zavarkompenzacios kapcsolas hatasvazlata

4.42. Kisegito szabalyozott jellemzfis kapcsolasSok gyakorlati esetben a szabalyozott szakasz olyan nagymerteku idokesleltetesselrendelkezik (azaz a beavatkozas hatasa a szabalyozott jellemzo valtozasaiban csakjelentos kesedelemmel es idoben elnyujtott formaban jelentkezik), ami a szabalyozast

37


39/46

jelentosen neheziti, egyhurkos egyszerii szabalyozasi korrel a minosegi kovetelmenyekesetleg nem is teljesithetok.Amennyiben letezik a szabalyozott szakasznak egy olyan kozbenso es merheto fizikaimennyisege, arnely lenyegesen furgebben reagal a beavatkozasokra, mint aszabalyozott jellemzo, akkor un. kisegitd szabalyozott jellemzfikent bevonhato aszabalyozasba es ezzel jelentosen javithato a szabalyozas minosege.E megoldas szabalyozasi kapcsolasat es annak hatasvazlatat egy gozkazangozhomerseklet szabalyozasanak peldaja alapjan a 17. abra szemlelteti.

G6zhUt6 Tulhevit6 Frissg6z

TapszivattyuTapviz

a., szerkezeti vazlatz z.---_ .._-- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -~-----l, ;\I V II Xs I XX a +)~ I C lc_ IR I


40/46

A gozhomerseklet szabalyozas modositott jellemzoje a tulhevito feluletek kozottelhelyezkedo gozhiitobe befecskendezett tapviz tomegarama ('!m, t/h), amelyet aszabalyozoszeleppel modositunk. A gozhiito utan mert homerseklet furgen reagal abefecskendezett viz tomegaramanak a megvaltozasara, tehat idealisan felhasznalhatokisegito szabalyozott jell emzokent, s igy a hiito utani homerseklet eredmenyesen akivant erteken tarthato. Konnyii viszont belatni, hogy a kisegito szabalyozott jellemzohatasvonalaba epitett RS tag atviteli tulajdonsagait csak ugy valaszthatjuk meg, hogyallandosult allapotban az Xv kimeno jele zeros ertekfi legyen, egyebkent ugyaniseltolna a szabalyozo alapjelet. Ezen a probleman segitheti.ink, ha un. kaszkadkapcsolast alkalmazzuk, amelyhez viszont ket'soros kapcsolasu szabalyozora vanszukseg (18. abra). A kapcsolas, amint lathato egy kulso es egy belso hurokkalrendelkezik. Az Xs kisegito szabalyozott jellemzot a belso R2 segedszabalyozoravezetjuk vissza, amelynek jelformalo tulajdonsagait ugy allitjuk be, hogy a belso hurokmegfelelo rmikodesii legyen. Az Rl kiilso (fo) szabalyozo a segedszabalyozo vezetojelenek modositasa utjan gondoskodik a szabalyozott jellemzo allando ertekentartasarol.

G6zhut6 Tulhevlto Frissg6z

a. Szerkezeti vazlat

zr----- ---------------III

IIs :

b . Hatasvazlat

18. abra. Kaszkad kapcsolas39


41/46

4.43. Kisegitd beavatkozo jellemzos kapcsolasA szabalyozott szakasz nagymertekii idokesleltetesenek kedvezotlen hatasa azaltal iscsokkentheto, ha a szabalyozott berendezes olyan jarulekos beavatkozasi lehetoseggelrendelkezik (vagy ilyen mestersegesen letrehozhato), amelyhez tartoz6an aszabalyozott jellemzo lenyegesen furgebben reagal. Ilyen peldat mutat be a 19. abranlathato homersekletszabalyozasi kapcsolas. Itt a hocserelo szekunder tereben levafolyadek homerseklete tartand6 allando erteken. Fo beavatkozasi lehetosegkent afiitogoz terfogataramat m6dositjuk, amire azonban a szabalyozott jellemzo a fiitofeluletjelentos hotehetetlensege miatt csak nagy idokesleltetessel valaszol. Amennyibenazonban kisegito beavatkozasi lehetosegkent a fiitott kozeg tomegaramat is modositjuk,(amelynek hatasa kis idokesleltetessel ervenyesul, kulonosen, ha a hocserelo szekundertere es ezaltal a tarolt folyadek tomege kicsi), a szabalyozasi folyamat jelentosen javul.

Xa

+FUtog6z

~--I-----'3q v g6z = X m . m I S

R

VIZ


, I ms I. . . . . I I , C I,- R2 I II I I II II I I I1 I I I +\'1I I I I XI I I


42/46

beavatkoz6 szerv a kedvezo (linearis) uzemi tartomanyaban mukodjon. Erre lathatunkpeldat a 20. abran. A sz6banforg6 vizszintszabalyozas m6dositott jellemz6je acentrifugalszivattyu altal szallitott viz terfogatarama (qv, m3/s). F6 beavatkoz6szervkent a szivattyu nyomooldali vezetekebe epitett szabalyozo szelepet alkalmazzuk(fo beavatkoz6 jellemzo a szabalyozo szelep nyitasanak merteke: h, %). Kisegitobeavatkoz6 jellemzokent viszont a szivattyu fordulatszamat (n, min-I) m6dositjuk(esetleg csak diszkret m6don), aminek kovetkezteben a szivattyu jelleggorbeje esennek reven a munkapontja (M) m6dosul, amint ezt a b-jehi abraresz szemlelteti,

H,m

+ Xa

a. Miikodesi vazlat b. A szivattyu munkapontjanak(M) vandorlasa

h -,~' ++ ...~ R I-- \V X/ f"" I-- + , 1 \1 \- xe LL-- -T - - - -~

c. Hatasvazlat20. abra. A beavatkozasi tartomany modositasa kisegito beavatkoz6 jellemzo

bevonasaval

41


43/46

4.44. AranyszabalyozasKulonosen a vegyiparban gyakran elofordul, hogy ket fizikai mennyiseg (pl. ketfelefolyadek tomegaramanak) aranyat kell uzemszenien allando erteken tartani. PI.gaztuzeles eseten a j6 hatasfoku eges felteteleinek a biztositasahoz megfeleloIegfeleslegrol kell gondoskodni. Ezt legegyszenibben azaltal biztosithatjuk, ha az egesilevegoaram (q v lev ) es fiitogazaram (q, g a z ) aranyat levegooldali beavatkozassal allandoerteken tartjuk, amint ezt a 21. abra szemlelteti. A kapcsolas, amint lathato rendkivulegyszeni. A gazaram jelet, az aranyt meghatarozo K tagon keresztiil vezeto jelkent azegesi levegoaram szabalyozojara kapcsoljuk.

1I< T 1

" x, m3/s xe-r---- R / \~+wIt I < ~"-\ ( ' I. ,~ I ~~qv~

~ - - - .. q vgaz~ T 2 xgaz, K :----/'a. Szerkezeti vazlat

b. Hatasvazlat21. abra. Aranyszabalyozas

Allandosult allapotban ugyarus az xr rendelkezo jel erteke zeros (rninthogy nmesszabaly ozasi elteres), azaz:

w-x =0e (9)(10)

42


44/46

Rendezve:

qV/e> = k ~qvgd= A l (11 )

Az eloirt arany a K jelu tag atviteli tenyezoje (k) utjan allithato.

4.45. Kapcsolt tdbbvaltozos szabalyozasA 22. abra peldakeppen egy gozredukalo egyszenisitett szabalyozasi rendszeretabrazolja, amelynek feladata a redukalt goz nyomasanak (p, bar) es homersekletenek(S, OC) allando erteken tartasa. A gozhomerseklet-szabalyozas m6dositott jell emzoj e aredukalo szelep gozhfitoterebe befecskendezett hutovizaram.

Hiitoviz)

RedukaltgozNaqynyornasugoz


+iI: E;J ,~--~ R21 -~, /, ;

\.'ir----~-_/\! ~~ \I \I \: \ +I +

b., hatasvazlat22. abra. Kapcsolt ketvaltozos szabalyozas

43


45/46

AJANLOIT IRODALOM[1] Dr. Csaki F. - Bars R.: Automatika. Tankonyvkiado. Bp. 1972.[2 ] Oppelt W. : Ipari szabalyozasi folyamatok kez ikonyve. M t is zaki konyvkiado .Bp. 1969.[3] Helm L. : Szabalyozastechnikai kezikonyv, Miiszaki konyvkiado, Bp. 1970.[4] Dr. Tuschak R.: Szabalyozastechnika. Egyetemi jegyzet. Miiegyetem kiad6

Bp. 1994.

Szabvanyok:MSZ 18450/1-68.MSZ 18450/2-68.MSZ 18450/3-68.MSZ 18450/4-68.

Iranyitastechnikai tenninol6gia. Alapfogalmak.Iranyitastechnikai tenninol6gia. Szabalyozasi kor.Iranyitastechnikai terminol6gia. Vezerlesi vonal.Iranyitastechnikai tenninoI6gia. SzabalyozaselmeletifogalmakIranyitastechnikai terminoI6gia. Logikai tagokat tartalmaz6vezerlesi rendszerek.Iranyitastechnikai berendezesek elemeinek jelolese.

MSZ 18450/5-76.MSZ 18451-76.

45


46/46

Konnyu belatni, hogy ha barmelyik beavatkoz6 szerven beavatkozunk, egyidejiilegmindket szabalyozott jellemzo valtozni fog. Amint a hatasvazlat szemlelteti,szakaszoldalon az S21 es S12 tagokon kereszti.il a szabalyozasi korok kolcsonosenhataskapcsolatban vannak egymassal, tehat egy tipikus kervaltozos kapcsoltszabalyozassal van dolgunk Ha a kereszthatas viszont csak egyiranyu (vagy az egyikhatas elhanyagolhat6an gyenge), akkor nem beszelunk kapcsolt rendszerrol. Fontos,hogy kapcsolt szabalyozas eseten az egyes szabalyozasi korok nem kezelhetokfuggetlen korokkent, amit a szabalyozok kivalasztasanal es behangolasanal figyelembekell venni.Javithato a szabalyozas minosege, ha a szakaszoldali kereszthatasokat un. kapcsoloszabalyozokkal (R21 , R12) kompenzaljuk, amint ezt szaggatottan a hatasvazlatszemlelteti. A kapcsolt szabalyozasoknal m a r nem alkalmazhatjuk az egyhurkosszabalyozasi korokre kidolgozott analizis es szintezis m6dszereket, az atfogobbrendszertechnikai m6dszerekhez kell folyamodnunk, hiszen a hataskapcsolatokkalrendelkezo szabalyozasi koroket egyseges rendszerkent kell kezelnunk Analizalasukraeredmenyesen eloterbe kerulhetnek a szimulacios vizsgalatok. Ez meginkabb ervenyesazoknal a berendezeseknel, illetve technologiaknal, ahol tobb (akar 5-10) szabalyozasikor van kapcsolatban, amint peldaul a nagyteljesitmenyu gozkazanoknal.

44

bevezető irányítástechnikai alapismeretek - dr. petz ernő

Documents