Hlavní oblasti automatického řízení

Střední odborná škola Otrokovice

www.zlinskedumy.cz

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. František KociánDostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.

Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

Charakteristika DUM

Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice

Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /6

Autor Ing. František Kocián

Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-PE-Au/1-EL-3/2

Název DUM Hlavní oblasti automatického řízeníStupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání

Kód oboru RVP 26-41-L/52

Obor vzdělávání Provozní elektrotechnika

Vyučovací předmět Automatizace

Druh učebního materiálu Výukový materiál

Cílová skupina Žák, 18 – 19 let

Anotace

Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem, náplň: Podstata procesu řízení, charakteristika procesů a jejich řízení, vlastnosti členů regulačních obvodů, Typické oblasti automatizace řízení, regulace

Vybavení, pomůcky Dataprojektor

Klíčová slova Podstata procesu řízení, charakteristika procesů a jejich řízení, vlastnosti členů regulačních obvodů, typické oblasti automatizace řízení, regulace

Datum 9. 7. 2013

Náplň výuky

Podstata procesu řízeníCharakteristika procesů a jejich řízeníVlastnosti členů regulačních obvodůTypické oblasti automatizace řízeníRegulace

Hlavní oblasti automatického řízení

Podstata procesu řízeníČlověk – pozoruje nějaký proces (plnění nádrže kapalinou – obr. 1, ohřívání vody ve výměníku – obr. 2). Na tento proces působí: vnější vlivy řídící zásahy člověka k dosažení žádaného cíleČlověk provádí tři druhy činností: Přijímá informace (přímo či nepřímo), které si zároveň uvědomuje zpracovává tyto informace provádí motorické úkony

Obr. 1: Nádrží protéká kapalinaVýšku X – řídí člověkPoruchová veličina – odběr vody

Obr. 2: Kotel ohřívá topná pára

1-teploměr2-kotel3-výstup teplé vody4-kondenzát5- vstup studené vody6-ventil přívodu páry7-regulující člověk

Charakteristika procesů a jejich řízeníŘízení procesu – společný název pro ovládání i regulaci. Mezi ovládáním a

regulací je však podstatný rozdíl. Uskutečňuje se tak, že se řídí průtok látek a energií a látkové a energetické přeměny. Řídí se například přítok kapaliny, přítok paliva k hořákům, přívod elektrické energie apod.

Obr. 3: Schéma řízení

Charakteristika procesů a jejich řízeníŘízení procesu – Na obr. 5 jsou znázorněny oba způsoby řízení rychlosti otáčení

elektromotoru. Regulačním odporem v obvodu motoru nastavuje člověk určitou rychlost otáčení.

Obr. 4: Příklad řízení Obr. 5: Řízení rychlosti otáčení motorua) Řízení jako ovládáníb) Řízení jako regulace

Vlastnosti členů regulačních obvodů Vlastnosti členů regulačních obvodů se projevují na kvalitě regulace.

Nejvýrazněji se však uplatňují vlastnosti regulovaných soustav a ústředních členů regulátorů. Členy regulačních obvodů hodnotíme podle jejich statických (klidových) vlastností a podle jejich dynamických (pohybových) vlastností.

Statické a dynamické vlastnosti PAŘ (Prostředky automatického řízení )Celé automat. řízení lze rozdělit na dílčí bloky, tj. na členy automat. řízení:- Vlastnosti jsou dány reakcí výstupů na vstupy

Obr. 7: Přechodová charakteristikaObr. 6: Blokové schéma PAŘ

Vlastnosti členů regulačních obvodů Statické vlastnosti Statická charakteristika – závislost výstupní vel. y na vstupní vel. u v

ustáleném stavu! Citlivost Přesnost (absolutní chyba, relativní chyba, třída přesnosti) SpolehlivostDynamické vlastnosti Určují – chování v přechodném ději viz. diferenciální rovnice.

Obr. 8: Statická charakteristika

Vlastnosti členů regulačních obvodů

Přechodová charakteristika – nejčastěji používaná, vstupem je skoková změna, sledujeme časový průběh výstupu

Frekvenční charakteristika – používá se hlavně pro identifikaci regulované soustavy vstupem je sinusová změna na výstupu sledujeme amplitudu a fázový posuv

Obr. 9: Přechodová charakteristika Obr. 10: Frekvenční charakteristika

Typické oblasti automatizace řízení

Automatická signalizace – přítomnost vlaku na trati se zjišťuje příslušným zařízením a automaticky signalizována světelným signalizačním zařízením. Jiným příkladem může být automatická signalizace např. rozměry výrobků, procesy řízení.

Automatická kontrola – kontroluje se nějaká vlastnost výrobku a je vyhodnocováno zda je tato vlastnost (např. rozměr, hmotnost) v požadované toleranci.

Automatické blokování – při automatické sériové výrobě se může stát, že tři následující výrobky nemají toleranci, dojde automaticky k zastavení výrobního procesu. Nebo například železniční nádraží, hlídání vlaků, semafor zablokuje vjezd či odjezd vlaku.

Typické oblasti automatizace řízení

Automatické ovládání – typ automatického řízení, při němž se nezjišťuje, jaké jsou výsledky minulých řídících zásahů. Nevyužívá se zde zpětná vazba.

Automatické sekvenční (postupné) ovládání – následující operace může nastat jen tehdy, byla-li uskutečněna předcházející operace nebo byla-li splněna podmínka určená programem.

Automatická regulace – od ovládání se liší tím, že se při ní využívá informace (získané měřením) o vlivu řídících zásahů na regulovanou veličinu; využívá se tedy principu zpětné vazby.

Adaptivní automatické řízení – ve složitých zařízeních se současně mění několik parametrů procesu (náhodné změny) a při řízení je třeba měnit nastavení ovládacích členů, které v procesu nastaly. V tomto řízení se často využívají počítače.

RegulaceObecně Regulace (z lat. regula, pravítko, pravidlo) obecně znamená řídící či

usměrňující činnost, ať už prováděnou člověkem nebo automatickým zařízením (regulátorem). Udržování hodnot regulované veličiny dle daných podmínek a hodnot této veličiny zjištěných měřením řízení se zpětnou vazbou. Zpětná vazba představuje měření regulované veličiny.

Regulace Přímá (direktivní) Nepřímá (indirektní)Regulační obvod – se míní obvod, ve kterém probíhá automatická

regulace. Součástí regulačního obvodu jsou pouze technická zařízení

RegulaceHistorie první principy regulací použity již v Egyptě pro vodní kola, na mletí mouky, na zavlažování klasický případ: kulový odstředivý regulátor pro regulaci otáček parního stroje: James Watt (1784):

Zdvih objímky ovládá ventil přívodu páry tak, aby otáčky nezávisely na zatížení

Obr. 11: Odstředivý regulátor

Regulace

Vývojové trendy

dříve direktní regulátory => nepotřebovaly přívod energie dnes indirektní => nutný zdroj energie, lepší kvalita reg. dříve kompaktní systémy (1 stojan se vším) dnes stavebnicové systémy, zásadně oddělené řídící části od silové části dříve mechanické a mechanicko hydraulické systémy dnes elektrohydraulické systémy (el. = řídící, hydr. = silové) dříve řídící elektronická část analogová dnes řídící elektronická část číslicová

Kontrolní otázky:1. Řízení procesu?

a) Společný název pro ovládání i regulaci

b) Název pro ovládání

c) Název pro regulaci

2. Automatické ovládání?

a) Typ automatického řízení, nevyužívá se zde zpětná vazba

b) Typ automatického řízení, využívá se zde zpětná vazba

c) Zpětná vazba představuje měření regulované veličiny převodů.

3. Regulační obvod?

a) Nevyužívá se zde zpětná vazba

b) Následující operace může nastat jen tehdy, byla-li uskutečněna předcházející operace nebo byla-li splněna podmínka určená programem.

c) Se míní obvod, ve kterém probíhá automatická regulace. Součástí regulačního obvodu jsou pouze technická zařízení

Kontrolní otázky – řešení1. Řízení procesu?

a) Společný název pro ovládání i regulaci

b) Název pro ovládání

c) Název pro regulaci

2. Automatické ovládání?

a) Typ automatického řízení, nevyužívá se zde zpětná vazba

b) Typ automatického řízení, využívá se zde zpětná vazba

c) Zpětná vazba představuje měření regulované veličiny převodů.

3. Regulační obvod?

a) Nevyužívá se zde zpětná vazba

b) Následující operace může nastat jen tehdy, byla-li uskutečněna předcházející operace nebo byla-li splněna podmínka určená programem.

c) Se míní obvod, ve kterém probíhá automatická regulace. Součástí regulačního obvodu jsou pouze technická zařízení

Seznam obrázků:

Obr. 1: BÍNDER, R., Základy automatického řízení Praha 1985, SNTLObr. 2: BÍNDER, R., Základy automatického řízení Praha 1985, SNTLObr. 3: STRUPKA, J., LANAČ J., Automatizace Praha 1967, SNTL

Obr. 4: STRUPKA, J., LANAČ J., Automatizace Praha 1967, SNTL

Obr. 5: STRUPKA, J., LANAČ J., Automatizace Praha 1967, SNTL

Obr. 6: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002

Obr. 7: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002

Obr. 8: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002

Obr. 9: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002

Obr. 10: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002

Obr. 11: NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002

Seznam použité literatury:

[1] Automatizace [online]. [cit. 6.7.2013]. Dostupný na WWW: http://web.spscv.cz/~madaj/skra4.pdf [2]BÍLEK, J.,BAYER, J., Základy automatizace Praha 1990, SNTL[3] SVARC. Základy automatizace [online]. [cit. 6.7.2013]. Dostupný na WWW: http://autnt.fme.vutbr.cz/svarc/ZakladyAutomatizace.pdf[4] BÍNDER, R., Základy automatického řízení Praha 1985, SNTL[5] STRUPKA, J., LANAČ J., Automatizace Praha 1967, SNTL[6] NĚMEC, Z., Prostředky automatického řízení (Elektrické) Skripta VUT Brno 2002

Děkuji za pozornost