Automatyka. Nie rysowalem rysunków. Mogą być błedy. Czesto sa skróty myślowe.

Żelazko - historyjka
zawór automatyczny - siłownik autoamtyczny...
sygnał analagowy - sygnał ciągły w czasie ( w każdym czasie określana wartość sygnału).
Najmniesza jednostka inforamcji - BIT ??

Rzeczywiste zjawiska (czujnik elektryczny) -> przetwpornik sygnału element wykonawczy

Sybgnał prądowy, napięciowe - powinien byc propocjonalny do wielkości fizycznej

Przetwornik - określa takie parametry jak:
- rozdzielczość
- częstotliwość próbkowania
BIT - najmniejsza jednostka informacji. W sysytemie dwójkowym - 256 ..... ?? płyty Cd - 44 kHz
Automatyka procesów produkcyjnych - to wysoka jakośc produktów i bezpieczeństwo przebiegu procesu
SET POINT - wartość żądana
Sygnały dwusystemowe - 2 wartości ?

Typy system. aktywizacji danych i sterowania składają się z podsystemów wejść i wyjść oraz podsystemów przetwarzania danych i wizulalizacji:
Podsystemy te moga być zgrupowane razem lub oddalone od siebie na znaczne odległośćci na co pozwalają techniki przesyłania informacji.
Podsystemy te mają postać scentralizowaną lub rozproszona co implikuje możliwość wyst. w następującyhc konfiguracjach:
1) system ze scenetraliz.podsystem wejsc i wyjsc oraz z scentralizowanym podsyst.przetwarzania danych i wizualizacji
2) System ze rozproszonym podsytem wejsc i wyjsc oraz z scentalizowanym....(jak wyzej)
3) system ze scentralizowanym podsystem wejsc i wyjsc oraz rozproszonym podsystem przetwarzania danych i wizualizacji
4) system ze rozporoszonym podsystem wejsc i wyjsc oraz rozproszonym podsystem przetwarz.....jak wyzej)

1) w instalacjach prostych, w skali laboratoryjnej spotkaxc mozna
2) zakłady nawozów sztucznych
3)
4) rafinerie, rozległe instalacje

Syganły prądowe - odporne na zakłócenia


Konskewencją umiejętności mierzenia wartości fiz. i umiejętności wyciągania z nich wniosków jest wpływanie na parametry procesu poddanego obserwacji.
Oczywiście na podstawie wartości zmierzonych parametrów można wpływać ręcznie. Sposób ten jest historycznie najstarszym. Jego podst niedogodności sa:
brak precyzji i zbyt mała szybkoścć reakcji
Ponadto w przypadku skomplikowanej aparatury technolog. wystepuje konieczność zatrudnienia pracowników lepiej wykształoconych.
"Połaczenie umiejętności mierzenia parametrów procesu technologicznego oraz wpływania na jego parametry daje w rezultacie umięjętnoścć sterowania procesem".
Urządzenia pomiarowe i sterownicze mogą wpływać na kształt instalacji.
Wielokośc charakteryzujące oddziaływanie układu na środowisko nazywać będziemy ODPOWIEDZIAMI lub wielkościami (sygnałami) wyjściowymi. Nazywane te są wyjściem sygnału.

Stabnem układu - najmnijeszy liczebnie zbiór wielkości, którego znajomośc w chwili (to) oraz znajomość wymuszeń (to, t)
pozwala wyznaczyć stan i odpowiedzi układu w chwili t ( t> to).
Zachowanie układu jest wieć całkowicie określone jego stabnem i odziaływaniem środowiska (wymuszeniem).

Ukła regulacji automatycznej - będziemy nazywać układ ze sprzężeniem zwrotnym, który samoczynnnie (bez udziału człowieka) zapewnia pożadany przebieg wybranych
wielkości charakteryzujących proces zwanych wielkościami regulowanymi.

Obiekt regulacji - proces technologiczny lub urządzenie, w którym zachodzi proces podlegający regulacji.
Regulator - urządzenie wykorzystujace róznice między odpowiednimi wielkościami zadanymi i mierzonymi i mierzonymi tak oddziałuje za pomocą wielkości sterujących na obiekt,
aby wielkości regulowane miały pożądany przebieg.
Rys. ( schemat blokowy układu regulacji automatycznej jednej wielkości regulowanej)
e = t2 - t1
uchyb regulacji
e(t) = yo(t) - y(t) uchyb regulacji
Cel układu regulacji automatycznje - samoczynne zerowanie Uchybu Regulacji wywołanego zmianą yo(t) lub działających na obiet zakłocen Zf(to).

Zadanie regulatora - wytworzenie na podstawie e(t) takiego sygnału sterującego(sterowania) u(t) , aby uchyb regulacji teoretycznie zmalał do zera !

Rysunek

UCHYB Regulacji
- by go zminimalizować !

Stan ustalony i nieustalony

Dynamika procesów ma za zadanie zbadanie związków pomiędzy przyczynami i skutkami w stanie nieustalonym niezależnie od tego czy przyczyny te nieustaloność ?? wywołujące
są pochodzenia zewnętrznego, czy też tkwią w samym procesie.
Opis ten może być dokonany:
- stosując opis w przestrzeni stanów
- rozważając zmiany na wejściu u wyjściu układu

Model - przybliżone odwzorowanie rzeczywistości (uproszczenia)
- fizyczny
- matematyczny

Schemat blokowy - graficz.obraz związków funkcjonalnych między elementami układu lub procesu

Sterowanie w układzie zamkniętym
Rysunek.
Pojęcia sygnałów nie wolno utożsamiać ze strumieniami materiałowymi układu.
Bezwładnoścć (opóźnienie czasowe) - jak najmniesze !
WADA - układ, bardzo dużej bezwładności - nie za bardzo nadaje sie


Sterowanie w układzie Otwartym
Rysunek
- droższy i trudniejszy do prowadzenia proces
- mieć model matematyczny + wzory + wiedze o procesie
Działać należy z wyprzedzeniem !
Rysunek


Regulacja dwupołożeniowa:
(elementu wykonawczego) - zamknij/otwórz, ON/OFF
- jest najtańszym typem
- np. w centralnym ogrzewaniu
Rysunek przypadku idealnego (bezinercyjny)
Rysunek przypadku rzeczywistego

Proces wymuszony (grzanie parą -szybszy) ??
Chłodzenie (naturalny proces - wolnieszy) ???

Regulacja Propocjonalna
- okresowe działanie (dwupołożeniowe)
Aby uzyskać stałą pracę przy braku zakłóceń wielkośc wyjściowa regulatora musi być ciągła funkcją odchyleniem (uchyb regulacji).
W regulacji propocjonalnej najczęściej stosowanej sygnał wyjściowy regulatora określa liniową funkcję sygnału odchylenia
y = Kr X
Wzmocnienie regulatora określa się wartościa względnego przyrostu wielkości wyjściowej podzielona przez wartoścć względnego przyrostu wejściowej

y - względny przyrost wielkości wyjściowej
x - względny przyrost wielkości wejściowej regulatora (odchylenie regulacji)

Rysunek

Regulacja |(całkująca i rózniczkująca)
y = 1/Ti Całka x dt
W regulacji całkowej sygnał wyjściowy regulatora ma wartośc propocjonalną do całki odchylenia
Ti - stała całkowa regulacji (czasowa)
Ti - oznacza czas całkowania

Reset time -> czas całkowania stosują do:
Propocjonalno-całkowy regulator ( PID )
y = Kr ( x + 1/Ti całka x dt )
O potrójnym działaniu:
y - Kr ( x + 1/Ti całka xdt + Td dx/dt)

Regulacja polega na dobraniu - Kr, 1/Ti, oraz Td.
Rysunek do regulacji
--------------

Analagowy:
1) prądowy 0 - 20 mA
2) napięciowy 4 - 20 mA


Co oznacza 0 mA ??
- uszkodzony
- przy O mA płynie nadal 50 ml/ min
Przy 4 mA wiemy że dobrze pracuje.


Czujnik (sensor) elementy przyrządu lub układu pomiarowego służący do przetwarzania wielkości mierzonej na inną wielkość (np. temp. na napięcie elektrycz.) nadającą się
do bezpośredniego wykorzystania lub do dalszeggo przetwarzania w procesie pomiarowym
Temp. - skalarna fizycz. wielkość
Podział czujników:
- bezpośrednie (stykowe)
- pośrednie ( bezstykowe)

Rodzaj czujnika
- elektryczne
- nielektryczne

Zjawiska wykorzystywane w czujnkiach:
- odkszatałcenia materiału
- zmiana napięcia
- zmiana natężenia
- zmiana koloru
- zmiana promieniowania
- rozszeszalnośc gazów

Bimetal - dwa zgrzane metale.

Elektryczne termometry:
- 1 parametryczne (bierne)
- 2 generacyjne (czynne)

1- pod wpływem zmiany temp.ulega zmianie parametr elektryczny
2 - zmiana temp. powoduje powstanie siły elektromotorycznej, termopara, (termoelement), wykorzystuje zjawisko Seebecka ???

Rysunek do termopary

Zjawisko Seebecka - zjawisko termoelektryczne polegające na powstawaniu siły elektromotorycznej w obwodzie zawierającym dwa metale lub półprzewodniki gdy ich złącza znajdują sie w
różnych temperaturach.
V = ( Sb - Sa ) (t2 minus t1)

Sb i Sa + wspolczynniki ( V/K)
Temp na styku metali - t1, t2
Termopara ma wyciśnięte znak - S, J , R, T
Zalety:
nie wymaga dodatkowego zasilania
cena - klika złotych bez obudowy
Mała bezwładnośc
Minusy:
Cienkie druty mogą mechanicznie ulec uszkodzeniu
np. Typ K
Typ K jest NiCr - Ni w minus 200 C do 1200 C
Zaleznosc SEM dla tego prawie liniowa , czułość 41 yV/C

np. typ E NiCr - cuNi
czułosc duza, 68 yV/C
przy niskich temp. -200 do plus 900 C , moze byc zastosowany w niektórych specjalnych sytuacjach,
Karty charakterystyki najlepiej zoabczyc danych E czy K czy innych.


ZALETY:
niewielkie rozmiary, mozliwosc lokalnego pomiaru termopary
- niska pojemnosc cieplna
- mala bezwladnosc czasowa
- szeroki zakres pomiarowy przy dosc dobrej liniowosci
- prostota budowy
- duza niezawodnosc
WADY:
-dokladnosc
-napiecia od kilku do klikudziesiciu milivolotów
- sa przewodnikami

TERMISTOR - to opornik o oporności elektrycznej zaleznej w znaczym stopniu od zmian temp.
np. stosow. do stabilizacji napiecia
+ wiekszy wspolczynnik zmian rezystencji co pozwala zmniejszyc roznice temp.
+ elminuje praktycznie wplyw zmian rezystencji przewodów łaczeniowych na wskazania termometru
--małe bezwladnosci cieplne co umozliwia prowadzenie pomiarów szybko zmieniajacych sie temperatur

PIROMETRY - bezdotykowego pomiaru temp. powierzch. ciał stalych i cieczy, które zbudowane z układu optycznego są.
- widać na podczerwień ucieczki ciepla ( kamery termowizyjne)
- mechaniczne uszkodzenia

PRZEPLYWOMIERZ - pomiar objet. lub masy porujaszającej się przez daną powierzchnię prostopadła do kierunku przeplywu...
Wskazuje wielkosc wartośc chwilową przepływu + zintegrowanie z licznikiem. Całkowite cGałkowanie w czasie natęzenia wszytkich kolejnych chwil haha.:P
Głownie oparte są na:
- odziaływaniach mechanicznych
- zjawiskach falowych
- zjawiskach pola elektromagnetycznego

Mechaniczne:
1) manometyrczne (ciśnieniowe);
- zwężkowe - wykorzystuje efekt spadku ciśnienie na elemencie pomiarowym (kryza, dysza, zwężka Venturiego)
Rysunek Kryzy. - Sa róznice cisnienia przed i za kryzą.
Dysza rysunek - przewód o zmieniającym się w sposób ciągły przekroju poprzecznymn, służącym do zwiększania, możliwie z małymi stratami, predkość przepływającego gazu lub cieczy kosztem spadku ciśnienia. D>d
Zwęzka Venturiego rysunek. Słuzy do pomiaru przeplywu cieczy lub gazu wykorzystujac wzór Bernoulliego, gdzie kwadrat predkosci przeplywu przed zwezka jest propocjolany do różnicy ciśnień przed zwężką i na niej.
W celu pomiaru wykorzytuje sie barometr różnicowy. Obecnie w celach pomiarowych wykorzystuje się działające na tej samej zasadzie kryzy.

Rotametr - od nazwiska nazwa, przeplywomierz o zmiennym przekroju, Rysunek.
Rotamter ma postac pionowej szklanej rury.
1) siła ciezkosci (dzialajaca pionowa w dól)
2) siła tarcia przeplywajacego plynu o pow.boczna plywaka ( dzialajaca do góry)
3) sila wyporu , wywolana roznica cisnien pod i nad plywakiem (dzialajaca do góry)
2 i 3 od sil przeplywajacego plynu + 2 zalezy od rodzaju (lepkosci plynu)
Szybkosc zalezy od przekroju szczeliny (o ksztalcie pierscieniowym) miedzy wewnetrz. śianą rury a plywakiem
Przekrój tej szczeliny w miarę rozszerzania sie rury ku górze wzrasta i pływak przy coraz większych przepływach zajmuje coraz wyższe połozenie.
Wartość mierzonegoe natęzenia przeplywu wskazuje górna krawedz plywaka.

Przeplywomierz techometryczne:
Przeplywomierz turbinowy (rysunek) - predkosc obrotowa wirnika jest propocjonalna do objetosciowego natezenia przeplywu. Natezenie przeplywu.
przeplywomierz Coriolisa (rysunek) -" równik w dół, u Nas w lewo" . Niezaleznie jaka ciecz plynie bedzie działał.

Zjawiska falowe (ostatni wyklad).
Fala to zaburzenie,które rozprzestrzenia się w osrodku lub przestrzeni. Fale przenosza energie z jednego miejsca w drugie bez transportu jakiekolwiek materii.
Efekt Dopplera - "róznice czestoliwosci fali wyslanej a przychodzącej" + rysunek czujnika przy rurze

Przepływomierz wykorzystujace pola elektromagnetyczne - to przyrzad pomiarowy, mierzacy predkosc przeplywu medium przez powierz. prostopadła do kierunku pola magnetycznego - zjawisko Farradaya
E = B L v
gdzie: B gesteosc pola magnetycznego (Tesla)
L dlugosc przewodnia elektyczn.
v - predkosc liniowa

Zalety:
niezaleznna od p, gestosci, lepkosci produktu , temp,
mozliwosc gdzie jest wysoka koncetracja szlamów, masy celulozowej, w kopalniach
brak czesci ruchomych
przeplywomierz ten nie wprowadza spadku ciśnienia
wysoka dynamika procesu
wysoka niezawodność

Czujnik pomiaru poziomu:
np. metod. czasu przelotu
1 metoda radarowa
2 radar prowadzący
3 metoda ultradzwiękowa
W kazdej z nich podobnie. Nadajnik wysyla impulsy elektromagnetyczne lub fale dźwiękową, która po odbiciu od powierzchni produktu dociera do odbiornika. Mierząc czas potrzebny na pokonanie drogi czy;li czas przelotu
wiązki oraz mnożąc go przez prędkość prop. fali, przetwornik określa odległość pomiędzy nadajnikiem a powierzchnią medium. Po uwzględnieniu wysokości zbiornika mikroprocesor oblicza rzeczywisty poziom produktu zgromadzonego.

Radarowe - przelot impulsów mikrofalowych ( 6 - 20 Ghz) emitowanych przez antenę i odbjanych od pow. produktów na skutek impedanacji fali.
d - odleglosc od powierzchni produktu
c - predkosc swiatla
d = c to/2
Zalety:
pomiar bezdotykowy , brak czesci ruchomych, ulegajacych zuzyciu,
niezaleznosc pomiaru od charakteru oparów nad powierzchnią produktu lub intensywność zapylenia
pewny pomiar nawet w przypadku zmiany produktu w zbiorniku

Radar prowadzacy - rysunek (dwa kabelki gdzie sygnal jednym schodzi a drugim wchodzi) - nie ma odbicia na ściankach, niewrażliwosc na turbulencje powierzchni, pianę, i duża absorpcje fali elektromagnetycznej

Metoda ultradzwiekowa: - to wykorzystuje fale wysokie dzwiekowe

Czujnik : ULTRASONIC TYPE - bada czy w punkcie pomiaru jest ciecz czy jej nie ma (rysunek) Jest inny sygnal gdy jest ciecz i inny gdy jest powietrze (tłumienie).

SECONDARY Containment Tanks and Pipes Systems - "podwójna rura", rura w rurze by sprawdzić szczelność - montujemy czujnik na jednej by okreslic czy wewnętrzna rura nie przecieka.
Szczególnie korzystny gdy transportujemy niebezpieczną substancję dla zdrowia, zycia.

Electro-Optic Level Switeches (rysunek) - ma mały wymiar, cena niska. Wykorzystuje lampkę LED do sprawdzenia czy jest ciecz czy jej nie ma w zbiorniku. Ciecz zakłóca light , zatrzymuje, rozprasza światło i to daje nam info. że jest ciecz w zbiorniku.