Temat: Układy pomiarowe.

Cel ćwiczenia:

1. Zapoznanie się z programowalnym przetwornikiem temperatury KFAP 2201 (Jego sposobem podłączenia, zakresem pracy, zastosowaniem, podstawowymi parametrami )

2. Zapoznanie się z programowalnym przetwornikiem temperatury UP420.

I Przetwornik temperatury KFAP2201 przystosowany jest do przetwarzania sygnału PT100 na standardowy sygnał prądowy 4-20 mA . Połączenie przetwornika PT100 (20°C→100Ω) może być wykonane w technice 2 , 3 lub 4 przewodowej. Za pomocą przystawki i komputera PC może zostać zaprogramowane: korekcja błędu czujnika , rodzaj linii połączeniowej, rezystancja przewodów, zakres pomiarowy, tłumienie. Przetwornik jest przystosowany do montażu w głowicy czujnika.

Dane techniczne.

Wejście

Zakres pomiarowy -200....850°C

Minimalny zakres 25°C

Sygnał wejściowy PT100

Dokładność ≤250°C <0,25°C

>250°C 0,1%

Prąd czujnika 0,3mA

Linia czujnika 2 , 3 lub 4 przewodowa

Maksymalna rezystancja przewodów w technice 2 przewodowej 20Ω na przewód

Wyjście

Sygnał wyjściowy 4....20mA

Napięcie zasilania 0....30V

Limit sygnału 23mA/3.5mA

Temperatura pracy -40....85°C

Wilgotność <98% bez kondensacji

Wymiary ∅40×19mm

Wykonanie iskrobezpieczne

Napięcie zasilania 2....28V

Wewnętrzna indukcyjność ≤10μH

Wewnętrzna pojemność ≤10μF

Graniczne wartości Umax=28V Imax=0.1A Pmax=0.7W

II Programowalny przetwornik temperatury UP 420 przeznaczony jest głównie do współpracy z rezystancyjnymi i termoelektrycznymi czujnikami temperatury w układach automatyki przemysłowej. Stosowany może być również do pomiaru i przetwarzania rezystancji i napięcia.

Przetwornik charakteryzuje się:

• Linearyzacją charakterystyki czujnika temperatury w pełnym zakresie

• Cyfrowym przetwarzaniem wielkości wejściowej (temperatura, rezystancja, napięcie ) na proporcjonalny standardowy sygnał wyjściowy prądowy 4-20mA lub odwrócony 20-4mA

• Możliwością przeprogramowania z jednego typu wielkości mierzonej i zakresu pomiaru na inny.

• Programowany może być na dowolny podzakres pomiarowy ( ograniczony jedynie minimalną szerokością podzakresu )

• Pomiar może być przeprowadzony z kompensacją wewnętrzną lub zewnętrzną zimnych końców ( termoelementy ), albo z kompensacją lub bez wpływu rezystancji przewodów doprowadzających ( linia trójprzewodowa, dwuprzewodowa )

• Wysoką dokładnością w pełnym zakresie temperatury otoczenia.

• Zwarcie i przerwa w obwodzie czujnika powoduje osiąganie przez przetwornik granicznych wartości sygnału wyjściowego.

• Przetwornik UP-420 przystosowany jest do montażu w głowicy czujnika temperatury.

Programowanie przetwornika odbywa się przy pomocy komputera PC i przystawki programującej PPUP.

Dane techniczne:

Wielkość mierzona ( przetwarzana ) temperatura, rezystancja, napięcie

Czujnik współpracujący Pt100, Pt500, Pt1000, Ni100...

Typ kompensacji wewnętrzna lub zewnętrzna (Pt100 kl.A )

Podłączenie czujnika rezystancyjnego linia 2- lub 3 - przewodowa

Sygnał wyjściowy 4....20mA, lub 20....4mA, linearyzacja temperatury

Maksymalny prąd wyjściowy <22mA

Minimalny prąd wyjściowy około 3.5mA

Napięcie zasilania Uz=8.5....36

Rezystancja obciążenia obwodu wyjściowego Robc=(Uz-8.5V) / 0.02A

Temperatura otoczenia -10....70°C

Nominalna temperatura spoin odniesienia 20°C

Wpływ zmian rezystancji obciążenia obwodu <±0,15%/0,5Ω

Wpływ zmian temperatury otoczenia <±0,2%/10°C

Wpływ zmian napięcia zasilania <±0,15%/10V

Wpływ zmian rezystancji linii trójprzew. przy przewodach symetr. <10Ωnie ma wpływu

Błąd kompensacji zimnych końców <±1°C

Pobór mocy <1W

Tłumienie 0,10,17,25s

Temat: Regulatory

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z regulatorami stosowanymi obecnie w przemy­śle. W szczególności chodzi o regulatory:

- analogowe (ARC-lw, ARC-2w, ARC-3w, stacyjka zadająca ADS-41),

- cyfrowe (RWP-95),

- logiczny sterownik programowalny PLC (GE Fanuc).

ARC-3W

1. Przeznaczenie regulatora ciągłego ARC-3W.

Regulator ciągły ARC-3W jest regulatorem proporcjonalno-różniczkującym.

Przeznaczony on jest do pracy w układach, w których wielkości mierzone są przetwarzane na standardowy sygnał przesyłowy 0÷5 [mA] prądu stałego i urządzenia sterowane w charakterze wielkości wejściowej operują również tym samym sygnałem przesyłowym.

Regulator ARC-3W jako jeden z aparatów systemu URS posiada standardowe parametry wejściowe i wyjściowe umożliwiające jego współpracę z innymi aparatami tego systemu.

2. Dane techniczne.

1. Parametry wejściowe:

1. wielkość wejściowa: standardowy sygnał przesyłowy 0÷5 [mA] prądu stałego

2. oporność wejściowa: nie większa od 500 [Ω]

3. ilość wejść: jedno

4. źródło wartości zadanej: wewnętrzne z zakresem 0÷100% wielkości wejściowej

2. Parametry wyjściowe:

1. wielkość wyjściowa: standardowy sygnał przesyłowy 0÷5 [mA] prądu stałego

2. oporność obciążenia: 0÷2000 [Ω]

3. Charakterystyka dynamiczna PD z parametrami:

1. zakres proporcjonalności: 5÷500% nastawiany w sposób ciągły

2. czas różniczkowania: -0,1÷10 min. nastawiany skokowo przy pomocy przełączników „T_D”, „xT_D”

4. Urządzenia współpracujące:

1. po stronie wejścia: dowolny aparat operujący na wyjściu sygnałem przesyłowym 0÷5 [mA] prądu stałego

2. po stronie wyjścia: dowolny aparat operujący na wyjściu sygnałem przesyłowym 0÷5 [mA] prądu stałego i posiadający oporność wejściową nie większą od 2000 [Ω].

3. Budowa.

Regulator ARC-3W porównuje sygnał reprezentujący wielkość mierzoną (regulowaną) doprowadzoną do zacisków wejściowych z aktualną wartością żądaną nastawioną na potencjometrze wartości zadanej oraz formuje odpowiedź na aktualną wartość odchylenia regulacji (tzn. aktualną różnicę wartości sygnału wejściowego i wartości żądanej) zgodnie z jego charakterystyką dynamiczną PD.

W skład regulatora ciągłego ARC-3W wchodzą następujące bloki konstrukcyjne:

• blok czołowy

• blok nastaw

• wzmacniacz parametryczny

• wzmacniacz wyjściowy

• zasilacz

Na płycie tylnej rozmieszczone są:

• zaciski wielkości wejściowej

• zaciski wielkości wyjściowej

• zaciski sieciowe

• zacisk „masy”

W bloku czołowym znajdują się:

• wskaźnik odchylenia regulacji ze skalą -20%÷0÷+20% zakresu wielkości wejściowej

• wieloobrotowy precyzyjny potencjometr wartości zadanej wyposażony w skalę od 000 do 1000 działek, odpowiadającą wartości zadanej w granicach 0÷100% zakresu wielkości wejściowej

• wskaźnik wielkości wyjściowej ze skalą 0÷100% zakresu tej wielkości

W bloku nastaw znajdują się:

• wieloobrotowy precyzyjny potencjometr „5xX_P” [%] wartości zakresu proporcjonalności

• wielopołożeniowy obrotowy przełącznik „T_D” [min]

• wielopołożeniowy obrotowy przełącznik „xT_D” mnożnika wartości czasu różniczkowania

• potencjometr „0” zerowania wzmacniacza regulatora, umożliwiający ustawienie polaryzacji sygnału wejściowego

• blok kondensatorów

Zasilacz stanowi stabilizowane źródło napięć stałych i zmiennych zasilających ww. bloki regulatora.

ARC-2W P

1. Przeznaczenie regulatora proporcjonalnego ARC-2W.

Regulator proporcjonalny ARC-2W przeznaczony jest do pracy jako regulator w bardziej rozbudowanych układach automatyki lub jako regulator podstawowy przy automatyzacji prostych obiektów o inercji pierwszego lub drugiego rzędu, a także obiektów z rzeczywistym czasem opóźniania, w których stosunek tego czasu do stałej czasu inercji jest bardzo mały. Regulator ARC-2W współpracuje z zewnętrznym sygnałem wartości zadanej pochodzącym z regulatora wiodącego lub zadajnika zewnętrznego.

Jako jeden z aparatów systemu VRS posiada standardowe parametry wejściowe i wyjściowe, co umożliwia jego współpracę z innymi aparatami tego systemu.

2. Dane techniczne.

1. Parametry wejściowe:

1. wielkość wejściowa: standardowy sygnał przesyłowy O÷5 [mA] prądu stałego

2. oporność wejściowa: nie większa od 500 [Ω]

3. ilość wejść: 2/jedno dla sygnału wielkości wejściowej, drugie dla oporności układu

2. Parametry wyjściowe:

1. wielkość wyjściowa: standardowy sygnał przesyłowy 0÷5 [mA] prądu stałego

2. oporność obciążenia: 0÷2000 [Ω]

3. Charakterystyka P.

4. Urządzenia współpracujące:

1. po stronie wejścia: dowolny aparat operujący na wyjściu sygnałem przesyłowym 0÷5 [mA] prądu stałego.

2. po stronie wyjścia: dowolny aparat operujący na wyjściu sygnałem przesyłowym 0÷5 [mA] prądu stałego i posiadający oporność wejściową nie większą nie większą od 2000 [Ω].

3. Budowa.

Regulator ARC-2W porównuje sygnał reprezentujący wielkość mierzoną (regulowaną) doprowadzaną do zacisków wejściowych z sygnałem wartości zadanej oraz formuje odpowiedź na aktualną wartość odchylenia regulacji (tzn. na aktualną różnicę wartości sygnału wejściowego i wartości żądanej) zgodnie z jego charakterystyką dynamiczną (charakterystyka P). Odpowiedzią regulatora na odchylenie regulacji jest sygnał wyjściowy, stanowiący iloczyn aktualnej wartości odchylenia regulacji przez aktualnie nastawiony współczynnik wzmocnienia powiększony o aktualną wartość polaryzacji.

W skład regulatora proporcjonalnego wchodzą :

• blok czasowy

• blok nastawny

• moduł wzmacniaczy wejścia

• wzmacniacz magnetyczno-tranzystorowy

• zasilacz

W bloku czołowym znajdują się:

• miernik odchylenia regulacji ze skalą -20÷0÷+20% zakresu wielkości wejściowej

• miernik ze skalą wielkości wyjściowej 0÷100% zakresu wielkości wyjściowej

W bloku nastaw znajdują się:

• dwa pięcioklawiszowe przełączniki, których poszczególne segmenty wykonane są jako wyłącznik polaryzacji, przełącznik mnożnika wsp. wzmocnienia, przełączniki wartości współczynnika wzmocnienia.

Zasilacz stanowi stabilizowane źródło napięć stałych i zmiennych zasilających ww. bloki regulatora.

ARC-1

1. Przeznaczenie regulatora analogowego ARC-1.

Regulator analogowy ARC-1występuje jako:

• regulator proporcjonalno-całkujący

• regulator proporcjonalno- całkująco- różniczkujący

Przeznaczony on jest do pracy w układach, w których wielkości mierzone przetwarzane są na sygnał prądu stałego 0÷5 [mA] i urządzenia sterowane o charakterze wielkości wejściowej 0÷5 [mA] operują również tym samym sygnałem.

2. Dane techniczne.

1. Parametry wejściowe:

1. wielkość wejściowa: standardowy sygnał przesyłowy 0÷5 [mA] prądu stałego

2. oporność wejściowa: do 500 [Ω]

3. ilość wejść: cztery w tym dwa o regulowanym współczynniku wzmocnienia 0÷1

4. źródło wartości zadanej: wewnętrzne z zakresem 0÷100% wielkości wejściowej

5. uchyb podstawowy: porównanie do 0÷4%

6. uchyby dodatkowe porównane:

• od zmian temperatury: nie większy od 0,25÷10%

• od zmian napięcia zasilającego: nie większy od 0,25%

2. Parametry wyjściowe:

1. wielkość wyjściowa: sygnał przesyłowy 0÷5 [mA] prądu stałego

2. oporność obciążenia: 0÷2000 [Ω]

• zakres proporcjonalności: 3÷300% nastawiany w sposób ciągły

5. Urządzenia współpracujące:

1. na wejściu: dowolny aparat operujący na wyjściu sygnałem 0÷5 [mA] prądu stałego

2. na wyjściu: dowolny aparat operujący na wyjściu sygnałem 0÷5 [mA] prądu stałego i posiadający oporność wejściową nie większą od 2000 [Ω].

3. Budowa.

Regulator ARC-1 porównuje sygnał doprowadzany do zacisków wejściowych z aktualną wartością nastawioną oraz formułuje odpowiedź na aktualną wartość odchylenia regulacji. Odpowiedzią regulatora na odchylenie regulacji jest sygnał wyjściowy stanowiący sumę oddziaływania proporcjonalnego i całkującego lub proporc. całkującego i różniczkującego. Regulator sygnalizuje aktualną wartość odchylenia regulacji oraz wielkości wyjściowej. Regulator zasilany jest napięciem 220[V] 50[Hz].

W skład regulatora ARC-1 wchodzą następujące bloki konstrukcyjne:

• blok czołowy

• blok nastaw

• wzmacniacz parametryczny

• wzmacniacz wyjściowy

• płyta tylna

Na płycie tylnej rozmieszczone są:

• zaciski wielkości wejściowych

• zaciski wyjściowej

• zaciski sieciowe

• zacisk „masy”

W bloku czołowym znajdują się:

• wskaźnik odchylenia regulacji ze skalą -20%÷0÷+20% zakresu wielkości wejściowej

• wieloobrotowy precyzyjny potencjometr wartości zadanej wyposażony w skalę od 000÷1000 działek, odpowiadającą wartości zadanej w granicach 0÷100% zakresu wielkości wejściowej

• wskaźnik wielkości wyjściowej ze skalą 0÷100% zakresu tej wielkości

W bloku nastaw znajdują się:

• dwa wieloobrotowe potencjometry czułości

• potencjometr zerowania regulatora

• potencjometr zakresu proporcjonalności

• przełącznik znaku sygnału odchylenia regulacji

• zaciski oporników

• potencjometr zmiany czasu różniczkowania do całkowani

REGULATOR RWP91.

1. Przeznaczenie regulatora RWP95.

Regulator RWP95 jest regulatorem wielofunkcyjnym, dwukanałowym, mikroprocesorowym. Wytwarza on na wyjściach ciągłych lub trójstanowych sygnały sterujące dla dwóch prostych układów regulacyjnych lub układu kaskadowego.

2. Dane techniczne.

1. Umożliwia on:

• pomiar analogowy sygnałów wejściowych i wyjściowych wewnątrz przetworzonych

• statyczne, dynamiczne, liniowe, nieliniowe przetwarzanie sygnałów analogowych

• sygnalizacje stanu wejść i wyjść dwustanowych

• alarmowanie o nieprawidłowym przebiegu sterowania lub też awarii samego regulatora

• dostarczanie operatorowi wszystkich niezbędnych informacji o automatyzowanym procesie i rodzaju sterowania ręcznego

• swobodne definiowanie struktury funkcjonalnej i parametrów urządzenia

• współpracę z innymi podrzędnymi systemami sterowania cyfrowego

2. Posiada on:

1. sześć wejść analogowych:

• sygnały wejściowe: 0÷20 [mA] lub 4÷20 [mA] (0÷5 [mA]; 0÷50 [mA])

• rezystancja wejściowa: 100 [Ω] (0÷20 [mA])

400 [Ω] (0÷5 [mA])

40 [Ω] (0÷50 [mA])

• błąd podstawowy: 0,25%

2. osiem wejść dwustanowych, parametry:

• „0”- logiczne: 24[V]± 20%

• „1”- logiczne: 0±4,8[V]

3. dwa wyjścia analogowe:

• sygnał wyjściowy: 4÷20 [mA]

• rezystancja obciążenia: 0÷500 [Ω]

• błąd podstawowy: 1%

4. osiem wyjść dwustanowych

5. dwa wyjścia krokowe (trójstanowe)

6. wyjście napięć zasilania:

• przetworników dwuprzewodowych: 24[v]±15%; 100[mA]

• interfejs komunikacyjny (umożliwia zdalną obsługę regulatora np. przy pomocy komputera): 12[V]±1%; 20[mA]

3. Budowa.

W skład regulatora wchodzą następujące bloki:

• pulpit operatorski (płyta czołowa), przez który można przeglądać zmienne procesowe układów regulacyjnych, wybierać rodzaj pracy, a także oddziaływać ręcznie na automatyzowany proces

• pulpit techniczny (boczny), pozwalający na wygaszanie wyświetlaczy, wyświetlanie wartości wyjściowych bloków programowych, wyświetlanie i korekcje parametrów regulacyjnych w obydwóch kanałach, wyświetlanie i programowanie parametru generalnego, wyświetlanie i programowanie struktury, wyświetlanie zawartości wybranej komórki pamięci EPROM i RAM regulatora

• zasilanie- 220[V], 50[Hz] zasilanie podtrzymywania pamięci z akumulatora- 3,6[V], 0,66[Ah]

• połączenie realizuje się na płycie tylnej za pomocą zacisków śrubowych

• może być wyposażony w zegar czasu rzeczywistego, służący do zmiany nastaw wartości w czasie.

STACYJKA ADS-41

1. Przeznaczenie.

Jest aparatem uzupełniającym regulatora ARC-1W. Umożliwia przejście z regulacji automatycznej na sterowanie ręczne. Sterowanie ręczne odbywa się za pomocą

przycisków +, -.

2. Zasada działania.

Stacyjka wskazuje aktualną wartość sygnału wyjściowego oraz aktualną wartość odchylenia regulacji. Posiada źródło prądowe 0÷5 [mA] prądu stałego, może być wykorzystane jako niezależny zadajnik o standardowym sygnale przesyłowym 0÷5 [mA] prądu stałego i oporności 0÷2000[Ω].

1. Urządzenia współpracujące.

Dowolne o parametrach :

• standardowy sygnał przesyłowy 0÷5 [mA] prądu stałego

• oporność obciążenia 0÷2000 [Ω].

3. Budowa.

Budowa:

• blok czołowy

• moduł pamięci

• zasilacz

Blok czołowy:

1. wskaźnik odchylenia regulacji -20%÷0÷+20%

2. wskaźnik wielkości wyjściowej ze skalą 0÷100%

3. czteroklawiszowy przełącznik rodzaju pracy, szybkości zmian sygnału wejściowego przy sterowaniu ręcznym i sterowania ręcznego z klawiszy

4. wieloobrotowy precyzyjny potencjometr źródła sygnału 0÷100% działek prądu 0÷5 [mA] i 0÷100%.

STEROWNIKI PROGRAMOWALNE PLC

Programowalne sterowniki logiczne (PLC, ang. Programmable Logic Controllers), nazy­wane także sterownikami programowalnymi, należą da szeroko rozumianej rodziny kompute­rów, Praca PLC polega na monitorowaniu wejść analogowych i cyfrowych, podejmowaniu decyzji w oparciu o program (algorytm działania) użytkownika oraz odpowiednim sterowaniu wyjściami.

Sterowniki PLC zbudowane są z modułów wejściowych, jednostki centralnej (CPU) oraz modułów wyjściowych.

Sterownik akceptuje różnorodne sygnały wejściowe; cyfrowe i analogowe (po zastoso­waniu dodatkowych modułów), pochodzące z zewnętrznych czujników. Sygnały te są następ­nie przetwarzane na jednolitą postać binarnych sygnałów logicznych akceptowalnych przez CPU. Jednostka centralna podejmuje decyzje i wykonuje funkcje sterowania bazując na algo­rytmie sterowania (instrukcjach programowych zawartych w pamięci). Moduły wyjściowe przetwarzają funkcje sterowania z CPU do postaci sygnałów binarnych (lub analogowych -po zastosowaniu dodatkowych modułów) wykorzystywanych w procesie sterowania.

Dane techniczne sterownika GE FANUC serii 90 MICRO IC693UDR005.

Ogólna charakterystyka sterownika:

- 16 wejść dyskretnych dla napięcia wejściowego 24VDC,

- 11 wyjść dyskretnych, przekaźnikowych, izolowanych, Lyyj _inax = 2A,

- l wyjście tranzystorowe 24 V,

- 2 analogowe potencjometry nastawcze,

- 2 porty komunikacyjne RS-422 (protokół SNP),

- zegar czasu rzeczywistego,

- zasilanie prądem przemiennym 85-^265 VAC o częstotliwości 47-5-63 Hz

Charakterystyka CPU

- procesor HS/3003, szybkość 9.83 MHz,

- 6 kB pamięci Flash dla programu sterującego napisanego przez użytkownika,

- 32 kB pamięci RAM podtrzymywanej przez l tydzień w temperaturze 25°C (kondensa­tor),

- 256 rejestrów z danymi,

- 1024 przekaźniki wewnętrzne,

Sterowniki programowalne PLC firmy GE Fanuc programuje się przy pomocy oprogra­mowania Logicmaster 90 wykorzystującego język drabinkowy. Pozwalają one także na współpracę z oprogramowaniem InTouch przewidzianym do wizualizacji automatyzowanego procesu.

Ogólne informacje dotyczące oprogramowania Logicmaster 90.

Oprogramowanie Logicmaster 90 służy do konfigurowania i programowania sterow­ników serii 90-30, 90-20 i 90 Micro produkcji firmy General Electric-Fanuc.

Konfigurowanie jest procesem przypisywania adresów logicznych i innych parametrów sprzętowych modułom systemu. Może ono zostać dokonane za pomocą oprogramowania konfiguracyjnego przed lub po zaprogramowaniu sterownika.

Programowanie polega na opracowaniu programu sterującego dla konkretnego zasto­sowania sterownika. Ponieważ sterowniki GE Fanuc serii 90-30, 90-20 i 90 Micro posiadają wspólny zestaw instrukcji, mogą być obsługiwane przy pomocy tego samego oprogramowa­nia.

Aby uruchomić oprogramowanie Logicmaster 90, należy dysponować komputerem z zainstalowanym systemem operacyjnym DOS w wersji 3.1 lub późniejszej.

Program sterujący stanowi realizację algorytmu wiążącego sygnały wejściowe, które do­pływają do sterownika, z sygnałami wyjściowymi, służącymi do sterownia urządzeniami wy­konawczymi.

Oprogramowanie Logicmaster 90 umożliwia:

- wyświetlanie aktualnego czasu trwania pełnego cyklu pracy sterownika oraz jego składo­wych. Cykl pracy sterownika jest to czas wymagany na jeden kompletny cykl pracy pro­gramu sterującego, obsługę wejść/wyjść, okien komunikacyjnych oraz wykonanie innych funkcji,

- włączenie/wyłączenie trybu pracy ze stałym czasem trwania pełnego cyklu pracy sterow­nika.

Temat: Elementy wykonawcze

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z różnymi typami elementów wykonawczych:

1. Zapoznanie się z siłownikiem pneumatycznym

2. Zapoznanie się z silnikiem krokowym

3. Zapoznanie się z falownikiem

SIŁOWNIK PNEUMATYCZNY O PRZESUNIĘCIU LINIOWYM

Siłownikiem (serwomotarem) nazywamy urządzenie wykonawcze w układach regulacji przetwarzające sygnał sterujący na przesunięcie liniowe o dużej sile lub obrotowe o dużym momencie. Siłowniki służą zwykle do nastawiania grzybka zaworu, klapy regulacyjnej, zasu­wy lub innych elementów nastawczych.

Siłowniki pneumatyczne o przesunięciu liniowym przetwarzają sygnał pneumatyczny na przesunięcie liniowe trzpienia siłownika. W zależności od rodzaju przetwarzania pneumo-mechanicznego - ciągłego lub dyskretnego - dzielą, się na:

- siłowniki pneumatyczne analogowe,

- siłowniki pneumatyczne dyskretne.

Omówimy bliżej analogowe siłowniki pneumatyczne. Grupę tą tworzą siłowniki mem­branowe oraz siłowniki tłokowe pracujące w układzie otwartym (ze sprężyną zwrotną) lub w układzie zamkniętym (z ustawnikiem pozycyjnym). Przetwarzają sygnał analogowy pneu­matyczny p_x na przesunięcie liniowe y tłoczyska siłownika.

Siłowniki pracujące w układzie otwartym występują w dwóch typowych rozwiązaniach konstrukcyjnych:

- siłowniki o działaniu prostym (rys.a,b),

- siłowniki o działaniu odwrotnym (rys.c,ct).

Rys. Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych siłowników

W siłownikach o działaniu prostym przy wzroście ciśnienia p_x trzpień wysuwa się na zewnątrz obudowy, natomiast w siłownikach o działaniu odwrotnym cofa się. Sygnał wej­ściowy pneumatyczny p_x podaje się do komory wejściowej l siłownika (rys. 3.4a). Przy wzroście ciśnienia trzpień 2 przesuwa się w dół, ściskając sprężynę zwrotną 3.

W stanach ustalonych zależność między sygnałem wejściowym (ciśnieniem p_x) a sy­gnałem wyjściowym (przesunięciem trzpienia y) jest proporcjonalna. Przesunięcie trzpienia y w siłowniku nieobciążonym wynika z równowagi sił wytwarzanych przez ciśnienie p_x i ugiętą sprężynę.

SILNIKI KROKOWE

Silnikami krokowymi (skokowymi) są nazywane takie elementy wykonawcze, których zadaniem jest przetworzenie impulsów elektrycznych na odpowiednie przemieszczenie kąto­we. Impulsy elektryczne są w odpowiednim układzie elektronicznym przetwarzane na napię­cia sterujące, przy czym każdy kolejny impuls powoduje zmianę układu napięć sterujących, zwaną komutacją. Każdy kolejny impuls powoduje obrót silnika o pewien określony kąt, zwany skokiem lub krokiem. Wartość skoku jest stała, zależna tylko od konstrukcji silnika, nie zależy ona ani od czasu trwania impulsu, ani od napięcia tego impulsu (byle było ono większe od określonej wartości progowej). Biegunowość napięcia impulsu decyduje o kierunku obrotu silnika.

Silniki skokowe można zaliczyć do maszyn synchronicznych, gdyż przy określonej częstotliwości impulsów średnia liczba obrotów na jednostkę czasu jest stalą i nie zależy w zasadzie od wartości momentu obciążenia.

Ze względu na budowę silniki skokowe można podzielić na dwie podstawowe grupy:

* o wirniku biernym (reluktancyjne),

* o wirniku czynnym.

Zasadę działania silnika skokowego o wirniku biernym ilustruje rys. 3.7. Przy zasilaniu uzwojenia l jawnobiegunowy wirnik zajmuje położenie pionowe, jeżeli zasilane jest uzwoje­nie 2, to wirnik obraca się o kąt n/3 w prawo i ustawia się w osi biegunów, kolejno zasilanie uzwojenia 3 daje dalszy obrót o kąt Π/3. Przy zmianie kolejności komutacji prądów wirnik obraca się skokami w przeciwną stronę.

Rys. Układ silnika skokowego o wirniku biernym

Silniki skokowe o wirniku czynnym odznaczają się tym, że wirnik ma własne pole ma­gnetyczne, wytworzone przez magnezy trwałe lub przez obce wzbudzenie. W tym przypadku moment i skok wirnika powstaje wskutek wzajemnego oddziaływania dwóch pól magnetycz­nych: stojana i wirnika.

Zasadę działania typowego jawnobiegunowego silnika skokowego z magnesem trwałym ilustruje rysunek

Rys. Silnik skokowy z magnesem trwałym i komutatorem mechanicznym: a) układ; b) komutacja prądów przy jednokierunkowym obracaniu komutatora

Na stojanie znajdują się trzy uzwojenia połączone w gwiazdę. Wirnik, wykonany z ma­gnesu trwałego, zajmuje każdorazowo położenie określone przepływami uzwojeń stojana. Komutacja prądów może być elektroniczna albo mechaniczna. Komutator mechaniczny (rys. 3.86) składa się z dwóch działek oddzielonych izolacją, zasilanych za pośrednictwem pier­ścieni ze źródła prądu stałego. Przekładniki izolacyjne mają szerokość.Π/6. W zakresie 5Π/6 obrotu komutatora każda faza silnika jest zasilana napięciem dodatnim, przez następne Π/6 obrotu nie jest zasilana, a przez kolejny kąt obrotu 5Π/6 jest przyłączona do ujemnego bieguna źródła wzbudzenia. W ten sposób przy obrocie komutatora dokonuje się komutacja prądów jak na rys. 3,8i (nie uwzględniono tu wartości prądów, a tylko kierunek przepływu), wskutek czego co Π/6 kąta obrotu komutatora wirnik silnika dokonuje obrotu o kąt Π/6. Położenie ko­mutatora jest więc odwzorowane przez silnik.

Silniki o wirniku czynnym, mają niekiedy na wirniku uzwojenie drukowane, zasilane przez pierścienie ślizgowe. Przez wykonanie druku na dwóch stronach tarczy można otrzy­mać uzwojenie dwufazowe, wówczas magnes trwały lub elektromagnes znajduje się w stojanie. W takim rozwiązaniu uzyskuje się silne pole magnetyczne, i małą elektromechaniczną stałą czasową wirnika.

Istnieje wiele różnorodnych odmian silników skokowych. Dążeniem konstruktorów jest uzyskanie dużych momentów synchronizujących przy możliwie małym momencie bez­władności wirnika, zmniejszenie jednego skoku i zwiększenie granicznej częstotliwości im­pulsów sterujących.

FALOWNIKI

Trójfazowe silniki asynchroniczne są bardzo chętnie wykorzystywane w różnego ro­dzaju napędach. Decyduje o tym ich prosta budowa i duża niezawodność (patrz siłownik elektryczny). Brak komutatora, pierścieni ślizgowych i szczotek, a więc elementów najszyb­ciej zużywających się w maszynach elektrycznych oraz prosta budowa wirnika powodują, że silniki te, poprawnie eksploatowane, praktycznie nie ulegają uszkodzeniom. Podstawowym niedostatkiem tych silników, uniemożliwiającym ich stosowanie w wielu układach, jest brak łatwego sposobu regulowania prędkości obrotowej. Jedynym, efektywnym sposobem regulo­wania prędkości obrotowej tych silników jest zmiana częstotliwości trójfazowej sieci zasilają­cej. Umożliwiają to urządzenia zwane falownikami. Lampowe konstrukcje tych urządzeń były mało przydatne w praktycznym zastosowaniu ze względu na duże gabaryty i małą sprawność. Od pewnego czasu postęp w technologii półprzewodników umożliwia konstruowanie pół­przewodnikowych falowników stosunkowo dużej mocy (firma Hitachi produkuje falowniki dla silników o mocy do 7.5 kW). Zastosowanie procesora w konstrukcji falownika SJ-100 pozwoliło uzyskać oprócz podstawowej funkcji (generowanie trójfazowego napięcia prze­miennego 220 V o regulowanej częstotliwości w zakresie od O do 360 Hz) szereg dodatko­wych cech, wśród których wyróżnia się stabilizacja momentu napędowego silnika zasilanego falownikiem dla zakresu częstotliwości od 5 do 50 Hz.

---