1.Zdefiniować pojęcie automatyzacji i omówić jej właściwości

Automatyzacja to zespół środków technicznych mających na celu zastąpienie człowieka przy powtarzających się lub wymagających szybkiej reakcji czynnościach.

Właściwości:

-Przedmiotem automatyzacji są mechanizmy pracujące samoczynnie, wykonujące w ramach procesów produkcyjnych elementarne operacje technologiczne

-Automatyzacja zapewnia samoczynne prowadzenie i kontrolę tych już zmechanizowanych elementarnych operacji orz celowo zaprojektowane i technologicznie uzasadnione zespolenie tych operacji w sposób zapewniający optymalny przebieg procesu

-Automatyzacja wymaga jedynie pośredniego udziału człowieka w procesie produkcyjnym. Przebieg działań zachodzących wewnątrz zautomatyzowanych urządzeń nie jest uzależniony od biologicznych możliwości człowieka, zależy jedynie od jakości zastosowanych elementów konstrukcyjnych i ich niezawodności.

-W stadium automatyzacji do człowieka należą następujące zadania: rozwiązywanie zadań związanych z automatyzowaniem technologii procesów produkcyjnych; projektowanie urządzeń zautomatyzowanych; ustalanie i układanie pełnych programów; instalowanie, konserwacja, naprawy

-Spełnienie celów stawianych w procesie automatyzacji wymaga: zbierania, rozróżniania i logicznego przetwarzania informacji; podejmowanie właściwych decyzji i ich realizacji

2.Rodzaje automatyzacji

a)Automatyzacja przemysłowa (sterowanie, pomiary, kontrola, sygnalizacja, rejestracja)

-Automatyzacja częściowa- sterowanie i regulacja zastosowane do pojedynczych maszyn

-Automatyzacja kompleksowa- zautomatyzowanie procesów technologicznych

-Automatyzacja pełna- zautomatyzowanie zakładu przy zastosowaniu maszyn cyfrowych wyznaczające optymalne programy procesów produkcyjnych

b)Automatyzacja zabezpieczeniowa (sygnalizacja, blokady, zabezpieczenia)

-Wykrywanie i eliminacja (lub niedopuszczenie do wystąpienia) stanów awaryjnych mogących spowodować zagrożenie pracy urządzeń oraz zdrowia i życia ludzi

3.Zdefiniować pojęcia elementu i układu automatyki

Elementem automatyki (lub członem) nazywa się dowolny zespół, przyrząd czy urządzenie występujące w układzie automatyki, spełniający proste funkcje, w którym można wyróżnić sygnał wejściowy i wyjściowy (np. czujnik, silnik, wzmacniacz, itp.)

Podział układów automatyki:

a)Ze względu na zadanie:

-Układy regulacji stałowartościowej (stabilizujące)

-Układy programowe ( w których wartość regulowana zadana jest określoną (z góry znaną) funkcją czasu)

-Układy nadążane (zadaniem układu jest powodowanie nadążenia wielkości sterowanej ze zmianami wielkości zadanej, np. serwomechanizmy)

-Układy sterowania optymalnego (zadanie układu polega na maksymalizacji lub minimalizacji funkcji wielu zmiennych)

b)Ze względu na sposób działania elementów układu:

-O działaniu ciągłym

-O działaniu dyskretnym (przekaźnikowe i impulsowe)

c)Ze względu na liniowość elementów:

-Liniowe (wszystkie elementy o prostoliniowych charakterystykach statycznych)

-nieliniowe

d)ze względu na sposób zbierania informacji i obiekcie

-otwarty

-zamknięty

-otwarty z pomiarem zakłóceń- kompensacyjny

-inne

Omówić różnicę między otwartym i zamkniętym elementarnym układem automatyki

Zamknięty: regulacja- oddziaływanie na obiekt zależne od wielkości otrzymywanych na wyjściu (np. stacja radiowa- dostrojenie)

Otwarty: sterowanie- zamierzone oddziaływanie przynoszące pożądany efekt procesu sterowania (np. włączenie grzejnika o określonej mocy)

Podać schemat blokowy układu automatycznej regulacji- omówić działanie

Na rysunku przedstawiono schemat blokowy elementarnego układu automatycznej regulacji (UAR). Wyróżniono w nim podstawowe elementy automatyki, takie jak:

• obiekt regulacji - obiekt lub proces w którym zachodzi proces regulacji (sterowania),

• element pomiarowy - umożliwiający pomiar dowolnego sygnału, najczęściej wyjściowego (najczęściej składające się z czujnika i przetwornika),

• zadajnik (np.: klawiatura, przycisk itp.) umożliwiający określenie i wprowadzenie wartości sygnału wejściowego,

• regulator - zespół środków technicznych, za pomocą których realizuje się sterowanie,

element wykonawczy (np.: siłownik, silnik, grzałka itp.) - umożliwiający przeniesienie sygnału sterującego na obiekt

Opisać sposoby łączenia elementów w układach blokowych przedstawiających działanie układów automatyki

Rozróżnia się następujące połączenia członów: szeregowe, równoległe i ze sprzężeniem zwrotnym.

Połączenie szeregowe charakteryzuje się tym, że sygnał wyjściowy jednego członu jest sygnałem wejściowym następnego. Transmitancja wypadkowa G(s) układu jest iloczynem poszczególnych transmitancji G(s)=G₁(s) G₂(s)... G_n(s)

Połączenie równoległe charakteryzuje się tym, że ten sam sygnał wejściowy jest doprowadzany do kilku członów, a sygnały wyjściowe tych członów są algebraicznie sumowane. Transmitancja wypadkowa G(s) układu jest sumą algebraiczną poszczególnych transmitancji

Połączenie ze sprzężeniem zwrotnym charakteryzuje się tym, że sygnał wyjściowy układu, bezpośrednio lub za pomocą innego członu, zostaje z powrotem wprowadzony na wejście tego układu. Jeżeli sygnał wyjściowy pochodzący od sprzężenia zwrotnego odejmie się lub doda do sygnału wejściowego, to sprzężenie takie będzie się nazywać odpowiednio ujemnym lub dodatnim. Transmitancja wypadkowa układu określona jest przez

Znak plus w mianowniku odnosi się do ujemnego sprzężenia zwrotnego, znak minus do dodatniego.

Opisać czwórnik bierny RLC jako element automatyki

Czwórnikami biernymi nazywa się takie czwórniki, które oddają odbiornikowi przyłączonemu do wyjściowych co najwyżej tyle mocy czynnej ile otrzymują na wejściu (nie zawierające źródeł prądu ani napięcia). Spełniają one (czwórniki) warunek równości prądów na wejściu i warunek równości prądów na wyjściu. Układy pasywne są zbudowane z elementów pasywnych, do których należy rezystor, kondensator, cewka indukcyjna, cewki sprężone magnetycznie, transformator.

W jakim celu stosuje się transmitancję Laplace'a - omówić sposób wyznaczania

Stosuje się aby uprościć obliczanie transmitancji. Ma ona na celu zamianę równań różniczkowo-całkowych na równania algebraiczne

Przekształcenie Laplace'a F(s)=L{f(t)} F(s)=⌠f(t)e^stdt f(t)=0 dla t<0

s=a+bj j=√-1

Przekształcenie odwrotne

f(t)=L^-1{F(s)}

f(t)=1/2πj ⌠F(s)e^stds

Co to są charakterystyki częstotliwościowe i w jakim celu się je wyznacza

Charakterystyka częstotliwościowa - charakterystyka reprezentowana przez wykres transmitancji widmowej uzyskana w ten sposób, że pulsacja  staje się na wykresie zmienną niezależną i przebiega od 0 do nieskonczonosci.

Charakterystyki częstotliwościowe w praktyce można uzyskać dokonując pomiaru na wyjściu układu, na którego wejściu podano sygnał harmoniczny odpowiednio przy tym zmieniając wartość pulsacji 
.

Charakterystyki częstotliwościowe dzielimy na amplitudowe i fazowe. Określają one jak zmienia się amplituda i faza sygnału po przejściu przez obwód (np. filtr).

Jakich informacji o układzie dostarcza transmitancja operatorowa

Na podstawie transmitancji operatorowej można badać np. stabilność układu. Jeśli na wejście elementu lub układu wprowadzimy wymuszenie sinusoidalne o stałej częstotliwości to na wyjściu po zaniknięciu stanu przejściowego ustali się odpowiedź sinusoidalna o tej samej częstotliwości, ale o innej amplitudzie i fazie niż wymuszenie

Empiryczny sposób wyznaczania charakterystyk częstotliwościowych

Teoretyczny sposób wyznaczania charakterystyk częstotliwościowych

Co to jest charakterystyka statyczna - sposób wyznaczania. Pojęcie punktu pracy, linearyzacja

Charakterystyka statyczna- zależność sygnału wyjściowego do wejściowego zachodzącym w stanie ustalonym

Punkt pracy- przeprowadza się ją dla określonego otoczenia wybranego punktu charakterystyki gdy w rzeczywistych układach zależność charakterystyki statycznej nie jest linią prostą. Przybliżanie charakterystyki nieliniowej odcinkiem linii prostej nazywamy linearyzacją charakterystyki

Linearyzacja pozwala określić wartość współczynnika wzmocnienia k w niewielkim otoczeniu punktu pracy (wzmocnienie bywa zależne od wartości sygnału wejściowego)

Zdefiniować pojęcie właściwości dynamicznych układu

Właściwości dynamiczne układu określają zachowanie się bloków w stanach nieustalonych po zmianie wartości sygnałów wejściowych oraz zależności czasowe między sygnałami wejściowymi i wyjściowymi.

Omówić sygnały próbne stosowane w automatyce

Sygnały próbne stosuje się w celu określenia właściwości dynamicznych elementu na jego wejście

-Wymuszenie skokowe( skok jednostkowy)- w wyniku otrzymujemy odpowiedź na skok jednostkowy która jest obrazem zachowania się elementu w stanie nieustalonym np. po załączeniu

-Funkcja impulsowa Dirac'a- w wyniku odpowiedź impulsowa na podstawie której można wnioskować o zachowaniu elementu po wystąpieniu krótkotrwałego zakłócenia

-Sygnał sinusoidalnie zmienny o regulowanej częstotliwości- w efekcie charakterystyki częstotliwościowe elementu

Zdefiniować pojęcie statyczności układu

Układ statyczny (układ bezinercyjny) - w przeciwieństwie do układu dynamicznego jest układem, w którym nie można wyróżnić żadnych zmiennych stanu.

Układ statyczny nie zawiera w sobie żadnych części inercyjnych, które mogły by powodować gromadzenie energii (np. kondensatorów, sprężyn itp. - zob. też stan układu). Układ taki jedynie rozprasza energię.

Do opisu układów statycznych stosuje się zwykle charakterystykę statyczną, która przedstawia (zwykle stałą, to jest niezależną od czasu) zależność pomiędzy sygnałem na wejściu i wyjściu układu. Rozpatrywanie charakterystyk czasowych w kontekście układu statycznego nie ma sensu gdyż nic nie mówią one o układzie, w którym nie ma żadnych zmiennych stanu.

Przykłady

Przykładem takiego układu może być rezystor albo układ dźwigni mechanicznych o zaniedbywalnej bezwładności.

Omówić konsekwencje periodyczności obiektu regulacji dla jakości regulacji

Zdefiniować pojęcie stabilności układu

Stabilność układu automatycznej regulacji- niezbędny warunek pracy układu automatycznej regulacji mówiący o tym że układ po wyprowadzeniu go ze stanu równowagi sam powraca do tego stanu. Ponieważ stan równowagi może być różnie interpretowany stosuje się także definicje stabilności wg Laplace'a która mówi, że układ liniowy jest stabilny jeżeli jego odpowiedź na wymuszenie (zakłócenie) o ograniczonej wartości jest ograniczona.

Podać warunek stabilności układu ( nie kryteria)

Warunkiem koniecznym i wystarczającym stabilności UAR jest aby wszystkie pierwiastki równania charakterystycznego były ujemne lub miały części rzeczywiste ujemne. Jeżeli chociaż jeden z pierwiastków jest dodatni lub ma część rzeczywistą dodatnią to układ jest niestabilny.

Kryterium Hurwitz'a

Pierwiastki równania charakterystycznego układu zamkniętego będą znajdować się w lewej półpłaszczyźnie płaszczyzny zmiennej zespolonej s (układ będzie stabilny) jeśli spełnione zostaną 2 warunki:

-Wszystkie współczynniki równania charakterystycznego istnieją i są większe od 0

-Wszystkie podwyznaczniki wyznacznika głównego (posiadające n wierszy i n kolumn\0 muszą być większe od 0

W przeciwnym razie układ jest niestabilny. Jeśli jednak któryś z podwyznaczników jest równy zeru, a pozostałe warunki są spełnione, to układ znajduje się na granicy stabilności. W praktyce nie jest konieczne sprawdzanie drugiego warunku dla podwyznaczników D₁ i D₂, gdyż D₁=a_n-1 oraz Dn=a_nD_n-1Kryterium Nyquista

Układ zamknięty jest stabilny jeżeli charakterystyka amplitudowo-fazowa układu otwartego nie obejmuje punktu (-1,j0)

Kryterium Michajłowa

Równanie charakterystyczne układu zamkniętego ma wszystkie pierwiastki w lewej półpłaszczyźnie płaszczyzny zmiennej zespolonej s, jeśli przyrost argumentu równania charakterystycznego w postaci widmowej R(jω) przy zmianie pulsacji ω od 0 do ∞ wynosi nπ/2 gdzie n jest stopniem równania. R(jω) nazywa się holografem Michajłowa

Zdefiniować pojęcia sterowalności i obserwowalności

Sterowalność- zajmuje się rozstrzyganiem problemu czy w określonym czasie badany obiekt można przeprowadzić ze stanu początkowego do końcowego.

Obserwowalność- układ nazywamy w pełni obserwowalny jeśli istnieje taka skończona chwila tk, że na podstawie znajomości sterowania u(to;tk) i odpowiedzi y(to,tk) można wyznaczyć stan początkowy Xo w chwili to. Stan nazywamy obserwowalnym jeśli istnieje taka liczb an, że na podstawie znajomości wyjść yo…y(n-1) można wyznaczyć stan obiektu.

Omówić, z punktu widzenia automatyki, człony elektryczne zasilające i przesyłowe

-zasilanie z siedzi jedno lub trójfazowej

-zmiana napięcia prądu przemiennego - transformator

-prądnica

-akumulatory

-źródła chemiczne

-źródła niekonwekcjonalne

Omówić elementy RLC (ich możliwy wpływ na układ automatycznej regulacji)

RLC jest skrótowym oznaczeniem dla obwodów elektrycznych (w tym elektronicznych) składających się tylko z trzech podstawowych elementów pasywnych:

- Opornik - potoczna nazwa rezystora (z łac. resistere, stawiać opór) - najprostszy element rezystancyjny, element bierny obwodu elektrycznego. Jest elementem liniowym: spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do prądu płynącego przez opornik. Przy przepływie prądu zamienia energię elektryczną w ciepło. Występuje na nim spadek napięcia. W obwodzie służy do ograniczenia prądu płynącego w obwodzie

- Kondensator to element elektryczny (elektroniczny) zbudowany z dwóch przewodników (okładzin) rozdzielonych dielektrykiem.

- Cewka jest elementem inercyjnym, gromadzi energię w wytwarzanym polu magnetycznym.

W połączeniu z kondensatorem tworzy, dla pewnej częstotliwości, obwód rezonansowy - jeden z fundamentalnych obwodów elektronicznych

Omówić, z punktu widzenia automatyki, człony hydrauliczne zasilające i przesyłowe

Omówić, z punktu widzenia automatyki, człony pneumatyczne zasilające i przesyłowe

Zdefiniować pojęcie członu pomiarowego - omówić budowę

Członami pomiarowymi nazywamy człony celowo przetwarzające wielkości niezbędne do realizacji procesu sterowania, zewnętrzne w stosunku do urządzenia automatycznego na sygnały o postaci wykorzystywanej w układzie automatycznej regulacji. Najczęściej człon pomiarowy jest układem złożonym z kilku elementów składowych takich jak czujnik określany czasem jako przetwornik pierwotny oraz przetworniki wtórne i końcowe. Przetwornik złożony składa się z bloków, w których następuje przetwarzanie informacji pomiarowej lub jej przesył (tor pomiarowy). Na rysunku przedstawiono schemat blokowy oraz funkcje przetwornika pomiarowego, złożonego.

Omówić sposoby pomiaru pośredniego i bezpośredniego wielkości fizycznej

Sposób pomiaru bezpośredniego- jeśli wynik pomiaru wartości wielkości otrzymano metodą bezpośredniego porównania z inną wartością tej wielkości obranej za jednostkę.

Sposób pomiaru pośredniego- polega na zmierzeniu wielkości fizycznych nie będących głównym celem pomiaru- wynik otrzymuje się w wyniku obliczeń w oparciu o wzory (temperatura).

Z czego wynika dokładność pomiaru

 Dokładność wykonywania pomiarów jest podstawową cechą zarówno narzędzi pomiarowych jak i wyników pomiarów. Dokładność charakteryzuje się pośrednio podając właściwość przeciwną:
      - niepewność (niedokładność), czyli ryzyko uzyskania błędnego wyniku w pomiarze) albo
      - niezgodność (błąd, uchybienie).

Co to jest i jak określić dokładność przyrządu pomiarowego

Przyrząd pomiarowy - urządzenie, układ pomiarowy lub jego elementy, przeznaczone do wykonania pomiarów samodzielnie lub w połączeniu z jednym lub wieloma urządzeniami dodatkowymi.

Omówić przyczyny występowania błędów dodatkowych

Błędy dodatkowe- są to błędy których źródłem są zmiany właściwości przyrządów pomiarowych i obiektu pomiaru pod wpływem zmian warunków pomiaru w stosunku do przyjętych jako warunki odniesienia. Cechą charakterystyczną błędów dodatkowych jest to że ich wartości zmieniają się przy ustalonej wartości wielkości mierzonej, wg znanego prawa jako funkcje wielkości wpływowych. Normalne warunki wpływowe i wartości błędów dodatkowych podawane są przez producentów aparatury pomiarowej.

Czym różni się aparatura laboratoryjna od przemysłowej

Aparatura laboratoryjna- pomiary laboratoryjne mają na celu jednorazowe zdobycie informacji o układzie badanym, istotna jest więc wiarygodność, dokładność natomiast nakład czasu i koszt aparatury mają znaczenie drugorzędne.

-Duża dokładność

-Łatwość eliminacji zakłóceń (zbędne dodatkowe zabezpieczenia)

-Łagodniejsze warunki eksploatacji (wilgotność, zapylenie, temperatura, mniejsze zagrożenia uszkodzeń mechanicznych)

-Większa uniwersalność (wielozakresowe i wielofunkcyjne)

-Trudniejsza obsługa (wykwalifikowany personel)

Aparatura przemysłowa- pomiary techniczne mają za zadanie zapewnić wystarczającą, stałą i aktualną informację o procesie badanym - istotna jest więc szybkość otrzymywania wyniku, koszt, łatwość odczytania i przetworzenie (wykorzystanie do przesyłu i sterowania układami automatyki

-Funkcjonalność

-Szybki odczyt wartości i trendu

-Trwałość (czas eksploatacji)

-Niezawodność (średni czas międzyawaryjny)

-Niezbędne jest zabezpieczenie przyrządów przed zakłóceniami, uszkodzeniami mechanicznymi, pyłoszczelność, kroploszczelność)

-Dokładność minimalna, konieczność ze względów technologicznych

-Małe płyty czołowe

-Niewiele elementów manipulacyjnych

-jednozakresowe

Porównać wady i zalety mierników cyfrowych i analogowych

Mierniki cyfrowe zalety :
-duża dokładność
-dużą szybkość pomiarów,
-automatyczny wybór polaryzacji,
-możliwość automatycznego wyboru zakresu,
-łatwość rejestracji czy „zapamiętywania” wyników pomiarów

Co to jest i do czego służy rejestrator (budowa)

Rejestrator, rejestrator przemysłowy - urządzenie służące do zapisu (archiwizacji) i prezentacji (wizualizacji) informacji o przebiegu parametrów kontrolowanych procesów technologicznych w czasie (np.temperatura, ciśnienie) oraz ewentualnie warunków, w których te procesy są realizowane (np. temperatura, wilgotność, zapylenie).

Już na etapie produkcji rozstrzyga się, czy rejestrator będzie przystosowany do pomiaru określonych parametrów (np. temperatura, prąd, napięcie) i w jakim zakresie, czy też będzie wyposażony w wejścia prądowe uniwersalne (0/4…20mA d.c.), pozwalające na odbiór sygnałów pomiarowych z czujników różnego typu, w szerokim zakresie wartości.

Rejestratory z drugiej grupy są wyposażane w układy elektroniczne umożliwiające skalowanie sygnałów, mogą mieć wyjścia alarmowe do sygnalizacji stanów przekroczenia wielkości zdefiniowanych jako graniczne oraz interfejsy komunikacyjne (serwer WWW. Ethernet, RS485 i In.), pozwalające na przesyłanie danych w czasie rzeczywistym do cyfrowych systemów kontroli sterowniki, SCADA, DCS)[1].

Pomiar temperatury za pomocą termometrów nieelektrycznych

1. Termometry rozszerzalnościowe

- termometry cieczowe        (rtęciowe do temperatury max. 600 oC)

                                               (galowe do temperatury max. 1000 oC)

 - termometry bimetalowe.

2.Termometry ciśnieniowe (manometryczne)

1.  - cieczowe, parowe, gazowe.

Pomiar temperatury za pomocą termometrów elektrycznych

1. Termometry rezystancyjne (o czułości do 10-4 oC )

W termometrach tych wykorzystuje się zmianę rezystancji  wraz z temperaturą:

 

    
              (3)

gdzie:

 - współczynniki,

Ro          - oporność w 0 oC.

Najczęściej stosowane są w tych termometrach następujące metale: Pt, Ni i Cu, przy czym zakres stosowania tych termometrów do pracy ciągłej wynosi:

Platyna: - 200 ÷ 850 oC  (dorywczo do 1000 oC)

Nikiel:    - 60 ÷ 150 oC  (dorywczo do 300 oC)

Miedź:   - 50 ÷ 150 oC

Wymienić zjawiska fizyczne wykorzystywane do pomiaru temperatury

Pomiar temperatury może być realizowany na wiele sposobów. W zależności od interakcji pomiędzy badanym obiektem pomiarowym a czujnikiem pomiarowym wyróżnić można:

• pomiar dotykowy (pomiar kontaktowy) - czujnik (termometr) styka się z obiektem, którego temperaturę mierzymy

• pomiar bezdotykowy (pomiar bezkontaktowy) - poprzez pomiar parametrów promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez rozgrzane ciało (promieniowanie cieplne) np. długości fali, ilości emitowanej energii przez obiekt.

W zależności od wykorzystanych do pomiaru własności fizycznych czujnika pomiarowego, wyróżnić można pomiar z wykorzystaniem zjawiska:

• odkształcenia bimetalu,

• wytwarzania napięcia elektrycznego na styku dwóch metali (termopara) w różnych temperaturach,

• zmiany rezystancji elementu (termistor),

• zmiany parametrów złącza półprzewodnikowego (termometr diodowy)

• zmiany objętości cieczy, gazu lub długości ciała stałego (termometr, termometr cieczowy),

• parametrów promieniowania cieplnego ciała np. Pirometr,

• zmiana barwy - barwa żaru, barwa nalotowa stali, farba zmieniająca kolor pod wpływem temperatury,

• stożki Segera.

Wymienić i opisać znane typy bramek logicznych

Bramka logiczna- element konstrukcyjny maszyn i mechanizmów (dziś zazwyczaj układ scalony, choć podobne funkcje można zrealizować również za pomocą innych rozwiązań technicznych np. hydrauliki pneumatyki), realizujący fizycznie pewną prostą funkcję logiczną której argumenty (9zmienne logiczne) oraz sama funkcja mogą przybierać jedną z dwóch wartości np. 0 lub 1. Podstawowymi elementami logicznymi stosowanymi powszechnie w budowie układów logicznych są elementy realizujące funkcje logiczne: sumy (alternatywy), iloczynu (koniunkcji) i negacji.

Suma lub OR y=x1+x2

Iloczyn „i” AND y= x1*x2

Negacja „nie” NOT y=x

Negacja sumy „nie lub” NOR y= x1+x2 (na górze kreska)

Negacja iloczynu „nie i' NAND y=x1*x2 (na górze kreska)

Z jakich typów układów składają się urządzenia cyfrowe (omówić)

Urządzenia cyfrowe to urządzenia przetwarzające sygnał metodami cyfrowego przetwarzania sygnałów zazwyczaj jest to urządzenie elektroniczne.

Podać sposoby przedstawiania funkcji układów kombinacyjnych

Jakie zadania spełnia w układzie regulator

Zadanie regulatora polega na wygenerowaniu odpowiedniego sygnału sterującego, aby sygnał wyjściowy obiektu regulacji w jak najkrótszym czasie osiągał wartość zadaną. W regulatorze następuje porównanie aktualnej wartości sygnału regulowanego z sygnałem wartości zadanej (określenie wartości uchybu regulacji) oraz wytworzenie sygnału sterującego według określonego algorytmu, o wartości zależnej od wartości uchybu regulacji i szybkości jego zmian.

Omówić ogólną budowę regulatora

Wady i zalety regulatorów bezpośredniego działania

Regulatory bezpośredniego działania nie korzystają z energii doprowadzonej z zewnątrz, lecz wykorzystują energię procesu, który regulują. 

Zalety: prosta budowa, duża niezawodność, prędkość działania, stałość charakterystyk, wysokie bezpieczeństwo. 

Wady: mała dokładność, trudność zmiany nastaw i instalowania wskaźników i rejestratorów. 

Zastosowanie: układy regulacji stałowartościowej temperatury, ciśnienia, poziomu cieczy, natężenia przepływu, prędkości kątowej 

Przykłady: reduktor ciśnienia, termostat samochodowy, pływakowy regulator poziomu cieczy, termostat grzejnikowy CO itp. 

Rysunek przedstawia schemat reduktora utrzymującego stałe ciśnienie gazu na wyjściu bez względu na wartość ciśnienia zasilania oraz ilość pobieranego gazu. 

Zasady regulacji dwustawnej (przebiegi)

Regulator typu PID

Regulator PID jest najbardziej uniwersalnym typem regulatora, dającym przy odpowiednim zakresie zmian nastaw możliwość dostosowania się do wymagań różnych obiektów. Regulator ten powstaje przez dołączenie do regulatora typu PI elementu różniczkującego (elementy typu D).

Wymienić elementy składowe układów zabezpieczeń, blokad i sygnalizacji

Zdefiniować awaryjne stany pracy urządzeń elektrycznych

Awaryjne stany pracy:

-zwarcie 1-fazowe

- zwarcie międzyfazowe

- przeciążenie

- zanik napięcia w jednej fazie

-zanik napięcia zasilającego

Wymienić elementy zabezpieczające przed zwarciem (omówić zasadę działania)

Bezpieczniki elektryczne są to łączniki zwarciowe które zabezpieczają elementy urządzeń elektrycznych (transformatorów, linii, silników) przed przeciążeniem prądowym przy nadmiernych obciążeniach i zwarciach.

W urządzeniach elektroniki i automatyki stosujemy takie same bezpieczniki jak w innych urządzeniach elektrycznych

Wymienić elementy zabezpieczające przed przeciążeniem (omówić zasadę działania)

• Bezpieczniki polimerowe

Alternatywą dla bezpieczników topikowych są wersje polimerowe (Poly-Switch, MultiFuse, Resettable Fuse). Są to elementy odwracalne, w których nie ma konieczności wymiany.

W stanie normalnym (zimnym) polimer zapewnia dobre przewodzenie prądu. Przy przepływie przez bezpiecznik dużego prądu i ogrzaniu polimeru rezystancja elementu znacznie wzrasta i w chwili zadziałania element osiąga stan równowagi, płynie przez niego niewielki prąd, a wydzielająca się moc pozwala na podtrzymanie bezpiecznika w stanie gorącym.

Bezpieczniki te są bardzo wygodne w stosowaniu, ale ich trwałość jest ograniczona i wynosi od kilkunastu do kilkuset zadziałań. Littelfuse dostarcza całą gamę tego typu zabezpieczeń zarówno w wersji przewlekanej, jak i montowanej powierzchniowo. Parametry i charakterystyki tych elementów są zbliżone do wkładek topikowych zwłocznych, są jednak przeznaczone do pracy ze stosunkowo niskimi napięciami (zazwyczaj do 60 V).

• Ochrona przepięciowa

Do podstawowej ochrony przeciwprzepięciowej stosowane są warystory i diody zabezpieczające dużej mocy podobne w działaniu do diod Zenera. Warystory są rodzajem nieliniowych rezystorów, których rezystancja zależy od występującego na nich napięcia. Poniżej napięcia progowego warystor ma dużą rezystancję setek kiloomów, po jego przekroczeniu rezystancja tego elementu szybko maleje.

Innymi słowy warystor powoduje zwieranie impulsów przepięciowych do masy. Warystory mają dużą zdolność pochłaniania energii w momencie przepięcia i są odwracalne. W ofercie Littelfuse są one w wersji do montażu SMT i THT, o napięciach progowych od kilku do kilkuset woltów i różnych wymiarach, decydujących o wielkości energii przepięć, jaką może dany element pochłonąć.

nnym elementem zabezpieczenia przeciwprzepięciowego są diody TVS o działaniu podobnym do diod Zenera. Są to elementy dużo szybsze od warystorów i reagują na przepięcia nawet w kilka pikosekund, i nadają się do ochrony przed ładunkami elektrostatycznymi.

Mają one dużą zdolność pochłaniania energii przepięcia nawet do dziesiątek kJ i są dostępne w wersji jednokierunkowej i dwukierunkowej. Littelfuse oferuje wiele typów takich podzespołów, o różnych napięciach znamionowych i zdolności pochłaniania energii w wersjach SMT i THT. Dostępne są też drabinki diod TVS umieszczone w obudowach układów scalonych SMD.

• Ochrona odgromowa

Elementami chroniącymi przed przepięciami o dużej energii są elementy gazowane GDT (Gas Discharging Tube). Zawierają one gaz, który po przekroczeniu określonego napięcia ulega jonizacji i zaczyna gwałtownie przewodzić prąd. Napięcie progowe tych podzespołów jest stosunkowo duże (100-1000 V).

Charakteryzują się one zdolnością do przejęcia największej energii spośród wszystkich elementów zabezpieczających przed przepięciami, ale są wolne w działaniu. Są przeznaczone do zastosowań telekomunikacyjnych przed wyładowaniami atmosferycznymi.

Najbardziej optymalną ochroną, stosowaną na ogół na liniach zasilających, jest aplikowanie kilku różnych elementów zabezpieczających przed przepięciami, które współpracują z bezpiecznikiem. Tworzy to kompleksowe zabezpieczenie przed przepięciami i przepływem nadmiernego prądu, także na wypadek uszkodzenia elementu zabezpieczającego.

Wymienić elementy zabezpieczające przed porażeniem obsługi (omówić zasadę działania)

elementy ochrony przeciwporażeniowej:

- zerowanie - Zerowaniem ochronnym nazywamy bezpośrednie połączenie z uziemionym przewodem zerowym metalowym części urządzenia elektrycznego podlegającego ochronie.

- uziemienie

- ochronne obniżenie napięcia roboczego- Jako źródła napięcia obniżonego służą:

ü    Transformatory bezpieczeństwa (o przekładni 380 V i 500V na 42 V lub 24 V)

ü   Przetwornice ochronne

ü Bakterie akumulatorów

-izolacja i separacja odbiorników

Wymienić i omówić funkcje układów sygnalizacji

- Sygnalizacja informacyjna ma za zadanie przekazywanie określonych danych z punktu nadawczego do punktu odbiorczego. Do tego rodzaju sygnalizacji zalicza się np: przekazywanie informacji o położeniu części mechanicznych, położeniu zamknięcia lub otwarcia łączników, o poziomie płynów i ciał sypkich w zbiornikach, o prędkości obrotowej maszyn, prędkości przepływu cieczy lub gazów w rurociągach, o stanie parametrów fizycznych oraz chemicznych, a także sygnałów czasu. Do realizacji sygnalizacji tego typu potrzebny jest układ wykrywający rzeczywisty stan elementu którego dotyczy przekazywana przez układ informacja. Sygnalizację informacyjną dzieli się na: sygnalizacje stanów technologicznych oraz sygnalizację czasu.

- Sygnalizacja dyspozycyjna przyczynia się do mechanicznych i automatycznych procesów technologicznych. Umożliwiają bezpośrednią i szybką ingerencję dyspozytora w przypadku powstania zakłóceń w procesach technologicznych. Ponadto w takich przypadkach stosowana bywa blokada elektryczna, która nie dopuszcza do wykonywania czynności niedozwolonych, grożących zakłóceniem procesu technologicznego lub niebezpiecznych w skutkach dla życia lub zdrowia obsługi

Sygnalizacja zakłóceń, a więc wszelkich nieprawidłowości przebiegu procesu wymagających interwencji personelu (zakłócenia krótkotrwałe należy zapamiętać do czasu rozeznania sytuacji)

Omówić rodzaje blokad (cel stosowania)

Zabezpieczenie układów przed pomyłkowym wykonaniem łączeń oraz powodowanie wyłączeń w sytuacjach grożących awarią

- mechaniczne (np. zespoły izostatów w radiu)

- elektromechaniczne (rygle mechaniczne napędzane elektromagnesem)

- elektryczne

-czynna (samoczynne wyłączanie pracujących obwodów w razie awarii)

- bierna (uniemożliwienie załączenia np. drzwi windy)

- mieszana

- wykluczająca - wyłączenie jednego powoduje odłączenie innego

-uprzywilejowana - zapewniająca konieczność zachowania kolejności załączenia

Narysować schemat sterowania stycznika

Metody badania układu automatycznej regulacji. Z jakich elementów powinien składać się układ automatycznej regulacji ?

metoda rejestracji odpowiedzi na znany jednokrotny sygnał wymuszający;

• metody częstotliwościowe;

• metody statystyczne.

Narysować schemat blokowy układu regulacji temperatury

Jakie znasz sposoby zabezpieczania aparatury przed szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi, czy aparatura automatyki może być instalowana na wolnym powietrzu

Czy stosując w obiekcie zamiast jednego grzejnika dwa, przy niezmienionej zainstalowanej mocy można zmniejszyć oscylacje temperatury. Zaproponować układ sterowania który to umożliwi

Co trzeba wiedzieć o obiekcie aby dobrać do niego regulator

Porównać pojęcia: czujnika, członu pomiarowego, miernika i regulatora

Czujnik (sensor) - fizyczne bądź biologiczne narzędzie będące najczęściej elementem składowym większego układu, którego zadaniem jest wychwytywanie sygnałów z otaczającego środowiska, rozpoznawanie i rejestrowanie ich.

Regulator jest to urządzenie działające w układzie automatycznej regulacji

wytwarzające sygnał sterujący na podstawie sygnału uchybu regulacji (

W jakim celu stosuje się komputerowe sterowanie pomiarem

Miernik (probierz) - przyrząd pozwalający określić wartość mierzonej wielkości (np. napięcia elektrycznego, ciśnienia, wilgotności), zazwyczaj przy pomocy podziałki ze wskazówką lub wyświetlacza cyfrowego. Szersze pojęcie to "przyrządy pomiarowe", obejmujące również urządzenia do rejestracji wartości, generatory pomiarowe, wzorce, analizatory itp.

Czym różni się praca regulatora przy sterowaniu ręcznym i automatycznym

Sterowanie może być więc realizowane przy pomocy człowieka - sterowanie ręczne lub za pomocą specjalnie skonstruowanego urządzenia (sterownika, regulatora) -sterowanie automatyczne. W przypadku sterowania automatycznego układ sterowania nazywany jest układem sterowania automatycznego

Jaką rolę pełni robot przemysłowy - podział robotów

Obiekt regulacji

Regulator

Element pomiarowy

Element wykonawczy

Zadajnik

z(t)

y(t)

u(t)

e(t)

w(t)

u'(t)

Sygnał wejściowy (zewnętrzny bodziec)

Czujnik, sensor (przetwornik pierwotny)

Przetwornik wtórny (kompensacja zakłóceń, wzmocnienie, filtracja, komunikacja, urządzenia przesyłowe, A/C i in.

Inteligentny przetwornik - autodiagnostyka, logika, sterowanie

Przetwornik końcowy

- wizualizacja i rejestracja

Sygnał wyjściowy

Połączenie równoległe

G(s)=G₁(s)+G₂(s)+...+G_n(s)

Połączenie członów w układzie ze sprzężeniem zwrotnym

---