1 / 42

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE POSTROJENJA

Uvod u automatizaciju procesa i postrojenja, primjeri. ELEMENTI AUTOMATIZACIJE POSTROJENJA. Web stranica predmeta: http://www.riteh.hr/zav_katd_sluz/zaer/nastava/eap/index.html ECTS bodovi: 7 Nastavno opterećenje: 2 + 1 + 1 + 0 Nositelj predmeta: Red. prof. dr. sc. Vladan Papić, dipl. ing.

sutton
Download Presentation

ELEMENTI AUTOMATIZACIJE POSTROJENJA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Uvod u automatizaciju procesa i postrojenja, primjeri ELEMENTI AUTOMATIZACIJE POSTROJENJA

  2. Web stranica predmeta: http://www.riteh.hr/zav_katd_sluz/zaer/nastava/eap/index.html ECTS bodovi: 7 Nastavno opterećenje: 2 + 1 + 1 + 0 Nositelj predmeta: Red. prof. dr. sc. Vladan Papić, dipl. ing. Vrijeme konzultacija: petak 8-10, samo za vrijeme predavanja Tel. (021) 305 649 E-mail: vladan.papic@fesb.hr Predavanje 1 - EAP O predmetu

  3. Asistent: • VedranGrudenić, dipl. inž. • Vrijeme konzultacija: na web stranicama • E-mail: vedran.grudenic@riteh.hr • RASPORED PREDAVANJA • Nastava će se na predmetu odvijati u prvom bloku u vremenu od 23.09.2010. do 12.11.2009. (8 tjedana) prema sljedećem rasporedu: • Predavanja: • četvrtak 1600 - 1730 U2 • petak 800 - 1000 U2 • Aud. vježbe: • Srijeda prema rasporedu (nakon prvog tjedna) Predavanje 1 - EAP O predmetu

  4. SADRŽAJ PREDAVANJA: Uvod u automatizaciju procesa i postrojenja, primjeri Senzori - Statičke i dinamičke karakteristike senzora, Smetnje u mjernim sustavima, senzori diskretne pozicije, kontinuirano mjerenje pomaka, mjerenje kutnog pomaka i brzine vrtnje Senzori - mjerenje temperature Senzori - mjerenje tlaka, razine i protoka Električni istosmjerni motori Električni asinkroni motori Koračni motori, Motori s PM magnetima Komponente u energetskoj el., en. pretvarači za napajanje dc motora Energetski pretvarači za napajanje asinkronih motora Predavanje 1 - EAP O predmetu

  5. SADRŽAJ PREDAVANJA: AD i DA pretvorba Pneumatski sustavi Hidraulički sustavi Programabilni logički kontroleri Predavanje 1 - EAP O predmetu

  6. LABORATORIJSKE VJEŽBE: Dinamičke karakteristike otporničkog termometra. Mjerenje dinamičkih karakteristika termoelementa. Eksperimentalno određivanje dinamičkih parametara dc motora. PLC, pokazna vježba. Twido PLC, programiranje logičkih funkcija, brojila i vremenskih čl. Twido PLC - programiranje složenijih funkcija. Predavanje 1 - EAP O predmetu

  7. Osnovna literatura Z. Kovačić: Elementi automatizacije postrojenja - bilješke za predavanja, Zavod za APR, FER Zagreb, 2004 Ž. Ban: Elementi automatizacije postrojenja - bilješke za predavanja, Zavod za APR, FER Zagreb, 2002 Elementi automatizacije postrojenja - laboratorijske vježbe E. Prpić: Elementi automatizacije postrojenja - auditorne vježbe Dodatna literatura   M.H. Rashid: Power Electronics: Circuits, Devices and Applications, PrenticeHall, EnglewoodCliffs, New Jersey, 1988 T. Šurina: Analiza i sinteza servomehanizama i procesne regulacije, Školska knjiga, Zagreb, 1974 Predavanje 1 - EAP O predmetu

  8. Kriteriji ocjenjivanja Rad tijekom semestra Bodovanje studenata tijekom semestra vrši se kroz dvije kontrolne zadaće i laboratorijske vježbe. Prva kontrolna zadaća sastoji se od 2 zadatka i 10ak teorijskih pitanja i nosi ukupno 20 bodova, dok druga kontrolna zadaća u 3 zadatka i 10ak teorijskih pitanja nosi ukupno 25 bodova. Uspješno obavljene laboratorijske vježbe nose 20 bodova raspoređenih po vježbama. Završni ispit nosi 30 bodova, a pohađanje nastave 5 bodova. Predavanje 1 - EAP O predmetu

  9. Kriteriji ocjenjivanja Student koji na kraju semestra skupi 40 ili više bodova ima pravo izravnog upisa ocjene koju su postigli radom tijekom semestra prema tablici: Predavanje 1 - EAP O predmetu

  10. sustav: prirodna, društvena, tehnička ili mješovita tvorevina koja u danoj okolini djeluje samostalno, s određenom svrhom ili određenim ciljem. "Sustav je skup objekata objedinjenih nekim oblikom međudjelovanjaili međuovisnosti.“(Websterov rječnik) • automatika je sastavni dio znanosti o sustavima. - automatika obuhvaća teoriju vođenja, istraživanje uvjeta djelovanja i zakonitosti vođenja različitih tehničkih tvorevina i sastavljanje i gradnju njihovih dijelova za vođenje. Predavanje 1 - EAP UVOD

  11. upravljanje djelovanje na proces upravljanja kako bi se postiglo željeno stanje ili prijelaz među stanjima u procesu kibernetika znanost o općim zakonitostima upravljanja (Norbert Wiener se smatra ocem kibernetike) tehnička kibernetika –znanost o upravljanju tehničkim sustavima hiberneti (grč.) – voditi, upravljati, usmjeravati Predavanje 1 - EAP UVOD Norbert Wiener (1894-1964.): “Za samostalno djelovanje neke tvorevine, bilo prirodne ili tehničke, potrebno je svojstvo vođenja.”

  12. automatsko upravljanje –upravljanje sustavima bez izravnog sudjelovanja čovjeka ručno upravljanje –gotovo uvijek prisutno u tehničkim sustavima upravljanja kao opcija (mod rada) višeg prioriteta od automatskog moda upravljanja Predavanje 1 - EAP UVOD

  13. automatska regulacija –način automatskog upravljanja koji ima za cilj da regulirana veličina bude konstantna, tj. da se što manje mijenja pod djelovanjem vanjskih poremećaja automatizacija –upravljanje strojevima i reguliranje procesa automatima koji zamjenjuju čovjekov rad (automat–naprava koja samostalno obavlja radne operacije bez izravnog sudjelovanja čovjeka) Predavanje 1 - EAP UVOD

  14. Koja su osnovna obilježja jednog automatskog sustava? 1) Postojanje procesa kojim se upravlja 2) Zadani cilj djelovanja (npr. željena temperatura, brzina vrtnje,…) 3) Smetnje ili poremećajne veličine tj. utjecaji koji ometaju ispunjenje cilja 4) Način na koji se djeluje na proces u svrhu korektivnog djelovanja u svrhu ispunjenja zadanog cilja (upravljački uređaj) Predavanje 1 - EAP UVOD

  15. Sustav Predavanje 1 - EAP UVOD x(t) y(t) SUSTAV Ulazni signal ili pobuda Izlaz ili odziv

  16. Načini upravljanja sustavom: 1) Vođenje 2) Reguliranje 1) Vođenje Predavanje 1 - EAP UVOD Ulaz Proces ili objekt Program djelovanja Jedinica za vođenje Izlaz

  17. Načini upravljanja sustavom: 1) Vođenje 2) Reguliranje 2) Reguliranje Predavanje 1 - EAP UVOD Upravljačka veličina u Pogreška (odstupanje) e g1 g2 + Proces ili objekt Jedinica za vođenje Ulaz Izlaz - Osnovna grana y x h Mjerni pretvornik p Povratni signal Povratna grana

  18. Načini upravljanja sustavom: 1) Vođenje 2) Reguliranje 2) Reguliranje Automatski sustavi kod kojih je vođenje ovisno o izlazu: - automatski sustavi zatvorene petlje ili - automatski sustavi s negativnom povratnom vezom ili - regulacijski sustavi Predavanje 1 - EAP UVOD

  19. Korektivno djelovanje upravljačkog uređaja uvijek ima za cilj upravljanje energijom koja ulazi u proces (analogni regulatori najčešće se rade s operacijskim pojačalima, a digitalni s mikrokontrolerima i kao takvi ni u kom slučaju ne predstavljaju izvore energije, već izvore informacije o potrebnoj promjeni energije) Između upravljačkog uređaja i procesa obavezno dolazi element čija uloga je promijeniti energetsko stanje procesa u skladu s nalogom iz upravljačkog uređaja –takav element nazivamo pojačalo snage Da li je postignut cilj, odnosno da li smo blizu njega govore nam na primjer rezultati mjerenja regulirane veličine ili pak logička stanja senzora Predavanje 1 - EAP UVOD

  20. Davač reference – izvor informacije o zadatku upravljanja Elementi povratne veze – mjerni elementi i pretvornici – izvor informacije o rezultatu upravljanja Predavanje 1 - EAP Općenita funkcijska shema sustava upravljanja • Poredbeni element i upravljački uređaj– uređaj za obradu informacija • Izvršni uređaj–usko vezan uz upravljive izvore energije, tj. pojačala snage

  21. ur–upravljačka veličina (referenca), zadana, tj. namještena vrijednost upravljane veličine f, yf–smetnja, poremećajna veličina upv, ypv–signal povratne veze, odnosno podatak o stvarnoj vrijednosti upravljane veličine Predavanje 1 - EAP Funkcijska shema sustava upravljanja • e, ε–signal razlike, e = ur–upv • uu, yu–izlaz iz upravljačkog uređaja • ui, yi–upravljačka veličina objekta upravljanja • y –upravljana veličina • Δp-pogreška upravljanja, Δp= ye–y

  22. Predavanje 1 - EAP Funkcijska shema sustava upravljanja • Simbolički prikaz –služi za opis ponašanja elementa • A – operator koji djeluje nad u -> • u pravilu je to neka funkcija ili funkcional

  23. Prema linearnosti - linearni - po dijelovima linearni - nelinearni Prema načinu rada elemenata - kontinuirani - diskretni - impulsni - sustavi s diskretnim događajima - hibridni Prema stacionarnosti parametara - stacionarni - nestacionarni Predavanje 1 - EAP Osnovni tipovi sustava upravljanja

  24. Prema dimenzionalnosti ulaza i izlaza - sustavi s jednim ulazom i izlazom (engl. SISO) - sustavi s više ulaza i izlaza (engl. MIMO) Prema strukturi sustava - sustavi s promjenljivom strukturom - sustavi s nepromjenljivom strukturom Prema karakteristikama upravljanja - robusni - adaptivni (samoučeći) - optimalni - inteligentni Predavanje 1 - EAP Osnovni tipovi sustava upravljanja

  25. Prema tehnici izvedbe - električki - pneumatski - hidraulički - elektropneumatski - elektrohidraulički Prema izvršnom elementu (električki) - istosmjerni - izmjenični Predavanje 1 - EAP Osnovni tipovi sustava upravljanja

  26. LINEARNI – oni sustavi koji se mogu opisati linearnom diferencijalnom jednadžbom općenitog oblika: NELINEARNI – opisuju se nelinearnim diferencijalnim jednadžbama, složeni su, pa se pretvaraju u linearne i onda se analiziraju kao linearni (uz zanemarivu grešku) Linearizacija: linearna ovisnost u ograničenom području rada, aproksimacija raspodijeljenih parametara u jednoj diskretnoj točki, dovoljno spore promjene parametara – konstanti u nekom vremenskom razmaku. Predavanje 1 - EAP Linearni i nelinearni sustavi (elementi)

  27. Za LINEARNE sustave vrijedi PRINCIP SUPERPOZICIJE: Predavanje 1 - EAP Linearni i nelinearni sustavi (elementi) SUSTAV x1 x2 x1 + x2 Ax1 + Bx2 y1 y2 y1 + y2 Ay1 + By2

  28. Stacionaran sustav – konstantni parametri (ne ovise o t), odziv ne ovisi o početnom djelovanju u(t) Nestacionaran sustav – parametri se mijenjaju s vremenom (npr. promjena mase rakete zbog izgaranja goriva, promjena momenta inercije pogona za namatanje) Predavanje 1 - EAP Stacionarni i nestacionarni sustavi (elementi)

  29. Kontinuirani sustav – sadrži samo kontinuirane elemente (ulazne i izlazne veličine su kontinuirane) Diskretni sustav – sadrži barem jedan diskretni element -> ulazna veličina je kontinuirana ili diskretna, a izlazna veličina je diskretna Pretvorba kontinuiranog u diskretni signal – diskretizacija (uzimanje uzoraka ili uzorkovanje) – žargonski još i sempliranje Predavanje 1 - EAP Kontinuirani i diskretni sustavi (elementi)

  30. Ako je izlazni signal y(t) promjenjiv unutar određenih granica, radi se o KONTINUIRANOM sustavu Ako izlazni signal y(t) poprima samo određene vrijednosti amplitude, onda se radi o KVANTIZIRANOM sustavu (amplitudna diskretizacija) Ako je izlazni signal y(t) poznat samo u diskretnim trenutcima, radi se o DISKRETNOM sustavu (vremenska diskretizacija) Predavanje 1 - EAP Kontinuirani i diskretni sustavi (elementi)

  31. Podjela diskretnih sustava: - relejski (diskretizacija po amplitudi) - impulsni (diskretizacija po vremenu) - digitalni (diskretizacija po amplitudi i vremenu) Relejski sustavi: - Regulacija temperature, tlaka, napona generatora i brzine vrtnje manjih motora - Pogodnosti: jednostavnost i ekonomičnost - Specifičnost: oscilatoran režim rada Predavanje 1 - EAP Kontinuirani i diskretni sustavi (elementi)

  32. Impulsni sustavi: - diskretizacija signala po vremenu - impulsna modulacija - amplitudno-impulsna modulacija - širinsko - impulsna modulacija - vremensko-impulsna modulacija - fazno-impulsna modulacija i frekvencijsko-impulsna modulacija - Pogodnosti: diskretni prijenos signala, manja osjetljivost na smetnje, upravljanje s više objekata Predavanje 1 - EAP Kontinuirani i diskretni sustavi (elementi)

  33. Digitalni sustavi: - Diskretizacija signala po vremenu i amplitudi - Pogodnosti: velika točnost, mala osjetljivost na smetnje, upravljanje nizom objekata, moguće je ostvariti složene algoritme upravljanja (npr. adaptivno i optimalno upravljanje) Predavanje 1 - EAP Kontinuirani i diskretni sustavi (elementi)

  34. Sustavi s diskretnim događajima: -Sustavi kod kojih jedan ili više događaja (uvjeta, odnosno stanja) aktiviraju nove ili dokidaju postojeće događaje –takvi su u svojoj biti npr. telekomunikacijski, prometni, računalni i proizvodni sustavi • Hibridni sustavi: -Sustavi s kontinuiranim i diskretnim elementima na čiji rad utječu i diskretni događaji (veliki broj realnih industrijskih sustava upravljanja je baštakav) Predavanje 1 - EAP Sustavi s diskretnim događajima i hibridni sustavi

  35. Ovaj blok predstavlja matematički opis (model) elementa -> gradimo blokovsku shemu sustava Blokovi su elementi s usmjerenim djelovanjem -> u je pobuda (uzrok), a y je odziv (posljedica), dok A oslikava fizikalnost elementa, tj. kazuje kako element reagira na pobudu na ulazu Vrijednost ulaza određuje radnu točku elementa, tj. različite vrijednosti ulaza određuju različite radne točke Promatranje svojstava elementa u različitim radnim točkama -> statičke karakteristike Promatranje svojstava elementa pri prijelazima među različitimradnim točkama -> dinamičke karakteristike Predavanje 1 - EAP Statičke i dinamičke karakteristike elemenata automatiziranih sustava Osnovni funkcijski oblik elementa, odnosno sustava

  36. Za opis možemo koristiti diferencijalne jednadžbe, prijelazne funkcije, prijenosne funkcije, frekvencijske karakteristike Predavanje 1 - EAP Opis stacionarnih linearnih kontinuiranih elemenata OPIS U VREMENSKOM PODRUČJUOPIS U FREKVENCIJSKOM PODRUČJU 1) 1dif.jed. n-tog reda 1) pomoću Laplaceove transformacije 2) N dif.jed. 1.reda 2) pomoću prijenosne funkcije (varijable stanja) (poč.uvjeti = 0) 3) pomoću posebnih izlaznih signala 3) pomoću amplitudne i fazne frekvencijske karakteristike

  37. Tipične ulazne funkcije za analiziranje i gradnju automatskih sustava 1) Jedinična odskočna funkcija (stepfunkcija) 2) Dirackova delta funkcija Predavanje 1 - EAP Opis stacionarnih linearnih kontinuiranih elemenata

  38. Tipične ulazne funkcije za analiziranje i gradnju automatskih sustava 3) Jedinična pravčasta 4) Parabolična funkcija 5) x(t) = A sin ωt Predavanje 1 - EAP Opis stacionarnih linearnih kontinuiranih elemenata

  39. Tri osnovna dinamička ponašanja linearnih stacionarnih elemenata sustava automatizacije: Proporcionalno (P) ponašanje -Primjer:tlak na dnu posude je proporcionalan razini tekućine Integralno (I) ponašanje -Primjer: zakret osovine motora je integral brzine vrtnje motora Derivativno (D) ponašanje -Primjer: inducirani napon u zavojnici je derivacija struje zavojnice Predavanje 1 - EAP Opis stacionarnih linearnih kontinuiranih elemenata

  40. Ekvivalentna dinamička djelovanja upravljačkog uređaja: -Proporcionalno djelovanje-> djeluje na brzinu odziva sustava -Integralno djelovanje-> djeluje na pogrešku u stacionarnom stanju -Derivativno djelovanje-> djeluje na kvalitetu prijelaznog procesa -Kombinirano djelovanje(PI, PD, PID) -> nastoje se ostvariti željene statičke i dinamičke karakteristike, tj. kvaliteta upravljanja Predavanje 1 - EAP Opis stacionarnih linearnih kontinuiranih elemenata

  41. Glavni zahtjevi na kvalitetu odziva: točnost i stabilnost odziva Dodatni zahtjevi na kvalitetu odziva : oblik prijelazne pojave Predavanje 1 - EAP Opis stacionarnih linearnih kontinuiranih elemenata

  42. Projektanta sustava automatizacije zanima: •uloga elementa •koji su ulazi i izlazi elementa •fizikalni princip rada elementa (poznavanje konstrukcije, funkcionalnosti i tehnologije) -> važnu ulogu ima i cijena •eksperimentalno određivanje parametara elementa (eventualno se mogu koristiti kataloški podaci) •eksperimentalno određivanje statičkih i dinamičkih karakteristika •formiranje funkcijskog bloka koji opisuje element •utvrđivanje veza (načina spajanja) sa susjednim elementima u sustavu •uključivanje elementa u cjelovitu blokovsku shemu sustava automatizacije -> podloga za analizu i sintezu sustava, npr. projektiranje upravljačkog uređaja, ocjenu stabilnosti i kvalitete odziva) Predavanje 1 - EAP Karakteristike elemenata sustava automatizacije iz kuta projektanta

More Related