1.3. Представление автоматических систем регулирования

При изучении теоретических основ автоматического регулирования основное внимание уделяется не техническим свойством отдельных элементов, а функциям, выполняемым ими в АСР, характер связей между ними, математическому описанию происходящих в них процессов. Наглядное представление об этом дают функциональные и структурные схемы АСР.

1.3.1. Функциональная схема

Функциональные схемы отражают взаимодействие устройств, узлов и элементов автоматической системы в процессе их работы. Графически отдельные элементы АСР, рис. 1.7, изображаются в виде прямоугольников образующих последовательную цепь (замкнутую или разомкнутую).

F

ЭС Р (А)у_з ∆у U x у

у_т

Рисунок 1.7. Функциональная схема автоматической системы регулирования

Пояснение. Внутреннее содержание каждого элемента на функциональной схеме не конкретизируется, а функциональное назначение обозначается условным буквенным символом.

Обозначения, и функциональные признаки устройств и элементов АСР, принятые в схеме.

Датчик (Д) (измерительный преобразователь) – воспринимает регулируемую величину у и преобразует ее в сигнал текущего значения регулируемой величины у_т с видом энергии используемой в данной системе (электрической, пневматической или гидравлической).

Ответ29

Элемент сравнения (ЭС) – сравнивает (суммирует) текущее значение регулируемой величины у_т с заданным значением у_З, которое вручную Р или автоматически А вводится в задатчик Зд. В результате сравнения вырабатывается сигнал рассогласования (отклонения) ∆у.)

Усилитель–формирователь (УФ) – воспринимает сигнал рассогласования ∆у, усиливает его по мощности и преобразует в соответствии с требуемым законом регулирования в управляющий сигнал U.

Исполнительный механизм (ИМ) – преобразует сигнал U в перемещение регулирующего органа РО, который регулирующее воздействие на объект регулирования.

Регулирующий орган (РО) – по сигналу исполнительного механизма изменяет подачу вещества или энергии на объект регулирования с целью компенсации возмущения, вызвавшего отклонение регулируемой величины от заданного значения.

Пример.Представить функциональной схемой, описать структуру и принцип действия системы автоматического регулирования температуры смазочного масла в маслоохлодителе (рис.1.8).

Выход охлажденного

масла

Описание функциональной схемы. определенного диапазона для обеспечения нормальной работы оборудования. Это достигается регулированием расхода воды посредством системы регулирования температуры.

Пояснение работы схемы. Цепь температурного регулирования, представленная на функциональной технологической схеме автоматизации (рис.1.8,а), состоит из датчика температуры ТЕ (поз.1а), регулятора температуры ТС (поз 1б) и арматуры регулирования температуры - исполнительного механизма (поз.1в) и регулирующего вентиля (поз.1г).

Температура смазочного масла является регулируемой переменной, потому что она поддерживается на заданном уровне (уставке). Расход охлаждающей воды является регулируемой переменной, так как он обеспечивается при помощи арматуры регулирования температуры для поддержания температуры смазочного масла. Датчик температуры измеряет температуру смазочного масла на выходе из охладителя и посылает сигнал регулятору. Затем регулятор сравнивает текущую температуру смазочного масла с уставкой (заданной температурой). При наличии разницы между текущим и заданным значением температуры, регулятор будет изменять регулирующий сигнал, подаваемый на арматуру температурного регулирования. Это заставляет клапан перемещаться на необходимую величину для корректировки разницы. Например, если текущая температура больше величины уставки, регулятор изменит сигнал таким образом, что клапан откроется. В результате этого больший объем охлаждающей воды пройдет через охладитель и тем самым понизит температуру смазочного масла выходящего из охладителя.

На рис. 1.8,б показан контур регулирования температуры масла в виде функциональной блок-схемы схемы. В данном примере маслоохладитель является установкой и его контролируемый выходной сигнал - это температура смазочного масла. Температурный датчик является элементом обратной связи. Он воспринимает контролируемый выходной сигнал (температура масла) и выдает сигнал обратной связи.

Сигнал обратной связи направляется в точку суммирования для сложения с уставкой. Необходимо отметить, что сигнал уставки является положительным, а сигнал обратной связи является отрицательным. В результате этого сигнал срабатывания представляет собой разницу между сигналом уставки и обратной связи.

Сигнал рассогласования проходит через два регулирующих элемента: регулятор температуры и вентиль регулировки температуры. Вентиль регулировки температуры реагирует изменением расхода регулируемой переменной (охлаждающей воды). Температура смазочного масла меняется в результате изменения расхода воды, и процесс регулирования завершается.