«Элементы пневмоавтоматики»

1. Предисловие

При решении задач проектирования и создания устройств для автоматического управления технологическими процессами наряду с электронными приборами широко применяются пневмогидроавтоматические элементы и устройства.

Пневматика является основным средством автоматизации в таких отраслях промышленности, как: пищевая, целлюлозно-бумажная, химическая, деревообрабатывающая, текстильная и других.

Это обусловлено следующими достоинствами пневмогидроаппаратуры:

а) пожаро- и взрывобезопасность;

б) высокая надежность;

в) нечувствительность к перегрузкам;

г) возможность работы при высоких температурах;

д) наличие быстродействующих и надежных исполнительных устройств;

е) неподверженность радиационным воздействиям;

ж) низкая стоимость;

з) простота в обслуживании и эксплуатации.

К недостаткам пневмогидроаппаратуры следует отнести:

а) невысокое быстродействие;

б) ограниченная дальность передачи сигналов;

в) повышенные требования, предъявляемые к рабочему воздуху для передачи сигнала.

Невысокое быстродействие обусловлено физической сущностью явлений, происходящих в пневмоэлементах и пневмолиниях, и объясняется тем, что скорость распространения пневматических сигналов соответствует скорости звука, в товремя как скорость распространения электрических сигналов — скорости света. Однако этот недостаток не сказывается существенным образом на качестве управления технологическим процессом в случае, когда инерционность объекта управления значительно больше, чем у пневматических элементов и устройств, составляющих систему управления.

Второй недостаток пневмоаппаратуры вызван тем, что с увеличением расстояния передачи пневмосигнала возрастают потери в линиях. Сигналы в пневмолиниях обычно передаются на расстояние не более 300 метров.

Третий недостаток обусловлен жесткими требованиями, предъявляемыми к подаваемому в пневмоаппаратуру воздуху.

Воздух:

а) не должен содержать машинное масло, которое, попадая в воздух в компрессорах, вызывает изменение эластичных рабочих органов пневмоэлементов;

б) должен иметь пониженную влажность, поскольку, попадая в рабочие органы, воздух расширяется, снижая свою температуру, и из него может выделиться влага, изменяющая рабочие характеристики пневмоэлементов;

в) не должен содержать механические включения, например, в виде пыли, вызывающие порчу и засорение пневмоэлементов.__

Пневмоавтоматика – область технической кибернетики, охватывающая принципы и средства построения элементов, приборов и систем автоматического контроля и управления, использующих в работе различные эффекты газовой динамики. Пневмоавтоматика является одним из основных средств автоматизации производственных процессов.

Выбор электрической или пневматической системы контроля или управления зависит от местных условий эксплуатации и предъявляемых к этой системе требований. В настоящее время разрабатываются оба вида технических средств, так как общий спрос на них примерно одинаков.

Разработка технических средств пневмоавтоматики значительно ускорилась после того, как был предложен элементный принцип конструирования пневматических приборов. Согласно этому принципу пневматический прибор собирается из пневматических элементов универсального назначения. Отечественные пневматические средства автоматизации базируются преимущественно на универсальной системе элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА), комплексе миниатюрных элементов и модулей пневмоавтоматики (КЭМП) и, частично, системе элементов струйной техники. Все элементы выполняют лишь элементарные функции, имеют свой аналог в электрической и электронной аппаратуре и позволяют реализовать измерительные устройства непрерывного, а часто дискретного и непрерывно-дискретного действия, когда, например, управляющая логическая часть задает режимы работы отдельным измерительным элементам либо включает их в определенной последовательности. Элементы УСЭППА и устройства на их основе делят на две группы: аналоговую и дискретную. Возможна комбинация элементов обеих групп с целью создания дискретно-аналоговых измерительных устройств. Пневматические элементы просты по конструкции и по технологии изготовления, относительно компактны, кроме того, они достаточно дешевы и легко отлаживаются. В случае применения элементного принципа, становится возможным использование регулярных методов построения измерительных схем.

Терминология соответствует ГОСТ 16263–70 и ГОСТ 14691–69.

Наиболее широко используемые термины и их определения:

элемент – простейшая составная часть устройств, приборов и других средств пневмоавтоматики, в которой осуществляется одно преобразование какой-либо величины;

узел – часть прибора, состоящая из нескольких более простых элементов (деталей);

преобразователь – устройство, преобразующее один вид сигнала в другой по форме или виду энергии;

устройство – совокупность некоторого числа элементов, соединенных между собой соответствующим образом, служащая для переработки информации;

прибор – общее название широкого класса устройств, предназначенных для измерений, производственного контроля, вычислений, учета, сбыта и др.;

блок – часть прибора, представляющая собой совокупность функционально объединенных элементов.

Унифицированный сигнал (УС) ГСП – это сигнал дистанционной передачи информации с унифицированными параметрами, обеспечивающий информационное сопряжение между блоками, приборами и установками ГСП.

Под унифицированным параметром УС ГСП понимается тот его параметр, который является носителем информации, а именно: значение постоянного или переменного тока или напряжения, или частоты, код, давление воздуха пневматического сигнала.

В зависимости от вида унифицированных параметров в ГСП применяют унифицированные сигналы четырех групп:

1) тока и напряжения электрические непрерывные;

2) частотные электрические непрерывные;

3) электрические кодированные;

4) пневматические.