САУ (экзамен)


Перечень вопросов к экзамену по дисциплине «Средства автоматизации и управления»
Классификация элементов
Некоторые характеристики элементов
Условия, при которых мощность, отдаваемая в нагрузку, максимальна
Потенциометрические датчики
Схемы двухтактных ПД
Индуктивные датчики
Двухтактные ИД
Тахогенераторы
Магнитоупругие датчики
Оптико-электрические преобразователи
ОЭП с внешним фотоэффектом
ФотоумножителиВентильные ОЭП
Конденсаторный ОЭП
Законы алгебры логики
Преобразование логических функций
Синтез дискретных систем управления по таблицам состояния
Минимизация логических функций
Понятие о карте Карно
Составление карт Карно по таблицам истинности
Составление карт Карно по алгебраическим выражениям
Свойства карты Карно
Определение СДНФ и СКНФ по картам Карно
Метод минимизации с помощью карт Карно
Определение по карте Карно алгебраических выражений логических функций
Гальваническая развязка
Развязка посредством магнитного поля
Развязка посредством оптоэлектронных устройств
Потенциальная развязкаДвухпозиционный регулятор
Трехпозиционный регулятор
Дифференциальный регулятор
Интегральный регулятор
Пи-регулятор
Пропорционально-дифференциальный регулятор
Пропорционально интегрально дифференциальный регулятор
Основные соотношения для усилителей
Магнитные усилители
Способы измерения ёмкости
Мостовые схемы переменного тока
Индукционный преобразователь для измерения частоты вращения
Пьезорезонансные преобразователи
Классификация пьезорезонансных датчиков
Методы управления пьезорезонансными датчиками.
Релейные усилители
Конструкции поляризованного реле
Динамика реле
Вибрационная линеаризация релейных усилителей
Классификация взрывоопасных зон. Основные определения
Виды взрывозащитыИскробезопасная электрическая цепь
Блоки искрозащиты
Пассивные барьеры. Активные барьеры
Базис-100.Физическая структура
Контроллеры.Виртуальная структура
Контроллеры. Алгоблок. Структуры АСР
Функциональные возможности Базис-100
Обратный счет и безударность в контроллерах.

1.Классификация элементов
Все элементы подразделяются
По роли (месту) в структуре схемы
функциональные, осуществляющие преобразование входной логической переменной в выходную логическую переменную.
логические, осуществляющие преобразование (сравнение) нескольких входных логических переменных в одну, являющуюся функцией этих входных логических.
По функциональному назначению:
датчики, осуществляющие плавное преобразование контролируемой или регулируемой величины в величину другого вида,
усилители, осуществляющие плавное преобразование входной величины в плавную выходную того же рода энергии таким образом, что малому приращению входной величины соответствует большое приращение выходной;
стабилизаторы, осуществляющие плавное преобразование входной величины в плавную выходную того же рода таким образом, что большому приращению входной величины соответствует малое приращение выходной.
Приборы, выполняющие только функцию преобразования измеряемой физической величины в иной вид, называются преобразователями или датчиками. Датчик – устройство, преобразующее измеряемый параметр технологического процесса в вид, удобный для дальнейшей передачи и использования. 
2.Некоторые характеристики элементов
Статические характеристики отображают связь входных и выходных параметров звеньев в установившемся режиме. Они могут быть заданы аналитически (в виде функциональной зависимости), таблично или графически. 
Динамические характеристики отображают связь входных и выходных параметров звеньев во времени. Основными динамическими характеристиками являются переходная и импульсная (весовая) характеристики. 
Чувствительность.
Для нелинейных элементов различают: - статическую чувствительность 
K=XвыхХвхгде Хвх и Хвых – значения входных и выходных параметров;
- дифференциальную чувствительность
часто под чувствительностью S понимают максимальную чувствительность элемента. 
Порог чувствительности ∆Хвх – максимальное изменение значения входной величины, вызывающее изменение выходной величины.
По чувствительности знака (фазы) выходной величины элемента к знаку (фазе) входной величины различают: - однотактные (нереверсивные, нейтральные) элементы, у которых знак (фаза) выходной величины не зависит от знака (фазы) входной; - двухтактные (реверсивные, поляризованные), у которых знак выходной величины зависит от знака входной. По виду измеряемой величины различают датчики: механического перемещения, скорости, частоты, усилия, давления, уровня, расхода, температуры, светового потока, сдвига фаз и т.д. 
3 Условия, при которых мощность, отдаваемая в нагрузку, максимальна
Полезная мощность отдаваемая в нагрузку равна Рн=I^2*Rн
Где Rн активное сопротивление нагрузки, I- ток протекающий ч/з нагрузку, который в комплексной форме равен
I=Eвн/Zвн+Zн
С учетом того что Eвн=Uвых.о., а внутреннее сопротивление и сопротивление нагрузки состоят из активных и реактивных составляющих
Zвн=Rвн+j*XвнZн=Rн+j*Xн
Тогда амплитуда тока I равна
I=|Eвн/Zвн+Zн|=Uвых.о/sqrt((Rвн+Rн)^2+(Xвн+Xн)^2)
Из первого условия получено оптимальное значение активной составляющей сопротивления нагрузки:
Rн=sqrt(Rвн^2+(Xвн+Xн)^2)
Из второго условия получено оптимальное значение для реактивной составляющей
Xн=-Xвн4.Потенциометрические датчики 
Потенциометрические датчики (ПД) представляют собой проволочный реостат с поступательным или круговым движением ползунка. Их также применяют в качестве задатчиков напряжения. 
В режиме холостого хода можно считать статическую характеристику датчика линейной: Uвых.о = E*Хвх/L = E*хВых где Хвых- относительное перемещение ползунка: Статическая характеристика ПД в режиме холостого хода и нагрузочном режиме

5Схемы двухтактных ПД.
Каркас ПД обычно изготавливается из пластмассы, керамики или алюминия с оксидированной поверхностью. В качестве материалов обмотки используются сплавы, имеющие высокое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент сопротивления: нихром, константан, манганин, иридиевая платина. Диаметр провода обычно 0,03 … 0,1 мм. Контакты изготавливаются из серебра, сплава платины с бериллием.


6.Индуктивные датчики
Индуктивные датчики (ИД) используются для измерения небольших перемещений. Представляют собой электромагнитный дроссель, индуктивность которого изменяется в зависимости от перемещения одной из подвижных частей (обычно якоря). Питание ИД осуществляется от источника переменного тока. 
Схема однотактного(нереверсивного) ИД
Нагрузка включается последовательно с обмоткой, и через нее течет ток I. Напряжение на нагрузке равно Uвых = I*Zн. Дроссель состоит ярма с обмоткой и якоря, который обычно является подвижным элементом дросселя. Перемещение якоря обозначено как Хвх. При протекании тока I через обмотку в металле дросселя создается магнитное поле. Магнитный поток Ф проходит через металл ярма и якоря, а также через два воздушных зазора между ярмом и якорем.
При перемещении якоря изменяется индуктивность дросселя 
L=w/RMгде w – число витков обмотки, RM – магнитное сопротивление дросселя, создаваемое магнитному потоку Ф.
Оно складывается из магнитных сопротивлений ярма Rярм, якоря Rяк и двух воздушных зазоров с сопротивлением Rx:
RM = Rярм + 2*Rвx + Rяк. Магнитные сопротивления каждого участка рассматриваемого магнитопровода определяются по формулеR=L/Mo*S=L/Mo*Mr*Sгде L – средняя длина пути магнитного потока на данном участке магнитопровода;S – сечение данного участка магнитопровода; mа – абсолютная магнитная проницаемость вещества; mо = 4*p*10-7 Гн/м – магнитная постоянная; mr – относительная магнитная проницаемость вещества. Для воздуха принимается mr = 1, а, например, для электротехнической стали Э42 mr = 200000.Тяговое усилие ИД
Ft=(I*w)^2/2 * Mo*S/x^Bxгде S – площадь сечения выходящего из якоря магнитного потока Ф. Однотактные ИД используются довольно редко из-за возникновения больших тяговых усилий (порядка нескольких килограммов) между ярмом и якорем. 
7 Двухтактные ИД
Двухтактные ИД обычно представляют собой два дифференциально включенных однотактных ИД Статическая характеристика получается графическим сложением статических характеристик однотактных ИД 

Широкое применение имеют двухтактные индуктивные датчики. Они обычно имеют дифференциальную или мостовую схему.
Дифференциальная схема состоит из двух независимых цепей, разность токов в которых служит выходным сигналом
8.Тахогенераторы
Тахогенераторы (ТГ) – измерительный генератор постоянного или переменного тока, предназначенный для преобразования мгновенного значения частоты (угловой скорости) вращения вала в пропорциональный электрический сигнал.ТГ постоянного тока имеют щеточные контакты и обладают сравнительно большой температурной нестабильностью, что является их недостатком. По этой причине часто применяются асинхронные ТГ переменного тока Чем быстрее вращается ротор тем больше выходное напряжение если ротор не вращается напряжения нет.На статоре такого ТГ расположены две взаимно перпендикулярные обмотки: обмотка возбуждения и выходная обмотка. Ротор представляет собой алюминиевый стакан, вращающийся в зазоре между статором и неподвижным цилиндрическим сердечником. 
9.Магнитоупругие датчики
Магнитоупругие датчики (МУД) используются для измерения механических усилий, веса, деформаций, давления и других физических величин, преобразуемых в механические усилия. Устройство МУД основано на свойстве некоторых материалов изменять магнитную проницаемость mа в зависимости от возникающих в них механических напряжений(сигма), обусловленных воздействием механических сил Р. Изменение mа вызывает изменение магнитного сопротивления RM материала. МУД в виде переменных индуктивных сопротивлений 
Если на сердечник из материала, обладающего магнитоупругими свойствами намотать катушку, то изменение магнитного сопротивления RМ приведет к изменению индуктивности дросселя Lдр и, соответственно, к изменению его сопротивления Zдр, что можно зафиксировать по изменению тока I, протекающего через обмотку. Таким образом, последовательность причинно-следственных связей будет иметь вид: Р ►сигма► Ма► RM► Lдр ► Zдр ► I. МУД трансформаторного типа 
10.Оптико-электрические преобразователи 
Различают прямые и обратные оптико-электрические преобразователи (ОЭП). Прямые ОЭП преобразуют излучение в изменение тока, напряжения или сопротивления. Прямые ОЭП делятся на три группы: - ОЭП с внешним фотоэффектом (фотоэлементы); - ОЭП с внутренним фотоэффектом (фоторезисторы); - вентильные ОЭП. Обратные ОЭП преобразуют электрический ток или энергию электрического поля в световую энергию. Известны два типа обратных ОЭП: конденсаторные ОЭП и инжекционные диоды. 
11 ОЭП с внешним фотоэффектом
Фотоэлементы представляют собой представляют собой вакуумные или газонаполненные двухэлектродные лампы , у которых фотокатод 1 под действием излучения Рвх или светового потока Ф испускает электроны. Это явление называется фотоэмиссией и наиболее сильно проявляется у металлов щелочной группы (например, у цезия).Электроны с катода направляются под действием напряжения батареи Е к аноду 2, в результате чего через нагрузку Rн начинает протекать фототок Iф. Количество эмитируемых электронов пропорционально (при удачно подобранных Rн и Е) величине (мощности) потока излучения Рвх или светового потока Ф: Iф = К*Рвх Iф = К*Ф, где К – коэффициент, характеризующий так называемую интегральную чувствительность. Интегральная чувствительность – это величина фототока, возникающего в результате облучения фотоэлемента излучением мощностью 1 Вт или световым потоком в 1 люмен независимо от спектра излучения. Основные характеристики фотоэлемента: вольт-амперные характеристики (ВАХ), световые спектральные. ВАХ показывают как зависит величина фототока от анодного напряжения при постоянных Рвх или Ф. ВАХ Вакуумные

газонаполненные
Световые характеристики показывают как зависит фототок от мощности излучения Рвх или светового потока Ф при постоянных анодных напряжениях. 
12 ФотоумножителиПрименяются для регистрации слабых излучений. Фотоумножитель представляет собой многоэлектродную лампу, каждый электрод которого кроме первого и последнего используется и как катод, и как анод Между соседними электродами подаются напряжения порядка тысячи вольт. При этом электроны, выбитые излучением из первого катода 1 разгоняются в сильном электрическом поле и выбивают электроны из катода 2.  При этом количество выбитых электронов увеличивается. Они выбивают электроны из третьего электрода и т.д. В результате поток электронов на аноде будет в Ку раз больше, чем поток, уходящий с катода 1: Ку = сигма^n, где сигма = 6…8, n – число каскадов. 
13. Вентильные ОЭП
Вентильные фотоэлементы являются, в отличие от предыдущих, элементами генераторного типа. При облучении в них развивается ЭДС до 1 В. Свое название вентильные ОЭП получили потому, что пропускают ток только в одном направлении. 
Конструктивно вентильные ОЭП устроены следующим образом:на металлический электрод нанесен слой полупроводника (сернистый таллий, сернистое серебро, селен), а на него осаждена полупрозрачная пленка золота, которая является вторым электродом. Сверху фотоэлемент защищен от окружающей среды. Полярность ЭДС определяется типом полупроводника. К вентильным ОЭП относятся также фотодиоды и фототранзисторы. В фототранзисторах облучается базовая область. Эффект действия света аналогичен действию напряжения база-эмиттер. 
14.Конденсаторный ОЭП
Под действием приложенного напряжения U (переменного или постоянного, в зависимости от типа ОЭП), начинает светиться люминофор. Световой поток проходит сквозь одну из обкладок конденсатора, которая изготавливается прозрачной. В  инжекционных диодах световой поток возникает за счет рекомбинации электронов и «дырок» при переходе «дырок» через p-n переход.

15.Законы алгебры логики
Основным математическим аппаратом, используемым при анализе и синтезе дискретных элементов и устройств является алгебра логики
Сочетательный закон: (а+в)+с=(а+с)+в  При одинаковых знаках скобки можно ставить произвольно или вообще опускать Переместительный закон а+в+с=а+с+в  Результат операции над высказываниями не зависит от того, в каком порядке берутся эти высказывания
Распределительный а*в+а*с=а*(в+с)
Закон определяет правило выноса общего высказывания за скобку. Закон поглощения а+а*в=а  Знание законов логики позволяет проверять правильность рассуждений и доказательств.Закон склеивания а*в+а*в=а*(в+в)=а 
Закон инверсии а+в+с=а*в*с; а*в*с=а+в+с16. Преобразование логических функций
Для последующих преобразований удобны следующие формы представления функций: совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ) и совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ). Дизъюнктивной нормальной формой (ДНФ) называется такая форма представления функции, при которой логическое выражение строится в виде дизъюнкции ряда членов, каждый из которых является простой конъюнкцией аргументов или их инверсий.Для перехода от ДНФ к СДНФ необходимо в каждый из членов, в которых представлены не все аргументы, ввести (путём умножения) выражение вида , т.к , такая операция не изменяет значение функции.Если исходная функция дана в табличной форме, то СДНФ получается непосредственно Примечание: Любая функция имеет единственную СДНФ Конъюнктивной нормальной формой (КНФ) называется форма представления функции в виде конъюнкции ряда членов, каждый из которых является простой дизъюнкцией аргументов (или их инверсий). Для перехода от КНФ к СКНФ необходимо добавить (путём сложения) к каждому члену, не содержащему всех аргументов, члены вида , т.к. , то такая операция не изменит значение функции. 
17.Синтез дискретных систем управления по таблицам состояния
На основании таблиц составляют структурную формулу, описывающую логические связи. При составлении структурных формул применяют правило истинности (правило единиц) или же правило ложности (правило нулей). Согласно правилу единиц для строк таблиц состояний, где выходная величина 1, определяют произведения входных величин и складывают их, т.е. определяют дизъюнкции конъюнкций входных переменных для строк, где выходная величина равна 1. Если значение входной величины 0, то берут её инверсию Операция НЕ — логическое отрицание (инверсия). Согласно правилу нулей, структурную формулу составляют путём определения конъюнкции дизъюнкций входных сигналов строк таблиц состояний, в которых выходная величина равна 0. Если входная величина равна 1, берут её инверсию. СКНФ легко строится по таблицам: для тех строк где y=0 , если аргумент=1, то берём его инверсию
18Минимизация логических функций
Метод содержит два этапа преобразования выражения: 1) переход от СДНФ (СКНФ) к сокращённой форме; 2) переход от сокращённой формы к минимальной форме. Переход к сокращённой форме основан на последовательном применении двух операций: склеивания и поглощения. Для выполнения операции склеивания выявляются в выражении пары членов вида а-х и а∙х, различающихся лишь тем, что один из аргументов в одном из членов представлен без инверсии, в другом – с инверсией. Затем производится склеивание таких пар: Результат склеивания “a”, вводится в выражение в качестве дополнительных членов. Далее проводится операция поглощения. Она основана на равенстве (член “а” поглощает член а∙х). При проведении этой операции из логического выражения вычёркиваются все результаты склеивания; операции склеиваний и поглощений проводятся до тех пор, пока их выполнение оказывается возможным
19.Понятие о карте Карно
Карта Карно – это диаграмма, в которой каждому возможному набору переменных функции поставлена в соответствие одна клетка. Клеток должно быть, как и наборов, 2n. В каждую клетку записывается значение функции (0 или 1) для данного набора. Входные переменные располагаются по внешним сторонам карты напротив ее строк и столбцов. При этом значение каждой из входных переменных относится ко всей строке (или столбцу) и равно 1, если напротив строки (или столбца) стоит под скобкой обозначение этой переменной; для остальных строк (столбцов) значение этой переменной равно 0. Эти значения входных переменных не пишутся на карте, а подразумеваются.
Каждая клетка карты соответствует определенному набору переменных. Этот набор образует код клетки.
20.Составление карт Карно по таблицам истинности
Карта Карно может составляться непосредственно по таблице истинности. Для этого строится карта с числом клеток равным числу строк таблицы. По внешним сторонам карты определённым образом располагаются входные переменные. Для каждой строки отыскивается соответствующий набор (клетка) карты. В эту клетку проставляется значение функции для данного набора.Число строк(клеток) карты Карно определяется величиной 2n, где n равно числу входных переменных. Отсюда следует, что прибавление каждой новой переменной удваивает число клеток, т.е. увеличивает карту вдвое. При этом новые переменные должны располагаться так, чтобы иметь общую площадь со всеми прежними переменными
21. Составление карт Карно по алгебраическим выражениям
1) По числу переменных входящих в выражение заданной функции,строится карта Карно и располагаются переменные. 2) Заданное алгебраическое выражение приводится в СДНФ(совершенной дизъюнктивной форме). 3) В карте Карно для каждого члена СДНФ находится соответствующая клетка (с таким же набором переменных) в которую записывается 1, а в остальные клетки карты записывается 0.
22.Свойства карты Карно
1. Наборы значений переменных для соседних клеток карты Карно отличаются значением лишь одной переменной. При переходе из одной клетки в соседнюю всегда изменяется значение лишь одной переменной от своего прямого значения к его инверсии и обратно. 2. Соседними между собой являются тоже крайние левые клетки карты с крайними правыми и крайние верхние клетки карты с крайними нижними (как если бы карты были свёрнуты в цилиндры по вертикали или по горизонтали). В этом легко убедиться, сравнивая выражения для столбца или любой строки. 

23Определение СДНФ и СКНФ по картам Карно
(дизъюнкция-оба высказывания ложны,конъюкцияоба истинны)
СДНФ 1) Для каждой клетки, в которой функция имеет значение 1, записывается конъюнкция всех входных переменных (прямых или инверсных), соответствующих этой клетке. 2) Составляются дизъюнкции этих конъюнкций (это и есть СДНФ) СКНФ 1) Для каждой клетки, в которой функция имеет 0, записывается дизъюнкция инверсий входных переменных. 2) Составляется конъюнкция этих этих дизъюнкций (это и есть СКНФ)
24Метод минимизации с помощью карт Карно
Для получения на карте Карно минимального выражения логической функции следует руководствоваться единственным правилом (кроме общих правил): единицы и нули должны объединяться минимальным числом наибольших контуров. Этот метод просто и наглядно минимизирует функции из 4-6 переменных
25Определение по карте Карно алгебраических выражений логических функций
1. Все единицы (при записи функции в дизъюнктивной форме) и все нули (при записи функции в конъюнктивной форме) должны быть заключены в прямоугольные контуры. Единичные контуры могут объединять несколько единиц, но не должны содержать внутри себя нулей. Нулевые контуры могут объединять несколько нулей, но не должны содержать внутри себя единиц. Одноименные контуры могут накладываться друг на друга, т.е. одна и та же единица (или нуль) может входить в несколько единичных (нулевых) контуров.
2. Площадь любого контура должна быть симметричной относительно границ переменных, пересекаемых данным контуром. Другими словами, число клеток в контуре должно быть равно 1, 2, 4, 8, 16, 32, ….
3. Во избежание получения лишних контуров, все клетки которых вошли уже в другие контуры, построение следует начинать с тех единиц или нулей, которые могут войти в один-единственный контур.
4. В контуры можно объединять только соседние клетки, содержащие единицы или нули. Соблюдение этого правила особенно необходимо проверять при числе переменных, большем четырех, когда соседние клетки могут быть расположены не рядом и поэтому контуры могут претерпевать видимый разрыв.
5. Каждой единичной клетке соответствует конъюнкция входных переменных, определяющих данную клетку. Каждой нулевой клетке соответствует дизъюнкция инверсий входных переменных, определяющих данную клетку.
6. В контуре, объединяющем две клетки, одна из переменных меняет свое значение. Поэтому выражение для контура из двух клеток не зависит от этой переменной, а представляется всеми остальными переменными. Это правило относится и к контурам, охватывающим число клеток более двух, и имеет такую формулировку: выражения, соответствующие контурам, не содержат тех переменных, чьи границы пересекаются площадью, ограниченной данным контуром.
7. Выражение логической функции может быть записано по соответствующей ей карте Карно в дизъюнктивной или конъюнктивной формах. Дизъюнктивная форма составляется в виде дизъюнкции конъюнкций, соответствующих единичным контурам, выделенным на карте для определения функции.
8. Для контуров, охватывающих различное количество клеток, получаются выражения различной сложности. Поэтому для данной логической функции можно записать по карте Карно несколько отличающихся по сложности алгебраических выражений. Наиболее сложное выражение соответствует случаю, когда каждой клетке соответствует свой контур. Это выражение представляет собой набор СДНФ и СКНФ данной функции. С увеличением размеров контуров алгебраическое выражение упрощается. Самое простое выражение функции получается при образовании наибольших контуров. На этом свойстве основывается метод минимизации логических функций с помощью карт Карно.
26Гальваническая развязка
Одним из основных методов обеспечения устойчивой работы при высоком уровне электромагнитных помех является организация связи с силовыми исполнительными органами и объектами управления путём гальванической развязки датчиков и приёмников информации. Гальваническая развязка при этом решает: А) Вопросы подключения датчиков и приёмников к разнопотенциальным точкам (возможные разности потенциалов до 1000 В); Б) Вопросы снижения ёмкостной связи цифровой части с источниками помех (силовые органы).Схема наложения помехового сигнала в виде синфазной составляющей (действующей на оба полюса полезного сигнала относительно «земли») Uд – напряжение датчика; Uп – напряжение помехи; ППУ – приемно-передающее устройство; РУ – развязывающее устройство; УОП – устройство обратного преобразования. Схема воздействия помех на компьютерную систему Генератор помех Un через эквивалентный резистор связи Rc соединён с обкладкой эквивалентного конденсатора гальванической развязки Cгр. Этот конденсатор и является фактическим связующим (паразитным) элементом между измерительной частью и КС. Степень ослабления токов помехи зависит от снижения емкостной связи КС с датчиками Сгр. 
27Развязка посредством магнитного
М- Модулятор, У- усилитель, ДМ- демодуляторОбеспечивает высокую точность и линейностьОднако при снижении значений сигнала до единиц милливольт (например, при подключении в качестве датчиков термоэлектрических преобразователей) возникает проблема, связанная со значительным влиянием параметров ключевого элемента в модуляторе на моделирующий сигнал. Это связано: 1) с падением напряжения на открытом ключе – у биполярных тиристоров падение напряжения на ключевых компенсированных парах – порядка сотен микровольт; 2) с проникновением коммутирующего напряжения из цепи управления Uг в коммутирующую цепь (у ключей на полевых транзисторах, имеющих повышенное значение ёмкости затвор-канал в сочетании с высоким уровнем управляющего напряжения (Uг≥3…5В). Данные недостатки ограничивают область применения гальванического узла с трансформаторной развязкой
28.Развязка посредством оптоэлектронных устройств

Переход в устройствах гальванической развязки на оптронные устройства позволяет существенно снизить ёмкостную связь датчиков с КС. Проходная ёмкость проходных оптронных элементов не превышает единицу пикофарад. Устройства гальванической развязки на оптронных элементах можно разделить на две группы: с предварительным кодированием и передачей в дискретной (цифровой) форме; с аналоговой передачей путём изменения интенсивности свечения светодиода. Передача сигнала в аналоговой форме через оптопары до последнего времени не использовались в связи с низкой стабильностью светодиодов во времени и от температуры. Существенное повышение стабильности в передаче достигнуто в настоящее время благодаря использованию сдвоенных приёмников в оптроне, выполненных с идентичными свойствами с использованием интегральной технологии и находящихся в одном температурном режиме. Включение второго приёмника в цепь ОС в передающем устройстве позволяет линеаризовать весь канал развязки. 
29 Потенциальная развязка
Трансформатор имеет две экранирующие обмотки. Такое включение экранов гарантирует, что ток, обусловленный паразитной ёмкостью между обмотками, при скачках напряжения в силовой цепи не приведёт к ошибочному включению тиристора. 
У потенциально развязанных модулей ввода / опорные потенциалыуправляющих и рабочих цепей тока гальванически разделены ; например, оптическимэлементом связи, контактом реле или трансформатором.
30 Двухпозиционный регулятовДвухпозиционные регуляторы это такие, у которых выходной сигнал U имеет два фиксированныезначения «включено» или «выключено», а регулирующий орган может принимать только одно из двух положений «открыто» или «закрыто».
При непрерывном изменении входного сигнала y и достижении им крайнего, например, максимального значения ymax происходит срабатывание регулятора и на его выходе скачком появляется сигнал U=1. Регулирующий орган занимает при этом крайнее положение в пределах хода, например, открыт на 100% (рис. 3.6). Изменение входного сигнала в обратную сторону до значения ymin приводит к отключению сигнала на выходе регулятора (сигнал U=0) и перемещению регулирующего органа в другое крайнее положение, например, закрытое, т.е. 0% ХПО.

31 Трехпозиционный регулятор
Трехпозиционный регуляторТрехпозиционный регулятор включает при помощи переключательных элементов электродвигатель исполнительного механизма на правое вращение (например, открытие регулирующего органа), остановку или левое вращение (соответственно - закрытие регулирующего органа), три позиции (отсюда и название регулятора - трехпозиционный) - электродвигатель включен на правое вращение, полностью остановлен или включен на левое вращение.
32 Дифференциальный регулятор
Дифференциальный регулятор, оценивая скорость изменения ошибки, используется для увеличения быстродействия системы. Он и повышает быстродействие регулятора в целом. Однако с повышением быстродействия регулятора также увеличивается и его перерегулирование, что приводит к нестабильности системы. В большинстве случаев, дифференциальная составляющая устанавливается нулевой или близкой к некоторому очень низкому значению для предотвращения этого. Однако она может быть очень полезной в системах позиционирования.
33 Интегральный регулятор
Интегральный регулятор может обеспечивать нулевую ошибку регулирования и включение такого регулятора в систему делает ее астатической. Однако в системе без самовыравнивания такой регулятор применять нельзя, так как в системе будут включены два интегральных звена и система будет структурно неустойчивой. Этот регулятор обладает характерной особенностью при которой регулирующий орган перемещается при любом рассогласовании или ошибке отличной от нуля. При этом исполнительный механизм неподвижен только тогда, когда отсутствует отклонение регулируемой величины от заданного значения.


34 Пи-регулятор
ПИ-регулятор Чтобы увеличить быстродействие обычно последовательно с ним включают усилитель, это дает пропорционально-интегральный закон регулирования (ПИ-регулятор), его формула: .Первое слагаемое обеспечивает быстродействие, второе - астатичность, то есть точность регулирования.

35 Пропорционально-дифференциальный регулятор

36 Пропорционально интегрально дифференциальный регулятор
Еще большее быстродействие обеспечивается при добавлении слагаемого, пропорционального производной от отклонения управляемой величины de/dt, такой закон регулирования обеспечивается ПИД-регулятором, его формула:
 

37 Основные соотношения для усилителей
Усилителем называют устройство, предназначенное для усиления мощности электрических сигналов. Усилители классифицируют по следующим признакам.
1) По диапазону усиливаемых частот – усилители низких частот (УНЧ), усилители постоянного тока (УПТ), усилители высоких частот (УВЧ), избирательные усилители.
2) По функциональному назначению – усилители напряжения, тока, мощности.
3) По характеру усиливаемого сигнала – усилители непрерывных и импульсных сигналов.
Основным количественным параметром усилителя является его коэффициент усиления (коэффициент передачи). Различают коэффициенты усиления напряжения KU, тока KI или мощности KP.
Зависимость модуля коэффициента усиления от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), а зависимость аргумента – фазочастотной характеристикой (ФЧХ).

Другой важной характеристикой усилителя является его передаточная (амплитудная) характеристика – зависимость амплитуды входного сигнала от амплитуды входного. Передаточная характеристика определяется при подаче на вход усилителя гармонического сигнала с частотой, лежащей в полосе пропускания усилителя. Пример передаточной характеристики

38 Магнитные усилители
Магнитные усилители (МУ) – это устройства, основным элементом которых является электромагнитный дроссель (дроссели) с подмагничиванием постоянным (или медленноменяющимся) током, преобразующие изменения постоянного (или медленно меняющегося) тока в сигналы переменного тока. Схема простейшего магнитного усилителя приведена на рисунке 3.6.

39 Способы измерения ёмкости
Емкость конденсаторов определяется приборами, допускающими измерение с погрешностью не более 3%. При этом используются следующие методы: непосредственной оценки емкости (микрофарадометры); сравнения (мосты переменного тока); косвенного измерения переменным током (метод амперметра и вольтметра, метод ваттметра); измерение на постоянном токе с помощью баллистического гальванометра.
Мост переменного тока.

Метод амперметра и вольтметра.

Пренебрегая потерями в диэлектрике конденсатора, емкость его можно определить методом амперметра и вольтметра. Измерив ток и напряжение (рис. 22) и зная частоту переменного тока, емкость можно определить по формуле

40 Мостовые схемы переменного тока

Мостовые схемы нашли широкое применение в электроизмерительной технике. Они дают возможность измерять параметры электрических цепей. Широкое применение мостовых схем объясняется высокой точностью измерений, большой чувствительностью и возможностью измерения различных физических величин. Наибольшее распространение для измерения больших и малых величин сопротивлений получили схемы одинарного и двойного моста. Одинарные мосты применяются для измерения средних сопротивлений от 10 Ом до 100 МОм. Для измерения малых величин сопротивлений 10 Ом и меньше применяются двойные мосты, в которых влияние величин вызывающих погрешность измерения сведены к минимуму.
Все мосты переменного тока можно разделить на две группы:
Частотонезависимые - уравновешенные при одной частоте и сохраняющие равновесие при изменении частоты источника питания.
Частотозависимые - характеризуются тем, что в условии равновесия имеется частота, входящая в выражение реактивных составляющих сопротивления.
Мосты переменного тока служат для наиболее точного измерения параметров цепей переменного тока в широком диапазоне частот. При помощи таких мостов чаще всего измеряют: емкость, индуктивность, тангенс угла диэлектрических потерь диэлектриков, коэффициент добротности катушек и т.п. Мосты различаются по количеству плеч, характеру и схеме включения плеч в мостовую схему. Так как плечи моста переменного тока могут состоять из самых различных комбинаций сопротивлений, емкостей, индуктивностей, многообразие мостов переменного тока, области их применения и возможности гораздо шире, чем у мостов постоянного тока.
Применяемые схемы мостов переменного тока по существу являются разновидностями четырехплечего моста, так как они при помощи преобразований треугольник- звезда и звезда- треугольник всегда могут быть приведены к четырехплечей схеме. Большое распространение получили четырехплечие мосты, у которых два плеча состоят из комплексных, а два других плеча - из активных сопротивлений. Особенно большое распространение получили мосты, работающие на повышенных частотах: 100, 1000 и более Гц. Питание этих мостов осуществляется от звуковых генераторов; в качестве указателя равновесия используют электронные нулевые индикаторы. Согласно ГОСТ 9486-69 мосты переменного тока подразделяются на следующие классы: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5.
41 Индукционный преобразователь для измерения частоты вращенияДля измерения частоты вращения используют α и N преобразователи .Конструктивно они отличаются от преобразователей магнитной индукции тем, что дополняются устройством (обычно постоянным магнитом ) , создающим магнитное поле с заданной индукцией , а вращение подвижных элементов осуществляется объектом частоты вращения , который измеряется следующим способом :
  INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image874.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image874.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image874.gif" \* MERGEFORMATINET -пребразователь INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image913.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image913.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image913.gif" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image915.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image915.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image915.gif" \* MERGEFORMATINET
  INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image880.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image880.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image880.gif" \* MERGEFORMATINET преобразователь INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image918.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image918.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image918.gif" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image920.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image920.gif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://ok-t.ru/mydocxru/baza7/1145609447.files/image920.gif" \* MERGEFORMATINET
42 Пьезорезонансные преобразователи
В пьезоэлектрическом резонаторе происходит преобразование электрического напряжения между электродами в деформацию и механическое напряжение в пьезоэлементах, которые вызывают ответную реакцию по выходу в виде зарядов на электродах, возникающих под действием механического напряжения. Обратимость пьезоэлектрического эффекта позволяет выполнить пьезорезонатор в виде двухполюсника, объединяющего системы электрического возбуждения механических колебаний и съёма электрического сигнала. Резонансные явления возникают в результате установления стоячих ультразвуковых волн.
Основой пьезорезонансного частотного датчика является пьезорезонатор,частота которого изменяется под действием измеряемой величины.
Изменение частоты может происходить:
под действием температуры, которая влияет на геометрические
размеры,плотность и упругие свойства кварца
под действием деформаций изменяется высота, плотность и податливость
при присоединении дополнительной массы изменяется высота кварца и удельная плотность, то есть различают термочувствительные, тензочувствительные и массочувствительные датчики. Кроме того, используются датчики и самостоятельно; у таких датчиков, работающих на частоте близкой к резонансу, при изменении акустических потерь изменяется и амплитуда колебаний.
43 Классификация пьезорезонансных датчиков
По типу основного эффекта, ответственного за модуляцию параметров пьезорезонатора различают:
1. пьезорезонансные датчики (ПРД)
На основе чувствительности к полям различной физической природы, то есть к механическим, тепловым, электромагнитным, оптическим:
а) ПРД на основе тензочувствительных пьезорезонансов, в которых измеряемое воздействие прямо или косвенно создаёт в пьезоэлементе механические деформации.
б) ПРД на основе термочувствительных пьезорезонансов, в этих датчиках измеряемый параметр прямо или косвенно воздействует на среднюю температуру пьезоэлемента.
в) ПРД на основе пьезорезонансов чувствительных к акустической нагрузке и комплексному сопротивлению, в этих устройствах измеряемый параметр моделирует излучение ультразвука с колеблющихся поверхностей пьезоэлемента.
г) ПРД на основе массово-чувствительных пьезорезонансов, использующих зависимость параметров пьезорезонанса от массы вещества, присоединённого к поверхности пьезоэлемента.
2. ПРД на основе чувствительности к изменению геометрии датчика, в котором эквивалентные параметры пьезорезонансов изменяются при взаимном смещении элементов конструкции.
3. ПРД на основе гирочувствительных пьезорезонансов в этих устройствах измеряемым воздействием является частота, например, частота вращения пьезовибратора вокруг оси перпендикулярно плоскости резонансных колебаний, работа гиропреобразователей основана на появлении во вращающемся и, одновременно, колеблющемся с резонансной частотой знакопеременных сил Кориолиса, примерной частотой вращения и изменяющих направление с частотой колебания.
Силы Кориолиса порождают дополнительные деформации пьезоэлемента, преобразуемые через пьезоэффект в электрически измеряемое напряжение, с амплитудой, переменной частотой вращения и фазой, соответствующей направлению вращения.
44 Методы управления пьезорезонансными датчиками.
Пьезорезонатор возбуждается вблизи из одной его резонансных частот. Большинство датчиков строятся по принципу модуляции частоты резонанса (реже антирезонанса) в функции измеряемого воздействия.
Датчики делятся на:
1. частотные, в которых выходным параметром является частота
2. амплитудные, в которых входное воздействие вызывает модуляцию комплексного сопротивления или проводимости на фиксированной частоте, близкой к резонансной.
3. фазовые, выходным сигналом в которых является фаза
переменного тока или напряжения, работает на фиксированной частоте, используется значительно реже.
Управление частотами может осуществляться:
воздействием на эквивалентную податливость (массу) – в этом случае изменяются обе резонансные частоты.
изменения активных потерь Rk. Увеличение активного затухания снижает частоту собственных колебаний.
управление значением межэлектродной ёмкости Co или же

ёмкостного соотношения:
45 Релейные усилители
Реле исторически появилось как усилитель сигнала (напряжения) в телеграфной связи, где на протяжённых линиях связи сигнал ослабевал и промежуточные реле восстанавливали (усиливали) сигнал (напряжение) для следующего участка линии. Сигнал был дискретным (включено-выключено), соответственно, и реле использовалось в качестве дискретного усилителя.
В настоящее время непосредственно для усиления сигналов реле практически не используется, а применяется для разгрузки контактов, многоконтактного переключения и гальванической развязки электроцепей, то есть, как устройство управления и защиты.
Конструкция простейшего реле

46 Конструкции поляризованного реле
Основной конструкции поляризованного реле является магнит с намотанной на него управляющей обмоткой (см. рисунок 3.29)

Если Iвх = 0 и подвижный якорь реле находится в вертикальном положении, то в системе циркулирует только магнитный поток Ф0 постоянного магнита, который, пройдя по якорю, разделяется на два потока: левый Фл и правый Фп.
Ф0 = Фл + Фп.
Если якорь расположен строго вертикально, то расстояния между ним и торцами постоянного магнита одинаковы, поэтому одинаковы и потоки Фл = Фп, следовательно, тяговые усилия,действующие на якорь слева и справа равны и якорь находится в неустойчивом равновесии.
При малейшем отклонении якоря от положения равновесия, например, влево, расстояние между левым торцом магнита и якорем уменьшится и возрастет тяговое усилие. При этом расстояние до правого торца увеличится и тяговое усилие, действующее на якорь справа уменьшится. Поэтому якорь переместится в крайнее левое положение и замкнет контакт 2, как показано на рисунке 3.29
47 Динамика реле
Динамика реле характеризуется двумя основными характеристиками: временем срабатывания tp и временем отпускания tотп. Время срабатывания – это интервал времени от момента появления управляющего сигнала до момента замыкания контактов. Оно складывается из времени трогания tтр, в течение которого ток в обмотке нарастает до величины тока трогания Iтр (см. рисунок 3.31), и времени движения якоря tдв, то есть
tср = tтр + tдв.
Время отпускания tотп состоит из аналогичных составляющих.
По времени срабатывания реле делятся на безынерционные (tср < 0,001 с), быстродействующие (tср = 0,005 … 0,05 с), нормальные (tср = 0,05 … 0,15 с), замедленные (tср = 0,15 … 1 с). График изменения тока через реле на рисунке 3.31 может быть объяснен следующим образом. При появлении управляющего напряжения Uвх динамика тока описывается уравнением

где R – активное сопротивление, L – индуктивность дросселя. За время tтр можно считать L постоянной, тогда
где - установившееся значение тока, - постоянная времени.
68453001214120
378714066040186309067310003867156604000

Считая систему ненасыщенной, пренебрегая явлением гистерезиса, вихревыми токами, можно найти величину tтр. Нетрудно получить, что
Вводя понятие коэффициента запаса
полученное соотношение можно привести к виду
После начала движения якоря индуктивность L начинает изменяться и в правую часть уравнения (3.9) должно быть добавлено слагаемое

где Х – величина зазора между якорем и сердечником. Добавка Е может быть так велика, что ток I уменьшится на интервале tдв (см. рисунок 3.31). После окончания движения якоря, поведение тока вновь подчиняется уравнению (3.9), но величина L будет больше, и ток будет возрастать медленнее.
На практике иногда возникает необходимость изменять динамические характеристики реле и, в первую очередь, величину tср. Это может быть сделано схемными и конструктивными методами
Схемные методы основаны на изменении длительности переходных процессов в обмотке реле за счет включения последовательно ей резисторов, емкостей, диодов и т.д. Включение последовательно с обмоткой добавочного сопротивления Rд при одновременном увеличении Uвх до величины
приведет к снижению времени tтр и соответственно tср. Эффект связан с уменьшением величины постоянной времени при трогании
При включении параллельно обмотке реле резистора или емкости время отпускания tотп увеличивается, так как ЭДС самоиндукции при исчезновении управляющего напряжения Uвх вызывает протекание тока, удерживающего якорь в замкнутом состоянии.
Конструктивные методы изменения динамических характеристик реле связаны с изменением массы якоря, жесткости пружины, величин зазоров и т.д.
48 Вибрационная линеаризация релейных усилителей
В ряде случаев из-за сильно выраженной нелинейности релейных усилителей их использование становится нецелесообразным. С целью придания им свойств линейных элементов осуществляют вибрационную линеаризацию. Суть метода сводится к тому, что наряду с управляющим сигналом на дополнительную обмотку реле подаются пилообразные сигналы, формируемые либо внешним источником сигналов (внешняя вибрационная линеаризация), либо автоколебательным контуром (внутренняя вибрационная линеаризация)..
В последнем случае создание автоколебаний осуществляется путем подачи отрицательной обратной связи с выхода усилителя на вход через инерционную цепочку, например, через RC-цепь. Путем подбора коэффициента обратной связи Кос и постоянной времени Т можно добиться, чтобы, строго говоря, непилообразные автоколебания стали практически пилообразными.
Структурная схема автоколебательного контура приведена на рисунке 3.32. Постоянная времени для RC-цепочки T = R.C. Расчет параметров автоколебаний может проводится как точными методами (например, методом фазовой плоскости), так и приближенными (метод гармонической линеаризации). Используя метод вибрационной линеаризации удается добиться пропорциональности между выходным сигналом и входным в среднем за период.

49 Классификация взрывоопасных зон. Основные определения
Классификация взрывоопасных зонДля классификация взрывоопасных зон и определения их размеров используются следующие критерии: вероятность и продолжительность присутствия огнеопасных смесей; концентрация и тип огнеопасных веществ (газ, пар, жидкость, пыль); физические параметры огнеопасных смесей: - температура вспышки; - температура самовоспламенения; - миниальная электрическая энергия поджигания. 
Определение взрывоопасной зоныВзрывоопасная зона – зона, в которой имеется или может образоваться взрывоопасная газовая смесь в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении и эксплуатации электроустановок. В таких зонах для обеспечения безопасной эксплуатации электрооборудования должны применяться соответствующие виды взрывозащиты. Зона класса 0 – зона, в которой взрывоопасная смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени (зоны класса В-I по ПУЭ). Зона класса 1 – зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной смеси в нормальных условиях эксплуатации (зоны класса В-Iа по ПУЭ). Зона класса 2 – зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко , и существует очень непродолжительное время (зоны класса В-Iб и В-Iг по ПУЭ). 
Основные определенияВид взрывозащиты – специальные меры, предусмотренные в электрооборудовании с целью предотвращения воспламенения окружающей взрывоопасной газовой среды; совокупность средств взрывозащиты электрооборудования. Средство взрывозащиты электрооборудования – конструктивное и/или схемное решение для обеспечения взрывозащиты электрооборудования. Уровень взрывозащиты электрооборудования – степень взрывозащиты электрооборудования при установленных нормативными документами условиях.Электрооборудование повышенной надежности против взрыва – взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме его работы. Взрывобезопасное электрооборудование – взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты. Особовзрывобезопасное электрооборудование – Взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты. 
50 Виды взрывозащиты1 Искробезопасная электрическая цепь «i» Основан на методе предотвращения взрыва или воспламенения за счет ограничения электрической и тепловой энергии. Сам факт взрыва исключается. Не всегда применим, т.к. в ряде случаев ограничение энергии приводит к потери работоспособности прибора. 2 Взрывонепро-ницаемая оболочка «d» Основан на методе сдерживания взрыва. Главный принцип - не дать взрыву распространиться за пределы оболочки прибора. Предъявляются жесткие требования к конструкции и механической прочности корпуса прибора. 3 Герметизация компаундом «m» Основан на принципе физического разделения (изоляции) взрывоопасных частей и элементов прибора от взрывоопасной среды. Применение: коммутирующие приборы малой мощности, индикаторы, датчики. 4 Масляное заполнение оболочки«o» Оболочка заполняется маслом или жидким негорючим диэлектриком. Применение: трансформаторы, пусковые сопротивления. 5 Кварцевое заполнение оболочки«q» Оболочка заполняется кварцевым песком. Применение: трансформаторы, конденсаторы. 6 Заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением «p» Продувка осуществляется чистым воздухом или инертным газом. Применение: сильноточные распределительные шкафы, анализаторные приборы, двигатели. 7 Взрывозащита типа«e»(повышенная надежность) Метод заключается в том, что в электрооборудовании, не имеющем нормально искрящих частей, принят ряд мер в дополнительно к используемым в электрооборудовании общего назначения, затрудняющих появление опасных нагревов, искр и электрических дуг. Применение: клеммные и соединительные коробки, светильники, посты управления, распределительные устройства. 
51 Искробезопасная электрическая цепь 
Защита вида "искробезопасная электрическая цепь" является самой распространенной в промышленных контроллерах. Искробезопасной называют электрическую цепь, в которой любое искрение не вызывает воспламенение; более точно, вероятность того, что воспламенение возникнет, составляет менее 0,001. Тепловое воздействие такой цепи также не способно воспламенить взрывоопасную смесь.Для того, чтобы электрическая цепь была искробезопасной, необходимо удовлетворить множеству требований стандарта ГОСТ Р 51330.10, однако смысл этих требований сводится к ограничению энергии и мощности искры до безопасных значений. Возможность защиты от взрыва таким способом основана на том, что воспламенение и взрыв происходят только при условии, если энергии искры достаточна для инициализации цепной реакция горения, а мощность искры достаточна для компенсации утечки тепла из ядра пламени.Для ограничения энергии искры нужно ограничить ток, напряжение и продолжительность искрения
52 Блоки искрозащиты
Устройство, которое удовлетворяет всем требованиям к искробезопасным цепям и является барьером между двумя зонами – искробезопасной и искроопасной (взрывобезопасной и взрывоопасной) называется барьером искробезопасности. Обычно это устройство выполняется на стабилитронах, и имеет название БИС – блок искрозащиты на стабилитронах, который изготавливаетя как единый неразборный элемент, помещенный в неразборную оболочку, или же чаще всего залитый компаундом. Это исключает всякую возможность ремонта или замены внутренних элементов.
Широкое применение барьеры искрозащиты нашли на предприятиях с опасными условиями – химическая, угольная, нефтехимическая, газовая промышленности. БИС обязан выполнять требования стандарта ГОСТ Р 51330.10-99 (МЭК 60079-11-99). Барьеры разработаны для использования в большинстве задач АСУ ТП, потому они применяются для подключения двухпроводных датчиков, электромагнитных клапанов, электропневматический преобразователей и т.д. Хотя, стоит заметить, что так же они могут использоваться для подключения простого оборудования: выключатели, потенциометры, конденсаторы, катушки индуктивности, термопары, фотоэлементы и многое прочее.
На рисунке ниже изображена схема барьера искробезопасности, которая состоит из шунтирующих стабилитронов с последовательно включенным резистором и предохранителем – так называемые шунт-диодные (стабилитронные) барьеры.

53 Пассивные барьеры. Активные барьеры
Барьеры безопасности могут быть пассивными и активными. Пассивные барьеры строятся на диодах, стабилитронах, резисторах и предохранителях, помещаются в неразборный корпус и заливаются компаундом для исключения возможности их ремонта. Активные барьеры представляют собой повторители сигнала, состоящие из искробезопасной и искроопасной части, которые разделены оптронами и трансформаторами
54 Базис-100.Физическая структура
В ПЗУ зашито программное обеспечение, включающее программу для организации процесса вычислений, программу всех алгоритмов управления, программу обслуживания панели оператора ПО и интерфейса, программу тестирования и самодиагностики.
В ОЗУ хранятся параметры, которые может изменить оператор: информация о выбранных алгоритмах, об установленной конфигурации, коэффициентах, задании.
БАЗИС-100 — это модульный многоканальный многофункциональный универсальный промышленный контроллер (ПЛК,программируемый логический контроллер, PLC), предназначенный для:
приема и логической обработки сигналов от различных типов датчиков;
выдачи сигналов пуска или автоматического останова (блокировки);
предупреждения оператора о нарушениях световыми и звуковыми сигналами;
циклического и дискретного управления;
ПИ-/ПИД-регулирования.
ПЛК БАЗИС-100 имеет взрывозащищенные модификации с маркировками взрывозащиты [Exia]IIC (модули МИБ и МКБ), 0ExiaIICT6 (модули МИЗ) и модификации без взрывозащиты.
ПЛК БАЗИС-100 соответствует требованиям «Общих правилвзрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» и пригоден для использования в системах противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) компрессоров, насосов и другого технологического оборудования в различных областях промышленности.
55. Контроллеры.Виртуальная структура
Рассмотрим виртуальную структуру, которая образуется с помощью внутреннего программного обеспечения. Он содержит алгоблоки, библиотеку алгоритмов, средства-ВВ, средства настройки и контроля. Алгоблоки – корпуса приборов (физически не существуют) их М/Б до 64.
Библиотека алгоритмов (до45), перечень алгоритмов управления, которые в процессе настройки ремиконта помещают в алгоблоки. Средства настройки и контроля позволяют вводить в алгоблоки нужные алгоритмы, соединять (конфигурировать) алгоблоки.

Функциональная схема алгоблокаАлгоблок имеет задатчик, переключатель режимов работы и орган ручного управления. Входит набор коэффициентов, с помощью которых осуществляются его статические и динамические настройки. В отличие от аналоговых приборов его функции жестко не фиксированы и могут изменяться путем простой замены алгоритма. Во-вторых, алгоблоки соединяются между собой и с входами – выходами программным путем без использования кабельных связей.
56 Контроллеры. Алгоблок. Структуры АСР
Контроллер — устройство управления в электронике и вычислительной технике.
Алгоблок имеет задатчик, переключатель режимов работы и орган ручного управления. Входит набор коэффициентов, с помощью которых осуществляются его статические и динамические настройки. В отличие от аналоговых приборов его функции жестко не фиксированы и могут изменяться путем простой замены алгоритма. Во-вторых, алгоблоки соединяются между собой и с входами – выходами программным путем без использования кабельных связей.
Функциональная схема алгоблока

Структуры АСР
57 Функциональные возможности Базис-100
• прием и первичная обработка информации от датчиков и/или других устройств;
• реализация произвольной логики работы;
• реализация непрерывного и ШИМ регули- рования;
• реализация циклических программ;
• управление исполнительными механиз- мами и выносными средствами сигнали- зации;
• обмен информацией по интерфейсам Ethernet и RS-485;
• архивирование значений аналоговых пара- метров (тренды) и системных событий;
• звуковая и световая сигнализация наруше- ний технологического регламента;
• представление данных на панели управле- ния в виде мнемосхем, трендов, барграфов, числовых текущих значений и пр.;
• самодиагностика с индикацией рабочего состояния и нарушений.
58 Обратный счет и безударность в контроллерах.
Процедура обратного счета и связанного с ней проблема безударности относится в основном к задачам автоматического регулирования. При решении этих задач возникает необходимость включать, выключать или переключать контур регулирования. Эти операции, как правило, должны выполняться безударно.
Для безударного переключения в составе контура должны находиться алгоритмы, способ-ные отслеживать требуемые сигналы. Такое отслеживание, обеспечивающее безударность, называется балансировкой.
В контроллере можно реализовать два вида балансировки - статическую и динамическую. При статической балансировке отслеживаемый сигнал запоминается, при динамической ба-лансировке, после того, как контур включается, отслеживаемый сигнал плавно уменьшается (по модулю) до нуля.
Вид балансировки зависит от используемых алгоритмов. Так, интегратор выполняет стати-ческую балансировку, алгоритм динамической балансировки - динамическую балансировку, ал-горитм задания - любую из этих балансировок по выбору. Описания этих процедур приведены в описаниях соответствующих алгоритмов.
Сигнал, который необходимо отслеживать для обеспечения безударности, рассчитывается автоматически, при этом привлекать дополнительные алгоритмы не требуется. Для такого расчета используется процедура обратного счета, которая заключается в следующем.
Если цепочка алгоритмов, содержащая следящие алгоритмы, отключена и сигнал на вы-ходе Yо формируется каким-либо другим алгоритмом, все отключенные алгоритмы определя-ют, какой сигнал обратного счета Xос им нужно подать на свой вход, чтобы на выходе по-следнего алгоритма в отключенной цепочке после ее включения сигнал был равен Yо. Следу-ющий алгоритм отслеживает сигнал X ос, рассчитанный алгоритмом, включенном после сле-дящего алгоритма. В результате включение отключенной цепочки произойдет безударно.


Приложенные файлы

  • docx 798869
    Размер файла: 8 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий