Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Вид носителя сигнала — ток, напряжение или свет — обыч"" выби ает Р ется в зависимости от характера помех. Вопросы передачи сигналов растрепы в разделе 4.5. Для того ч нмо прроб о чтобы воздействовать на процесс, выходной сигнал компьютера необхо- Р образовать либо в механическое движение, либо в другой тип электр нческо" снгнала. Т . Такие задачи решают исполнительные устройства. Это также очень обРная обла . сласть, в которой особое место занимают различные электроприволы— Родства ( для преобразования электрической энергии в механическую. Бинарные Ухпози у„ционные) исполнительные устройства — для так называемого релейного ' Равления ия по типу "включено/выключено" — рассмотрены в разделе 4.6; в разде- 7 дано сан но введение в технику электропривода, и, аконец, в разделе 4.8 крат о опи'УпРавляющие клапаны.
глава 4, Вход и выхоД физичеСКИх проце~ л 1 компон енты интерфейса между процессом и управляющим компьютером 22 122 4.1. Компоненты интерфейса между процессом и управляющим компьютером Обшая структура ввода/вывода между процессом и управляюшим компыот показана на рис. 4 СЕ Хотя на практике используются разнообразные датчики, я, нительные механизмы и согласующие устройства, основная структура интерф,„., всегда одна и та же.
тельного у устройства (латчика) есть выходной сигнал пр ольшинтве управ авДЯюших сиСТем ЭТОТ вмходнон снгнад Р чтительно— электри ический, однако ловольно часто встречаютс кис датчики Главное е достоинство электрических датчиков р нообразие сноса ов б в обработки сигнала, Следует отметить, что электр „, „и Л Можно пере дават ать на большие Расстояния с очень малыми затр евматически датч атчики, по сРавнению с электРическими, обычно ш ь е по размерам, проше и нечувствительны к возмушениям Более т О в у Р оопасной срелы пневматические датчики бол г ектрические. оператор физический,т технический процесс входной интерфейс компьютера фитческая переменная (как правило, аналоговая величина) соиасоеание входных аггн алое выходной сигнал (чаще всего электрическии) упргмляющ чч компьютер выходной интерфейс компьютера согласование выходных сигналое исполнительные механичны Рнс.
4.2. Составные элементы датчика Рюличают три класса датчиков: — аналоговые датчики,т. е. ат — ци . д чики, вырабатываюшие аналоговый сиги — фровые датчики, гене и ю ие п ал; нос слово; Р Ру щ оследовательностьимпульсовилидвоил двоич— бина нь уровней: "в Р ые (двоичные) датчики, кото ь рые вырабатывают сигнал только двух вней: "включено/выключено" (иначе говоря О или 1). Глава 5 Глава 4 Рис. 4. Ь Общая структура ввода/вывода между процессом н управлявшим компьютерсь То, что эта структура выглядит очень просто, вовсе не означает, что ее можне л ко реализовать. Один из законов Мерфи гласит; "Если вам кажется, , что все нлегг рошо, скорее всего, вы чего-то не заметили". 4.1.1.
Датчики 41 Исполнител льные устройства (механизмы) Исполнительн звертив в механическ ю и ое устройство или механиам (асгиагот) преобразует электРическую ля аль шинства и ф зических величин сушествует множество Разл ° ' " проц ~ у ичных нгг~чый ' " скую или в физическчю велнчи н -чектролвигатели, ительных технологий, характеризуемых зависимостью лу р меж вы абатываг есть ис Управляюшие "сустава В р гшленного робота, рительн сигналом и измеряемой величиной. Измерительное устройство н д ли атчик(лет'днмцзл, механизмы.
В химичес „х „ ементами могут бытг кла р онечными управляю- состоит из двух частей — измерительной головки(гепгот ) Р от тгеаа) и пРеобразова чУть, что и ыть клапаны, залаюшие Ра Од р ледует подчерк(гтапгаисет), как показано на рис. 4.2, Термин "датчик" иногда а ошибочно употр 'генные л,н Устройства обычно „ „, тчиком всегда понимг еиперат, цессов, измеряемые датчиками. Нап име, атчики ют в, место "измерительной головки"; в этой книге под дат г зме ель. науп ' т и имическую кон полное устройство, включающее нзмер змерительную головку и преобразоват У равл„„ котс~ганна дводом тепла, движением или п у ц рацию, а исполнительные устрой„ительной головки датчика ' "ки физич или потоками исходных реагентов И уже Результат измерения — это "реакци н, асгГправля ичес кой системы зависит, как изме с бой электРическУю величи У " ' вздев , как измеряемые величины изменятся из-за на выходе преобразователя предст о ннк .
Следовательно, выходной сигнал . с ал изчд В сос страняюшуюся дальше по проводнику. Рвых, п " лнительного устройства мо кн нтел преоб хапз исет) иттили усилите ( тветствнн с Г ожгю выде~ить лве ~жж (Рис. 4.3) воШр„тель (сопоетгет и бразова ( У ль (атрЦгет), во-вторых, силоа о рую непосредствен атель ателем тпитатн теагитгпл тан ючп " превра ает в (ас иа от) Цреобв"т льн ~ эльме"том (детесгот), а нсе последу рн р Ш изме яемая величина, — чувстве Р алек. ч изическую велич „ измерительным преобразователем (теогиттпе гт" ге Ус РомОТОР преобразует электрическую эце у составляюнгие измерительной цепи — нз я врг сялггтель н, Рашател нное дви ~~~ простоты нзложе»нл в 'чо„ нег ).
Применение термина "датчик ' д теРфе. "о чучаемыи о неянтем будут использованы тер, рнтельнгя головке". — Примеч ре йса ного привести в действие прео Глава 4. ВхоД и выхоД физических ппо оп, истики датчиков д 2 Хара т'Р'" 124 125 в этОМ случае устройство более восприимчиво к нежелательным выпоскольку в РОТО " м возмущениям.
сок . ь ерител ныйсигна 1 ажаетсявозмущения (йэгиубаисе5) ишумом кочастотНЬ дюбой изме В процессе формирования так и передачи Одна из основных проблем пе( „а уменьшение влияния шума. Источники шума должны быть изолилрве) как в пр влачи сит р инем случае, их влияние должно быть снижено до минимально возОваны, или в Р ' ' ня Искажение сигналов или сообщений шумом является нс только чржного УРОВ й Ор~анизации интерфейса "процесс — компьютер", по проявляется при люпроблечо оых типах х передачи информации (глава 9). Моделирование и описание шума обсуждаюсь В Р В разделе 3.6.1.
Регуляторы обычно проектируются в расчете на наличие возчушений „„,", и шумов; в главе 6 будет показано, как регулирующий контур может тиеньшить их влияние. ватель. В некоторых случаях усилитель и преобразователь конструктивно сост зз„, одно целое. Таким образом, некоторые оконечные управляющие элементы мо,, 'тпй ставлять собой самостоятельную систему управления — выходной сигнал комп ЬВ1. является опорным значением лля оконечного управляющего элемента. рыхрдирй си им/1 крмиьютера Физически реличииа Рис. 4.3.
Составные элементы исполнительного устройства 4,1.4. Передача измерительных сигналов Требования к исполнительным устройствам — потребляемая мощность, рзз)яь йвзлоговые сигналы, вырабатываемые измерительными устройствами, обычно не1ошая способность, повторяемость результата, рабочий лиапазон и т. д. - - Иогуп Обхолимо так или иначе преобразовать прежде, чем ввести их в компьютер.
Сигнал в шественно различаться в зависимости от конкРетного приложени~ Для Успеии пиле напряжения должен быть усилен так, чтобы соответствовать диапазону напряжеуправления процессом правильно выбрать исполнительные устройства так кем нив интерфейса компьютера. Более того, иногда уровень напряжения датчика должен но, как и датчики, быть смещен, чтобы привести в соответствие минимальный уровень выхода датчика с Для перемещения клапанов часто применяется сжатый воздух. Если необхрдэ минимальным напряжением интерфейса компьютера. Эта процедура называется соразвивать значительные усилия, обычно используют гидропривод.
Электричргп гласованием сигнала. Она рассматривается в атой и следующей главах. сигнал компьютера должен быть преобразован в давление или расход возлухат"' 11РН перелаче аналоговых сигналов существуют специфические проблемы, обусмасла. Бинарноеуправлсниеобеспечиваетсяэлектромеханическимирелеилиэти л"Вленные электрическими возмущениями. Сигнал, передаваемый от датчика по ронными переключателями. динку может подвергнуться ззшумлению под Влиянием среды из-за нежелат н желательных связей резистивного, индуктивного или емкостного харак- 4.1.3.
Полоса пропускания и шум гера. Этот ш м мож Ум может исказить исходный сигнал. Одно из возможных решений— преобразовать ана аналоговый измерительный сигнал в последовательность импульсов, два важных фактора — ширина полосы пропускания и уровень шума — опрези ~~стога или продолх л ительность (ширина) которых известным образом связана ют способ ередачи сигналов между компьютером и физическим проис~сом. УРовнем исходного сигнала а затем п ре гнала, а затем передавать этот преобразованный измерител- П а п Вник (ьиисгип(г(рй) является важным параметром для многи" "Вй сигнал, Такой переход особенно полезе к е но полезен, когда внешний шум имеет ту же частонич к приложений — передача данных, системные шины, управление с р '"то и исходный сигнал.
Последовательност п Видение с о Р, ' и ' . л вательность импульсов может передаваться либо о пако в разных случаях термин имеет различные значения пер лектрическому, либо по волоконно-оптическому кабелю. информации и управлении с обратной связью полоса пропускания обозначзетдпх остаетсп4 зон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика оста '~.2. )(ара теристики датчиков меньше заданного значения (обычно 0.707 от максимального), для системны полоса пропускания является синонимом термина "пропуски я ( )( сиро з ф а способность" (Е Д~тчикдолженво дел 8.2.1).
При обработке сигналов управления и мониторинга полоса прону~~ тэ„я~чаш~ Всего датчик выбира,о и определяется как диапазон рабочих частот латчика или исполнительного мех '() ть ста ильностьиповторЯ м р ул ма — только те физические величины, рабочие частоты которых лежат в полосе" м" "Ой Работы управляющ пускания, можно надлежащим образом измерить или изменить Это Ознзчае „' „В нзлежные измерени~ это, б „ю Р ' У скорость реакции датчика достаточна для правильного отображения измененип'аии "лишая часть характер ходиой физической величины, при этом сигнал не искажается из-за несоотвстс тьч статические параметры Э динамики д пр " . " '" Ныймеханизмдолжениит датчик мож „, ° оказывают, на о , чтобы еализ ля~Ой '4,от а ися с ольшои скоросгью Свои Реализовать нужное Упрзвли~ цз Ражзюшие работу датчика В усяовияь иэь1СНШОШихся ВХОДИЫХ ВоэдсйСТВИй, Оответст скзння тем ы~~р~е будет реакция датчик т тся динамическими характерис икзми (ийпйш1с слигисгрл5йс).
Они испотнительного механизма. Посл л ~ ется положительным ф'' фм Внов ас егт5 ю . ни сущелияют на работу системы управления. Идеальны" л ° ' - й датчик мгновенно реаги- 127 Глава 4. Вход и выход физических НР„ 'цвви исти и датчиков 4г. |еарахтер 126 4.2.1. Погрешность и точность руст на изменение измеряемой физической величины. На практике любому „ втв„, необходимо некоторое время на отработку нового входного сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
