Automatizált rendszer általános felépítése:

Átírás

1 1. Az automatizálás célja. Az irányító rendszer felépítése. A szabályozási hurok és a vezérlési lánc algoritmusának összehasonlítása. A szabályozási hurok és a vezérlési lánc szervei, jelei, jellemzői. Milyen megfontolások alapján választanak irányítási stratégiát Automatizálás célja:, hogy az anyagáramlás egy gépen vagy gépcsoporton, minél kevesebb emberi beavatkozást igénylő módon, egyenletes minőségben, az előirt költséghatékonysági feltételeket teljesítve, balesetmenetesen menjen végbe Automatizált rendszer általános felépítése: Szabályozási hurok és vezérlési lánc algoritmusának összehasonlítása: A különbség az irányítási hatásláncot felépítő blokkok elrendezésében van. Azonosság viszont, hogy hasonló feladatkörű blokkokból épül fel az vezérlési lánc. és a szabályozási kör. Vezérlési lánc leggyakrabban több bemenetű, és 1 kimenetű (MISO), ritkábban (SISO) felépítésű. Szabályozási hurok és vezérlési lánc szervei, jelei és jellemzői: Jel: fő jellegzetessége, hogy információt hordoz, és az információt hordozó fizikai közeg (ma, V. stb.) másodrendű Jellemző: fizikai közege ( C, bar. stb.) az elsőrendű, és az irányítási rendszer szempontjából csak az dönthető el, hogy mely határok között értelmezzük a jellemző értékét. Szervek: -parancsadó és alapjel képző szerv,-jelfeldolgozó, illetve jelformáló szerv,-végrehajtó,-beavatkozó,-érzékelő,-jelátalakító,- különbségképző. irányítási stratégia választása: Kiválasztást az irányított rendszer matematikai modellje (szakaszmodellje) segíti. Ha az irányítandó rendszerre ható nem mérhető és/vagy nem determinisztikus fizikai jellemzők hatása elhanyagolható, és a modellre ható jellemzők (variable C, bar) értékeinek ismeretében a modell kielégítő pontossággal megadja a valóságos berendezés irányítandó jellemzőjének értékét akkor alkalmazható nyílt hurkú (visszacsatolás nélküli) irányítást vezérlést ELŐNYE: stabil és pontos

2 Ha a kielégítő pontosságú modell műszerezési igénye gazdaságtalanná teszi az automatizálást, vagy vannak véletlen szerű változások akkor alkalmazunk zárt hurkú (visszacsatolt) irányítást. ELŐNYE: nem kell az összes ráható jellemzőt mérni HÁTRÁNYA: csak hiba fellépésre korrigál 2. Az analóg és a kétállapotú jelek szabványos ipari jeltartományai. A jelek illesztése. A távadók és a végrehajtók besorolása a működési környezet alapján. ipari jeltartományok: Analóg: 0-24mA; 4-20mA; 0-10V; 2-10V Kétállapotú jelek: 0-24V DC ; 0-110V AC ; 0-230V AC jelek illesztése:a valóságos fizikai rendszerekben a jeleknek, jellemzőknek dimenziójuk van. Azonos dimenziójú jeltartományokban is jelentős eltérés lehet. Analóg és kétállapotú jel kimenő jelillesztő alkalmazásakor, az (y) irányított jellemző maximális (y max ), és minimális (y min ) értékét definiálni kell, mert ez határozza meg az érzékelő jelének (y s ) jeltartományát. Analóg jelnél (y max ) megfeleltetni az ellenőrző jel (y Mmax ) maximális értékével, és a minimális értéket is. Y M (t) = Y Mmin + Y Mmax Y Mmin (Y(t) Y Y max Y min ) min Kétállapotú jel esetén az ellenőrző jel vagy maximális (y Mmax ). vagy minimális (y Mmin ) attól függően, hogy hol helyezik el a komparálási szintet a mért jellemzőt leképező érzékelő (y s ) jelének értelmezési tartományán, és milyen logikai relációt definiálnak. Analóg bemeneti jelű végrehajtó esetén a végrehajtó jel maximális és minimális (u max, u min ) értékét kell megfeleltetni a beavatkozó jel maximális és minimális (u max, u min ) értékével, majd ezt a módosító jellemző (U Mmax. U Mmin ) maximális és minimális értékével. A végrehajtó jel (u) egy közbenső értékéhez tartozó módosító jellemző (U M ) érték az alábbi. Kétállapotú bemeneti jelű végrehajtó esetén a végrehajtó jel csak a maximális és minimális (u max. u mm ) értékeket veszi fel. U M (t) = U Mmin + U Mmax U Mmin U max U min (U(t) U min ) távadó és végrehajtó besorolása működési környezet alapján: - Víz okozta hatás.

3 - A technológiák végtermékei, illetve melléktermékei szerinti szennyeződés. vagy a légtérbe kerülő korrozív anyagok (pl. ammónia, kénhidrogén, klór, stb.) okozta hatás. - Rázás okozta hatás (nagyon alacsony frekvenciájú vibráció). - Villamos szikra, villám okozta hatás. - Robbanásveszélyes gázok, gőzök porok, okozta hatások, stb.. IP védelem (idegen test, nedvesség) 3. Szintmérés. Nyomásmérés. Szintmérés: o impulzus visszaverődésen alapuló mérők : ultrahang(15-50khh)- radar(3-6 MHz) olcsó,alkalmazhatósága korlátozott: magasság/keresztmetszet aránya, illetve poros és gőzzel telített térben használhatatlan. Mérési tartomány 1-25m. teljes eltérés ult.:0,1% ; radar:0,05% mikrohullám (GHz) Nagy hullámhossz miatt jól látja a szilárd testeket. Drágábbak. Mérési tartomány: 1-20m. Teljes eltérés:0,1%. o Frekvencia elhangoláson alapuló mérők: Kapacitív távadó: villamos kapacitás változás mérhető. Tartály dielektromos állandóinak különbségétől függ. RLC áramkörön keresztül változik a frekvencia. Folyékony vagy ömlesztett halmazállapotot mérhetünk vele. Saját frekvencia tartománya: Khz. Elektróda rúd 1-4m, legfeljebb 20m-es tartályba lóghat. Teljes eltérés 1-2%. Konduktív szintkapcsoló: Vezető folyadék kerül az elektródák közé, akkor a váltakozó áramú feszültség generátor áramkörré záródik, és mérhető az áram. Vibrációs szintkapcsoló: A por, vagy granulált ömlesztett (cement, gabona. stb.) anyagok vibrációs szintkapcsolók érzékelője Hz-el rezegtetett rúd. Folyadékok esetén rezgővillát (hangvillát), ami Hz-el rezeg, alkalmaznak. A vibrációs szintkapcsoló két piezoelektromos alkatrészt tartalmaz. Az egyik piezoelektromos alkatrész mozgatja a rudat vagy hangvillát, a másik méri a rezgés frekvenciáját, ami elhangolódik, amikor a szonda a mért anyaggal fedett. Egyszerű, olcsó, egyszerűen karban tartható, nem függ a mért anyag fizikai tulajdonságából. o Mechanikus mérők: Elektromechanikus mérés: Motor leereszti a súlyt, majd a kötelet méri meg. Mérési tartomány:2-10m, pontosság 1-2mm. Pontos, de rendszeres karbantartást igényel. o Nyomásmérésen alapuló mérők: Hidrosztatikus szinttávadó: Folyadékok, esetleg pasztaszerű anyagok hidrosztatikai nyomását méri. Nagy pontosság, reprodukálhatóság. Mérési tartomány:1-20m, pontosság:0,5-5mm.

4 Nyomásmérés: o Membránok: Síkmembrán: Laza síkmembrán: Gumi, bő, műanyag. Elmozdulás több cm is lehet. Nem alkalmazzuk folyamatos érzékelésre. Rugalmas síkmembrán: rozsdamentes acél, foszfor bronz. Elmozdulása: néhány tized mm, legfeljebb 1-2mm. Merev síkmembrán: Vékony kerámialapka. Elmozdulása kisebb mint 100µm. Előnyeik: érzéketlen a rezgésekkel szemben, időtálló. Csőmembrán: Rugalmas anyagból készül, harmonikaszerű. Elmozdulása:20-40mm, pontossága:1-2% o A nyomásérzékeléskor megkülönböztetnek abszolút nyomást, nyomást, és nyomáskülönbség mérőket. 4. Áramlásmérés. Hőmérsékletmérés. Hőmérsékletmérés: o Ellenállás változáson alapuló: félvezetőkön, termisztorokon keresztül. Referencia hőmérsékleten ismert az ellenállás, így az ellenállás változásával mérhető a Hőm. o Fémhőmérők: Az ellenállásmérés hídkapcsolásban történik. Referencia T kiegyenlítjük a mérőhidat, így T változásra U mérhető a hídágban. PT100 platinahőmérő ellenállása 0 C-on 100Ω. R=R TO + R=R TO +β(t-t 0 ) o Termoelemekkel: A különböző fémek csatlakoztatási pontjában termoelektromotoros erő (feszültséggenerátor) lép fel. A Ti mért, és a T2 referencia hőmérsékleten elhelyezett Fe-Ko és a Ko-Fe termoelemek egymással szemben vannak kapcsolva. A feszültségmérésben, ha a réz (Cu) és a konstantán (Ko) forrasztási pontjai azonos (T3) hőmérsékleten vannak, akkor a termo feszültségeik kiejtik egymást. A mérés kiértékeléséhez az is szükséges, hogy a T> hőmérséklet ismert legyen. A mért feszültség: U = a(t, -T 2 ) o Félvezetőn alapuló: Félvezetők(termisztorok), nagy érzékenység. Termisztor ellenállása nem lineáris, szűk hőmérséklet tartomány, de ott linearizálható. o Konduktív hőmérsékletmérés: Szűk hőmérséklettartomány, nem lineáris. Egy-egy tartományra jól alkalmazható, sorozatgyártása olcsó. o Pirométerek: Nagy hőmérsékleteket érintésmentesen hősugárzással mérnek.

5 Áramlásmérés: o Áramlási sebességet mérők: Az áramlási sebességet mérők - a cső keresztmetszetének ismeretében - az aktuális térfogatáramát mérik Turbinás és szárnykerekes mérők: mérőcsőben turbina van elhelyezve, fordulatszámmal arányos az áramlási sebesség. Postossága:1-2%. Elektromágneses (indukciós) mérők: Mérőcső gerjesztő tekercse mágneses teret hot létre, ez az áramló folyékony közeg vezetőképességével, az áramlási sebességgel arányos feszültséget indukál. Tartomány:0,5-10 m ; pontossága:0,5%. s Örvénylevárást és haladást mérők: Testről leváló örvények száma és intenzitása az áramlási sebességtől függ. Piezoelektromos és ultrahangos érzékelőket alkalmaznak. Nagy nyomású gáz és normál folyadék mérésére. 20%-80% között gáz 1-2% folyadék 0,5-1% pontosságú, alsó és felső 20% pontatlan. o Térfogat áramlást mérők: mechanikus megvalósítás. Oválkerekes, dugattyús: legpontosabb 0,1-0,25% Membrános: nyomás és T függő, 2-3% pontosság. o Tömegárammérő: kimeneti jel közvetlen a tömegárammal arányos. Coriolis erő hatását használó mérő: szimmetrikus csőrendszert rezonanciafrekvencián rezgetve azonos fázisban rezeg. Corioli erőshatására a cső deformálódik, ez az áramló közeg tömegével arányos, ellentétes fáziseltérést okoz a csövek rezgésében, ami mérhető. Hőmérsékleti deformációt PT1000 korrigáljuk. Pontossága 0,1%. Termometrás(hőelvonásos) áramlásmérők: Csőbe állandó hőmérsékletre fűtött érzékelőt lógatnak, majd ennek teljesítményfelvétele arányos a közeg tömegáramával. Gázoknál alkalmazzuk. Előnye a nagy és nemcsak kör keresztmetszet, hátránya, hogy ismerni kell az anyagot. Pontossága: 2%. o Nyomáskülönbség mérésére visszavetett mérés: Szűkített cső behelyezése, ahol a térfogattal arányosan a nyomás is változik. T és p függő. Pontossága:0,075%. 5. Helyzetérzékelők típusai, működési elve, alkalmazási területe. Fordulatszám, szöghelyzet és távolságmérés. Helyzetérzékelők: valamely tárgy adott pozícióba érkezését, vagy elhagyását érzékelik. o Mechanikus végállás érzékelő: mikrokapcsolókon keresztül érzékel, fizikai kapcsolaton alapszik. Előnye, hogy olcsó és nem hat rá a mágneses tér, míg hátránya, hogy kis kapcsolási frekvenciája van és véges kapcsolási szám. o Optikai kapcsolók: A tárgy megszakítja az adó és a vevő közötti kapcsolatot. Infravörös LEDet alkalmaznak. Egyutú fénysorompók: Nagy érzékenység, nagy távolság 30-40m. Hátránya, hogy 2 helyre kell felszerelni, és kábelezni kell. Tükörreflexiós fénysorompó: Egyszerű beállítás, kevés kábel. Hátránya a kis hatótávolság, és a tükröző tárgyak megzavarhatják.

6 Tárgyreflexiós fénysorompó: Nem szükséges reflektor(prizma, tükör), hatótávolsága megegyezik a reflexióséval. Hátránya, hogy csak jól tükröződő tárgyakat lát, fény visszaverés nem pontos. Résdetektor: Működése ugyan az mint au egyutúnál, csak itt néhány cm a maximális távolság. Résen áthaladó tárgyak számolására hasnálják. o Közelítéskapcsoló: Állandó mágnessel működtetett közelítéskapcsoló: Ügyelni kell arra, hogy ne zavarja meg a mágneses terét semmi. Induktív közelítéskapcsoló: LC rezgőkör induktivitás változásán alapszik. A rezgőkör frekvenciája:0,1-1khz. Maximális távolság 25-40cm, ismétlődési frekvencia: 15-20Hz. Kapacitív közelítéskapcsoló: Wein hidas oszcillátor akkor rezeg be, ha a kapacitás értéke nő. Fémes anyagok érzékelésére szolgál. Max távolság 6-10cm. Ismétlődési frekvencia 300Hz. Előnye, por alakú, folyékony anyagokat is lát, de könnyen piszkolódik. Ultrahangos közelítéskapcsoló: kHz frekvenciájú ultrahangos impulzust sugároz, majd ezt egy mikrofon detektálja. Megfelelő reflexió kell. Kapcsolási távolságuk: 1-10m, ismétlődés frekvenciája 100Hz. Pneumatikus közelítés kapcsoló: Levegő útját az érzékelővel lezárjuk, majd a mozgási energia nyomássá alakul át. Nem kell elektronika. Maximális kapcsolási távolság és frekvencia jóval kisebb mint az elektronikusoké. Fordulatszám és szöghelyzet érzékelők: Az analóg (pl.: tachogenerátor). illetve szinuszos (pl.: szinusz-koszinusz jeladó) jelet szolgáltató fordulatszám és szöghelyzet érzékelőket, a nagyobb pontosságuk, és ma már kisebb árukkal kiszorították a digitális encoderek. o Digitális encoder működése: Motorral meghajtott tárcsán minta van, ami megtöri az adó és vevő közötti kapcsolatot így mér. Impulzus sorozat határfrekvenciája:20-40khz. Inkrementális encoder: Legfeljebb 3 adó/vevő van. Olcsó, és max 3 gyorsszámlálót igényel. Abszolút encoder: 8-10 Adó/vevő van. Álló helyzetben is számol. Ismétlődés határfrekvenciája 10kHz. o Kiválasztásánál fontos: tengelycsatlakozás módja, megengedett tengelyre ható erő, rezgésállóság, IP védelem. Távolságérzékelők: A folytonos távolság érzékelés módszerei vagy valamilyen impulzus visszhangon, vagy impulzusszámláláson alapulnak. 6. Mikroprocesszor alapú irányító berendezések alkalmazási terület szerinti csoportosítása. A távadók és a végrehajtók generációi. A szabványos irányítástechnikai nyelvek. Mikroprocesszor alapú irányító berendezések alkalmazási terület szerinti csoportosítása:

7 o Mikrokontrollerek: Alap áramkörök elemeinek (CPU, RAM) NYÁK lapon kialakított kombinációja. Programozása CPU assembler vagy magas szintű nyelven külön megvehető környezetben. Alkalmazása: Nagy sorozatban gyártott termékekben, iparban nem gazdaságos. o Személyi számítógép alapú rendszerek: Olcsóbb fél ipari PC: Nem ipari körülményekre tervezett. Mérésanalízis, irodákba, mérési adatgyűjtés. Windows és Linux alapú rendszerek. Ipari PC: Ipari körülményekre tervezett. Nagy számítási tudás, nagy adat kezelésű feladatok irányítása. Windows rendszerekhez. Távadók és végrehajtós generációi: o 'A' és 'B' generáció a múlt o 'C' generáció: Analóg működésű, szabványos (0/4-20mA. 0/2-10V) analóg áramjelű, vagy feszültségjelű távadók, végrehajtók. o D" generációs: Digitális működésű, egyen analógjelre ültetett frekvenciamodulált analógjelű távadók, végrehajtók. A szabványos egyen analógjel egy-, a frekvenciamodulált analógjel kétirányú. o E" generációs digitális távadók, végrehajtók. A digitális jelek terepi buszon közlekednek. A terepi buszon kétirányú a kapcsolat, az eszköz nem csak alapfeladatát látja el. hanem automatikusan vagy lekérdezésre az állapotáról is küld információt. Szabványos irányítástechnikai programnyelvek: IEC nemzetközi szabvány alapján. o Szöveges nyelvek: Strukturált szöveg: Magas szintű nyelvekhez hasonlít. Utasítássoros: Assembler nyelvhez hasonlít. o Grafikus nyelvek Létra diagram: blokkot és fv-t lehet vele programozni. Grafikai objektumokat használ. Funkció blokk diagram: Digitális logikai áramkörök szimbólumait használja. Funkció térkép: CFC és SFC használata. 7. A Programozható Logikai Vezérlők hardver felépítése, és szoftverstruktúrája. PLC: A PLC-k ipari körülmények közötti működésre felkészített, hardveresen kész (illesztő áramkörök, táp, tokozás), szabványos irányítástechnikai programnyelveken (IEC ) programozható berendezések. A speciális rendszerszoftver a berendezések része. Hardver felépítés alapján: Kompakt kialakítású PLC-k: Egy zárt tokban, kompakt. Kötött be-, és kimenet, és korlátozott szoftver. Nem bővíthető. Alkalmazása: Egyedi gépek vezérlése. Napjainkban a Vezérlő relé veszi át a szerepét. Ezek nem szabványos nyelveken programozhatók, hanem a cégek saját grafikus programjával. Modulárisan kompakt kialakítású PLC-k: Szerelősínes.

8 o Különböző sebességű PLC CPU-k. különböző méretű memóriával válaszható. Szoftveres képességekben (pl.: lebegőpontos számításra képes, vagy sem) is lehet különbség az egyes CPU típusok között o Különböző hálózati modulok (CANOpen, Profibus DP, Intcrbus S, stb.) választhatók. o A kiválasztott CPU-hoz, valamint a hálózati modulokhoz lokálisan különböző típusú 1/0 modulok fűzhetők. így az adott alkalmazáshoz legjobban illeszkedő be-, kimenetszám állítható össze. A tipikus maximális terjedelem 800 be-, vagy kimeneti jel. o A hálózatra különböző intelligens eszközök (frekvenciaváltó. MMI, stb.) fűzhetők fel. Modulvázas ('rack') kialakítású PLC-k: Nagyteljesítményű és nagy sebességű PLC CPU szoktak így elrendezni. Modultartó várba kerülnek a zárt tokokban elhelyezett modulok. Hálózati kezelő modulok: Profibus- DP, CANopen, Interbus-S. Feladata: nagy vagy gyors gépcsoportok vezérlése be-, kimenetet tartalmaz. 10 milliós árkategória. Központi modulvázas PLC (master) végzi a működés összehangolását, ha van más intelligens eszköz, az alárendelt(slave). Szoftverstruktúra: Rendszerszoftvere a Windows. Fejlesztői szoftver a PC-n fut. A Szoftverrel történek a program írása, ellenőrzése, fordítása és eszközre töltése. A PLC CPU-ban csak egy alkalmazáshoz tartozó program fut. PLC-ben van egy rendszer szoftver, ami a gyártó specifikus és a PLC szerves része, nem cserélhető, nem módosítható. Ez futtatja a rá töltött programot, és tartja a kapcsolatot a kezelővel. Taszkok: (programkötetek) o Alap (Default): Programfeldolgozása ciklikus. Ebben fut a főprogram. o Periodikus (Cyclic): Ezek a programok adott időszakonként futnak le. o Esemény (Event): Logikai kombinációk fel-, és lefutó élére futnak le. o Rendszer (System): Gyártó által gyártott hibalekezelő programok. Funkció blokk olyan szubrutin, amelynek több be-, és kimenete van. A függvény olyan szubrutin, amelynek több be-, és csak 1 kimeneti változója lehet. 8. Villamos és pneumatikus végrehajtók. Pneumatikus munkahengerek alkalmazási területe, és a pneumatikus útszelepek feladata.

9 Villamos végrehajtó: A villamos végrehajtó a motor forgómozgását elmozdulássá, ritkábban szögelfordulássá alakítja át. Villamos végrehajtót integráló jellege miatt helyzetbeállítóval alkalmazzák. Az integráló működést arányos jellegűvé alakítják. Villamos végrehajtó korlátai: o Költséges a megvalósításuk, mert mechanikai áttételt, és számos túlterhelés elleni védelmi berendezést kell alkalmazni. o A mechanikai áttétel és a vezérlő elektronika gyakori karbantartást igényelnek. kényesek korrozív-, párás környezetre, ezért az ipar számos területén nem alkalmazhatók. o A nagy mechanikai áttétel miatt lassú működésűek. o Nagy működtető nyomatékot csak nagy áttétellel tudnak kifejteni. o Tápfeszültségük kimaradása esetén problematikus az automatikus úton történő alaphelyzetbe állításuk Pneumatikus végrehajtó: A pneumatikus végrehajtó egy helyzetbeállítóval rendelkező dugattyús motorból vagy membránmotorból álló szerkezet. o Pneumatikus dugattyús-motor: A pneumatikus dugattyús-motorokat nagy kimenti elmozdulás igény esetén alkalmazzák. A maximális kimeneti elmozdulás értéke mm o Pneumatikus membránmotor: A pneumatikus membrán- motorok bemeneti jele szabványos jel tartományú pneumatikus jel, kimeneti jele döntően elmozdulás, vagy ritkábban szögelfordulás. Nagy erő kifejtésére képesek. Gyors működésűek. Pneumatikus munkahenger alkalmazási területei: o Gyártósorokon (válogatás, csomagolás) o Kisebb terhelésű légrugónál o építőiparban légkalapácsként o Forgatóegységek o Fékhengerek Pneumatikus útszelepek feladata: o Az útszelep működteti a pneumatikus munkahengert úgy, hogy a tolattyúfejjel két részre osztott munkahenger egyik térrészét levegővel tölti, miközben a másik térrészről elszállítja az ott felhalmozott levegőt. 9. Az ipari és szilárdtest relék, mágnes kapcsolók működési elve, alkalmazási területe. Motorindítók működési elve és alkalmazási területe. Ipari relék: Egyik irányba rugó a másikba mágneses tér működteti. o Normál relék: Addig vannak vezérelt állapotban, amíg áram folyik a tekercsükön. o Tartó relék: 2 tekercs van, az engedélyező tekercs impulzust kap akkor a tartó relé meghúzott állapotba kerül, és abban is marad. Az elengedő tekercs impulzusa kiakasztja az éket és a tartó relé visszaáll alaphelyzetbe. o Impulzus relé: PDT1 taggal valósítják meg, hogy mindig felfutó élre változzon. o Időrelé: Meghatározott idődiagram alapján nyitnak és zárnak. Régen mechanikus, ma programozható.

10 Szilárdtest relék: Kontaktus nélküli félvezetős kapcsolók, amelynél kis teljesítmény szintű kétállapotú vezérlő egyenfeszültséggel (L:0V; H:5..24V DC ), nagy teljesítmény szintű kétállapotú váltakozó feszültség (L:0V; H: V AC ) kapcsolható a terhelésre. A terhelő (kapcsolható) áram A áramérték tartományban lehet. Mágnes kapcsolók működési elve: A mágnes kapcsolók működési elve a relékéhez hasonló. Mágnes- kapcsolók, olyan nagyélettartamú vezérléstechnikai végrehajtó szervek, melyek egy tekercs segítségével érintkezőket működtetnek. A kialakításuk olyan, hogy rendelkeznek a nagy áramok megszakításakor keletkező elektromos ívek kioltására szolgáló mechanizmussal. A lényeg az ív kialakulásának korlátozása. Mágnes kapcsolók alkalmazási területe: Villamos motorok Kisfeszültségű villamos berendezések távérzékelt működésére és kapcsolására. Motorindítók működési elve: Indító áram a névleges áram 6-8- szorosa, az indító nyomaték a névleges nyomaték 1,5-2,2-szerese. Indításkor kisebb feszültség amplitúdó vagy frekvencia értékről fokozatosan kell növelni a feszültség amplitúdót vagy frekvenciát az üzemi értékig. Motorindítók alkalmazási területe: o Aszinkron motorok indítása o Egyenáramú motorok indítása 10. A szabályozó szelepek és egyéb anyagáramot befolyásoló eszközök főbb jellemzői. Szabályozási szelepek jellemzői: A szelep jellege (együlékes. kétülékes. pillangó) Névleges átmérő (NA), névleges nyomás (NP). A K V100 átfolyási tényező értéke (a katalógusokban a K vs van. ami a szelepszéria átlagos Kvioo értéke). A szelep átfolyási jelleggörbéje, és az üzemi hőmérséklet tartománya. Maximális lökethossz (H I00 ). és egyéb szerkezeti kialakítás (pl.: csatlakozási mód. stb.). valamint a működtetés módja 11. Mi a jelátvivő tag és hogyan jellemezhető? Melyek a tipikus vizsgáló jelek, mi az alkalmazásuk feltételei, és hogyan dönthető el, hogy teljesülnek a feltételek? Jelátvivő tag: a hátsvázlatban 2 jel be és kimenete közötti információmódosulás matematikai modellje. osztályozható: jellegük, energiatárolóképességük és jelkésleltetésük szerint Jellege: arányos: Xki(t) = Xbe(t) * K integráló: Xki(t) = Xki Xbe(t) dt

11 dxbe(t) differenciáló Xki(t) = K D (állandó Xbe esetén szakadás) dt Az energiatárolós tagok: a bemeneti jelet nem képesek azonnal követni. -Jelkésleltetés: PT1 (nem állítható elő) PT2 (nem bontható fel) Jelkésleltetés nélküli holtidős tag: HP Összetett tagok: az alaptagok soros/párhuzamos/visszacsatolt kombinációi. Önbeálló tagok: az arányos tagok, mert kimenete is állandósult lesz, nem 0. jellemzése: definiálni kell az értékkészletet Statikus: állandósult bemenetre adott állandósult kimenet grafikonja folytonos: lineáris ha bármely pontban egyenessel helyettesíthető (jeltartomány) nem folytonos: töréspontokat vagy szakadásokat tartalmazhat, esetleg értékkészlete nem folytonos, instabillá tesz. pl.: hiszterézis Egységimpulzus: Súlyfüggvény Egységugrás: Átmeneti fgv. Egység sebesség ugrás: Egység sebességugrás válaszfgv. Egység gyorsulásugrás: Gyorsulásugrás válaszfgv. Szinusz: Szinusz válaszfgv.

12 12. Mi a statikus karakterisztika és hogyan csoportosíthatok a jelátvivő tagok a statikus karakterisztika alapján. Mi a sorosan, párhuzamosan, és a visszacsatolt lineáris jelátvivő tagok eredője az operátoros vagy a körfrekvencia tartományban. Soros eredő: G 12 (s) = G 1 (s) G 2 (s) Párhuzamos eredő: G 12 (s) = G 1 (s) ± G 2 (s) Visszacsatolt eredő: G 12 (s) = G 1 (s) 1±(G 1 (s) G 2 (s)) Körfrekvenciás alakban az (s) operátor helyére (jw) kerül, ekkora a frekvenciát is figyelembe veszük. 13. Az X és Y alap jelátvivő tagok jellemzése. (Bármely kettő egy idő és egy körfrekvencia tartománybeli értéke a konkrét kérdés.) P: G(s) = K p G(jω) = K p I: G(s) = K i s G(jω) = 1 T i jω D: G(s) = K d s G(jω) = T d jω PT1: G(s) = b 0 1 a a1 G(jω) = K 1 0 a0 s+1 1+Tjω PT2: G(s) = b 0 1 a a2 0 a0 s2 + a 1 a0 s+1 G(jω) = K H: G(s) = b 0 e st G(jω) = Ke jωt 1 T 2 (jω) 2 +2DTjω Részletesen rajzolja meg az egyhurkos szabályozási kör blokkvázlatát. Nevezze meg a szerveit és definiálja a feladatukat. Nevezze meg a jellemzőit és a jeleit, írja be a betűkódjukat az ábra megfelelő helyére. Definiálja szabályozási kör típusszámát. d(t) Alapjel előállító r(t) e(t) Jelformáló u(t) egység Végrehajtó Beavatkozó U M (t) Szabályzott szakasz Y M (t) Jelátalakító Érzékelő y(t) r(t) - alapjel U M (t) - módosított jellemző d(t) - zavarjel e(t) - hibajel y(t) - szabályzott jellemző u(t) - végrehajtó jel Y M (t) - ellenőrző jel

13 15. Rajzolja meg az egyhurkos szabályozási kör egyszerűsített blokkvázlatát. Ábrázolja és magyarázza el a szabályozó, végrehajtó, szakasz és a távadó statikus illesztését. Mit jelent a munkaponti linearizáció? Szabályozó Végrehajtó U G C (s) G A (s) G P (s) U M D Szabályozott szakasz Y Y M G T (s) A jelek végértékei illeszkedjenek egymáshoz Y MP Y M U M Kezdőérték U Munkaponti linearizació: Az állandósult állapotokat összerendelő statikus karakterisztikán az M munkapont környezetében kijelölhető egy olyan a teljes bemeneti jel értelmezési tartományanál szűkebb tartomány, ahol a statikus karakterisztika görbéje egyenessel közelithető. Mivel a szuperpozició elve csak itt teljesül, a szokványos módszerekkel csak itt lehet egyértelműen biztositani a szabályozási stabilitását, ezert ebbe a tartományba felnyitott hurokkal, vezérléssel kell eljutatni a rendszert. 16. Rajzolja meg az egyhurkos szabályozási kör egyszerűsített blokkvázlatát. (A konkrét kérdésben valamelyik zárt szabályozási kör átviteli függvény vagy a felnyitott hurok átviteli függvény szerepel.)

14 17. Mit nevezzünk értékkövetésnek? Mitől függ a maradó szabályozási eltérés mértéke? Mit nevezzünk értéktartásnak? Mitől függ a maradó szabályozási eltérés mértéke? Mi a szabályozott jellemző alapértéke, végértéke, és a mi a statikus hibajel, avagy maradó szabályozási eltérés. Értékkovetés: A zavarójel állandó, es az alapjel változást hogyan képes követni a szabályozott jellemző. A szabályozási hurokban stabilitási problémák miatt legfeljebb két integráló hatás lehet. A zárt szabályozási kör értéktartási és értékkövetési tulajdonsága attól függ, hogy a hurokban hány integráló hatás van (minel több annál jobb), valamint a gerjesztő jel (az alapjel, illetve a zavaró jel) hány integráló hatáson keresztül hat a vizsgált jelre (hibajel, illetve szabályozott jellemző) Értéktartás: az alapjel állandó, és a zavaróhatás utáni új állandósult állapotban mekkora a maradó szabályozási eltérés. Alapertek: Yd(t) az az érték, ahova a szabályozott jellemzőnek be kellett volna állnia. pl.: r(t)=1(t) esetén Yd(t)=1 Végérték: A tranziensek lecsengése után azon érték, ahova a szabályozott jellemző ténylegesen beállt. y( )=h( ) A statikus hiba: A hibajel (válaszjel minusz alapjel) határértéke a végtelenben. Tehát pl. ha egységugrással gerjesztjük, és a rendszer válasza hosszú idő után 0.7-re áll be (az egységugrás határértéke, vagyis 1 helyett), akkor a statikus hiba Mi alapján definiálják a szabályozási kör minőségi jellemzőit az időtartományban? Sorolja fel a legfontosabb minőségi jellemzőket. Mit neveznek integrál kritériumnak, és minek a mérőszámát adja meg? Minőségi jellemzők: Az időtartományban a ~-et a v(t)=1(t) egységugrás gerjesztő jelre adott y(t) válaszjel, azaz a zárt szabályozási kör átmeneti függvényének dinamikai jellemzőire definiálták. h(végt.) végérték, TA szab. Idő, Tr felfutási idő, YH maradó szab. Eltérés, h(tp) csúcsérték, r lengésszám, tolerancia szám delta%, MP% túllendülés. Integrál kritérium: Az előírt Yideális(t) és Yvalóságos(t) közötti eltérésnek minél kisebbnek kell lennie. Matematikailag két fgv éltérését meghatározni különbségi integrállal lehet. Az így megfogalmazott minőségi jellemző neve integrálkritérium.

15 Abszolút érték hibaterület: Négyzetes hibaterület: 19. Adja meg a stabilitás definícióját. Hogyan állapítható meg a szabályozási kör stabilitása az alapjel átviteli függvényből? Hogyan állapítható meg a szabályozási kör stabilitása a hurokjel átviteli függvényből? Stabilitás: Stabil az egyhurkos szabályozási kör, ha a hurok bármely pontján impulzus jellegű zavarás éri vagy az alapjel változik, akkor véges idő eltelte után a szabályozott jellemző ismét képes tartani (követni) az alapjel által előírt értéket. Alapjel átviteli fgvből: Gr(s)=y(s)/r(s) stabil, ha a Gyr alapjel átviteli fgv nevező polinomjának gyökei negatív valós részek. (zérusok, pólusok vizsgálata) Hurokjel átviteli fgvből: G0(s) stabil, ha az összes ω (pm) fáziskereszteződési körfrekvenciánkál K (pm) <1, és az összes ω (c) vágási körfrekvencián a körfrekvenciákhoz tartozó fázistolás nem éri el a 180 fokot. 20. Mit jelent a pólus áthelyezéses kompenzáció? Mi a fázis, valamint az erősítés tartalék fogalma? Milyen szerepük van az eredő szakasz körfrekvencia függvénye alapján történő kompenzációban? Pólus áthelyezéses kompenzáció A PIDT1 kompenzáló tag Gi(s) átviteli függvényének zérusait tartalmazó számláló polinomját egyenlővé kell tenni a Gp(s) szakasz átviteli fgv két legkisebb pk pólusával képzett polinommal.

16 Erősítéstartalék: (gm) A fázis-kereszteződési körfrekvenciák közül értékében a legnagyobbnál a hurokerősítés reciprokértéke. gm=1/k(ω (PMmax) ) Fázistartalék: Azon a frekvencián, ahol a hurok átviteli függvény metszi a 0 db-es tengelyt a rendszer fázistolása, és a 180 különbsége. (pl.: ( 180 )=45 ) 21. Milyen kompenzáló tagot célszerű választani az önbeálló illetve az integráló jellegű szakaszokhoz? Hogyan épül fel a klasszikus PID szabályozó és mi az egyes csatornák szerepe és átviteli függvénye. Önbeálló: PI v. PID Integráló: PDT1