Irányítástechnikai alapok Zalotay Péter főiskolai docens KKMF
Az irányítás feladatai és fajtái: Alapfogalmak Irányítás: Műszaki berendezések ( gépek, gyártó sorok, szállító eszközök, vegyi-, hő-technikai folyamatokat előállító rendszerek stb.) meghatározott feladatok ellátására történő működtetése ( indítás, változtatás, leállítás ). Irányítási rendszer: Az irányított-, ( folyamat ) és az irányító rendszer együtt. Irányító rendszer: Mindazon szervek, készülékek összessége, amelyek együttműködése révén a folyamat irányítása megvalósul.
Az irányítási rendszer Az irányító rendszer feladatai: A folyamat jellemzőinek szabályozása vezérlése gyűjtése - tárolása Irányító rendszer Szabályozó Vezérlő Adatgyűjtő Irányított folyamat Irányítási rendszer
Szabályozás blokkvázlata hibajel beavatkozó jel módosító jel Anyag, energia alapjel Alapjel képző x a x h x b x m Kompenzáló Beavatkozó Szabályozott szakasz x z Zavaró jelek ellenörző jel x e Érzékelő x s Szabályozott jellemző Anyag, energia
Vezérlés blokkvázlata Rendelkező jel beavatkozó jel módosító jel Anyag, energia Érzékelők parancsadók x r x b x m Vezérlő Vezérelt Beavatkozó szakasz x z Zavaró jelek Anyag, energia
Adatgyűjtés blokkvázlata Kijelzőkhőz Érzékelők, távadók Anyag, energia Szabályozókhoz A/D, tároló, illesztő Méréspont váltó Vezérelt szaka sz x z Zavaró jelek Adatátvitelhez Érzékelők, távadók Anyag, energia
Egyedi irányítás + IRÁNYÍTÓ EG YSÉG BEAVATKOZÓK IRÁNYÍTOTT FOLYAMAT Egyetlen önálló feladatot ellátó gép irányítása
Csoportos irányítás CSOPORT IRÁNYÍTÓ BEAV. IR.E BEAV. IR.E BEAV. IR.E BEAV. IRÁNYÍTOTT FOLYAMAT A gyártósorba szervezett gépek irányításának fejlettebb változata. A gépcsoport egyes egyedi irányító egységek egy központi csoprtirányítóval tartanak kapcsolatot. A csoportirányító felügyeli az üzemelést, és szükség esetén tartalék egységként is működhet.
Strukturált irányítási rendszerek Az automatizálás térbeli és funkcionális komplexitásának növekedése csak rendszer - szemléletű tervezéssel és kialakítással elégíthető ki. Egy összetett irányítási rendszer hierarchikus szintekre bontható. 1.szint: Az irányítandó folyamat és a technológiához közvetlenül csatlakozó mérő, jelátvivő és beavatkozó szervek.(process). 2.szint: A jelek kondicionálását, erősítését és átalakítását (pl. A/D és D/A) végző szervek, az energiaellátó egységek, és a különleges biztonsági elemek. 3.szint: A hagyományos irányítás funkcionális alrendszerei ( kézi irányítás, vezérlés, szabályozás, felügyelő - jelző - naplózó egységek). 4. szint: Rendszer optimalizálás, központi beavatkozások és jelzőrendszer kezelése ( Számítógép).
Hierarchikus irányítás A mikroprocesszoros kis-, és mikroszámítógépek megjelenése és gyors fejlődése eredménye a feladatok megosztása. A hierarchikus szint felépítés feladatai módosulnak. 1.szint: Változatlanul a folyamat és tartozékai. 2.szint: A folyamat egyes részeinél önálló intelligens egységek (mikrogépek) látják el a helyi irányítást, méésadatgyüjtést, naplózást, megjelenitést (gépközeli szint). 3.szint: Biztosítja a helyi állomások közötti kommunikációs kapcsolatot (adatátviteli alrendszer), és csoportszintü irányítást végez (koordinációs szint). 4.szint: A központi beavatkozó rendszer a felügyelethez, az optimalizációhoz és az operátor állomások kiszolgálásához (felügyeleti szint). felügyelet koordinálás csoport irányítás helyi irányítás mikrogépek folyamat mérő,jelátvivő,beavatkozó
Hely szerinti elosztás Az alsó szinten elhelyezkedő készülékek hatásköre csak egy folyamategységre vonatkozik, de ott minden feladatot ellát SZABÁLYOZÁS VEZÉRLÉS FELÜGYELET R E N D S Z E R B U S Z SZABÁLYOZÁS VEZÉRLÉS FELÜGYELET 1.egység 2.egység 3.egység F O L Y A M A T SZABÁLYOZÁS VEZÉRLÉS FELÜGYELET
Funkció szerinti elosztás az alsó szinten elhelyezkedő készülékek hatásköre a folyamat egészére kiterjed, de a három fő funkció (szabályozás, vezérlés, felügyelet ) közül csak az egyiket látják el. R E N D S Z E R B U S Z SZABÁLYOZÁS VEZÉRLÉS FELÜGYELET (monitoring) 1.egység 2.egység 3.egység F O L Y A M A T
Kevert (komplex) elosztás KÖZPONTI OPERÁTOR ÁLLOMÁS a térbeli és a funkcionális elosztás általában összetetten valósul meg. RENDSZER BUSZ digitális megjelenítés operátor IRÁNYÍTÓ SZ,V,F helyi oper. IRÁNYÍTÓ SZ,V,F digitális megjelenítés operátor IRÁNYÍTÓ SZ,V,F F O L Y A M A T
Irányítások megvalósítása Fajtái: Folytonos rendszerek melyeknél a jelfeldolgozás idejét csak az alkalmazott áramkörök késleltetése határozza meg. A hagyományos elektronikus ( digitális ) és relés vezérlések, valamint az analóg szabályozások. Mintavételes rendszerek melyeknél a jelek frissítését, feldolgozása diszkrét időközönként történik. A mikroprocesszoros irányítások ( PLC-k, DDC-k stb).
A mintavételes irányítás A programozható irányító berendezések ciklikus működésűek lépések: bemeneti jelek frissítése, az irányítási algoritmusok megoldása, kimeneti jelek frissítése. mintavételezési idő a program ciklusideje, valós idejű. Bemenet frissítés Algoritmus megoldása Kimenet frissítés
A digitális szabályozás elve DIGITÁLIS SZABÁLYOZÓ Alapjel képző A D x a x h D P k2 k1 k3 x b lyozott Beavatkozó x m Szabá- szakasz x z x e I D A Érzékelő x s
Szabályozó algoritmusai A szabályozás jellegét a kompenzáló ( P, I, D ) algoritmusok határozzák meg. Az arányos rész (P) az aktuális mintavételezési-, a differenciáló jelleg ( D ) két mintavételezési-, az integráló rész ( I ) három mintavételezési értékből számítható. Az egyes tényezők súlyozott összege állítja elő a rendelkező jelet.