Irányítástechnika alapvetı célja Folyamat Tevékenység Forgalom Termelékenység Biztonság, Egyenletesség, Változások követése, Termék növelése minıségének javítása Az energia felhasználás csökkentése Az emberi tényezı hatásainak kiküszöbölése A veszélyes környezetben kezelı nélküli irányítás megvalósítása
Irányítási mőveletek elindítás fenntartás megváltoztatás megállítás
Irányítástechnika alapvetı jellemzıi és feladata Irányítási folyamat paraméterei irányított jellemzık (x i ) módosított jellemzık (x m ) zavarójellemzık (x z ) Az irányítás egyik feladata, hogy a zavaró jellemzıknek (x z ) az irányított jellemzıkre (x i ) gyakorolt nem kívánatos hatását a módosított jellemzık (x m ) megfelelı változtatásával kiküszöbölje.
Az irányítástechnika magába foglalja: az eszközöknek, berendezéseknek és vizsgálati módszereknek, ill. törvényszerőségeknek az összességét, amellyel az automatizálás elıfeltételei vizsgálhatók, az irányítóberendezések megtervezhetık és megépíthetık, elıírt minıségben üzemeltethetık, a karbantartás megvalósítható.
A szakasz Zavaró jellemzık x z1 x z2 x z3 x zn Anyag1 Energia1 Anyag2 Energia2 Módosított jellemzık x mk x m3 x m2 x m1 Irányított berendezés (szakasz) x ig x i3 x i2 x i1 Irányított jellemzık a (technikai) folyamat és a technológiai berendezés kölcsönös kapcsolata, irányítástechnikai absztrakció, amelyben a folyamat megadott korlátok és feltételek között zajlik, végbemegy.
Határozzuk meg a következı lepárlási folyamatban Hol van az anyag, energia áramlás? Melyik a módosított jellemzı, és milyen fizikai jellemzıi vannak? Melyik az irányított jellemzı, és milyen fizikai jellemzıi vannak? Milyen elemekbıl áll az irányított szakasz (berendezés)? Milyen anyagi tulajdonságok hordozzák a zavaró jellemzıket?
párlat Lepárlási folyamat
Az irányítás csoportosítása egyszerő irányítás (kézi irányítás) önmőködı irányítás számítógépes irányítás
Irányítás mőveletei cél meghatározása
cél meghatározása Érzékelés Érzékelés Emberi érzékek? Cél Környezeti hatások Emberi végtagok Anyag1 Energia1 Anyag2 Energia2 Bementeti jellemzık Irányított berendezés (szakasz) Kimenteti jellemzık
Irányítás mőveletei cél meghatározása Irányítandó folyamat jellemzıinek érzékelése
Irányítandó folyamat jellemzıinek érzékelése Érzékelés Érzékelés Emberi érzékek? Cél Környezeti hatások Emberi végtagok Anyag1 Energia1 Anyag2 Energia2 Bementeti jellemzık Irányított berendezés (szakasz) Kimenteti jellemzık
Irányítás mőveletei cél meghatározása Irányítandó folyamat jellemzıinek érzékelése ítéletalkotás
ítéletalkotás Érzékelés Érzékelés Emberi érzékek? Emberi végtagok Környezeti hatások Anyag1 Energia1 Anyag2 Energia2 Bementeti jellemzık Irányított berendezés (szakasz) Kimenteti jellemzık
Irányítás mőveletei cél meghatározása Irányítandó folyamat jellemzıinek érzékelése ítéletalkotás jelformálás
jelformálás Érzékelés Emberi érzékek Emberi végtagok Érzékelés Környezeti hatások Anyag1 Energia1 Anyag2 Energia2 Bementeti jellemzık Irányított berendezés (szakasz) Kimenteti jellemzık
Irányítás mőveletei cél meghatározása Irányítandó folyamat jellemzıinek érzékelése ítéletalkotás jelformálás rendelkezés
rendelkezés Érzékelés Emberi érzékek Emberi végtagok Érzékelés Környezeti hatások Anyag1 Energia1 Anyag2 Energia2 Bementeti jellemzık Irányított berendezés (szakasz) Kimenteti jellemzık
Irányítás mőveletei cél meghatározása Irányítandó folyamat jellemzıinek érzékelése ítéletalkotás jelformálás rendelkezés beavatkozás a folyamat befolyásolása
beavatkozás a folyamat befolyásolása Érzékelés Emberi érzékek Emberi végtagok Érzékelés Környezeti hatások Anyag1 Energia1 Anyag2 Energia2 Bementeti jellemzık Irányított berendezés (szakasz) Kimenteti jellemzık
A szerkezeti egységeken áthaladó hatások jelek. Az irányítási rendszer szerkezeti egységekbıl áll. A szerkezeti egységek kötött sorrendben építik fel az irányítórendszert, amelynek révén hatásláncot alkotnak. A jelhordozó maga fizikai mennyiség, amely a jelek továbbításának és a feldolgozásának technológiájára gyakorol hatást.
Lepárlási folyamat hatáslánca párlat
Irányító készülék vagy berendezés Irányítórendszer Irányítási hatás Anyag1 Energia1 Irányított szakasz Anyag2 Energia2 Irányított rendszer F o l y a m a t
A jelátviteli sajátosságok jellemzésére (leírására) létrehozott absztrakció a tag. Mőködés szempontjából a tag a hatáslánc önálló része, amely az egyes jelek között oksági és függvény kapcsolatot fejez ki. Jelátvivı tag jelképi jelölése x b (t) Jelátvivı tag x k (t) x k (t) = f [x b (t)]
Irányítási rendszerek ábrázolása Szerkezeti vázlat Mőködési vázlat Hatásvázlat Tömbvázlat Jelfolyamábra
Szerkezeti vázlat az irányítási rendszer vázlatos vagy jelképes szerkezeti ábrázolása. Nyomon követhetı a hatásláncban lévı ek, készülékek mőködése.
Mőködési vázlat a részek irányítástechnikai funkcióját ábrázolja. A lényeges rendszertechnikai tulajdonságokat jobban kidomborító ábrázolás. A ek, készülékek rajzjelei szabványosak.
Mőködési vázlat jelképei x a Alapjelképzı x v x b Végrehajtó x s x e Érzékelı bemenıjel kimenıjel Jelátalakító x a x r Különbségképzı x b x m Beavatkozó x e x r x v Erısítı x a x v Szabályozó készülék x e
Hatásvázlat a hatáslánc elvi ábrázolása a tagot jelképezı alakzatba írt függvény a tag statikus, dinamikus jellemzıje. Hatásvázlat részei: irányított szakasz, jelátvivı tagok, hatásirány és jelalakok. Hatásvázlat fajtái Tömbvázlat egyszerő geometriai alakzatokból állnak a hatásvázlat tagjai (téglalap), jelei (folytonos egyenes vonal) és a hatásiránya nyílirányok) Jelfolyamábra a csomópontok (jelek), az összekötı ágak (tagok), az ágakra rajzolt nyilak (hatásirány) és ágak feletti felirat (jellemzı függvény) jelképezik a hatásláncot
Jelelágazás x 1 = x 2 = x 3 x 1 x 2 x 3 Tagok által módosított jelek összegzése x 3 = Y 1 x 1 - Y 2 x 2 Y 1 Y 2 Tag, bemenı és kimenıjelek x 2 = x 1 Y x 1 x 2 Y 1 Tagok párhuzamos Y kapcsolása x 2 = (Y 1 + Y 2 ) x 1 Y x 2 2 Jelösszegzés x 4 = x 1 + x 2 +x 3 x 1 x 3 x 4 Visszacsatolás x 2 =(Y 1 / (1± Y 1 Y 2 )) x 1 Y 1 Y 2
Irányítási rendszerek alaptípusai adatgyőjtés nyitott hatáslánc vezérlés nyitott hatáslánc szabályozás zárt hatáslánc programozott irányítás feladattól függı a hatáslánc típusa
Adatgyőjtés nyitott hatáslánc Adatgyőjtı berendezés Érzékelık távadók Anyag1 Energia1 A/D, tároló, illesztı Méréspont váltó Digitális jelfeldolgozó Szabályozott szakasz zavarójellemzı ık Megfigyelt folyam mat Érzékelık távadók Anyag2 Energia2
Vezérlés nyitott hatáslánc Anyag1 Energia1 Vezérlı berendezés Vezérlı Rendelkezı jel x r Vezérlı egység Beavatkozó jel x b Beavatkozó Módosított jel x m Vezérelt szakasz zavarójellem mzık Vezérelt foly yamat Anyag2 Energia2
Szabályozás zárt hatáslánc Szabályozó berendezés Anyag1 Energia1 Különbségképzı Beavatkozó jel Módosított jellemzı Alapjelképzı x a Alapjel x r Szabályozó egység Rendelkzı jel x r = ±(x a -x e ) Ellenırzıjel x e Érzékelı x b Beavatkozó x m Beavatkozási hely Érzékelési hely x s Szabályozott jellemzı Szabályozott szakasz x z zavarójellemzı ık Szabályozott foly yamat Anyag2 Energia2 Szabályozott berendezés
Szabályozás mintavételezéssel zárt hatáslánc Rendelkzı jel x r = ±(x a -x e ) Szakaszos mőködés ei Mintavételezı Tartó Beavatkozó jel Módosított jellemzı x t Szabályozó x b Beavatkozó x m egység Anyag1 Energia1 Alapjelképzı x a x r Különbségképzı Beavatkozási hely Érzékelési hely Szabályozott szakasz Alapjel Ellenırzıjel x e Érzékelı x s Szabályozott jellemzı x z Szabályozó berendezés Távadó készülék Anyag2 Energia2 Szabályozott berendezés Zavarójellemzık
Berendezés, készülék,, elem Szabályozó berendezés Szabályozókészülék Rendelkzı jel x r = ±(x a -x e ) Szabályozóegység Jelformáló Erısítı Végrehajtó- Beavatkozó készülék Beavatkozó jel Módosított jellemzı x v Végrehajtó x b Beavatkozó x m Anyag1 Energia1 Alapjelképzı x a Alapjel x r Végrehajtó Különbségképzı jel Ellenırzıjel x e Érzékelı x s Szabályozott jellemzı Szabályozott szakasz x z Távadó készülék Szabályozó berendezés Anyag2 Energia2 Zavarójellemzık
Berendezés, készülék,, elem Berendezés - szerkezetileg önálló, egy vagy több technológiai mővelet felügyeletét, irányítását végzi. Készülék - a maga egészében cserélhetı egység. A készülék egy vagy több bıl áll. Szerv - irányítási részfeladatot önállóan ellátó szerkezeti egység. Elem - nem bontható szerkezeti rész.
Mőködési vázlat jelképeiben ezek a fogalmak megjelentek x a Alapjelképzı x v x b Végrehajtó x s x e Érzékelı bemenıjel kimenıjel Jelátalakító x a x r Különbségképzı x b x m Beavatkozó x e x r x v Erısítı x a x v Szabályozó készülék x e
x b (t) Jelátvivı tag x k (t) = f [x b (t)] x k (t) a Jelátvivı tag c b x b (t) Jelátvivı tag x k (t) x k (t) = f [x b (t)]
AB Anyag1 Energia1 zavarójellemzık Megfigyelt folyamat Adatgyőjtés nyitott hatáslánc AA A B C C D Anyag2 Energia2
Vezérlés nyitott hatáslánc Anyag1 Energia1 AA x x A B C a b c x AB d Vezérelt foly yamat Anyag2 Energia2