Automatizácia

Automatizace

ASŘ a ASŘTP

automatické řízení procesů (ASŘ )
automatické řízení procesů v reálném čase (ASŘTP )
ASŘ:

automatický systém řízení – soubor aplikačních programů pro řízení agendy podniku ( mzdy, počty zaměstnanců, počty žáků, … )
nepracují v reálném čase
ASŘTP:

automatický systém řízení technologických procesů – soubor aplikačních programů pro řízení reálného technologického procesu
pracuje v reálném čase
Kybernetika

- kybernetes = kormidelník

- vědní disciplína vytvořená v roce 1948 byla vytvořena Angličanem Weinerem

- zabývá se kvantitativními a strukturními zákonitostmi řízení a regulace.

- rozpoznáváním a popisem obecných postupů činností samoregulujících soustav – stala se jedním ze základních oborů z něhož se vycházeli teoretické koncepce o základech rozvoje výpočetní techniky

- zabývá se otázkami společnými pro počítače, organismy, společenské celky, hlavní principy řízení a sdělování ( přenosu ) zpráv

- kybernetika zdůvodňuje obecné principy regulovaných soustav se zpětnou vazbou i v oblasti živých organismů

Základní pojmy řízení

ruční řízení:

– pracovník sleduje průběh řízeného procesu a současně řídící úkony, tak, aby řízení proběhlo podle předem stanovených podmínek, pracovník musí být celou dobu na místě odkud se řízení uskutečňuje

automatické řízení

- řídící zařízení vydává pokyny v podobě signálů podle předem stanoveného pracovního režimu bez účasti člověka

lze jej rozdělit:

a) – automatické ovládací zařízení

- vykonává samočinně daný úkol určitým sledem operací, ale sám nekontroluje svojí činnost – tzn.

že nemá zpětnou vazbu

b) – automatické regulační řízení

- udržuje samočinně vlastnosti daného pochodu v určitých mezích – toto zařízení má zpětnou vazbu

- řídícím členem u tohoto způsobu řízení se nazývá regulátor a řízeným členem je regulovaná soustava

c) – automatické kybernetické zařízení

- je to systém řízení, který nejen samočinně řídí, ale i sám volí podmínky a způsob řízení podle předem daných kritérií vypracovaných člověkem

- příkladem je řízení soustavy počítačem, kdy tento počítač je přímo spojen s technologickým procesem

- tento způsob řízení probíhá ve dvou úrovních

- regulace konvekčními regulátory

- nastavení řídících veličin regulátorů řídícím počítačem

- v případě poruchy řídícího počítače probíhá řízení na nižší úrovni konvekčními regulátory

- tento způsob uspořádání podstatně zvětšuje spolehlivost celého řídícího řídícího systému

Charakteristické složení řídících obvodů

- skládá se z části pro získání informací

- části pro přenos informací

- části pro zpracování informací

- části pro přenos a využití zpracovaných informací

- části pro styk s obsluhou

Systém řízení:

- dnes se používají stavebnicové systémy řízení – jednotlivé přístroje se kontrolují samostatně avšak tak, aby se mohly univerzálně použít, lze z nich pak sestavovat jak jednoduché, tak i složité řídící obvody.

- jejich výhodou je, že většina přístrojů, ze kterých jsou sestaveny, můžou být stejné ať se jedná pro řízení jakékoliv veličiny.

- mění se pouze přístroje obsahující díly ( členy ) pro získání informace, kdežto ostatní přístroje pracují již s unifikovaným signálem nezávisle na druhu snímané veličiny.

- tyto systémy byly vyvíjeny od 30. let – nejprve to byli pneumatické a hydraulické, teprve později byly vyvinuty systémy elektronické

Elektronické systémy se podle použitých elektronických součástek vyvíjeli a jsou označovány jako:

- první generace - elektronky

- druhá generace - tranzistory

- třetí generace - integrované obvody

Unifikace

= sjednocení ( signálu )

- jednou z podmínek úspěšného zavedení stavebnicových řídících systémů je unifikace signálů uskutečňujících přenos informace mezi jednotlivými funkčními částmi stavebnicového systému

Jedná se o :

stejnosměrné proudové signály

0 – 5 mA

0 – 20 mA

4 – 20 mA



stejnosměrné napěťové signály

0 – 10 V

- 10 až + 10 V




Proudové signály - jsou určeny pro dálkový přenos mezi částí pro získání informací a částí pro zpracování a mezi touto částí a částí pro využití informací

- ( přenos na desítky až stovky metrů )



Napěťové signály – jsou určeny pro přenos informace uvnitř části pro jejich zpracování

U pneumatických systémů je již plná celosvětová unifikace signálu ( 20 – 100 kPa )

Část pro získání informací ( čidla )

- zařízení okamžitě určující stav určité veličiny nebo předmětu

- posláním této části je podat informace nejen o průběhu řízených technologických pochodů, ale i o stavu strojního zařízení, ne kterém tyto pochody probíhají

- prostředkem pro získání informací jsou snímače ( čidla ), která snímají časový průběh fyzikálních veličin ( podávají informace o průběhu technologického procesu ) nebo stav ( např. poloha ) části strojního zařízení a mění jej na informaci vhodnou pro další zpracování.

- v praxi se setkáváme s velkým množstvím snímačů, pracujících na různých funkčních principech

Část pro přenos informací

- tato část zajišťuje přenos výstupní informace snímače do vstupní části pro její zpracování

- tato informace není vhodná na přenos větší vzdáleností, a proto je vhodné signál zesílit a pro přenos upravit

- přenos musí být zajištěn proti působení vnějších vlivů – to se nejčastěji zajišťuje zařazením vstupních převodníků a oddělovacích členů

- nositele informace je signál - je to fyzikální veličina, která nese přiřazenou informaci

- způsobu přiřazení informace mezi významem informace a signálem říkáme kód



- pro přenos informace prostřednictvím signálu není podstatné jakou fyzikální veličinu pro přenos použijeme, protože tutéž informaci lze přenést různými fyzikálními veličinami – např.

signál výšky hladiny může být poloha plováku, hydrostatický tlak, odraz paprsku, apod.

- důležité je však rozlišit, zda informaci budeme přenášet pomocí analogového nebo číslicového ( digitálního ) signálu.

analogový sig. – u něho je informace vzájemně jednoznačně přiřazena ke všem hodnotám v rozsahu – např. velikost indukovaného napětí na plováku, dává spojitou informaci o poloze plováku, ke kterému je indukční cívka připojena
digitální sig. – u něho je informace přiřazena pouze k něho některým vzájemně odlišným hodnotám nebo dílčím rozsahům hodnot, přičemž celkovému dílčímu rozsahu hodnot je přiřazena stejná informace


- výhodou číslicového signálu v porovnání s analogovým je, že informace vyjádřená číslicově je méně citlivá na poruchy informace než analogová



Zvláštním případem číslicového signálu je signál binární neboli dvojkový

- vzhledem k tomu, že tento signál používá pro přenos informace pouze dvou hodnot, které symbolicky označujeme jako 0 a 1 , je pro přenos informací zvláště výhodný ( lze ho využít pro číslicové řízen nebo pro logické řízení )







Část pro zpracování informací





často není získaná informace vhodná pro přenos na větší vzdálenost, a proto je účelné jí prostřednictvím převodníků zesílit a upravit pro přenos. přenos musí být zabezpečen proti působení rušivých vlivů – to se zajišťuje vestavěním vhodných převodníků a oddělovacích členů. nositelem informace je signál, to je fyzikální veličina, která nese přiřazenou informaci
způsobu přiřazení mezi významem informace a signálem říkáme kód. při zpracování informace dochází ke změně informace a to podle účelu, kterému zpracovaná informace slouží, v podstatě jde o dva základní druhy zpracování informace:
– zpracování informace pro komunikaci s člověkem
– zpracování informace pro automatické řízení procesu






Pro komunikaci s člověkem se používají přístroje:





– pro zobrazení informace – analogové ukazovací přístroje ( tlakoměry, wattmetry, ampérmetry, … ); číslicové ukazovací přístroje – obrazovky
– pro zápis informace - analogové zapisovací přístroje, které zapisují průběh nějaké veličiny v závislosti na čase






Pro automatické řízení procesu se používá







– logické automaty – jsou určeny k řízení nespojitých technologických procesů
– regulátory – jsou určeny k regulaci spojitých technologických procesů matematicky definovaných
– řídící počítače – řídí větší technologické celky, různé stroje, průmyslové roboty manipulátory, atd.

Část pro přenos a část pro využití zpracované informace

- přenos na krátkou vzdálenost většinou nevyžaduje žádné zesílení či úpravu signálu

- přenos na větší vzdálenost – je třeba signál zesílit či upravit v převodníku

- nejběžnějším zařízením pro využití zpracovaného signálu ( informace ) jsou servomotory

- rozdělují se podle druhu použití energie, kterou pro svoji činnost používají na elektrické, pneumatické, hydraulické

Část pro styk s obsluhou

- je tvořena světelnou, zvukovou a zobrazovací signalizací a přístroji pro ruční ovládání a nastavování funkčních parametrů.