Regulátory

1.1 Základné pojmy

Stroj - je mechanické zariadenie vyrobené človekom, ktoré nahradzuje, uľahčuje, zrýchľuje a spresňuje ľudskú prácu

Mechanizácia - je proces, kedy sa používajú stroje na odstránenie namáhavej a opakujúcej sa fyzickej práce človeka (napr. pásový dopravník)

Automatizácia - je  proces  vývoja  a  konštrukcie samočinne pracujúcich systémov, ktoré oslobodzujú človeka od duševnej, fyzickej, riadiacej a kontrolnej činnosti

Riadiace činnosti - výpočtárske práce, logické uvažovanie, rozhodovanie, zapamätanie, vyhľadávanie, tvorba a realizácia zložitých postupov

Výhody automatizácie:
1.) znižuje počet pracovníkov
2.) zväčšuje výrobné kapacity
3.) zvyšuje kvalitu výroby (efektivita)
4.) znižuje nároky na energiu
5.) umožňuje nasadiť automatizáciu tam, kde to doteraz nebolo možné
6.) väčšia bezpečnosť pri práci
Automatizácia vyžaduje kvalifikáciu pracovníkov (jej zvyšovanie).

Komplexná mechanizácia - je úplná mechanizácia celého procesu

Automat - je zariadenie, ktoré vykonáva samostanovené úlohy

Automatizácia výrobných procesov - predmetom automatizácie sú procesy vo výrobe (všetko, čo sa týka priemyslu a výroby) -> patrí sem aj organizácia skladov

Automatizácia nevýrobných procesov - predmetom automatizácie sú procesy verejných služieb, peňažné ústavy, obchodná sieť, informačné služby, zdravotníctvo, spojovacie služby

3. stupeň je KYBERNETICKÉ RIADENIE
- je charakteristické tým, kde riadenie riadiaceho člena ovplyvňuje optimalizačný člen, ktorý na základe optimalizačných kritérií nastavuje optimálne podmienky riadenia

1.3 Význam automatizácie

Dôvody, ktoré viedli ku vzniku automatizácie:
- potreba vyradiť človeka z nebezpečného procesu (rádioaktivita, práca v hĺbkach, teplota okolia, nebezpečie výbuchu, ...)
- potreba vyradiť človeka, lebo človek robí chyby, ktoré vedú k stratám (aj ľudských životov) napr. pristávanie lietadiel v hmle, zabezpečovacie zariadenia, ...
- potreba vyradiť človeka, lebo proces na neho pôsobí zdravotnými následkami (bane, chemický priemysel, cementáreň, ...)
- potreba vyradiť človeka, lebo človek nie je schopný robiť rýchlo, presne  (riadenie reaktora, rakiet, turbín, ...)
- potreba vyradiť človeka, lebo človek nedosahuje potrebnú kvalitu práce (napr. striekanie karosérií vo výrobnom procese, ...)
- potreba vyradiť človeka, lebo činnosť nemôže robiť človek (stimulátor srdca, snímacia hlava v CD prehrávači, ...)

Ekonomické hľadiská:
- úspora mzdových nákladov
- úspora materiálov (nevyrábajú sa nepodarky)
- úspora režijných nákladov (skladové priestory, výrobné plochy  atď.)
- zvýšenie produktivity práce
- zvýšenie objemu výroby (,,viacsmennosť˝)
- prestíž firmy (prezentujú sa konštrukčné, technické a finančné možnosti firmy)
- zvyšovanie ľudského pohodlia
- ekologizácia (potreba kontrolovať a minimalizovať nečistoty, ...)
Význam automatizácie:
- vedecko-technický pokrok ovplyvňuje všetky ostatné oblasti spoločenského života (zdravie: diagnostika, ARO, umelé orgány; vzdelanie; zábava; vznik nových profesií)

Sociálne aspekty automatizácie:
- zvyšovanie nezamestnanosti
- nutnosť častej rekvalifikácie

1.6 Bloková schéma regulátora

Regulátor - je zariadenie, ktoré uskutočňuje samočinnú (automatickú) reguláciu

Riadiaci člen - nastavuje žiadanú hodnotu

Merací člen - určuje skutočnú hodnotu regulovanej veličiny

Porovnávací člen - spracováva y (regulovanú veličinu) a w (žiadanú hodnotu výstupnej veličiny) na e (regulačnú odchýlku)

Ústredný člen - spracováva regulačnú odchýlku

Akčný člen - vykonáva akčný zásah

Príklad:

Regulátor vodnej hladiny nádrže:

→ Animácia

ťahadlo s meniteľnou dľžkou - riadiaci člen, pomocou ktorého nastavujeme požadovanú výšku hladiny

plavák - snímač fyzikálnej veličiny

nádrž s kvapalinou - z regulačného hľadiska to je regulovaná sústava

1.7 Realizácia riadiaceho obvodu

Riadiaci obvod obsahuje:

a.) časť pre získavanie informácie
b.) časť pre prenos informácie
c.) časť pre spracovanie informácie
d.) časť pre využitie spracovanej informácie + styk s obsluhou

Podmienkou zavedenia stavebnicového riadiaceho systému je unifikácia signálu uskutočňujúceho prenos informácie medzi jednotlivými funkčnými celkami.

Unifikované signály:
1.) elektrické    0 - 20 mA  alebo  4 - 20 mA, 0 - 10 V
2.) pneumatické    20 - 100 kPa

a.) časť pre získavanie informácie

Snímač je vstupný člen, ktorý slúži na získanie informácie o priebehu regulovaných fyzikálnych veličín

b.) časť pre prenos informácie

Prevodník je zariadenie na zmene signálu zo snímača pre jeho ďalšie spracovanie bez straty informácie a zabezpečený proti rušivým vplyvom
Prevodníky:
1.) neelektrických veličín
2.) elektrických veličín
- E/E elektro-elektrický
- A/D analógovo-digitálny
- D/A digitálno-analógový
3.) medzisystémové prevodníky
- E/P elektro-pneumatický
- P/E pneumaticko-elektrický
- E/H elektro-hydraulický

c.) časť pre spracovanie informácie

Druhy spracovania informácie:
1.) prístroje pre komunikáciu s človekom:

a.) prístroje pre zobrazenie informácie
b.) prístroje pre zápis informácie

a.) prístroje pre zobrazenie informácie:
- analógové (voltmetre, ampérmetre, ...)
- číslicové
- obrazovky

b.) prístroje pre zápis informácie:

Analógové zapisovacie prístroje:
- zapisujú priebeh meranej veličiny v závislosti na čase v pravouhlých alebo polárnych súradniciach
- nahrávacie zariadenia (videokamera, magnetofón, ...)
- číslicové zapisovacie prístroje: - číslicové tlačiarne pracujú v spojení s číslicovým počítačom
- veľkokapacitné pamäte

2.) prístroje pre automatické riadenie procesu:

- logické automaty (ich riadiaci systém spracováva binárne signály)
- regulátory (ich riadiaci systém spracováva analógové signály)
- riadiace počítače

Konkrétne sa využívajú prístroje:   
- zosilňovače   
- operačné zosilňovače
- členy pre logické operácie (kombinačné log. obvody, SLO, elektrické relé)
- programovateľné automaty (PLC)
- pneumatické logické prvky
- regulátory
- riadiace počítače, ...

d.) časť pre využitie spracovanej  informácie + styk s obsluhou

Akčné prvky - nastavujú veľkosť akčnej veličiny, čiže realizujú vstup do regulovanej sústavy

Rozdelenie akčných prvkov:
a.) pohony: - sú zariadenia, ktoré prevádzajú signály z ústredného člena na výchylku konajúcu požadovanú prácu s požadovaným výkonom
b.) regulačné orgány: - sú zariadenia pre ovládanie toku hmoty alebo energie systému napr. prietok kvapalín, plynov, el. prúdu, svetla, ...

Niekedy sa nedajú od seba oddeliť pohony a regulačné orgány napr. pri elektrických veličinách nepoužívame priamo pohon ale zosilňovač alebo triak, ktorý zopína motor.

1.8 Signály

Rozdelenie signálov podľa priebehu v čase:

1.) spojité v čase
- spojité
- kvantované

2.) diskrétne v čase
- vzorkované
- číslicové = vzorkovaný + kvantovaný

Spojitý signál:
Kvantovaný signál:
Vzorkovaný signál:
Číslicový signál: