Podstawy Automatyki - Wyk ad 10 - Wprowadzenie …Podstawy Automatyki Wykład 10 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych dr inż. Jakub Możaryn Instytut Automatyki i Robotyki

Podstawy Automatyki

Wykład 10 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych

dr inż. Jakub Możaryn

Instytut Automatyki i Robotyki

Warszawa, 2017

dr inż. Jakub Możaryn Podstawy Automatyki

Literatura

Zieliński C.: Podstawy projektowania układów cyfrowych. PWN, Warszawa,2003

Traczyk W.: Układy cyfrowe automatyki. WNT, Warszawa 1974

Misiurewicz P.: Podstawy techniki cyfrowej. WNT, Warszawa 1982

Majewski W.: Układy logiczne. WNT, Warszawa 1999

Kościelny W.: Podstawy automatyki, cz. 2. WPW, Warszawa 1984

Barczyk J.: Automatyzacja procesów dyskretnych. Oficyna Wydawnicza PW,Warszawa 2003

Mikulczyński T.: Automatyzacja procesów produkcyjnych. WNT, Warszawa 2006

Sterowanie i automatyzacja procesów technologicznych i układówmechatronicznych. Układy pneumatyczne i elektropneumatyczne ze sterowaniemlogicznym. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002

Świder J., Wszołek G.: Metodyczny zbiór zadań laboratoryjnych i projektowychze sterowania procesami technologicznymi. Układy pneumatyczne ielektropneumatyczne ze sterowaniem logicznym. Wydawnictwo PolitechnikiŚląskiej, Gliwice 2003

Olszewski i in.: Mechatronika. Wyd. REA, Warszawa 2002

Olszewski i in.: Urządzenia i systemy mechatroniczne, tom I i II. Wyd. REA,Warszawa 2009


Automatyka procesów dyskretnych

Procesy ciągłe

Procesami ciągłymi nazywamy procesy, do opisu których niezbędne sązmienne przyjmujące nieskończenie wiele wartości (np. procesy regulacjitemperatury, ciśnienia, napięcia, składu). Przedmiotem zainteresowań au-tomatyki procesów ciągłych są głównie układy automatycznej regulacji.



Procesy dyskretne

Procesami dyskretnymi nazywamy procesy, do opisu których wykorzystujesię zmienne o skończonej liczbie wartości ; przeważnie są to zmienne dwu-wartościowe.

Procesy binarne

Procesy, do opisu których wykorzystuje się zmienne dwuwartościowe nazy-wają się procesami binarnymi. Informacje o stanie takich procesów przeka-zywane są za pomocą sygnałów dwuwartościowych (binarnych).



Obszary występowania procesów dyskretnych

procesy technologiczne związane z produkcją elementów,

montaż maszyn,

montaż elementów elektronicznych,

pakowanie, dozowanie,

układy orientowania i podawania,

układy manipulacyjne, robotyka,

urządzenia transportu międzyoperacyjnego,

sygnalizacja, zabezpieczenia, blokady,

elastyczne systemy produkcyjne,

automatyka budynków,

serwis.



Automatyka procesów dyskretnych jako dziedzina techniki zajmuje sięproblematyką:

technicznej realizacji dyskretnych procesów technologicznych ibudowy oprzyrządowania technologicznego poszczególnych procesów,

doboru napędów, elementów wykonawczych i sensorycznych,

projektowania układów sterowania procesami elementarnymi (układylogiczne, układy o średniej skali integracji – bloki funkcjonalne,sterowanie komputerowe – sterowniki programowalne),

sterowania złożonymi systemami produkcyjnymi (sterowaniewspółbieżne, sieci komunikacyjne),

planowania i zarządzania (np. produkcją).


Automatyka procesów dyskretnych - Przykład 1

Przykład 1 - sterowanie wentylacją

Binarny sygnał wyjściowy y układu sterującego wentylacją pomieszczenia{y = 0, silnik wentylatora nie pracujey = 1, silnik wentylatora pracuje

(1)

Sygnał (1) jest wytwarzany na podstawie binarnych sygnałów wejściowychx1, x2 i x3 z rozmieszczonych w tym pomieszczeniu przekaźników tempe-ratury T o jednakowym progu przełączania.{

xi = 0 gdy T < Ti

xi = 1 gdy T Ti(2)



Istnieją różne warianty zależności sygnału wyjściowego układu od sygnałówwejściowych – tablica.

Nr stanu x1 x2 x3 y1 y2 y3 y4

0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 0 0 albo 1 0 albo 12 0 1 0 0 0 0 albo 1 0 albo 13 0 1 1 0 1 0 albo 1 14 1 0 0 0 0 0 albo 1 0 albo 15 1 0 1 0 1 0 albo 1 16 1 1 0 0 1 0 albo 1 17 1 1 1 1 1 1 1

Tablice wartości (Tablice prawdy)

Tablice wartości określają wartości sygnałów wyjściowych różnych warian-tów układu dla wszystkich kombinacji wartości sygnałów wejściowych.



Nr stanu x1 x2 x3 y1 y2

0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 02 0 1 0 0 03 0 1 1 0 14 1 0 0 0 05 1 0 1 0 16 1 1 0 0 17 1 1 1 1 1

Układy kombinacyjne

W układach realizujących zależności y1 = f1(x1, x2, x3) i y2 = f2(x1, x2, x3)istniejący w danej chwili stan sygnału wyjściowego zależy tylko od aktu-alnego stanu sygnałów wejściowych



Opis wariantów oznaczonych jako y3 i y4 jest niejednoznaczny i wymagadodatkowego wyjaśnienia.


0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 albo 1 0 albo 12 0 1 0 0 albo 1 0 albo 13 0 1 1 0 albo 1 14 1 0 0 0 albo 1 0 albo 15 1 0 1 0 albo 1 16 1 1 0 0 albo 1 17 1 1 1 1 1

Działanie układu z sygnałem wyjściowym y3 polega na tym, że

jeśli pojawił się stan wejść x1 = 0, x2 = 0, x3 = 0 to w kolejnychstanach wyłączana jest wentylacja – sygnał wyjściowy układu y3 = 0;

jeśli pojawił się stan wejść x1 = 1, x2 = 1, x3 = 1 to w kolejnychstanach włączana jest wentylacja – sygnał wyjściowy układu y3 = 1;





W przypadku układu o sygnale wyjściowym y4, włącza wentylację wtedy,gdy dowolne 2 przekaźniki wykażą przekroczenie nastawionej temperatury,a wyłącza gdy wszystkie przekaźniki mają sygnał zerowy.


Automatyka procesów dyskretnych - Przykład 1Nr stanu x1 x2 x3 y3 y4


Układy z pamięcią

W przypadku układów o sygnałach wyjściowych y3 i y4, określone stanysygnałów wejściowych wywołują zmianę stanu sygnału wyjściowego, poczym ten nowy stan sygnału wyjściowego trwa (jest ’zapamiętywany’) dochwili pojawienia się stanu wejść, którego następstwem powinna być kolejnazmiana sygnału wyjściowego.

Układy takie nazywają się układami z pamięcią albo układami sekwen-cyjnymi (łac. sequentia – następstwo).



Tablica wartości (tablica prawdy), wykorzystywana do definiowania dzia-łania układów kombinacyjnych, nie nadaje się do opisu działania ukła-dów sekwencyjnych; niezbędne są inne metody określania sposobu dzia-łania układów sekwencyjnych.

W przypadku omawianych układów o sygnałach wyjściowych y3 i y4 pożą-dane zmiany sygnałów wyjściowych dokonywane są na podstawie informacjio stanie realizowanego procesu (sygnały x1, x2 i x3). Układy takie nazywająsię układami sekwencyjnymi procesowo zależnymi.

Odmienną klasę układów sekwencyjnych stanowią układy sekwencyjneczasowo zależne. Są to układy bez sygnałów wejściowych – pożądanezmiany sygnałów wyjściowych wywoływane są przez odpowiednio zapro-gramowany programator zegarowy.



Rysunek: Układ a) kombinacyjny lub sekwencyjny, b) sekwencyjny czasowozależny



Przykład 2

W przyrządzie z napędem pneumatycznym odbywa się zaginanie blachy.Siłownik A mocuje blachę, która wstępnie jest zginana przez siłownik B iostatecznie doginana przez siłownik C.

Operator po ułożeniu blachy, naciśnięciem odpowiedniego przycisku ’START’wywołuje cykl ruchów siłowników. Przebieg tych ruchów przedstawia tzw.diagram krokowy.

Układ sterujący pracą siłowników może być zrealizowany jako układprocesowo zależny albo jako czasowo zależny.



Rysunek: Schemat układu napędowego dla przykładu 2 - układ sekwencyjny



W przypadku układu procesowo zależnego, niezbędne jest wyposażeniesiłowników w czujniki wykrywające skrajne położenia tłoków siłowników.Sygnały tych czujników informują o zakończeniu odpowiedniego ruchu da-nego siłownika i inicjują rozpoczęcie kolejnej czynności.

Rysunek: Kontaktronowy czujnik wykrywający położenie tłoka

Rysunek: Schemat siłowników z krańcówkami



W przypadku realizacji układu sterującego jako układu procesowo zależ-nego jego sygnałami wejściowymi są sygnał z przycisku ’START’ i sygnałyczujników wykrywających położenia tłoczysk; sygnałami wyjściowymi – sy-gnały wywołujące ruchy siłowników.

Rysunek: Kontaktronowy czujnik wykrywający położenie tłoka

Charakterystyczną cechą procesu jest to, że przebieg kolejności zmian sy-gnałów wejściowych jest określony – wynika z założeń dotyczących prze-biegu procesu. Układy sekwencyjne sterujące takimi procesami są ukła-dami o programach liniowych.



Jako układy sterujące czasowo zależne wykorzystuje się mechanicznelub elektroniczne programatory.

Układy sekwencyjne czasowo zależne są układami bez sygnałówwejściowych; działają bez kontroli przebiegu realizowanego procesu.

Układy czasowo-zależne realizują tylko programy liniowe.


Podstawy Automatyki

Wykład 10 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych

dr inż. Jakub Możaryn

Instytut Automatyki i Robotyki

Warszawa, 2017


Documents

Podstawy Automatyki - Wyk ad 10 - Wprowadzenie …Podstawy Automatyki Wykład 10 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych dr inż. Jakub Możaryn Instytut Automatyki i Robotyki