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
alapjel
xa
hibajel
beavatkozó jel
xh
xb
Alapjel képző
Kompenzáló
módosító jel
xm Beavatkozó
Anyag, energia
Szabályozott
xz
Zavaró jelek
szakasz
xe ellenörző jel
Érzékelő
xs Szabályozott jellemző
Anyag, energia
Vezérlés blokkvázlata beavatkozó jel Rendelkező jel
xr Érzékelők parancsadók
xb Vezérlő
Anyag, energia
módosító jel
xm Beavatkozó
Vezérelt szakasz
xz Zavaró jelek
Anyag, energia
Adatgyűjtés blokkvázlata Kijelzőkhőz
Szabályozókhoz
A/D, tároló, illesztő
Adatátvitelhez
Érzékelők, távadók
Anyag, energia
Vezé-
Méréspont váltó
relt
xz Zavaró jelek
szaka sz Érzékelők, távadók
Anyag, energia
Egyedi irányítás + IR Á N Y Í T Ó EG YSÉG
B EA V A T K O Z Ó K
IR Á N Y Í T O T T F O L Y A M A T
• Egyetlen önálló feladatot ellátó gép irányítása
Csoportos irányítás CSOPORT IRÁNYÍTÓ BEA V.
IR.E
IR.E
IR.E
BEA V.
BEA V.
BEA V.
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 közvet• lenül 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 R EN D S ZER B U S Z
• Az alsó szinten elhelyezkedő készülékek hatásköre csak egy folyamategységre vonatkozik, de ott minden feladatot ellát
SZABÁLYOZÁS VEZÉRLÉS FELÜGYELET
SZABÁLYOZÁS VEZÉRLÉS FELÜGYELET
SZABÁLYOZÁS VEZÉRLÉS FELÜGYELET
1.egység
2.egység
3.egység
F O L YAM AT
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 ZE R B U S Z
SZABÁLYOZÁS
VEZÉRLÉS
FELÜGYELET (monitoring)
1.egység
2.egység
3.egység
F O L YAM AT
Kevert (komplex) elosztás KÖ ZP O N TI O P E R Á TO R Á LL O M Á S
• a térbeli és a funkcionális elosztás általában összetetten valósul meg.
RENDSZER BUSZ
dig itá lis me g je le níté s o pe rá to r
dig itá lis me g je le níté s o pe rá to r
IR Á N YÍTÓ SZ,V,F
helyi oper .
IR Á N YÍTÓ SZ,V,F
FO LYAMAT
IR Á N YÍTÓ SZ,V,F
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
xa
A
xh
D k2
P
D
k1
∑
k3
xb
xm
xe
A D
lyozott
Beavatkozó
I
szakasz
xs Érzékelő
Szabá-
xz
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.
