Podstawowe układy automatyki

Układ automatyki

W układzie regulacji występują trzy grupy urządzeń (elementów):

• urządzenia pomiarowe – przejmujące informację (czujnik lub układ czujnik – przetwornik),
• urządzenia przetwarzające informację (regulator),
• urządzenia wykonawcze (element wykonawczy i nastawczy)

Rys. 3.1. Schemat układu automatyki z – sygnał zakłócający, strumień masy i energii doprowadzany do obiektu, x – sygnał regulujący, y – wielkość regulowana
[opracowanie własne]

Obiektem jest zespół urządzeń, które realizują proces technologiczny. Urządzenia te mogą mieć różny stopień złożoności (mogą być proste, jak np. grzejnik lub skomplikowane, jak np. kocioł energetyczny, reaktor itp.).

Urządzenia pomiarowe, przetwarzające informację oraz urządzenia wykonawcze

Urządzenia pomiarowe:

Czujnik – element przyrządu pomiarowego, na który oddziałuje bezpośrednio wielkość mierzona. Czujnik jest elementem pomiarowym zamieniającym określoną wielkość fizyczną (parametr procesu) na inną wielkość fizyczną wykorzystywaną przez układ do regulacji. Na przykład termorezystor jako czujnik może być elementem mostka, w którym zmiana mierzonej temperatury prowadzi do zmiany rezystancji termorezystora, a następnie ta zmiana jest wykorzystywana do celów sterowania.

Przetwornik jest elementem automatyki mającym zadanie przetworzyć sygnał z czujnika (np. rezystancja, siła termoelektryczna) na sygnał o zunifikowanym zakresie zmienności. Może to być napięciowy sygnał standardowy (wewnątrz systemowy) lub prądowy sygnał do przesyłania informacji na odległość między procesem a systemem sterującym. Unifikacja sygnałów ma umożliwić współpracę różnych urządzeń, tworzących w efekcie uniwersalny system automatyki. 

Urządzenia przetwarzające informację:

Zadajnik – urządzenie do nastawiania wartości zadanej wybranej wielkości podlegającej regulacji. Zadajnik podaje sygnał do sumatora. Zadajniki są wykonywane jako autonomiczne urządzenia lub wbudowane w regulatory. Zadajniki zdalnie sterowane umożliwiają nastawienie żądanej wartości, np. za pomocą centralnego urządzenia sterującego, jakim może być komputer.

Sumator (element sumujący, węzeł sumacyjny) – służy do algebraicznego sumowania sygnałów (dodawanie i odejmowanie sygnałów), np.: przesunięć, momentów, sił, napięć.

Regulator – urządzenie, które porównuje wartości wielkości regulowanej z wartością zadaną i wypracowuje sygnał regulujący. Sygnał wyjściowy z regulatora podawany jest na urządzenie wykonawcze.
Urządzenia przetwarzające informację posiadają również właściwość wskazywania i rejestracji sygnałów, monitoringu i wizualizacji przebiegu procesu regulowanego. Odczyt danych może być realizowany za pomocą urządzeń wskazujących lub mierników. Zapisu informacji można dokonać za pomocą rejestratorów (analogowych i cyfrowych) lub komputerowej rejestracji danych.

Urządzenia wykonawcze:

Urządzenie wykonawcze – dokonuje takiej zmiany strumienia masy i energii doprowadzanego do obiektu, aby sygnał wyjściowy pokrywał się z sygnałem zadanym.

Element wykonawczy – zadaniem jego jest odbiór sygnału przychodzącego z regulatora, przetworzenie tego sygnału i przesłanie go do elementu nastawczego.

Element nastawczy – za jego pośrednictwem wpływa się bezpośrednio na jeden ze strumieni energetyczno-materiałowych doprowadzonych do obiektu regulacji. Do elementów nastawczych na przykład możemy zaliczyć: zawory, przepustnice, zasuwy doprowadzające płyn do obiektu regulacji, dozowniki paliwa do palenisk w instalacjach grzewczych, autotransformatory, niektóre układy tyrystorowe.

W zależności od stopnia złożoności procesu technologicznego układ regulacji może być bardziej lub mniej rozbudowany. Do najczęściej stosowanych układów automatyki należą układy sterowania:

• poziomu substancji w zbiorniku,
• ciśnienia płynu w zbiornikach zamkniętych,
• temperatury substancji,
• przemieszczenia ciał,
• prędkości ruchu.

Stosowane są również układy sygnalizacji oraz zabezpieczeń i blokady. Przedstawione poniżej przykłady układów automatyki mają na celu przede wszystkim koncepcji budowy i zasady działania, nie prezentują one rozwiązań konstrukcyjnych układów. Wynika to z dużej różnorodności konstrukcji układów automatyki.
 

Opracowano na podstawie materiałów KOWEZIU.