Elementele componente ale unui Sistem Automat de Reglare

Prin automatizarea proceselor de productie se urmareste asigurarea tuturor conditiilor de desfasurare a acestora fara actiunea operatorului uman.

Etapa automatizarii presupune existenta proceselor de productie astfel concepute incat sa permita implementarea mijloacelor de automatizare, capabile sa intervina intr-un sens dorit asupra proceselor, asigurand conditiile de evolutie a acestora in deplina concordanta cu performantele optime.

Ansamblul format din procesul supus automatizarii si mijloacele tehnice ce asigura automatizarea acestuia constituie un sistem automat, a carui reprezentare functionala este data mai jos.

Perturbatiile ce actioneaza asupra proceselor pot fi aditive sau parametrice. Actiunea perturbatiilor aditive se cumuleaza la iesire cu actiunea comenzi 'u', pe cand actiunea perturbatiilor parametrice se concretizeaza in modificari structurale ale procesului.

Legatura inversa (reactia negativa ) de la obiectul condus la sistemul conducator are consecinte deosebite asupra performantelor globale ale sistemului (stabilitate, sensibilitate , robustete).

Daca sistemul conducator este descompus in mai multe componente care prelucreaza informatiile din proces si programul impus pentru evolutia dorita a acestuia (referinta r) se realizeaza o structura de sistem in bucla inchisa in cadrul caruia se evidentiaza principalele echipamente de automatizare (figura de mai jos).

Unde :

r reprezinta referinta (programul impus de utilizator)

e abaterea fata de referinta

u comanda

v perturbatia

y iesirea din proces

yr iesirea masurata (culeasa)

Prin proces s-a notat Instalatia Tehnologica supusa automatizarii impreuna cu elementul de executie (E.E.) si cu traductorul necesare regulatorului pentru a putea actiona efectiv asupra procesului supus automatizarii, respectiv pentru a putea culege date din proces pe baza carora sa poata calcula urmatoarea comanda adresata elementului de executie.

Avand in vedere ca in orice sisteme de reglare automata exista doua tipuri de marimi (fizice si electrice) avem nevoie de doua tipuri de elemente de interfata pentru inter-conversia celor doua marimi. Acestea sunt E.E. (care converteste marimile electrice in marimi fizice) si traductorul (care converteste marimile fizice in marimi electrice) care o data alese raman fixe, deci putem introduce modelele lor matematice in modelul general al procesului (EE si T depinde de IT si se aleg in conformitate cu IT pentru a forma P).

Traductorul reprezinta un sistem ce converteste o marime fizica intr-o marime electrica. In general traductoarele industriale ofera iesiri calibrate in curent sau tensiune (domenii uzuale fiind 4 20 mA , 2 10 mA,0 10mA / 0 10 V , -5V 5V).

Criteriile care trebuie luate in considerare la alegerea unui traductor sunt urmatoarele :

Precizia de conversie (industrial clasa de precizie cea mai folosita este : 1%,2%)

Liniaritatea caracteristicii statice

Finetea (defineste consumul de energie pentru a realiza functia)

Fidelitatea

Dinamica (folosirea informatiilor in timp real intr-o bucla de reactie)

Ales in concordanta cu mediul industrial in care functioneaza

Dimensiuni mici

Pretul de cost

Elementul de executie actioneaza asupra sursei de energie prin intermediul organului de executie (se stie ca orice element de executie are in componenta doua subsisteme inseriate EA - elementul de actionare si OE - organul de executie) controland "cantitatea de energie" pe care o primeste procesul.

La alegerea unui element de executie trebuie luate in considerare urmatoarele criterii :

Capacitatea de a dezvolta cupluri / forte cat mai mari

Caracteristici statice cat mai liniare

Greutate specifica cat mai mica

Robustete (functionarea in medii dificile)

Dinamica (compatibilitate intre viteza de raspuns a E.E. si a instalatiei tehnologice)

Regulatorul reprezinta elementul principal al acestei scheme care primeste informatii de la traductor si functie de acestea si de nivelul semnalului de referinta comanda elementul de executie.

Regulatorul ELC113 este un regulator cu inregistrare care functioneaza pe baza unei legi de reglare de tip PID. Contine comutatoarele standard : comutatorul manual / automat (in cazul in care se defecteaza bucla de reglare se poate forta comanda regulatorului la o anumita valoare trecand acest comutator pe pozitia manual), un bloc de echilibrare pentru prevenirea socurilor asupra IT la schimbarea regimului de functionare, comutatorul de stabilire a referintei, comutatoarele de reglarea a Benzii de Proportionalitate si a constantelor de integrare respectiv derivare.

Primul si cel mai simplu exemplu de sistem de reglare automat (SRA) este incinta cu presiune constanta, detaliata in desenul de mai jos, unde se pot identifica usor elementele constructive ale SRA - ului.

Sursa de aer alimenteaza (prin intermediul unei conducte) cu presiune camera. Aceasta este calea directa a procesului. Presiunea existenta in incinta este citita cu ajutorul unui traductor care intoarce (in general) un raspuns electric (am considerat o intensitate i). Regulatorul primeste atat informatii de la proces (i) cat si valoarea de referinta fixata de utilizator (r). Daca in urma compararii acestora va rezulta o anumita diferenta , va actiona corespunzator ventilul pneumatic prin intermediul unui convertor electro-pneumatic. Aceasta este bucla de reglare.

In afara elementelor componente mentionate mai sus sistemul este dotat, de asemenea, cu o conducta de presiune catre un potential consumator. Cantitatea variabila de aer pe care acesta o extrage din rezervor este perturbatia ce actioneaza aditiv asupra instalatiei tehnologice.

In general, sistemele de reglare automata sunt construite in asa fel incat sa faca fata celor mai populare aliuri de referinte si perturbatii care sunt semnalele treapta.