AUTOMATYKA

WYKŁAD 1

1         1. Podstawowe definicje

1.1. Automatyzacja

Zastępowanie człowieka w czynnościach sterowniczych przez odpowiednie urządzenia sterujące, np. automatyzacja kotłowni, węzła ciepłowniczego i inne.

Przykłady. Wady. Zalety.

1.2. Automatyka

Dziedzina nauki obejmująca teorie i praktykę budowy urządzeń sterujących
i regulacyjnych, inaczej nauka o automatyzacji np. automatyka budynkowa, przemysłowa.

2         2. Technika regulacji i sterowania

2.1. Regulacja

Jest to czynność, w trakcie której jakąś wielkość fizyczną (np. temperaturę czy ciśnienie powietrza) mierzy sie na bieżąco, porównuje z inna wielkością wzorcowa i pomimo zakłócających wpływów zewnętrznych utrzymuje na stałym poziomie lub w określonych granicach (z dopuszczalna odchyłka).
W skrócie:
- pomiar,

- porównanie,

- korekta.

2.2. UAR

Układ Automatycznej Regulacji – zespół urządzeń automatyzujących dany proces czy instalacje.

2.3. Regulacja temp. w pomieszczeniu

2.4. UAR temp. w pomieszczeniu

Z1, Z2, Z3 – zakłócenia:
- zyski od ludzi i urządzeń,
- temp. otoczenia,
- nasłonecznienie,
- opady, wiatr.
 

Każdy typowy UAR składa sie z następujących elementów składowych:

1 = REGULATOR

2 = CZŁON POMIAROWY

3 = CZŁON WYKONAWCZY

4 = OBIEKT REGULACJI

z = wielkości zakłócające

y = wielkość regulowana

w = wartość zadana

u = wielkość nastawna

2.5. Sterowanie

Jest to proces w układzie otwartym, w którym wielkość wejściowa wpływa na wielkość wyjściowa według prawidłowości właściwej danemu obiektowi.
Regulacja natomiast odbywa sie w układzie zamkniętym (sygnał krąży w pętli).

Sterowanie temperaturą w pomieszczeniu:

3         3. Schemat blokowy UAR

Większość urządzeń, układów i procesów automatycznego sterowania i regulacji można przedstawić za pomocą schematów blokowych Przedstawiają one w postaci graficznej budowę UAR i jednoznacznie opisują jego działanie (drogę sygnałów) przy znanej zależności miedzy sygnałem wejściowym i wyjściowym.

3.1. Symbole w schematach blokowych

Blok podstawowy: we wnętrzu prostokąta podawana jest

matematyczna zależność pomiędzy sygnałem

wejściowym i wyjściowym: G = a / b

Linia sygnałowa: odcinek lub linia łamana łącząca bloki na

schemacie. Strzałka symbolizuje kierunek przepływu

sygnału.

Węzeł informacyjny: obrazuje miejsce w układzie z którego

pobierana jest informacja.

Węzeł sumujący: zachodzi w nim algebraiczne sumowanie

sygnałów. Znak ujemny na grocie strzałki oznacza _e

dany sygnał jest odejmowany: c = a + b

4         4. Schemat blokowy

4.1. Schemat blokowy REGULACJI

Regulacja temperatury w pomieszczeniu ogrzewanym

z = wielkości zakłócające

y = wielkość regulowana

w = wartość zadana

u = wielkość nastawna

e = odchyłka regulacji

1 = REGULATOR

2 = CZUJNIK TEMPERATURY

3 = SIŁOWNIK ZAWORU

4 = POMIESZCZENIE Z GRZEJNIKIEM

4.2. Schemat blokowy STEROWANIA

z = wielkości zakłócające

w = wartość zadana

u = wielkość nastawna

1 = REGULATOR

3 = CZŁON WYKONAWCZY

4 = OBIEKT REGULACJI

Różnice:

5         5. Przykłady

5.1. STACJA HYDROFOROWA

5.2. OGRZEWANIE INDYWIDUALNE

5.3. REGULACJA TEMP. NAWIEWU

5.4. REGULACJA TEMP. POWIETRZA W POMIESZCZENIU

1 – regulator
2 – człon pomiarowy
3 – człon wykonawczy
4 – pompa obiegowa
5 – grzejnik w pomieszczeniu
6 – źródło ciepła
 

5.1       5.5. POGODOWA REGULACJA TEMP. WODY ZASILAJĄCEJ GRZEJNIK  I STEROWANIE TEMP. POWIETRZA W POMIESZCZENIU.

WYKŁAD 2

1.    Rodzaje regulacji

1.1. Regulacja STAŁOWARTOSCIOWA

Utrzymanie wartości regulowanej na stałym poziomie niezależnie od zakłócę działających na układ.

np. regulacja temperatury c.w.u. za podgrzewaczem c.w.u.

Wymagania: stała temperatura c.w.u. +60°C

Zakłócenia: zmienny w czasie rozbiór (pobór) c.w.u. i inne

Rozwiązanie: regulacja mocy cieplnej podgrzewacza

Elementy UAR:

REGULATOR: regulator temperatury

CZŁON POMIAROWY: czujnik temperatury c.w.u.

CZŁON WYKONAWCZY: siłownik zaworu regulacyjnego

OBIEKT REGULACJI: podgrzewacz c.w.u.

Sygnały w UAR

z = wielkości zakłócające: zmienny rozbiór c.w.u.

y = wielkość regulowana: chwilowa temperatura c.w.u. na wyjściu z podgrzewacza

w = wartość zadana: STAŁA (!!!) temperatura c.w.u. +60°C

u = wielkość nastawna: rozkaz do siłownika zaworu regulacyjnego, zamknij, otwórz

e = odchyłka regulacji: różnica miedzy w i y.

1.2. Regulacja NADĄŻNA (kompensacyjna)

Ma za zadanie nadążanie za zmianami wartości zadanej, która zmienia się w sposób niezdeterminowany (trudny do przewidzenia).

np. regulacja pogodowa instalacji c.o.

Wymagania: dostosowanie mocy grzejnika do potrzeb

Zakłócenia: zmienna temperatura zewnętrzna te

Rozwiązanie: regulacja mocy cieplnej grzejnika poprzez zmianę

temperatury wody zasilającej (przy stałym m) w funkcji

temperatury zewnętrznej.

Wykres regulacyjny:

Wykres sporządzony według znanej dla danego obiektu (pomieszczenia, budynku) zależności przyporządkowujący danej te wymagana tz.

Elementy UAR:

REGULATOR: regulator temperatury

CZŁON POMIAROWY: czujnik temperatury wody na zasilaniu tz

CZŁON WYKONAWCZY: źródło ciepła (moc cieplna)

OBIEKT REGULACJI: instalacja ogrzewania

Sygnały w UAR

z = wielkości zakłócające: zmienna temperatura zewnętrzna te

y = wielkość regulowana: chwilowa temperatura tz na zasilaniu grzejnika (pomiar)

w = wartość zadana: ZMIENNA (!!!) temperatura na zasilaniu dla chwilowej

temperatury zewn. te

u = wielkość nastawna: rozkaz do źródła ciepła: zwiększ tz, zmniejsz tz (modulacja)

e = odchyłka regulacji: różnica miedzy w i y.

1.3. Regulacja PROGRAMOWA

Realizuje zadana w czasie zmianę wartości zadanej według ściśle określonego programu godzinowego, dobowego, tygodniowego, miesięcznego, rocznego, dni roboczych i wolnych, itp.

np. osłabienia nocne czy weekendowe w instalacjach centralnego ogrzewania w obiektach użytkowanych okresowo (biura, szkoły).

W ramach regulacji programowej mogą być realizowane procesy sterowania i regulacji zarówno nadążnej jak i stałowartościowej.

2.    Stopnie regulacji.

2.1.Regulacja jednostopniowa.

...