Главная страница
Навигация по странице:

  • Рецензенты: доктор технических наук, профессор Марийского государственного технического университета Р. Г. Хафизов;

  • Р. И. Горохова

  • СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АСИО

  • АСТПП

  • Технические САУ, Петухов И.В., Стешина Л.А. Технические САУ, Петухов И.В., Стешина Л. Рецензенты доктор технических наук, профессор Марийского государственного технического университета Р. Г. Хафизов


    Скачать
    НазваниеРецензенты доктор технических наук, профессор Марийского государственного технического университета Р. Г. Хафизов
    АнкорТехнические САУ, Петухов И.В., Стешина Л.А.pdf
    Дата25.03.2020
    Размер
    Формат файлаpdf
    Имя файлаТехнические САУ, Петухов И.В., Стешина Л.А.pdf
    ТипУчебное пособие
    #1593
    страница1 из 24

    Подборка по базе: Учебник английского языка для технических университетов и вузов., ПЗ_Перечень нормативных технических и методических документов, и, dissert-zel Доктор.pdf, Определение показателей надежности технических систем.pdf
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24

    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
    Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
    «МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
    И. В. ПЕТУХОВ Л. А. СТЕШИНА
    ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
    АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ
    Учебное пособие
    Йошкар-Ола
    МарГТУ
    2011

    2
    УДК 681.5(07)
    ББК 32.965я73
    П 31
    Рецензенты:
    доктор технических наук, профессор Марийского государственного технического университета Р. Г. Хафизов;
    кандидат педагогических наук, доцент Марийского государственного университета Р. И. Горохова
    Печатается по решению
    редакционно-издательского совета МарГТУ
    Петухов, И. В.
    П 31 Технические средства автоматизации и управления: учебное пособие / И. В. Петухов, Л. А. Стешина. – Йошкар-Ола:
    Марийский государственный технический университет, 2011. – 316 с.
    В учебном пособии изложены принципы реализации комплекса мер по автоматизации объекта управления. Представлена информация об организации информационно-измерительной и управляющей подсистем современных систем управления и автоматизации. Раскрыты вопросы интерфейсного согласования и сетевого взаимодействия, программной реализации законов управления и автоматизированного проектирования.
    Для студентов специальности 220201.65 «Управление и информатика в технических системах», направления подготовки бакалавров и магистров 220400
    «Управление в технических системах», изучающих дисциплину «Технические средства автоматизации и управления».
    УДК 681.5(07)
    ББК 32.965я73
    © Петухов И.В., Стешина Л.А., 2011
    © Марийский государственный технический университет, 2011

    3
    ОГЛАВЛЕНИЕ
    Список сокращений ...................................................................................... 8
    ПРЕДИСЛОВИЕ ......................................................................................... 10
    ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................. 12 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
    АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
    И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ................................................................. 14 1.1. Понятие производственной системы ............................................. 14 1.2. Эволюция автоматизированных комплексов и производственных систем ................................................................... 19 1.3. Гибкие автоматизированные производственные системы ........... 23 1.4. Анализ технико-организационного уровня и других условий производства ............................................................. 28
    Контрольные вопросы ................................................................................ 30 2. ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КАК ОСНОВА
    ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ........................... 31 2.1. Основные термины и определения ТАУ ........................................ 31 2.2. Классификация АСР ........................................................................ 37 2.3. Классификация элементов автоматических систем...................... 40 2.4. Специальные методы управления .................................................. 41 2.5. Косвенный контроль ....................................................................... 44 2.6. Адаптивное регулирование ............................................................. 45 2.7. Автоматические регуляторы с моделью в контуре управления .............................................................................................. 46 2.8. Оптимальное управление ............................................................... 48
    Контрольные вопросы ................................................................................ 50 3. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
    ПРОЦЕССОВ .............................................................................................. 51 3.1. Основные требования, предъявляемые к системам автоматизации и управления технологическими объектами .............. 51 3.2. Соответствие классической архитектуры компьютера требованиям систем управления ........................................................... 54

    4 3.3. Недостатки классической параллельной шины ............................ 57 3.4. Использование локальной сети внутри контроллера вместо параллельной шины ................................................................... 59 3.5. Контроллеры с последовательной шиной ...................................... 63
    Контрольные вопросы ............................................................................ 66 4. СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ. СОСТАВ.
    НАЗНАЧЕНИЕ ............................................................................................ 67 4.1. Состав и назначение технических средств .................................... 67 4.2. Структура АСУ ТП, автоматического регулирования и автоматического управления .............................................................. 69
    Контрольные вопросы ................................................................................ 73 5. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ.
    ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ПРИБОРОВ. ДАТЧИКИ.
    ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ........................................................ 74 5.1. Государственная система приборов ............................................... 74 5.2. Классификация КИП ....................................................................... 77 5.3. Виды первичных преобразователей ............................................... 80 5.4. Современные схемы подключения датчиков и первичных преобразователей .................................................................................... 83
    Контрольные вопросы ................................................................................ 85 6. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ,
    ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЯЖЕНИЯ .................................................................. 86 6.1. Методы и приборы для измерения температуры .......................... 86 6.2. Методы и приборы для измерения давления и разряжения ......... 93
    Контрольные вопросы ............................................................................. 102 7. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ПАРА,
    ГАЗА И ЖИДКОСТИ, УРОВНЯ ВЕЩЕСТВА. ДАТЧИКИ
    ПОЛОЖЕНИЯ И СКОРОСТИ ................................................................ 103 7.1. Классификация приборов для измерения расхода пара, газа и жидкости ........................................................................................... 103 7.2. Методы и приборы для измерения уровня ................................. 113 7.3. Измерение положения, перемещения и скорости ...................... 117
    Контрольные вопросы ............................................................................. 122

    5 8. ТИПИЧНЫЕ СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДАТЧИКОВ
    И ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ. НОРМАЛИЗАТОРЫ ......... 123 8.1. Схемы подключения ..................................................................... 123 8.2. Роль и место преобразователя в структуре современной системы автоматизации технологических процессов...................... 126 8.3. Классификация нормирующих преобразователей ..................... 128 8.4. Системы с двойным преобразованием энергии ......................... 130 8.5. Системы с ШИМ-выпрямителем ................................................ 134
    Контрольные вопросы ............................................................................. 136 9. АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ И ЦИФРОАНАЛОГОВЫЕ
    ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ .............................................................................. 137 9.1. Цифроаналоговые преобразователи ............................................ 137 9.2. Аналого-цифровые преобразователи .......................................... 142
    Контрольные вопросы ............................................................................. 149 10. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.
    ЦИФРОВЫЕ СИГНАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССОРЫ .................................... 150 10.1. Программируемые логические контроллеры .......................... 150 10.2. Цифровые сигнальные процессоры ......................................... 155 10.3. Суперскалярные процессоры ................................................... 165 10.4. Гибридные ЦСП ........................................................................ 166 10.5. Программирование ЦСП .......................................................... 167
    Контрольные вопросы ............................................................................. 169 11. КОНТРОЛЛЕРЫ. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ МОДУЛИ
    УДАЛЕННОГО СБОРА ИНФОРМАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ .............. 170 11.1. Выбор типа микроконтроллера................................................. 170 11.2. Релейные универсальные контроллеры ................................... 173 11.3. Контроллеры фирмы ADVANTACH серии ADAM-5000 ........ 175 11.4. Контроллеры фирмы SIEMENS ................................................ 178 11.5. Контроллеры фирмы WAGO ..................................................... 180
    Контрольные вопросы ............................................................................. 182

    6 12. ПРИНЦИПЫ РЕАЛИЗАЦИИ СЕТЕВОГО
    ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. ИНТЕРФЕЙСЫ.
    ПРОМЫШЛЕННЫЕ ШИНЫ ................................................................ 183 12.1. Условия эксплуатации ............................................................... 185 12.2. Промышленные шины, лидирующие на рынке ...................... 186 12.3. Принципы построения промышленной сети .......................... 187 12.4. Структура интерфейсного взаимодействия в АСУ ТП .......... 189 12.5. Промышленные стандарты сетей ............................................. 191 12.6. Технологии беспроводной передачи данных .......................... 199
    Контрольные вопросы ............................................................................. 203 13. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ
    ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ....................................................... 204 13.1. Классификация исполнительных устройств ........................... 204 13.2. Классификация регулирующих органов ................................. 208 13.3. Исполнительные устройства насосного типа ......................... 210 13.4. Исполнительные устройства реологического типа ................ 211 13.5. Электрические исполнительные механизмы .......................... 212
    Контрольные вопросы ............................................................................. 222 14. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ДРОССЕЛЬНОГО
    ТИПА. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ..................................... 223 14.1. Исполнительные устройства дроссельного типа .................... 223 14.2. Исполнительные механизмы в системах управления.
    Регуляторы .......................................................................................... 224
    Контрольные вопросы ............................................................................. 236 15. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ.
    УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ .............................................................. 237 15.1. Понятие функциональной схемы автоматизации ................... 237 15.2. Позиционные обозначения приборов и средств автоматизации..................................................................................... 242
    Контрольные вопросы ............................................................................. 250

    7 16.СИСТЕМЫ СВЯЗИ И ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ............ 251 16.1. Основные характеристики средств воспроизведения и отображения информации .............................................................. 255 16.2. Классификация СОИ. Коллективные СОИ ............................. 267 16.3. Видеопреобразователи на управляемых транспарантах с жидкими кристаллами .................................................................... 272 16.4. Лазерные средства отображения информации ....................... 275 16.5. Плазменные и LED дисплейные модули ................................. 281
    Контрольные вопросы ............................................................................. 282 17. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ
    АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ................................................. 283 17.1. Требования, предъявляемые к программному обеспечению ....................................................................................... 283 17.2. Классификация программного обеспечения ........................... 285 17.3. SCADA-системы ....................................................................... 288 17.4. Системы автоматизированного проектирования .................... 292
    Контрольные вопросы ............................................................................. 298 18. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ
    АВТОМАТИЗАЦИИ ................................................................................ 299 18.1. Надежность автоматических систем ........................................ 299 18.2. Надежность автоматизированных систем ............................... 304 18.3. Современные подходы к проектированию человеко-машинных систем управления .......................................... 305 18.4. Методы повышения надёжности систем автоматизации, применяемые при проектировании ................................................... 311
    Контрольные вопросы ............................................................................. 313
    ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................ 314
    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................ 315

    8
    СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
    АСИО – автоматизированная система инструментального обеспече- ния
    АСНИ – автоматизированная система научных исследований
    АСР – автоматическая система регулирования
    АСТПП – автоматизированная система технологической подготовки производства
    АСУ – автоматизированная система управления
    АСУП – автоматизированная система управления производством
    АТСС – автоматизированная транспортно-складская система
    АЦП – аналого-цифровые преобразователи
    ГАЛ – гибкая автоматизированная линия
    ГАУ – гибкий автоматизированный участок
    ГАЦ – гибкий автоматизированный цех
    ГПМ – гибкий производственный модуль
    ГПС – гибкая производственная система
    ГСП – государственная система приборов
    ГТИ – генератор тактовых импульсов
    ДПЭ – двойное преобразование энергии
    ЖК – жидкие кристаллы
    ИБП – источник бесперебойного питания
    ИМ – исполнительный механизм
    ИОН – источник опорного напряжения
    ИУ – исполнительное устройство
    КИП – контрольно-измерительные приборы
    КФУ – контроллер функционального узла
    ЛУВС – локальные управляющие вычислительные сети
    ООС – отрицательная обратная связь
    ОС – обратная связь
    ОУ – объект управления
    ПЗУ – постоянное запоминающее устройство
    ПЛК – программируемый логический контроллер
    ПО – программное обеспечение

    9
    ПОС – положительная обратная связь
    ППИ – полупроводниковый индикатор
    ПС – производственная система
    ПЦС – процессор цифровых сигналов
    РО – регулирующий орган
    РТК – роботизированный технологический комплекс
    САиУ – средства автоматизации и управления
    САК – система автоматизированного контроля
    САПР – система автоматизированного проектирования
    САР – система автоматического регулирования
    САУ – система автоматического управления
    СМП – сигнальный микропроцессор
    СОИ – система связи и отображения информации
    СЧМ – система «человек-машина»
    ТАУ – теория автоматического управления
    ТП – технологический процесс
    ТС – термосопротивление
    ТЭДС – термоэлектродвижущая сила
    УВК – управляющий вычислительный комплекс
    УС – унифицированный сигнал
    УСО – устройство сопряжения с объектом
    УТ – управляемые транспаранты
    УТС – унифицированный токовой сигнал
    УУ – управляющее устройство
    УЧПУ – устройство числового программного управления
    ФУ – функциональный узел
    ЦАП – цифроаналоговый преобразователь
    ЦСП – цифровой сигнальный процессор
    ЭИМ – электрический исполнительный механизм
    ЭЛИ – электролюминесцентный индикатор
    ЭО – элемент отображения
    ЭФИ – электрофоретический индикатор

    10
    ПРЕДИСЛОВИЕ
    В учебном пособии «Технические средства автоматизации и управления» изложены принципы реализации комплекса мер по автоматизации объекта управления.
    Основной задачей учебного пособия является систематизация и структурирование знаний и умений студентов в области систем автоматизации и трансляция их в русло прикладного использова- ния.
    В книге 18 разделов, представляющих собой одноименные лекции.
    Первые четыре раздела посвящены методической организа- ции плана мероприятий по автоматизации. Дана классификация производственных систем, рассмотрены вопросы эволюционного развития автоматизированных комплексов, представлены основ- ные принципы автоматического управления, требования к орга- низации системы автоматизации технологических процессов, формализованы состав и назначение технических средств автома- тизации и управления.
    В 5-9 разделах раскрыты вопросы организации процесса по- лучения измерительной информации об объекте, ее нормализации и преобразования.
    В 10 и 11 разделах изложены вопросы цифровой обработки информации, описаны цифровые сигнальные процессоры, кон- троллеры систем автоматизации и управления, микропроцессор- ные модули удаленного сбора.
    В 12 разделе представлены принципы реализации информа- ционного обмена, дана характеристика протоколов передачи дан- ных, интерфейсов и типичных промышленных шин систем авто- матизации.
    Принципы организации исполнительной ветви системы авто- матизации, исполнительные устройства и механизмы различного типа рассмотрены в разделах 13 и 14.

    11
    Условные обозначения приборов и средств автоматизации на функциональных схемах автоматизации, а также сопровождаю- щие их примеры приведены в разделе 15.
    Раздел 16 посвящен применению современных средств связи и систем отображения информации. В нем представлены вариан- ты организации индивидуальных и коллективных систем отобра- жения информации.
    В разделе 17 дана информация о программном обеспечении систем автоматизации, приведена классификация программного обеспечения, описаны основные SCADA-пакеты.
    В разделе 18 представлены современные подходы к организа- ции человеко-машинных систем управления с точки зрения обес- печения их надежности и производительности, обозначены меро- приятия по комплексному обеспечению надежности и безопасно- сти человеко-машинных систем.
    Разделы 1–4, 10–12, 17 написаны кандидатом технических наук, доцентом Л. А. Стешиной; разделы 5–9, 13–16, 18 – канди- датом технических наук, доцентом И. В. Петуховым.

    12
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   24


    написать администратору сайта