Электронные устройства систем управления — Южно-Уральский государственный университет

1. Образование
2. Учебный план 15.03.04, 2019, (4.0), Автоматизация технологических процессов и производств
3. Электронные устройства систем управления

Программа дисциплины

Цели и задачи дисциплины

Целью изучения дисциплины «Электронные устройства систем управления» является теоретическая и практическая подготовка студентов в области электронной техники в виде формирования у них знаний и умений анализа, синтеза и исследования типовых электронных устройств, используемых в системах управления, а также выработки положительной мотивации к самостоятельной деятельности. Основная задача дисцилины – формирование знаний о принципах работы электронных элементов, умения анализировать работу электронных устройств, производить расчет режимов работы элементов этих устройств, разумно выбирать из имеющегося набора серийно выпускающихся элементов необходимые, производить синтез заданных параметров электронных устройств.

Краткое содержание дисциплины

Основными разделами курса являются: усилители: основные технические показатели и классификация; простейшие усилительные каскады; усилители постоянного тока, дифференциальные усилительные каскады; операционные усилители: принципы построения, основные технические показатели; простейшие схемы на операционных усилителях; обратные связи в усилителях, их влияние на основные характеристики и параметры усилителей; избирательные усилители и генераторы на операционных усилителях; транзисторные каскады усиления мощности; источники питания электронной аппаратуры: выпрямители, сглаживающие фильтры, стабилизаторы тока и напряжения; ключевой режим работы транзисторов, методы улучшения характеристик транзисторных ключей; импульсный режим работы операционных усилителей, компараторы напряжения, мультивибриторы, генераторы треугольного и пилообразного напряжения; преобразователи напряжения в ток, идеальные выпрямители, функциональные преобразователи; цифро-аналоговые преобразователи; силовые транзисторные преобразователи.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Выпускник должен обладать:

• ПК-7 способностью участвовать в разработке проектов по автоматизации производственных и технологических процессов, технических средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством, в практическом освоении и совершенствовании данных процессов, средств и систем
• ПК-8 способностью выполнять работы по автоматизации технологических процессов и производств, их обеспечению средствами автоматизации и управления, готовностью использовать современные методы и средства автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством

Электронные устройства на борту | Аэрофлот

Просим Вас ознакомиться с правилами использования электронных устройств во время полета,  чтобы не создавать помех для бортовых приборов и систем воздушного судна.

Теперь не потребуется выключать Ваш мобильный телефон или планшет даже на этапах взлета и посадки, Вам всего лишь нужно включить на устройстве автономный режим («авиарежим») или отключить сотовую связь.

Разрешено

Электронные устройства, не имеющие функции обмена данными (GSM, Wi-Fi, Bluetooth), слуховые аппараты, кардиостимуляторы, прочее портативное/переносное оборудование, необходимое в медицинских целях (по согласованию с авиакомпанией на этапе бронирования билета) можно использовать на всех этапах полета.

Разрешено с ограничениями

Электронные устройства с функцией обмена данными (GSM, Wi-Fi, Bluetooth) можно использовать на борту:

• в автономном режиме (авиарежиме) с выключенными функциями GSM, Wi-Fi, Bluetooth – на всех этапах полета*;
• с включенной функцией GSM – в полете (кроме этапов руления, взлета, набора высоты, а также снижения и посадки воздушного судна) на воздушных судах, на которых предлагается услуга «Интернет на борту»;
• с включенной функцией Wi-Fi – в полете (кроме этапов руления, взлета, набора высоты, а также снижения и посадки воздушного судна) на воздушных судах, на которых предлагается беспроводная система развлечений или услуга «Интернет на борту»;
• с включенной функцией Bluetooth – в полете (кроме этапов руления, взлета, набора высоты, а также снижения и посадки воздушного судна) на воздушных судах Boeing 737/777, Airbus A320/A321/A330/A350.

*На время руления, взлета, набора высоты, а также снижения и посадки воздушного судна ноутбуки/нетбуки и/или другие электронные устройства большого размера и весом более 1 кг должны быть выключены и размещены в ручной клади.

В случае возникновения подозрений о влиянии вышеперечисленных приборов на нормальную работу систем навигации и радиосвязи воздушного судна, командир корабля, с целью обеспечения безопасности полета, имеет право потребовать от пассажиров прекращения использования всех электронных приборов в течение всего полета, за исключением слуховых аппаратов, кардиостимуляторов и другого оборудования, обеспечивающего жизнедеятельность.

Перевести устройства в обычный режим можно после прибытия в аэропорт назначения и открытия дверей самолета.

Запрещено

Приемо-передающие устройства, использующие радиосвязь, в том числе спутниковые телефоны, радиоприемники, радиопередатчики, переносные рации («Walkie-Тalkie»), портативные телевизоры, любительские радиоприемники, портативные приемо-передающие радиостанции, устройства/игрушки с дистанционным управлением, беспроводные микрофоны использовать запрещено.

Если Ваше устройство издает звуковые сигналы, необходимо использовать наушники.

Типы устройств управления и типы контроллеров в системах управления

Средства управления и контроллеры — это механические, электромеханические или электронные устройства, которые используют входные сигналы для изменения условий или значений в процессах или контроля доступа к зданиям, закрытым зонам и т. д. Контроллеры обычно получают входное напряжение от источников, анализируют входные данные, а затем наблюдают за изменениями состояния с помощью выходных сигналов. Некоторые контроллеры представляют собой простые ручные устройства для управления потоком воздуха, например. Контроллеры двигателей относятся к семейству «Контроллеры двигателей и приводы».

Типы устройств управления и контроллеров

Типы контроллеров — контроллер доступа

Изображение предоставлено: Shutterstock/zhu difeng

Системы контроля доступа

Системы контроля доступа — это электронные или электромеханические устройства или системы, состоящие из удаленных станций и централизованных станций управления, которые используются для наблюдения за безопасностью и для управления перемещением персонала, транспортных средств, материалов и т. д. через входы и выходы. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип и метод идентификации. Система контроля доступа использует методы идентификации, такие как распознавание лиц, отпечатки пальцев, обнаружение металла, штрих-кодирование и карты считывания, чтобы разрешить вход и выход из различных охраняемых зон. Их также можно использовать для отслеживания перемещений сыпучих материалов, для разрешения использования определенных машин, таких как рентгеновское оборудование, или для продажи различных инструментов. Типичные области применения включают операции с высоким уровнем безопасности на военных объектах.

Контроллеры расхода

Контроллеры потока представляют собой механические или электромеханические устройства, состоящие из измерительных датчиков или управляющих элементов, которые используются для обеспечения потока среды в производственных процессах. Ключевые характеристики включают предполагаемое применение, тип, среду, скорость потока, тип соединения, номинальное давление, а также способ монтажа. Контроллеры потока используются в основном в приложениях управления технологическими процессами. Они предназначены для газов, а также жидкостей многих типов и доступны во многих размерах и конфигурациях в зависимости от области применения. Некоторые регуляторы потока состоят из механических клапанов, в то время как другие управляются и контролируются электронным способом. Контроллеры потока иногда называют контроллерами дозирования из-за их способности точно контролировать различные ингредиенты, например, в процессе химического дозирования.

Контроллеры уровня

Контроллеры уровня представляют собой механические или электромеханические устройства, используемые для контроля уровня в цистернах, чанах и т. д. обычно с помощью насосов, и их иногда называют контроллерами насосов. Некоторые контроллеры уровня включают в себя датчики или другие средства определения уровня продуктов в емкостях и т. д., в то время как другие требуют входных сигналов от удаленных переключателей или датчиков. Ключевые характеристики включают предполагаемое применение, тип среды и метод управления. Контроллеры уровня используют датчики различных типов, включая кондуктивные, емкостные, оптические и ультразвуковые, в дополнение к механическим рычагам, поплавкам и рычагам. Их можно использовать для жидкостей или сыпучих сухих грузов, таких как зерно или порошки. Многие отрасли промышленности используют регуляторы уровня в различных процессах. Контроллер уровня получает входной сигнал, сравнивает его с заданным значением и посредством выходного сигнала регулирует уровень в соответствии с требованиями процесса.

Контроллеры давления

Контроллеры давления

— это электромеханические устройства, используемые для управления технологическим/системным давлением в различных промышленных процессах. Ключевые характеристики включают предполагаемое применение, тип, метод управления, чувствительный элемент и диапазон давления. Типы регуляторов давления включают дифференциальный зазор, пропорциональные, двухпозиционные и другие. Они основаны на различных чувствительных элементах, таких как сильфоны, диафрагмы, капсулы, трубки Бурдона и т. д. В процессе работы контроллер получает входное давление процесса/системы, сравнивает его с требуемой уставкой в ​​контроллере давления, а затем выводит сигнал (обычно на регулирующий клапан), который регулирует давление процесса/системы (при необходимости) до заданного значения.

Программируемые логические контроллеры

Программируемые логические контроллеры

— это электронные устройства, используемые для управления автоматическим оборудованием, процессами и т. д. Ключевые характеристики включают предполагаемое применение, тип, функцию, способ монтажа, а также требования к питанию. Программируемые логические контроллеры конфигурируются с использованием ряда модулей ввода и вывода. Они управляют различными рабочими параметрами и функциями, получая входные сигналы из различных источников и регулируя функции машины в соответствии с требованиями процессов с помощью наборов запрограммированных инструкций. Некоторые производители ПЛК начали продавать программируемые контроллеры автоматизации или PAC, которые имеют функции, выходящие за рамки обычных ПЛК, но выполняют аналогичные задачи. ПЛК имеют модульную конструкцию и могут быть оснащены различными модулями для ввода, вывода и т. д.

Универсальные контроллеры процесса/температуры

Универсальные контроллеры процесса/температуры

— это электронные устройства, используемые для управления различными параметрами процесса, включая температуру. Ключевые характеристики включают в себя предполагаемое применение, метод управления, типы входов и выходов, характеристики, тип соединений и способ монтажа, количество входов, интерфейс связи, а также характеристики мощности для процесса ввода и вывода. Универсальные контроллеры процесса/температуры используются в основном в производственных приложениях для обеспечения того, чтобы различные значения процесса находились в пределах их рабочих диапазонов. Несколько типов методов управления включают заданное значение, пропорциональное регулирование и т. д., а также типы ввода, такие как термопары, напряжение и т. д., которые используются для определения и управления параметрами процесса. Контроллеры могут быть установлены в панелях, стенах, DIN-рейках и т. д. Типичные области применения включают котлы, лазеры, резервуары, формовочные машины, насосы, печи и т. д.

Приложения и отрасли

Средства управления и контроллеры варьируются от относительно простых устройств управления насосами для измерения уровня до сложных ПЛК с множеством функций ввода/вывода и сетевой связью, используемых для полной автоматизации производства. Некоторые регуляторы потока для пневматических систем представляют собой не что иное, как регулируемые вручную клапаны, которые изменяют поток воздуха в пневматических системах.

Многие контроллеры процессов используют ту или иную форму ПИ- или ПИД-управления, аббревиатуры для пропорционально-интегрального и пропорционально-интегрально-дифференциального управления. Эти алгоритмы управления в основном работают, чтобы уменьшить ошибки перерегулирования и недорегулирования в контурах управления, когда они пытаются достичь заданных значений контроллера. On/Off и Proportional — другие более простые методы управления.

В зависимости от типа контроллера, некоторые будут полагаться на внешние датчики для входов и электрических контуров или электронное переключение для своих выходов, в то время как другие полагаются на встроенные датчики. Некоторые контроллеры являются модульными, например ПЛК, которые часто состоят из базовых блоков процессора и одного или нескольких модулей ввода/вывода, связи и т. д. ПЛК — это контроллеры общего назначения, которые можно настроить для управления процессами, работой оборудования и т. д. Другое контроллеры больше адаптированы к задачам управления и обычно продаются для управления конкретными переменными процесса, хотя многие из них используют модульные подходы к их настройке.

Соображения

Контроллеры

часто называют одноконтурными или многоконтурными в зависимости от количества входов и выходов. Многоконтурные контроллеры могут получать данные более чем от одного датчика и могут выводить функции управления более чем на одно устройство. Контроллеры часто монтируются в корпусах и панелях управления с функциями отображения и выбора, доступными на передней части корпуса и дверей панели. Обычно доступны как светодиодные, так и ЖК-дисплеи. В некоторых конструкциях ПЛК главный контроллер размещается за дверцей панели и используются устройства, устанавливаемые на дверце, для отображения состояния и выбора различных функций управления.

Важные атрибуты

Метод управления

Выбор метода управления зависит от типа контроллера, но обычно выбор варьируется от простейших форм включения/выключения до более сложных типов ПИД-регулятора.

Типы ввода

Типы входов будут различаться в зависимости от контроллера, при этом термопара и RTD являются общими для контроллеров температуры.

Типы выходов

Типы выходов опять же зависят от типа контроллера, многие из которых используют токовые петли или реле 4-20 мА.

Особенности

Функции контроллеров зависят от типа контроллера и метода управления. Среди общих функций — автонастройка, сигнализация, взрывозащищенность и т. д.

Связанные категории товаров

• Датчики/детекторы/преобразователи  см. наше Руководство по покупке датчиков/детекторов/преобразователей.
• Контроллеры двигателей и приводы  см. наше Руководство по покупке контроллеров двигателей и приводов.
• Мониторы  обычно представляют собой электронные устройства, используемые для удаленного или удобного просмотра информации по мере необходимости.
• Системы сбора данных  (сокращенно DAQ или DAS) собирают аналоговые сигналы от датчиков, измеряющих образцы реального мира, и преобразовывают их в цифровые форматы, которые обрабатываются компьютерами.
• Регистраторы данных  – это электронные устройства хранения данных, которые используются для сбора и записи различных данных измерений во времени.
• Переключатели  – это электромеханические устройства, используемые в электрических цепях.
• Термопары  – механические устройства, образованные из разнородных металлических проводов, сваренных вместе, и используемые для измерения температуры.
• Подвесные устройства  или подвесные станции — это устройства, используемые для управления или программирования машин или роботов с удаленных или безопасных расстояний.
• Таймеры  – это устройства, которые используются для измерения прошедшего времени.

Ресурсы

Общий

• Краткий глоссарий терминов управления процессами http://www.expertune.com/glossary.aspx
• ISA поддерживает коллекцию статей по автоматизации, некоторые из которых посвящены элементам управления и контроллерам https://www.isa.org/
• Общее обсуждение ПИД-регулятора http://www.csimn.com/
• Торговые группы https://www.isa.org
• Устройства шины Controller Area Network (CAN) (электронные блоки управления (ECU)) https://www. trombetta.com/products/canopen-devices/

Прочие датчики Артикул

• Лучшие поставщики и производители датчиков движения в США и за рубежом
• Емкостные датчики приближения
• Типы датчиков температуры
• Ведущие биосенсорные компании в США и за рубежом
• Датчики угла поворота вала
• Ведущие поставщики и производители датчиков приближения в США и во всем мире
• Анализаторы выхлопных газов
• Лучшие производители и поставщики датчиков температуры
• Лучшие производители и поставщики датчиков в США
• Световые датчики движения
• Лучшие поставщики и производители датчиков давления в США
• Типы датчиков давления — руководство
• Различные типы датчиков и их применение (например, электрические датчики)
• Все о датчиках положения — типы, применение и характеристики)
• Все о детекторах радиации
• Все о датчиках движения
• Все о датчиках частиц
• Все о фотоэлектрических датчиках
• Ведущие компании Интернета вещей (IOT) в США
• Все о датчиках утечек — как они работают и их применение
• Все о датчиках температуры – принцип их работы и области применения
• Все о датчиках влажности
• Все о датчиках расхода
• Все о дефектоскопах, включая ультразвуковое и вихретоковое обнаружение
• Все о датчиках пламени (стержни пламени, оптические датчики и визуальная визуализация пламени)
• Все о датчиках зрения и изображений
• Все о металлодетекторах и датчиках
• Все о датчиках силы — типы и принципы их работы
• Все о газовых и химических сенсорах
• Все об электрических датчиках — Датчики тока и напряжения
• Что такое термистор и как он работает?

Прочие «Типы» изделий

• Различные типы воздушных фильтров
• Типы катушек индуктивности и сердечников
• Аэрокосмический крепеж: типы и материалы
• Типы защелок
• Типы труб из нержавеющей стали
• Типы медицинской упаковки — Руководство для покупателей ThomasNet
• Типы контроллеров двигателей и приводов
• Типы ЧПУ
• Типы порошковых покрытий
• Типы фенолов и фенольных материалов — Руководство для покупателей ThomasNet
• Типы операций высечки
• Типы сверл с ЧПУ
• Типы мультиплексоров
• Типы кримперов — Руководство по покупке ThomasNet
• Типы датчиков температуры
• Типы розеток
• Три типа медицинских покрытий
• Типы пружин — руководство по покупке Томаса
• Типы защитных перчаток
• Типы ограждений — Руководство для покупателей ThomasNet

Еще из раздела Инструменты и элементы управления

Что такое система управления? | Определение из TechTarget

К

• Пол Кирван

Что такое система управления?

Система управления представляет собой набор механических или электронных устройств, которые регулируют другие устройства или системы посредством контуров управления. Как правило, системы управления компьютеризированы.

Системы управления являются центральной частью производства и распределения во многих отраслях. Технологии автоматизации играют большую роль в этих системах. Типы контуров управления, которые регулируют эти процессы, включают промышленные системы управления, такие как диспетчерское управление и сбор данных, системы и распределенные системы управления.

Как используются системы управления?

Системы управления используются для повышения производительности, эффективности и безопасности во многих отраслях:

• Сельское хозяйство.
• Химические заводы.
• Целлюлозно-бумажные комбинаты.
• Промышленный и производственный контроль качества.
• Управление котлами и работа силовой установки.
• Экологический контроль.
• Водоочистные и канализационные очистные сооружения.
• Пищевая промышленность и пищевая промышленность.
• Металл и шахты.
• Фармацевтическое производство.
• Рафинирование сахара.

Ниже приведены конкретные примеры использования систем управления в промышленных процессах:

• Органы управления котлами в системах отопления и электростанций.
• Мониторинг трубопровода.
• Водораспределительные системы.
• Системы очистки сточных вод.
• Системы распределения электроэнергии.

Каковы основные типы систем управления?

Обычно используются два типа систем управления: системы без обратной связи и системы с обратной связью.

Открытый контур

Эти системы управления работают с участием человека. Действие управления не зависит от выхода. В домашнем использовании стиральная машина является примером системы с разомкнутым контуром, потому что кто-то должен сделать выбор среди настроек для ее работы. Система светофоров, основанная на времени, является промышленным примером системы управления с разомкнутым контуром, в которой инженеры-дорожники должны определять время включения сигналов остановки, движения и предупреждения.

Рис. 1. В разомкнутой системе управления человек-оператор вводит данные и оценивает результаты.

Замкнутый контур

Этими системами можно активно управлять или настроить их на автономную работу. Они используют сигналы обратной связи от системы для обеспечения автоматического управления и поддержания определенных настроек или желаемого состояния без вмешательства человека. Некоторые контуры управления можно переключать между закрытым и открытым режимами. В открытом состоянии переключаемая петля управляется вручную; в закрытом состоянии он может быть полностью автоматизирован.

Термостат является примером замкнутой системы. Он включает и выключает систему отопления на основе сигналов, которые она получает от датчиков, контролирующих температуру воздуха. Контроль температуры является особенно важной частью поддержания надлежащей среды в центре обработки данных.

На рис. 2 техник управляет системой, которой можно управлять удаленно. Технический специалист регулярно отправляет входные сигналы на устройство, а оно отправляет выходные сигналы через контур обратной связи и датчик, который контролирует устройство. Когда датчик получает сигнал об ошибке от устройства, он отправляет предупреждающее сообщение по контуру обратной связи техническому специалисту, который затем отправляет на устройство инструкции по противодействию отрицательной обратной связи.

На рис. 2 также изображена система управления с обратной связью. Система управления нуждается в данных обратной связи для управления устройством.

Рис. 2. В системах управления с обратной связью датчики и контур обратной связи позволяют системе функционировать как с вмешательством человека, так и без него.

Из чего состоит система управления?

Контуры управления, составляющие систему в целом, обычно включают датчик, контроллер и исполнительный элемент управления. Датчик считывает переменную процесса или соответствующее измерение управления процессом. Контроллер получает сигнал от датчика и передает его на КИПиА, выносные терминалы и исполнительные органы управления. Там переменная процесса настраивается так, чтобы поддерживать ее постоянной на выбранном заданном уровне.

Другие компоненты в модулях контура управления включают программируемые логические контроллеры, программируемые контроллеры автоматизации, удаленные терминалы, управляющие серверы и интеллектуальные электронные устройства.