Задающие устройства и устройства сравнения

Задающие устройства

Назначением задающего устройства является ввод в систему автоматического управления задающего воздействия, которое в том или ином виде содержит информацию о желаемом течении управляемого процесса.

В замкнутых системах, где осуществляется регулирование по отклонению, задающее устройство вводит заданное значение регулируемой координаты. В разомкнутых системах, где осуществляется регулирование по возмущению, задающее устройство как отдельный элемент отсутствует, и заданное значение регулируемой координаты вводится начальной настройкой системы.

В замкнутых и разомкнутых системах автоматического управления с логическими программами рабочую программу вводит задающее устройство.

В системах регулирования задающее воздействие содержит информацию количественного характера, выраженную в дискретной или непрерывной форме.

В системах с логическими программами наряду с информацией количественного характера используются команды типа включить, выключить, вперед, назад и т. п.

Характер задающего воздействия и объем содержащейся в нем информации определяют конструкцию задающего устройства. Простейшими задающими устройствами являются потенциометры, в которых входной величиной является перемещение, а выходной — электрический сигнал (ток, напряжение). Например, потенциометр, движок которого в начале процесса установлен в определенное положение, т. е. с выхода которого подается в САР определенное напряжение, может служить простейшим задающим устройством для стабилизирующей системы.

Если же движок потенциометра связан с механизмом, осуществляющим его перемещение в течение рабочего процесса, это будет задающее устройство с переменным задающим воздействием.

Автоматические системы с программным управлением, используемые в промышленности, весьма разнообразны и имеют задающие устройства различной степени сложности.

Рис. 5.1. Схема командоаппарата непрерывного действия (а) и диаграмма изменения его выходного сигнала во времени (б).

Наиболее простые автоматические системы с постоянной программой без информационных звеньев обратной связи обычно работают с периодической повторяемостью рабочих циклов, т. е. по окончании одного цикла автоматически начинается следующий, и т. д.

В качестве задающих устройств в таких системах используют командоаппараты, которые могут быть механическими, электрическими, гидравлическими, а также комбинированными.

По виду выходной величины различают командоаппараты непрерывного (рис. 5.1) и дискретного (рис. 5.2) действия.

Принцип действия командоаппаратов всех типов одинаков: распределительный вал вращается с постоянной скоростью от синхронного двигателя или привода самого автоматизированного.

Рис. 5.2. Схема командоаппарата дискретного действия (контактного) устройства, совершая один оборот за заданное время цикла. На валу насажены кулачки, воздействующие на электрические контакты и рычаги, открывающие и закрывающие пневмоклапаны или другие управляющие органы. Фазные углы между кулачками можно регулировать, так как конструкция крепления предусматривает возможность угловых смещений. Можно менять и форму кулачков.

За один оборот вала все кулачки и рычаги формируют один цикл задающих команд, посылаемых в автоматическую систему. При этом фактическое выполнение команд не влияет на ход задающего устройства (разумеется, кроме аварийных режимов, когда приборы защиты выключают всю систему).

В автоматических программных системах, имеющих цепи обратной связи, использование задающих устройств типа командоаппаратов не всегда приемлемо. В частности, они не могут применяться, когда начало последующей операции должно зависеть от окончания предыдущей. В качестве задающих устройств для таких систем используют шаговые командоконтроллеры или релейные логические схемы.

Действие шагового командоконтроллера аналогично действию командоаппарата; разница заключается только в том, что в последнем переход от одного состояния коммутируемых цепей к другому осуществляется не по временному закону, а в зависимости от команд, поступающих от управляемого объекта.

В качестве командоконтроллера может быть использован шаговый искатель или любой другой распределитель как с самостоятельным приводом, так и имеющий переменное сцепление посредством муфт с основным приводом машины.

Если функции задающего устройства выполняет релейная схема, то переход от одной операции рабочего цикла к другой осуществляется изменением состояния элементов схемы (срабатыванием, отпусканием) по командам, поступающим от объекта.

На рис. 5.3 показана такая схема. Автоматическое включение вращения шпинделя в цикле обработки осуществляется здесь после того, как деталь зажата в патроне; факт ее зажима контролируется срабатыванием реле давления гидросистемы (РД), т. е. когда оно срабатывает, включается привод шпинделя.

Рис. 5.3. Релейная схема, выполняющая функции задающего устройства.