|
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->12STAN OBECNY I TRENDY ROZWOJOWEW AUTOMATYCEProf. dr hab. inż. Jan Maciej KościelnyWykład 1.Wprowadzenie, pojęcia podstawoweSTAN OBECNY I TRENDY ROZWOJOWE W AUTOMATYCEOpracowanie wykonane w ramach Projektu „Centrum Kompetencji ZarządzaniaWłasnością Intelektualną IP-HUBIP-Gdzie, co, kiedy, ewentualnie tytuł1.1. Literatura do wykładu•ŻelaznyM.: Podstawy Automatyki. WNT, Warszawa 1976• Kościelny W.: Materiały pomocnicze do nauczania podstaw automatyki. OficynaWydawnicza PW, Warszawa 2001, wyd. III• Malinowski K, Tatjewski P.: Podstawy Automatyki. Preskrypt, PW.• Gessing R.: Podstawy automatyki. Wydawnictwo PolitechnikiŚląskiej,2001• Mazurek J., Vogt H.,ŻydanowiczW.: Podstawy automatyki. Oficyna Wydawnicza PW,Warszawa 2002• Kościelny W.: Podstawy automatyki, część II. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej,1984••••Zieliński C.: Podstawy projektowania układów cyfrowych. PWN, Warszawa, 2003Misiurewicz P.: Podstawy techniki cyfrowej. WNT, Warszawa 1982Kościelny W.: Podstawy automatyki, cz. 2. WPW, Warszawa 1984Tatjewski P.: Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych. Akademicka OficynaWydawnicza EXIT, Warszawa, 2002• Kościelny J.M.: Diagnostyka zautomatyzowanych procesów przemysłowych. AkademickaOficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2001.• Kościelny J.M.: Systemy Automatyki. Preskrypt, PW.3Plan wykładu4• Definicja automatyki jako dziedziny nauki i techniki• Krótki rys historyczny• Pojęcia podstawowe: sygnał, informacja, elementautomatyki, układ automatyki, obiekt, regulator• Procesy ciągłe i dyskretne• Sterowanie i regulacja• Klasyfikacje układów automatyki1.2. Definicja automatykiAutomatyka– dziedzina nauki i techniki zajmująca się zagadnieniamisamoczynnego (automatycznego) sterowania i automatycznej kontroliSterowaniemnazywa się celowe oddziaływanie na danyproces,wsposób zamierzony, mający doprowadzić do spełnienia określonego celu.Proces, na który wywiera się oddziaływanie sterujące, nazywa sięobiektem sterowaniaMechanizacja– uwolnienie człowieka od roliźródłaenergii niezbędne dorealizacji procesu, a pozostawienie mu jedynie funkcji kontroli isterowaniaAutomatyzacja– wyeliminowanie pracy człowieka (umysłowej ifizycznej) przez zastąpienie go automatemAutomat– urządzenie działające samoczynnie51.3. HistoriaHistoria - StarożytnośćZegar wodny– Ktesibios (285-222 przed Chr.)• wykorzystuje układ regulacji natężenia przepływu wody• pływak G utrzymuje stały poziom wody w zbiorniku BCDE, dziękiczemu strumień wypływający z tego zbiornika jest stały.http://free.of.pl/z/zst/pomoce/publikacje/automatyka.pdf6Historia - starożytnośćAutomat do otwierania drzwi teatrzyku marionetek– Heron (I/II w.)Ogrzana woda przelewa się z okrągłego zbiornika do naczynia poprzezrurkę zakrzywioną w kształcie litery „U”. Naczynie staje się cięższe ipociąga za sobą linkę, której mechanizm działania nie wymaga jużżadnychkomentarzy.7Historia –Średniowiecze,OdrodzenieŚredniowiecze:Androidy (np. gadająca głowa)- Roger Bacon (1214-1292),-Św.Albert Wielki (ok. 1200-1280)Odrodzenie:Automatyczne krosno tkackie,łódźpodwodna, samopowtarzalnakatapulta, latającyżelaznyorzeł, sztuczna mucha8http://free.of.pl/z/zst/pomoce/publikacje/automatyka.pdf- Leonardo da Vinci (1492 -1519), Johannes Muller (1436 – 1476)Rysunek przyrządów do dźwigania wody, 1480-82http://free.of.pl/z/zst/pomoce/publikacje/automatyka.pdfHistoria - XVIII wiekMagiczne automaty - androidy grające, piszące itp.,śpiewająceptakiteatry magiczne, zegary z ruchomymi figurkami:- Jacgues de Vaucanson (1709 -1782),- Pierre Jaguet – Droz (ok. 1721-1790)http://free.of.pl/z/zst/pomoce/publikacje/automatyka.pdf9Historia - XVIII wiekRegulator prędkości obrotowej maszyny parowej– J. Watt, 1736 -1819)10KaczkaKlawikordzistkaRysownikhttp://free.of.pl/z/zst/pomoce/publikacje/automatyka.pdfHistoria - XX wiekAutomatyka jako nauka teoretyczna1892 – Lapunow – stabilność punktu równowagi1895 – Routh i Hurwitz – kryterium stabilności1922 – Minorsky – regulator PID (pierwsza publikacja)1932 – Nyquist – kryterium stabilności1936 – Ziegler i Nichols – regulator PID1942 – Ziegler i Nichols – reguły doboru nastaw regulatora PID1956 – Pontriagin – zasada maksimum1956 – Bellman – programowanie dynamiczne11Historia - XX wiek• W 1923 roku w USA rozpoczęła pracę pierwsza automatyczna liniaprodukcyjna• W 1947 roku pierwszy bezzałogowy lot samolotu typu Douglas 054• W latach pięćdziesiątych: obrabiarki sterowane numerycznie• 1969 – mikroprocesor• 1969 - Pierwszy sterownik programowalny Modicon 084 opracowanyprzez Dicka Morleya• 1974 – pierwszy system DCS• W latach siedemdziesiątych roboty przemysłowe i zautomatyzowanemagazyny,• W latach osiemdziesiątych buduje się całkowicie zautomatyzowane linieprodukcyjne.• Komputery – gwałtowny rozwój automatyzacji121.4 Stan aktualnyPrzykład zautomatyzowanej linii produkcyjnej13Stan aktualnySterownia w zakładach chemicznych14Stan aktualnyStruktura systemu automatyzacjiprzedsiębiorstwaDistributedControlSystem(DCS)151.5. Pojęcia podstawoweSygnał -przebieg zmian w czasie określonej wielkości fizycznej,wyrażający w umowny sposób informację.16Pojęcia podstawoweElement automatyki(człon) - podzespół, zespół, przyrząd lub urządzenie,w którym można wyróżnić sygnał wejściowy i sygnał wyjściowy -rys. a, lub sygnały wejściowe i wyjściowe - rys. b.17Pojęcia podstawoweSterowanie automatyczne-oddziaływanie naproces,któregozamierzony przebieg chcemy uzyskać, bez udziału człowieka, zapomocą urządzeń nazywanych ogólnie aparaturą automatyki.18Proces, na który wywiera się oddziaływanie sterujące, nazywa sięobiektem sterowaniaUkład automatyki- zespół wzajemnie powiązanych elementów biorącychudział w sterowaniu automatycznym danego procesu(uporządkowany zgodnie z kierunkiem przekazywania sygnałów)1.6. Sygnały w układach automatykiSygnałemjest przebieg zmian w czasie określonej wielkości fizycznej, wyrażającyw umowny sposób informację. Sygnał charakteryzują treści fizyczne oraz parametrinformacji:Treść fizyczna sygnałuokreśla rodzaj wielkości fizycznej jaką jest ten sygnał. (np.ciśnienie sprężonego powietrza, ciśnienie oleju, natężenie prądu stałego itd.)Parametr informacjiokreśla sposób przenoszenia informacji oraz wartość sygnałulub zakres zmian, np. chwilowa wartość sygnału ciśnieniowego hydraulicznego -1600 kPa, zakres zmian wartości amplitudy sygnału ciśnieniowegopneumatycznego – 20 ÷100 kPaSygnał analogowycharakteryzuje się tym,żewartości wielkości sygnalizowanejsą jednoznacznie i w sposób ciągły odwzorowywane na wartości parametruinformacji, Sygnał może byćciągły i nieciągły.Sygnał dyskretnycharakteryzuje się określoną liczbą dyskretnych wartościparametru informacji. Szczególnym przypadkiem sygnałów dyskretnych są sygnałybinarne – {0,1})19Sygnały w układach automatykiSygnały dyskretne (wielostanowe) można otrzymać z sygnału ciągłegow wyniku kwantowania wartościDyskredytacja wartości - kwantowanieDyskredytacja w czasie - próbkowanie20yy4321tTptInformacja -wartość lub kształt przebiegu sygnału [ Pobierz całość w formacie PDF ] |
Podobne
|