Как составить структурную схему устройства

Что такое структурная схема

Структурная схема показывает основные функциональные части электронного изделия, назначение электронных блоков и взаимосвязи между ними. Схема отображает принцип действия электронных аппаратов в общем виде.
Действительное расположение компонентов на структурной схеме не учитывают и способ связи не раскрывают. Построение схемы должно давать наглядное представление о

• Электронном изделии,
• последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. Функциональные части на схеме показаны в виде прямоугольников или условных графических обозначений. При изображении функциональных частей в виде прямоугольников их наименования, типы и обозначения вписывают внутрь прямоугольников.

Направление хода процесса, происходящего в изделии, показаны стрелками, соединяющими функциональные части. На схемах простых изделии функциональные части располагают в виде цепочки в соответствии с ходом рабочего процесса в направлении слева направо. Схемы, содержащие несколько основных рабочих каналов, рекомендуется вычерчивать в виде параллельных горизонтальных строк.

Ниже на нескольких примерах показаны правила и особенности построения структурных схем устройств и систем.

На рис.1 приведена упрощенная структурная схема телефона

Мобильный телефон имеет структуру микропроцессорной системы, которая содержит: — ЦП (один или два)

— память (ОЗУ ПЗУ)

— контролер питания

— контролер зарядки

— контролер (зачастую ПЛИС), усилитель, диплексер радиочастотного тракта

— другая периферия

Процессор как правило специализированный и содержит множество дополнительных возможностей.

Схемы электрические структурные

6.3.1 Схема электрическая структурная (код Э1) – схема, определяющая основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи.

Данные схемы разрабатывают при проектировании изделия на стадиях, предшествующих разработке схем других типов, и пользуются ими для общего ознакомления с изделием.

6.3.2 На схеме электрической структурной изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и основные взаимосвязи между ними.

Функциональные части изделия в соответствии с ГОСТ 2.721 изображают в виде прямоугольников, с размерами 10х10 или 10х15 мм или УГО, приведенных в соответствующих стандартах.

6.3.3 Графическое построение схемы должно давать наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей изделия. На линиях взаимосвязей рекомендуется стрелками обозначать направление хода процессов, происходящих в изделии.

6.3.4 На схеме должны быть указаны наименования каждой функциональной части изделия, если для ее обозначения применен прямоугольник. Наименования в этом случае вписывают внутрь прямоугольников в соответствии с рисунком 6.13.

При большом количестве функциональных частей допускается взамен наименования проставлять порядковые номера справа от изображения или над ним, как правило, сверху вниз в направлении слева направо, В этом случае наименования указывают в таблице произвольной формы, помещаемой на поле схемы в соответствии с рисунком 6.14.

Порядковый номер	Наименование
1	Антенна
2	Колебательный контур
3	Детектор
4	Усилитель
5	Источник питания
6	Телефон

Рисунок 6.14 – Схема электрическая структурная приемника прямого усиления
Следует обратить внимание на то, что при использовании цифровых обозначений вместо наименований функциональных частей наглядность схемы существенно ухудшается, так как назначение каждой функциональной составной части выясняется не только по изображению, но и с помощью перечня, приведенного в таблице.

ВНИМАНИЕ: В СТУДЕНЧЕСКИХ РАБОТАХ И ПРОЕКТАХ ПРИ ВЫПУСКЕ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТРУКТУРНЫХ, НАИМЕНОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ВПИСЫВАТЬ ВНУТРЬ ПРЯМОУГОЛЬНИКОВ.

6.3.5 На схеме допускается помещать технические характеристики функциональных частей, поясняющие надписи, диаграммы или таблицы, определяющие последовательность процессов во времени, а также указывать параметры в характерных точках (величины напряжений, токов, форсы импульсов и т.п.).

6.3.6 На схемах несложных изделий функциональные части располагают в виде прямой цепочки в соответствии с направлением распространения сигнала слева направо.

Схемы изделий, содержащих несколько каналов распространения сигналов, рекомендуется выполнять в виде параллельных горизонтальных цепочек. Дополнительные и вспомогательные цепи при этом необходимо выводить из основных цепей.

Для повышения наглядности основные цепи рекомендуется располагать горизонтально, а дополнительные и вспомогательные – вертикально или горизонтально между основными цепями.

Пример выполнения схемы электрической структурной приведен в приложении М данного пособия.

Назначение

Схемы являются конструкторскими документами и содержат важные сведения для проектирования, разработки, сборки, регулирования и эксплуатации приборов.

Изображения отдельных электроцепей имеют различные предназначения:

• при проектировании позволяют определить конструктивные особенности изделия;
• при производстве — помогают учесть структуру предмета, подобрать технологию изготовления, монтажа и контроля продукта;
• при эксплуатации — поиск неполадок, ремонта и техобслуживания приборов.

Вам это будет интересно Особенности генератора электрической энергии

Для более полного понимания работы электросистем нужно изучить основные виды и назначение схем.

Объединенная

Схема объединяет несколько видов и типов чертежей, общее изображение позволяет обозначить значимые особенности цепи. Используется в производственных мощах с применением электрических, гидравлических, пневматических и кинематических элементов. Отдельные устройства, их связи изображают на одном объединенном изображении. Допускается также указывать на чертеже элементы и приборы, не включенные в оборудование, но необходимые для пояснения его принципов работы.

Обратите внимание! Графические обозначения дополнительных устройств отделяют на схеме штрих-пунктиром толщиной, аналогичной линиям связи, указывают местоположение деталей, разъяснения.

Структурная

Структурную схему разрабатывают на старте проектирования с целью определения основных функциональных устройств конструкции, назначения взаимосвязи деталей. Материал отражает принцип действия системы в общих чертах. Функциональные части чертежа представлены прямоугольниками или условными графическими обозначениями. Названия, типы и обозначения вписаны в геометрические фигуры.

Важно! Действительное размещение структурных элементов на схеме не учитывается, способ связи не раскрывается.

Направление процесса, протекающего в системе, обозначено стрелками, соединяющими функциональные детали (прямоугольники с названиями). Структурные элементы простых устройств расположены на схеме в виде цепочки, соответствующей ходу рабочих процессов в направлении слева направо. При наличии нескольких рабочих каналов, их отображают в виде параллельных горизонтальных строк. Порядок чтения со стрелками и поясняющими надписями позволяет разобраться в структурной электрической схеме даже новичку.

Функциональная

Изображение содержит рабочие элементы объекта, функциональные связи деталей, технические характеристики и параметры в характерных точках, письменные пояснения. Для сложных систем требуется несколько функциональных схем с пояснением происходящих процессов в соответствующих режимах работы. Количество функциональных чертежей, уровень детализации и объем информации определяется проектировщиком с учетом особенностей объекта.

Регламента по созданию условных графических обозначений нет (допускается использование прямоугольников с надписями), действуют только общие требования к оформлению конструкторских или технологических документов.

Монтажная

Монтажные схемы показывают действительное местоположение компонентов внутри и снаружи объекта. Чертежи создают для создания радиосистем, электрических шкафов, бытовых устройств. Так, электросхема проводки квартиры позволит рассмотреть точки монтажа розеток, светильников, люстры.

Вам это будет интересно Электронный преобразователь напряжения с 12 В на 220 В

Список компонентов монтажного чертежа включает радиодетали, узлы и компоненты, не соединенных между собой дорожками. На выводах устройств указан маршрут (буквенно-цифровые обозначения, указывающие на детали, рекомендуемые для соединения). Разработке монтажного рисунка предшествует принципиальная схема.

Принципиальная

Основное назначение принципиальных электросхем — полное и наглядное отображение взаимной связи отдельных приборов, элементов автоматики и дополнительной аппаратуры, оставляющей функциональные узлы автономных систем, с учетом последовательности работы и принципа действия. Использование чертежей упрощает пуско-наладочные работы и эксплуатацию оборудования. Схематические изображения систем также выступают основой для построения монтажных чертежей, таблиц щитов, пультов, наглядного отображения принципа подсоединения внешних проводок, подключения деталей.

Разработка принципиальных изображений согласована с алгоритмами действия отдельных узлов: контрольных, сигнализационных, регулировочных и управленческих. Также учитываются требования, предъявляемые к объекту. Условный вид схем позволяет рассмотреть приборы, аппараты, линии связи отдельных элементов, блоки, модули устройств.

Описание структурной схемы

Автоматическая система регулирования температуры

Выполнил:

ст. гр. УИ-106

Дмитерчук С.Б.

Принял: Малафеев С.И.

Владимир 2009

Содержание:

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ЭЛЕМЕНТЫ, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ СХЕМЫ СИСТЕМЫ:

1.1 Описание функциональной схемы устройств

1.2 Описание структурной схемы

1.3 Описание объекта управления. Его статические и динамические характеристики

1.4 Принцип действия измерительного устройства

1.5 Характеристики регулирующего устройства

1.6 Принцип действия и характеристики исполнительного устройства

2. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ:

2.1 Нелинейности автоматической системы, их статические характеристики

2.2 Линеаризация системы в рабочей точке

2.3 Передаточные функции линеаризованной системы

2.4 Характеристическое уравнение системы

2.5 Анализ устойчивости линейной модели системы

2.6 Определение показателя колебательности. Построение области устойчивости системы в плоскости параметров регулирующего устройства (Кр, Тр)

2.7 Корневой годограф системы

2.8 Импульсные и переходные характеристики разомкнутой системы относительно задающего и возмущающего воздействий

2.9 Аналитический расчет переходных процессов в замкнутой системе

2.10 Моделирование линеаризованной системы с помощью Matlab

2.11 Выполнить оптимизацию линеаризованной системы с помощью моделирования

2.12 Определить характеристики оптимизированной системы

2.13 Исследовать процессы в системе (для выходного сигнала и ошибки) при действии различных сигналов

2.14 Оценка точности системы. Основные составляющие ошибки

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ:

3.1 Переходные процессы в системе при различных отклонениях от параметров рабочей точки задающего и возмущающего воздействий

3.2 Исследование процессов для выходной переменной и ошибки системы при действии на входе сигналов задания, содержащих гармоническую составляющую

3.3 Статические характеристики нелинейной системы

4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИМИТАЦИОННОГО МДЕЛИРОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ:

4.1 Составление программы для имитационного моделирования, используя структурную схему нелинейной автоматической системы

4.2 Используя составленную программу, определить переходные процессы в системе для выходной переменной и ошибки при изменении задающего и возмущающего воздействий для различных рабочих точек

4.3 Статические характеристики системы

4.5 Сравнение результатов моделирования с помощью составленной программы и с помощью типовых программных средств

5. ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ:

5.1 Влияние напряжения питающей сети на процессы регулирования температуры

5.2 Изменение свойств системы при использовании вместо ПИ регулятора П-, ПД- и ПИД-регулятора

5.3 Работа системы при использовании релейного двухпозиционного регулятора

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ЭЛЕМЕНТЫ, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ СХЕМЫ СИСТЕМЫ

Описание функциональной схемы устройства

Рис. 1. Функциональная схема автоматической системы регулирования температуры

Общий принцип действия системы автоматического регулирования температуры состоит в том, чтобы поддерживать на требуемом уровне температуру объекта (в нашем случае – печи). Происходит это следующим образом – с датчика температуры (ДТ), который находится в печи (П), текущее значение температуры поступает на регулирующее устройство (РУ), которое на основании полученной информации вырабатывает управляющее воздействие. Это воздействие формируется по алгоритму управления, заложенному в регулятор.

Далее сигнал с РУ поступает на исполнительное устройство, а именно – на тиристорный регулятор напряжения (ТРН), управляемый ФСУ. Задача фазосдвигающего устройства – в соответствии с сигналом регулятора формировать такие углы включения тиристоров, чтобы напряжение, подаваемое на нагреватель, поддерживало температуру на нужном уровне. Установка требуемой температуры осуществляется с помощью задатчика (З).

Описание структурной схемы

Рис. 2. Структурная схема автоматической системы регулирования температуры

Входным сигналом системы является напряжение Uз, оно сравнивается с напряжением Uд ≈ Θ, которое действует на выходе датчика. Если Uз ≠ Uд, то появляется ошибка ε = Uз – Uд.

Допустим, что Uз > Uд, тогда ε > 0. Далее эта ошибка поступает на вход РУ, где она усиливается. РУ имеет передаточную функцию (ПФ)

Uр увеличивается, а углы включения тиристоров уменьшаются, т. к.

Следовательно Uн увеличивается.

Рн также увеличивается:

следовательно, температура в печи растет.

Если ε < 0, то температура в печи уменьшается за счет теплообмена.

Как правило, в реальных системах сложно точно разграничить объект управления и исполнительные механизмы, потому что структурная схема является упрощенной моделью устройств и может либо объединять несколько реальных объектов в один блок, либо наоборот разбивать объекты на несколько блоков.

В предложенной схеме можно принять, что:

1) Объектом управления является печь с нагревателем.

2) Исполнительным устройством, которое вырабатывает регулирующее воздействие Uн является тиристорный регулятор напряжения.

3)Измерительное устройство – датчик, который также является элементом главной ОС, вырабатывающим сигнал, находящийся в определенной функциональной зависимости от регулируемой переменной.

Что такое структурная схема

Структурная схема показывает основные функциональные части электронного изделия, назначение электронных блоков и взаимосвязи между ними. Схема отображает принцип действия электронных аппаратов в общем виде.
Действительное расположение компонентов на структурной схеме не учитывают и способ связи не раскрывают. Построение схемы должно давать наглядное представление о

• Электронном изделии,
• последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. Функциональные части на схеме показаны в виде прямоугольников или условных графических обозначений. При изображении функциональных частей в виде прямоугольников их наименования, типы и обозначения вписывают внутрь прямоугольников.

Направление хода процесса, происходящего в изделии, показаны стрелками, соединяющими функциональные части. На схемах простых изделии функциональные части располагают в виде цепочки в соответствии с ходом рабочего процесса в направлении слева направо. Схемы, содержащие несколько основных рабочих каналов, рекомендуется вычерчивать в виде параллельных горизонтальных строк.

Ниже на нескольких примерах показаны правила и особенности построения структурных схем устройств и систем.

На рис.1 приведена упрощенная структурная схема телефона

Мобильный телефон имеет структуру микропроцессорной системы, которая содержит: — ЦП (один или два)

— память (ОЗУ ПЗУ)

— контролер питания

— контролер зарядки

— контролер (зачастую ПЛИС), усилитель, диплексер радиочастотного тракта

— другая периферия

Процессор как правило специализированный и содержит множество дополнительных возможностей.

Схемы электрические структурные

6.3.1 Схема электрическая структурная (код Э1) – схема, определяющая основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи.

Данные схемы разрабатывают при проектировании изделия на стадиях, предшествующих разработке схем других типов, и пользуются ими для общего ознакомления с изделием.

6.3.2 На схеме электрической структурной изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и основные взаимосвязи между ними.

Функциональные части изделия в соответствии с ГОСТ 2.721 изображают в виде прямоугольников, с размерами 10х10 или 10х15 мм или УГО, приведенных в соответствующих стандартах.

6.3.3 Графическое построение схемы должно давать наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей изделия. На линиях взаимосвязей рекомендуется стрелками обозначать направление хода процессов, происходящих в изделии.

6.3.4 На схеме должны быть указаны наименования каждой функциональной части изделия, если для ее обозначения применен прямоугольник. Наименования в этом случае вписывают внутрь прямоугольников в соответствии с рисунком 6.13.

При большом количестве функциональных частей допускается взамен наименования проставлять порядковые номера справа от изображения или над ним, как правило, сверху вниз в направлении слева направо, В этом случае наименования указывают в таблице произвольной формы, помещаемой на поле схемы в соответствии с рисунком 6.14.

Порядковый номер	Наименование
1	Антенна
2	Колебательный контур
3	Детектор
4	Усилитель
5	Источник питания
6	Телефон

Рисунок 6.14 – Схема электрическая структурная приемника прямого усиления
Следует обратить внимание на то, что при использовании цифровых обозначений вместо наименований функциональных частей наглядность схемы существенно ухудшается, так как назначение каждой функциональной составной части выясняется не только по изображению, но и с помощью перечня, приведенного в таблице.

ВНИМАНИЕ: В СТУДЕНЧЕСКИХ РАБОТАХ И ПРОЕКТАХ ПРИ ВЫПУСКЕ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТРУКТУРНЫХ, НАИМЕНОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ВПИСЫВАТЬ ВНУТРЬ ПРЯМОУГОЛЬНИКОВ.

6.3.5 На схеме допускается помещать технические характеристики функциональных частей, поясняющие надписи, диаграммы или таблицы, определяющие последовательность процессов во времени, а также указывать параметры в характерных точках (величины напряжений, токов, форсы импульсов и т.п.).

6.3.6 На схемах несложных изделий функциональные части располагают в виде прямой цепочки в соответствии с направлением распространения сигнала слева направо.

Схемы изделий, содержащих несколько каналов распространения сигналов, рекомендуется выполнять в виде параллельных горизонтальных цепочек. Дополнительные и вспомогательные цепи при этом необходимо выводить из основных цепей.

Для повышения наглядности основные цепи рекомендуется располагать горизонтально, а дополнительные и вспомогательные – вертикально или горизонтально между основными цепями.

Пример выполнения схемы электрической структурной приведен в приложении М данного пособия.

Структурная схема оборудования МП

1.1 На рисунке 4.1 приведена структурная схема МП.

Блок МП-1 (МП-2, МП-АД, МК-8, МК-2) является системным блоком.

Вариант и режимы блока определяют режим работы оборудования МП в целом:

· работа с сигналами Е1 при подключении внешнего оборудования;

· работа с линейными сигналами при подключении линейных трактов и при наличии в конфигурации МП блоков ЛИ;

· работа с сигналами АИ при подключении абонентских линий и при наличии в конфигурации МП блоков АИ.

Входной сигнал со скоростью передачи 2048 кбит/c в коде HDB-3 и с параметрами в соответствии с Рекомендацией G.703 МСЭ-Т поступает на вход блока МП.

Блок МП-1 (МП-2, МП-АД, МК-8, МК-2) предназначен для:

· объединения прямого и обратного преобразования сигнала в коде HDB-3 в информационный сигнал в формате NRZ;

· выделения тактового сигнала приема;

· формирования управляющих и тактовых сигналов для блоков АИ. Фазы управляющих сигналов синхронизированы с фазой информационного сигнала с помощью устройства синхронизации;

· формирования из цифровых каналов (64 кбит/c) первичных групповых сигналов со скоростью передачи 2048 кбит/c с цикловой структурой согласно Рекомендаций G.704, G.706 МСЭ-Т, включая выполнение процедуры CRC-4, (сигналы ПГС Е1);

· записи в нулевой КИ передаваемого информационного сигнала кодовых слов цикловой и сверхцикловой синхронизации, сигналов извещений, аварий и других служебных сигналов;

· сигналов поканальной сигнализации в 16 КИ ПГС Е1;

· выделения сигнала ошибок для подсчета Кош.

При работе по оптическому линейному тракту в МП устанавливаются блоки ЛТО, предназначенные для:

· преобразования ОЛС в электрический сигнал формата NRZ;

· усиления электрического сигнала, восстановления временных и амплитудных характеристик линейного сигнала;

· выделения сигнала ошибок для подсчета Кош в ЛТ;

· формирования сигнала СИАС при пропадании ОЛС или идентификации принятого сигнала СИАС с передачей информации в систему ТО.

В блоке ЛТО предусмотрена стабилизация мощности излучателя, контроль величины тока накачки и температуры излучателя.

Тумблер предназначен для принудительного включения излучателя на максимальную мощность излучения при проведении пуско-наладочных и измерительных работ.

Прием/передача Е1 (2048, HDB-3)

Рисунок 4.1 — Структурная схема МП

Системный блок МП · МП-1 · МП-2 · МП-АД · МК-8 · МК-2

Ввод/вывод сигналов абанентских интерфейсов

Направления передачи сигналов линейного тракта А, В

Управляющий блок · КУ-S · КУ

Направления передачи 1…8 Е1

Прием/передача сигналов линейного тракта

Для питания базовых и дополнительных блоков

Для дистанционного питания устройств регенерации каналов

Блок управления и мониторинга (УМ)

При работе по HDSL-траку в МП устанавливаются блоки HDSL, предназначенные для преобразования двух электрических сигналов в коде 2B1Q в ПГС Е1 на приеме и обратного преобразования на передаче.

Дополнительные блоки АИ (аналоговые, цифровые, блоки интерфейсов базового доступа ISDNBRI) осуществляют преобразование сигналов АИ с различными скоростями передачи для их временного уплотнения в ПГС Е1.

Между блоками происходит обмен информационными и тактовыми сигналами, а также обмен сигналов записи и считывания из информационного сигнала в блоки АИ.

Между процессором управляющего блока КУ (КУ-S) и остальными блоками МП происходит обмен сигналами контроля и управления.

Контроль характеристик, управление режимами работы, определение установленных в МП типов блоков, коммутация и кросс-коммутация каналов осуществляется внешней системой ТО «СуперТел- («Супертел-LT»), или встроенной системой ТО (при наличии в конфигурации МП блока УМ).

При подключении к системе ТО каждому МП присваивается адрес на сети от нуля до 254, который устанавливается в управляющем блоке:

· КУ — адрес в виде восьмиразрядного двоичного кода;

· КУ-S — IP-адрес, например 192.168.0.ХХХ, где ХХХ – число в диапазоне от 1 до 254.

Подключение системы ТО приведено на рисунках 4.4, 4.7, 4.10.

Управляющий блок КУ (КУ-S) в системе «СуперТел-) обеспечивает:

· определение установленных в МП типов блоков;

· управление режимами работы блоков по системе ТО;

· передачу информации о состоянии блоков;

· коммутацию цифровых каналов 64 кбит/c и КИ в циклах ПГС Е1;

· транзита канала ТО (канала PPPSNMP) на другое оборудование;

· хранение коммутации и режимов работы блоков.

Блок УМ и программное обеспечение блока обеспечивают:

· контроль, конфигурирование и мониторинг МП, в который установлен блок;

· управление режимами работы блоков по системе ТО;

· коммутацию цифровых каналов 64 кбит/c и КИ в циклах ПГС Е1.

Блок питания БП преобразует первичное напряжение питания 24(60)В во вторичные напряжения питания ± 5 В.

Организация питания предусматривает возможность включения как основного, так и резервного блоков питания одновременно, работающих на одну нагрузку.

При выходе из строя основной питающей цепи МП обеспечивается бесперебойным питанием от резервного блока питания.

Блок питания БПВ, преобразующий первичное питание в высокое регулируемое напряжение до 300 В, предназначен для дистанционного питания (ДП) оборудования промежуточных пунктов – устройств регенерации канала (РК) ТАИЦ.465132.003.

Типовые схемы применения МП с РК приведены на рисунках 4.2 и 4.3.

информационный сигнал дистанционное питание

Схема организации ДП позволяет запитать с одной стороны до двух РК, обеспечивает максимальную дальность до второго регенератора 15 км.

Если оборудование МП и РК устанавливаются по схеме рисунка 4.2, то блок питания БПВ устанавливается только на одном из пунктов линии связи.

Если оборудование МП и РК устанавливаются по схеме рисунка 4.3, то блок питания БПВ устанавливается на каждом пункте линии связи.

УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

К работе с МП должны допускаться лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности применительно к условиям работы на данном объекте.

Запрещается работа с МП без защитного заземления.

Запрещается работа без заземления ПК.

Запрещается наблюдать прямое лазерное излучение.

Практическая работа №8

Описание структурной схемы

Автоматическая система регулирования температуры

Выполнил:

ст. гр. УИ-106

Дмитерчук С.Б.

Принял: Малафеев С.И.

Владимир 2009

Содержание:

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ЭЛЕМЕНТЫ, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ СХЕМЫ СИСТЕМЫ:

1.1 Описание функциональной схемы устройств

1.2 Описание структурной схемы

1.3 Описание объекта управления. Его статические и динамические характеристики

1.4 Принцип действия измерительного устройства

1.5 Характеристики регулирующего устройства

1.6 Принцип действия и характеристики исполнительного устройства

2. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ:

2.1 Нелинейности автоматической системы, их статические характеристики

2.2 Линеаризация системы в рабочей точке

2.3 Передаточные функции линеаризованной системы

2.4 Характеристическое уравнение системы

2.5 Анализ устойчивости линейной модели системы

2.6 Определение показателя колебательности. Построение области устойчивости системы в плоскости параметров регулирующего устройства (Кр, Тр)

2.7 Корневой годограф системы

2.8 Импульсные и переходные характеристики разомкнутой системы относительно задающего и возмущающего воздействий

2.9 Аналитический расчет переходных процессов в замкнутой системе

2.10 Моделирование линеаризованной системы с помощью Matlab

2.11 Выполнить оптимизацию линеаризованной системы с помощью моделирования

2.12 Определить характеристики оптимизированной системы

2.13 Исследовать процессы в системе (для выходного сигнала и ошибки) при действии различных сигналов

2.14 Оценка точности системы. Основные составляющие ошибки

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ:

3.1 Переходные процессы в системе при различных отклонениях от параметров рабочей точки задающего и возмущающего воздействий

3.2 Исследование процессов для выходной переменной и ошибки системы при действии на входе сигналов задания, содержащих гармоническую составляющую

3.3 Статические характеристики нелинейной системы

4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИМИТАЦИОННОГО МДЕЛИРОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ:

4.1 Составление программы для имитационного моделирования, используя структурную схему нелинейной автоматической системы

4.2 Используя составленную программу, определить переходные процессы в системе для выходной переменной и ошибки при изменении задающего и возмущающего воздействий для различных рабочих точек

4.3 Статические характеристики системы

4.5 Сравнение результатов моделирования с помощью составленной программы и с помощью типовых программных средств

5. ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ:

5.1 Влияние напряжения питающей сети на процессы регулирования температуры

5.2 Изменение свойств системы при использовании вместо ПИ регулятора П-, ПД- и ПИД-регулятора

5.3 Работа системы при использовании релейного двухпозиционного регулятора

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ЭЛЕМЕНТЫ, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ СХЕМЫ СИСТЕМЫ

Описание функциональной схемы устройства

Рис. 1. Функциональная схема автоматической системы регулирования температуры

Общий принцип действия системы автоматического регулирования температуры состоит в том, чтобы поддерживать на требуемом уровне температуру объекта (в нашем случае – печи). Происходит это следующим образом – с датчика температуры (ДТ), который находится в печи (П), текущее значение температуры поступает на регулирующее устройство (РУ), которое на основании полученной информации вырабатывает управляющее воздействие. Это воздействие формируется по алгоритму управления, заложенному в регулятор.

Далее сигнал с РУ поступает на исполнительное устройство, а именно – на тиристорный регулятор напряжения (ТРН), управляемый ФСУ. Задача фазосдвигающего устройства – в соответствии с сигналом регулятора формировать такие углы включения тиристоров, чтобы напряжение, подаваемое на нагреватель, поддерживало температуру на нужном уровне. Установка требуемой температуры осуществляется с помощью задатчика (З).

Описание структурной схемы

Рис. 2. Структурная схема автоматической системы регулирования температуры

Входным сигналом системы является напряжение Uз, оно сравнивается с напряжением Uд ≈ Θ, которое действует на выходе датчика. Если Uз ≠ Uд, то появляется ошибка ε = Uз – Uд.

Допустим, что Uз > Uд, тогда ε > 0. Далее эта ошибка поступает на вход РУ, где она усиливается. РУ имеет передаточную функцию (ПФ)

Uр увеличивается, а углы включения тиристоров уменьшаются, т. к.

Следовательно Uн увеличивается.

Рн также увеличивается:

следовательно, температура в печи растет.

Если ε < 0, то температура в печи уменьшается за счет теплообмена.

Как правило, в реальных системах сложно точно разграничить объект управления и исполнительные механизмы, потому что структурная схема является упрощенной моделью устройств и может либо объединять несколько реальных объектов в один блок, либо наоборот разбивать объекты на несколько блоков.

В предложенной схеме можно принять, что:

1) Объектом управления является печь с нагревателем.

2) Исполнительным устройством, которое вырабатывает регулирующее воздействие Uн является тиристорный регулятор напряжения.

3)Измерительное устройство – датчик, который также является элементом главной ОС, вырабатывающим сигнал, находящийся в определенной функциональной зависимости от регулируемой переменной.