УНИВЕРСАЛЬНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПНЕВМОАВТОМАТИКИ (УСЭППА)
Система регуляторов и приборов ПАУС дает возможность осуществлять автоматизацию производственных процессов в широких масштабах. Однако каждый блок этой системы является законченной конструкцией с определенными возможностями участия в системе регулирования. Поэтому при возникновении любой новой задачи в автоматизации приходится создавать новые блоки. В настоящее время в связи с переходом к комплексной и полной автоматизации производственных процессов стало целесообразным отказаться от непрерывного увеличения номенклатуры приборов и регуляторов ПАУС и идти по пути построения их аналогов элементным способом, применяющимся в электронике: электронные приборы изготовляются не в виде отдельной конструкции, а собираются из стандартных элементов: сопротивлений, конденсаторов и пр. Такой способ построения приборов нашел сейчас воплощение и в промышленной пневмоавтоматике, в аппаратуре УСЭППА.
Рис. 43. Универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА):
а — общий вид пневмосопротивлений, пневмоемкостей, пневмоусилителей. пневмореле и т. п.; б — общий вид регулирующего прибора, смонтированного из элементов УСЭППА по заранее разработанной схеме.
В состав элементов УСЭППА входят пневмосопротивления, пневмоемкости, пневмоусилители и др. Практически любой из элементов имеет свой аналог в электронной аппаратуре (рис. 43, а). Все элементы малогабаритны и состоят из обычных для пневмоавтоматики деталей: резиновых мембран, сопел-заслонок, глухих камер. Для крепления в аппаратуре и для подключения контрольных приборов во время наладки систем регулирования элементы снабжаются коммутационными ножками. Существуют также элементы, приспособленные для соединений (коммутации) в схемах и без ножек. Во всех случаях элементы монтируются в схемы (рис. 43,б) на специальных пластинах (платах) из оргстекла. Коммутации между элементами осуществляются с помощью каналов, проходящих внутри плат.
Переход к элементному способу качественно изменил возможности пневмоавтоматики. Стало возможным собирать автоматические регуляторы и приборы любой сложности.
В настоящее время в нашей стране выпускаются псевдоустройства как непрерывного, так и импульсного (дискретного) действия. Они объединяются в систему регуляторов и приборов «Старт».
К основным элементам, предназначенным для построения пневматических устройств непрерывного действия, относятся усилители, повторители, пневмоемкости, пневмосопротивления.
Рис. 44. Элементы непрерывной и дискретной техники:
а — схема элемента сравнения пневмоусилителя; б — схема сумматора пневмоусилителя; в — схема маломощного точного повторителя; г — схема маломощного точного повторителя со сдвигом; д — схема пневмореле; е — схема пневмореле с нижним давлением подпора; ж — схема пневмореле с верхним давлением подпора.
Усилители включают два элемента: элемент сравнения (рис. 44, а) и сумматор (рис. 44,б). Стрелками на схемах обозначены сопла; V-образный знак на стрелке показывает подвод давления питания к соплу.
Условное обозначение «заземление» — соединение камеры элемента с атмосферой.
Принцип действия обоих устройств аналогичен устройству сравнения и сумматору системы ПАУС. При включении элемента по первой схеме он выполняет операцию сравнения двух сигналов, описываемую уравнением
где К—коэффициент усиления усилителя. Его удается получить в пределах 300. Сумматор обеспечивает алгебраическое суммирование трех величин:
На рис. 44, в изображена схема маломощного точного повторителя, осуществляющего операцию повторения с определенной точностью, т. е. при работе входной сигнал практически повторяется по величине на выходе элемента.
У второго повторителя (рис. 44, г) к сигналу, повторенному с той же точностью, добавляется постоянная составляющая давления Δ.
Величина постоянной составляющей может настраиваться поджатием пружины с помощью винта. Этот повторитель получил название маломощного точного повторителя со сдвигом.
Применяются регулируемые и нерегулируемые элементы пневмоемкости. Конструктивно они представляют собой герметический сосуд с одним вводом.
Элементы пневмосопротивления используются также как регулируемые, так и нерегулируемые (постоянные). Постоянное сопротивление изготовляется в виде капилляра с фильтром и располагается в винте, а регулируемое типа «конус— конус» и «конус — цилиндр» принципиально ничем не отличается от регулируемых дросселей приборов ПАУС. Условное изображение пневмосопротивлений на схемах показано на рис. 44, в и г.
Располагая описанным набором элементов, можно собирать схемы регуляторов и приборов непрерывного действия, применяя те же методы синтеза, что и при построении соответствующей электрической и электронной техники.
ЭЛЕМЕНТЫ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ
Группа элементов дискретной техники включает в себя пневмореле, а также элементы, используемые для коммутирования пневматических линий и релейных схем, таких, как пневмокнопки, пневмотумблеры, конечные выключатели, разнообразные пневмоклапаны и пр.
Основным элементом дискретной техники является пневмореле (рис. 44,д). Если при работе пневмореле входной сигнал р2>р1 то верхнее сопло закрывается, а выход реле через нижнюю камеру сообщается с атмосферой. Выходной сигнал р = 0. При обратном условии (р1>р2) давление воздуха р на выходе реле и в верхней камере становится равным давлению питания рп.
Таким образом, если в устройствах непрерывного действия выходные сигналы в процессе работы принимают любые значения в известных пределах, то отличительной особенностью устройств дискретного действия является скачкообразное изменение выходного сигнала: он приобретает или нулевое значение, или значение давления питания.
Пневмореле предназначается для реализации многих логических функций. Остановимся хотя бы на одном примере использования реле в качестве логического элемента. В одной из камер сравнения входных сигналов (рис. 44, е, ж) создается постоянное давление (пневматический подпор). Верхнее давление подпора 0,3 рп на мембрану условно обозначается одинарной штриховкой (рис. 44, ж), а нижнее 0,7 рп (рис. 44, е) —двойной. Разница в величинах давлений подпора объясняется тем, что силы, действующие на шток сверху вниз, превосходят силы, действующие в обратном направлении.
Реле, включенное по первой схеме, выполняет логическую функцию повторения, т. е. во всех случаях изменения входного сигнала имеет место равенство р = p1, а включенное по второй схеме — функцию отрицания, так как с уменьшением входного давления воздуха p1 выходное давление р соответственно увеличивается.
На рассмотренном примере показано использование пневмореле для осуществления только простейших логических операций. С помощью пневмореле, пневмоклапанов, пневмосопротивлений, пневмоемкостей реализуются любые логические функции и строятся самые разнообразные релейные схемы дискретной техники.
РЕГУЛЯТОРЫ И ПРИБОРЫ СИСТЕМЫ «СТАРТ»
В нашей стране на элементах УСЭППА выпускается 24 типа регуляторов и приборов, которые объединены в систему
«Старт». Из регуляторов и приборов этой системы в автоматизации производственных процессов виноделия все более широкое распространение получают следующие:
- пропорционально-интегральный регулятор ПР3.21; (4РБ-32А);
- пропорционально-интегральный регулятор соотношения ПР3.23 (РБС-1М);
- пропорционально-интегральный регулятор соотношения с коррекцией ПР3.24 (РБС-ПМ);
- вторичный самопишущий прибор ПВ10.1Э (ЗРЛ-29В).
Указанные типы устройств имеют общепромышленное применение и работают на стандартном давлении 137,3 кПа (1,4 кгс/см ). Входные и выходные сигналы их могут меняться в пределах от 0 до 98,1 кПа (от 0 до 1 кгс/см2). Все это позволяет применять в системах регулирования, составленных из регуляторов и приборов «Старт», те же пневматические датчики и исполнительные механизмы, что и в системе ПАУС. Аналогичными остались и принципы коммутирования САР (см. рис. 41 и 42).
