Автоматизация производственных процессов (лекции) - часть 10

       Пример использования – обнаруживание и контроль горячих объектов. Реаги-
рование на естественное инфракрасное излучение объектов. Используется в рабо-
те системы диагностирующей неисправности. Нашли применение при повышении 
температуры выше нормы в зоне обработки – износ инструмента. Датчики прак-
тически не подвержены воздействию помех в диапазоне видимого света. 

11.7. Оптоволоконные устройства. 

       Волоконные светодиоды – гибкие стеклянные или пластиковые трубки, по 
которым можно пропускать лучи света, меняя их направление. Когда используют 
пучки волокон, могут быть переданы целые изображения объектов. Однако обыч-
но в системах автоматизации применяются отдельные волокна для передачи луча, 
присутствие или отсутствие которого фиксирует датчик. 

 

11.8. Лазеры. 

       Свет, испускаемый лазером представляет собой концентрированный, усилен-
ный луч поляризованного света, такие лучи способны переносить на расстоянии 
большое количество энергии, сосредотачивая её на маленькой площади. 
       В атомат. системах лазера используются как источники очень длинных и ком-
бинированных лучей света. Преимущество узких концентрированных лучей, ис-
пускаемых лазерами, иллюстрировано на рисунке. 
 

       Сравнение рабочих диапазонов обеспечиваемых обычным и лазерным источ-
никами света при определении места нахождения объектов на расстояние:  

4

5

3

Обычный источник света

4

5

3

Лазерный источник

1 – обычный; 2 – лазерный; 3 – линза; 4 – фокусное расстояние; 5 – рабочий диа-
пазон. 
       Свойства лазерных лучей – с их помощью прекрасно обнаруживать малые 
объекты, способные прерывать лучи на большом переменном расстоянии. При-
сутствие или отсутствие луча за объектом может быть использовано как логиче-
ский вход в автоматизированную систему управления. Лазер можно использовать 
и для измерения размеров. 

11.9. Э.В.М. (Анализаторы). 

       Цифровые ЭВМ являются первостепенными и в высшей степени универсаль-
ным средством анализа входных сигналов автоматизированной системы, посколь-
ку возможности программирования для обработки данных безграничны. 

 

11.10. Счётчики. 

       В автоматизированной системе иногда возникает необходимость определить, 
сколько разных изделий накопилось в приёмном устройстве или прошло обработ-
ку. Эта функция может быть осуществлена либо внутренними средствами, с по-
мощью управляющей ЭВМ или программируемого контролёра, либо извне с по-
мощью спец. устройств – счётчиков. Счётчик может быть механический, но в 
большинстве автоматич. систем применяются электронные счётчики.  
       Обычно подсчитывается число импульсов напряжения, генерируемых датчи-
ком, реагирующем на наличие физического объекта. Счётчики могут фиксировать 
как прямой, так и обратный счёт. 

11.11. Таймеры. 

       Если на вход подаются точные временные импульсы, счётчик, который их 
считает, становится таймером, эквивалентом часов. Когда прошедшее время под-
ходит к заданному значению, в таймере формируется выходной сигнал. Как и 
счётчики, промышленные таймеры могут работать в двух направлениях, т.е. име-
ет прямой и обратный счёт времени. 
       Ещё одним свойством таймеров является возможность приостанавливать их 
действие, что позволяет им суммировать периоды времени, когда напряжение 
имеется и пропускать периоды, когда напряжение отсутствует, т.е. фиксировать 
протяжённость прерывистых процессов. Таймеры могут быть выполнены в виде 
отдельных приборов  или является  составной частью программируемых контро-
лёров, или управляющих ЭВМ. 

11.12. Системы считывания полосковых кодов. 

       Могут рассматриваться как датчики, но правильнее считать их анализатора-
ми, состоящими из обычных фотоэлектрических  или лазерных сканирующих 
устройств соединённых с таймерами и счётчиками. Последовательность полос 
различной ширины (рис.) сканируется и досчитывается в этих системах. Каждому 
объекту соответствует свой набор полосок или букв. 
       Сканирование производится в направлении, перпендикулярном полоскам, по-
сле чего импульсы принятые фотодатчиком сравниваются для определения ши-
рины каждой из полосок. Затем сочетание полученных сигналов анализируются, 
чтобы расшифровать код и перевести его в буквенно-цифровой вид, восприни-
маемый автоматизированной системой. 
 

 

 

г лу бин а поля

рез к ос ти

10

5

3

2

1

4

6

7

8

9

11

0123

456

789

0

       Лазерное считывающее устройство сканирует табличку с полосковым кодом, 
обрабатывает сигнал и выдает его в цифровой форме, используемой в автомати-
зированных системах обработки данных: 1 – лазер; 2 – система линз; 3 – полупро- 
зрачное зеркало; 4 – вращающиеся зеркало; 5 – фотодетектор; 6 – преобразователь 
сигнала; 7 – декодер; 8 – управл. ЭВМ; 9 – клавиатура; 10 – полоск. код;  
11 – табло. 
       Сканирование полосковых кодов – обычно производится с помощью лазеров 
т.к. концентрированный коогерентный луч лазера имеет большую рабочую зону 
по глубине поля резкости. При этом нет необходимости в точной фиксации  
таблички с кодом на определённом расстоянии от сканирующего устройства.  
       Зигзагообразный  путь сканирующего луча позволяет лазерному устройству 
отыскать ярлык с полосковым кодом при любой его ориентации. Другие коды, 
отличные от полосковых, может быть, легче воспринимаются человеком, но пред-
ставляют проблему для автоматизир. систем (буквенно-цифровой код). 

 

11.13. Оптические датчики  положения. 

       Концентричное расположение тёмных и светлых полос на диске вместе с воз-
можностью быстрого их считывания открывают новые возможности для автома-
тизации. На рис. Изображён диск, который можно жёстко закрепить на полу и 
снабдить оптическими датчиками для каждого кольца. Это устройство называется 
оптическими датчиками для каждого кольца. Это устройство называется оптиче-
ским датчиком положения и применяется для определения углового положения 
вала. Подобное устройство применяются в конструкциях роботов и станков с 
ЧПУ. Оптические датчики могут быть двух типов работающие в абсолютной или 
относительной системы (в приращениях), последнии подают серии импульсов на-
пряжений, пропорциональных углу поворота  вала. Чтобы рассчитать новое по-
ложение вала управляющая ЭВМ должна знать предыдущее. Датчики, работаю-
щие в абсолютной системе координат, передают набор напряжения, соответст-
вующий положению вала в каждый момент времени. На кольце, расположенном 
ближе всего к центру, тёмные и светлые полосы чередуются через 180

0

, на сле-

дующем – через 90

0

, затем 45

0 

и т.д., в зависимости от количества колец на диске. 

На выходе выдаётся сигнал в двоичной форме с количеством знаков, равным ко-
личеству колец (10110010). 

11.14. Реле. 

       Реле – электромагниты включающие и выключающие эл. цепи. Цепи управ-
ления обычно работают при пониженном напряжении со значительно меньшей 
силой тока, чем силовые. Реле являются основой для построения логических це-
пей, при решении задач автоматического управления. 
       Реле бывают с блокировкой или без. Если реле с блокировкой, то достаточно 
подать в цепь одиночный импульс, если без блокировок, то необходимо наличие 
тока в цепи на протяжении всего времени, требуемого для работы цепи. Особенно 
необходимо реле для коммутации силовых цепей эл. двигателей. 

 

11.15. Приводы в АПП. 

11.15.1. Общие понятия о приводах.