Számítógépes Folyamatirányítás

Az előadások a következő témára: "Számítógépes Folyamatirányítás"— Előadás másolata:

1 Számítógépes Folyamatirányítás
Automatizálási tanszék Számítógépes Folyamatirányítás 2015/16 őszi szemeszter

2 Folyamatjelek Irányítás szempontjából: Bemeneti jel Kimeneti jel
Információfeldolgozás szempontjából: Analóg jel Digitális jel

3 Analóg bemeneti jelek Aktív átalakítók által Passzív átalakítók által
Egyenáramú jelek 0 – 5 mA 0 – 20 mA 4 – 20 mA Egyenfeszültségű jelek Kis szintűek (1V alatti feszültségszintek) Nagy szintűek (1V feletti feszültségszintek) Passzív átalakítók által Impedancia jelek Ellenállás Kapacitás Induktivitás Frekvencia jelek Tipikus jeltartomány: 10Hz – 100kHz

4 Digitális bemeneti jelek
Időbeli lefolyás szerint Állapotjel (statikus jel) Impulzusjel (dinamikus jel) Megjelenési forma (jelhordozó) szerint Feszültségszint Kontaktus A jel értelmezése szempontjából Független bitek Összefüggő bitcsoportok A jel funkciója szerint Ellenőrzött digitális jel Megszakításjel

5 Digitális és Analóg kimeneti jelek
Digitális kimeneti jelek Időbeli lefolyás szerint Fenntartott jel Impulzus Megjelenési forma szerint Feszültségszint Kontaktus Értelmezés szerint Független bitek Összefüggő bitcsoport Analóg kimeneti jelek Valóságos analóg jelek Egyenfeszültség (0 – 5V, 0 – 10V) Egyenáram (0 – 5mA, 0 – 20mA, 4 – 20mA) Digitális kimeneti jelből származtatott analóg jelek Integráló jellegű beavatkozó esetén integrátorral a digitális kimenet és a beavatkozó szerv között

6 Irányító rendszer, mint információátviteli rendszer
Zavarjelek, csatolás Irányító rendszer, mint információátviteli rendszer Konduktív csatolás  szigetelés Induktív csatolás  mágneses árnyékolás Kapacitív csatolás  elektrosztatikus árnyékolás Mérőrendszerbe bekerült zaj  szűrés

7 A zavarjelek típusai Időbeli változás szerint
Egyenfeszültségű (kisfrekvenciás) zavarok 0−10 −3 Hz (a szabályozási folyamat kiszűri) 10 −3 −1Hz (szabályozás által nem szűrhetők) Váltakozó feszültségű zavarjelek Tipikusan hálózati jelek, vagy felharmonikusok Jól szűrhetők Tranziens (nagyfrekvenciás) zavarjelek Nagyon jól szűrhetők, könnyen leválaszthatók a hasznos jelről 10 5 − 10 7

8 A zavarjelek típusai Áramkörben való megjelenés szerint
Zajmentes mérőrendszer

9 A zavarjelek típusai Áramkörben való megjelenés szerint
Elsődleges ellenfázisú (soros) zavarjel

10 A zavarjelek típusai Áramkörben való megjelenés szerint
Azonos fázisú zavarjel

11 A zavarjelek típusai Áramkörben való megjelenés szerint
Másodlagos ellenfázisú zavarjel: Azonos fázisú zavarjelből származó ellenfázisú zavarjel

12 CMR Közösjel-elnyomás Common Mode Rejection, CMR CMR=20lg U AF U ef dB
U EF = U 1 − U 2 U AF = U 1 + U 2 2 , ha U AF ≫ U EF

13 Aszimmetrikus mérőrendszert TILOS két pontban leföldelni!
• Aszimmetrikus földelt jelforrás és aszimmetrikus földelt jelvevő kapcsolata U ef =U AF R be R be +𝑟+ R H R H , és 𝑟 nagyon kicsi R be nagyon nagy U ef ≈ U AF CMR=0 Aszimmetrikus mérőrendszert TILOS két pontban leföldelni!

14 Egy pontban földelt aszimmetrikus mérőrendszer

15 Egy pontban földelt aszimmetrikus mérőrendszer
Z 1 = R H + 𝑟 1 Z 2 = 𝑟 2 Z 11 = 1 𝑗𝜔 C 11 𝑍 11 ≈ 𝑍 22 𝑍 1 , 𝑍 2 ≪ 𝑍 11 , 𝑍 22 Z – kapacitív, földlevezető impedanciák ∆Z – asszimetria impedanciák ∆Z= 𝑍 2 − 𝑍 1 Z 22 = 1 𝑗𝜔 C 22 CMR=20lg Z ∆Z

16 Egy pontban földelt aszimmetrikus mérőrendszer
Törekedni kell arra, hogy több asszimetriát ne vigyünk be! !!!

17 Szimmetrikus, földfüggetlen jelvevő és árnyékolás

18 Szimmetrikus, földfüggetlen jelvevő és árnyékolás
CMR=20lg Z v Z á +20lg Z ∆Z

19 Teljesen szimmetrikus mérőrendszer
U H = U H1 − U H2  U ef =0  CMR=∞

20 Zavarok tipikus okai Csatlakozási potenciál Termikus potenciál
Átmeneti ellenállás Átvezetés Elektromágneses indukció Elektrosztatikus kölcsönhatás Be- és kikapcsolási jelenségek Tápfeszültség változása Földpotenciál-különbség, földáramkörök

21 Zajcsökkentés módszerei
Zajforrás megszüntetése Egyetlen pont földelése Védőárnyékolás Szimmetrikus mérőkör kialakítása Galvanikus leválasztás Repülőkondenzátoros leválasztás Transzformátoros leválasztás Optikai leválasztás Szűrés Analóg Digitális

22 Galvanikus Leválasztás
Zajcsökkentés módszerei Galvanikus Leválasztás Repülőkondenzátoros leválasztás

23 Galvanikus leválasztás
Zajcsökkentés módszerei Galvanikus leválasztás Transzformátoros leválasztás

24 Galvanikus leválasztás
Zajcsökkentés módszerei Galvanikus leválasztás Optikai leválasztás

25 Számítógépes Folyamatirányítás
Automatizálási tanszék Számítógépes Folyamatirányítás Köszönöm a figyelmet!