Исполнительные механизмы. 
Классификация и общая характеристика управления. 
Законы регулирования, регуляторы, исполнительные механизмы и регулирующие органы. 
Программно-технические комплексы. 
Контроллеры

Сигналы, выработанные устройствами формирования команд (УВМ, регулирующими блоками), поступают на исполнительные устройства.

Исполнительные устройства относятся к пятой функциональной группе средств ГСП и включают в себя местные средства управления и усилители мощности (УМ) командных сигналов, исполнительные механизмы (ИМ) и регулирующие органы (РО).

Местные средства управления вместе с усилителями мощности (если они необходимы) предназначены для ручного, неавтоматического управления ИМ. Это могут быть различные универсальные переключатели (ключи) для выбора режимов работы («Местное», «Автоматическое») по месту и подачи сигналов на усилители мощности или сразу на ИМ, тумблеры и кнопки, предназначенные также для ручной подачи командных и исполнительных сигналов соответственно на усилители мощности и ИМ.

Наиболее распространенными усилителями мощности являются релейные усилители — реле, пускатели, контакторы, которые скачкообразно меняют подвод энергии к ИМ, что не позволяет плавно изменять скорость или усилие, развиваемое ИМ, но зато релейные усилители мощности самые простые и дешевые;

магнитные усилители, получившие в свое время широкое распространение для электрических ИМ благодаря возможности плавного изменения подводимой к ИМ мощности; они дешевы, надежны, но громоздки;

тиристорные усилители мощности для электрических ИМ, получающие все большее распространение с ростом их надежности и уменьшением стоимости;

различные золотниковые устройства, элементы типа «сопло — заслонка», струйные трубки для пневматических и гидравлических ИМ.

Исполнительные механизмы предназначены для преобразования командных сигналов в сигналы, удобные для воздействия на конечное звено систем автоматики — регулирующий орган.

Сигналы с устройств формирования команд УФК через усилители мощности подаются на основной элемент — исполнительный двигатель (электродвигатель, поршень, мембрана и т. п.), служащие источником силового воздействия на РО. Силовое воздействие через элемент сцепления (муфта, шарнир и т. п.) передается на выходной передаточно — преобразующий элемент ИМ. Это могут быть различного рода редукторы с выходным рычагом или штоком.

Остальные элементы являются вспомогательными, но необходимыми для качественной и надежной работы ИМ.

Концевые выключатели прекращают передачу энергии с усилителей мощности при достижении выходным элементом крайних положений. Крайние (предельные) положения ИМ определяются как конструкцией самого ИМ, так и пределами допустимого перемещения РО.

Могут быть и другие элементы защиты, прекращающие подачу энергии при нарушении нормальной работы ИМ.

Датчики обратной связи вырабатывают сигнал, пропорциональный величине перемещения выходного элемента ИМ. Их используют для визуального контроля положения РО как по месту установки ИМ, так и на расстоянии (щит оператора) с помощью дистанционных указателей положения (ДУП). Кроме того, сигнал датчиков обратной связи может быть использован УФК для формирования команд управления.

Датчик обратной связи по скорости служит при необходимости для стабилизации скорости перемещения выходного элемента ИМ.

Механизм ручного дублера (специальный штурвал, ручка с расцепителем) позволяет перемещать выходной элемент вручную при отсутствии энергии, поломке двигателя или при наладке ИМ.

Элементы могут быть установлены как на самом ИМ, так и на щитах управления.

В конкретной модели ИМ ряд элементов (кроме двигателя и выходного элемента) может отсутствовать.

Некоторые исполнительные механизмы оснащают успокоителями (тормозными устройствами), уменьшающими выбег ИМ при его отключении.

Основным требованием, предъявляемым к ИМ, является перемещение РО с возможно меньшим искажением законов регулирования, формируемых управляющим устройством, т. е. ИМ должен обладать достаточным быстродействием и точностью.

Основными показателями исполнительных механизмов являются:

• 1. Номинальные значения вращающегося момента на выходном валу или усилия на его выходном штоке.
• 2. Максимальные значения вращающего момента на выходном валу ИМ или усилия на его выходном штоке.

З. Время оборота выходного вала ИМ или хода его штока.

4. Максимальная величина угла поворота выходного вала или хода штока.

ИМ различных ветвей ГСП имеют существенно отличные механические или внешние характеристики, т. е. зависимость частоты вращения n от момента М [n=f (М)] или скорости перемещения х от толкающего (тягового) усилия Р [ х = ц (Р)].

Классификация по режимам работы относится главным образом к электрическим ИМ, для которых имеют значения тепловые нагрузки.

Таблица 1 — Общая классификация ИМ без учета их конкретных конструктивных особенностей.

В свою очередь электрические ИМ можно классифицировать на ИМ переменного и постоянного тока; многофазные и однофазные; электромагнитные и электродвигательные (моторные); прямоходные, поворотные и многооборотные.

Основными преимуществами электрических ИМ являются неограниченный радиус действия и возможность применения при низких температурах окружающей среды.

Наиболее распространенные электрические исполнительные механизмы серии МЭО (механизм электрический однооборотный.) Вы рассмотрели на лабораторной работе.

Пневматические ИМ в качестве энергии для приведения в действие выходного элемента используют сжатый воздух с различными параметрами давления.

Пневматические ИМ применяют для процессов не требующих большого быстродействия, в помещениях с повышенной пожарои взрывоопасностью, с агрессивной средой. Однако прямое управление с помощью давления сжатого воздуха пневматическими ИМ имеет ограниченный радиус действия.

В зависимости от конструкции преобразующего силового элемента пневматические ИМ делятся на мембранные, поршневые, сильфонные и лопастные (поворотные), которые, в свою очередь, могут быть пружинные или беспружинные, прямоходные или поворотные.

В пружинных ИМ одностороннего действия обратный ход выходного элемента осуществляется за счет действия пружины.

Пневматические ИМ имеют мягкие характеристики, что предотвращает их поломку в стопорном режиме, но приводит к значительному снижению скорости перемещения при возрастании сопротивления нагрузки.

Пневматические ИМ имеют ручной дублер, представляющий обычно различные резьбовые устройства с маховиком.

Для сигнализации крайних положений ИМ применяют как пневматические сигнализаторы крайних положений, так и электрические.

Указатели положения штока ИМ представляют различные перемещения штока в пропорциональный пневматический сигнал.

В пневматических ИМ имеются фиксаторы, которые фиксирую заданное положение выходного элемента ИМ при аварийном изменении командного сигнала. Наиболее употребительны два типа фиксаторов: пневматические и механические. Принцип действия пневматических фиксаторов заключается в автоматическом отсекании объема сжатого воздуха, находящегося в данный момент в рабочей полости ИМ. Действие механических фиксаторов состоит в торможении штока ИМ с помощью колодок, кулачков и т. д.

Наиболее распространены мембранные ИМ, имеющие достаточный ход и усилие на выходном элементе.

Гидравлические ИМ используют в качестве рабочей среды жидкости (обычно масло) и применяют для создания больших (до нескольких тонн) перестановочных усилий. При этом они обладают очень жесткой механической характеристикой. Имеются поршневые, мембранные и лопастные гидравлические ИМ, которые в свою очередь могут быть прямоходные и поворотные.

Управление ИМ обычно осуществляется через электрогидравлическое реле с золотником. Эти ИМ комплектуются электродвигателем с насосной станцией и системой ее управления.

Радиус действия гидравлических ИМ еще более ограничен, чем пневматических. С увеличением расстояния растут потери давления и уменьшается быстродействие.