Sterowanie procesami technologicznymi w produkcji żywności (Wydawnictwo Naukowe PWN)

Tytuł Sterowanie procesami technologicznymi w produkcji żywności Autorzy Marek Ludwicki, Michał Ludwicki Język polski Wydawnictwo Wydawnictwo Naukowe PWN ISBN 978-83-01-18943-3 Rok wydania 2015 Warszawa Wydanie 1 liczba stron 428 Format epub, mobi Spis treści PRZEDMOWA 1

1. ZNACZENIE MIERNICTWA PRZEMYSŁOWEGO 3

2. CHARAKTERYSTYKA WIELKOŚCI MIERZONYCH 5

3. METODY POMIAROWE 7
3.1. Pomiar analogowy i dyskretny 10
3.2. Analogowe metody pomiarowe 12
3.2.1. Metoda wychyłowa 12
3.2.2. Metoda różnicowa 13
3.2.3. Metoda kompensacyjna 14
3.3. Cyfrowe metody pomiarowe 14

4. ZESPÓŁ POMIAROWY 17

5. SYSTEMY POMIAROWO-REGULACYJNE 20
5.1. Analogowy system pneumatyczny 22
5.2. Analogowy system elektryczny 24
5.3. Systemy dyskretne 24
6. UKŁADY SYGNALIZACYJNE 32
7. STATYCZNE I DYNAMICZNE właściwości UKŁADÓW POMIAROWYCH 34
7.1. Statyczne błędy pomiaru 35
7.1.1. Błąd systematyczny 35
7.1.2. Błąd przypadkowy 36
7.1.3. Klasa niedokładności przyrządu 37
7.1.4. Legalność przyrządu 39
7.1.5. Inne statyczne właściwości urządzeń pomiarowych 41
7.2. Dynamiczne błędy pomiaru 41

8. POMIARY PODSTAWOWYCH WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH 44
8.1. Pomiary prądu, napięcia i siły elektromotorycznej 44
8.1.1. Rezystancja wewnętrzna przyrządu 45
8.1.2. Miernik magnetoelektryczny 46
8.1.3. Kompensator napięcia 48
8.1.4. Woltomierz elektroniczny 49
8.2. Pomiary rezystancji 49
8.2.1. Wpływ rezystancji linii 50
8.2.2. Mostek pomiarowy 51
8.2.3. Elektroniczny przetwornik rezystancji 52
8.3. Pomiary objętości i indukcyjności 53
8.4. Pomiary częstotliwości i liczby impulsów 54

9. POMIARY CZASU 56

10. POMIARY WIELKOŚCI MECHANICZNYCH 59
10.1. Pomiary przesunięcia liniowego 59
10.1.1. Mechaniczne pomiary przesunięcia 60
10.1.2. Pneumatyczny przetwornik przesunięcia 60
10.1.3. Elektryczne stykowe przetworniki przesunięcia 62
10.1.4. Elektryczne resystancyjne przetworniki przesunięcia 63
10.1.5. Strunowy przetwornik przesunięcia 66
10.1.6. Magnetyczne przetworniki przesunięcia 66
10.1.7. Objętościowe przetworniki przesunięcia 70
10.1.8. Fotoelektryczne przetworniki przesunięcia 71
10.2. Pomiary przesunięcia kątowego 72
10.3. Pomiary szybkości liniowej i kątowej 74
10.3.1. Magnetyczne przetworniki szybkości kątowej 75
10.3.2. Fotoelektryczne przetworniki prędkości kątowej 76
10.4. Pomiary liczby sztuk 76
10.5. Pomiary poziomu cieczy 78
10.5.1. Bezpośrednie pomiary poziomu cieczy 78
10.5.2. Przetworniki pływakowe 79
10.5.3. Hydrostatyczne przetworniki manometryczne 81
10.5.4. Elektryczne przetworniki poziomu cieczy 84
10.5.5. Wagowe przetworniki poziomu cieczy 85
10.5.6. Falowe przetworniki poziomu cieczy 86
10.6. Pomiary poziomu tworzyw sypkich 88
10.7. Pomiary siły 89
10.7.1. Elastyczne przetworniki siły 89
10.7.2. Kompensacyjne przetworniki siły 92
10.8. Pomiary masy i strumienia masy 95
10.9. Pomiary ciśnienia i różnicy ciśnień 97
10.9.1. Cieczowe przetworniki ciśnienia 99
10.9.2. Rozciągliwe przetworniki ciśnienia 100
10.9.3. Kompensacyjne przetworniki ciśnienia 104
10.10.Pomiary przepływu płynów 105
10.10.1. Przepływomierze spiętrzeniowe 106
10.10.2. Wirnikowe przepływomierze i liczniki przepływu 112
10.10.3. Przepływomierze grzewcze 114
10.10.4. Przepływomierze indukcyjne 115
10.10.5. Przepływomierze wirowe 117
10.10.6. Przepływomierze ultradźwiękowe 119

11. POMIARY TEMPERATURY 121
11.1. Skale termometryczne 121
11.2. Warunki pomiarów temperatury 124
11.3. Termometry powiększalnościowe 126
11.3.1. Termometry cieczowe 126
11.3.2. Termometry ciśnieniowe 128
11.3.3. Termometry dylatacyjne 129
11.3.4. Termometry bimetalowe 130
11.4. Termometry rezystancyjne 131
11.4.1. Termorezystory 131
11.4.2. Termistory 134
11.5. Termometry termoelektryczne 134
11.6. Termometry chemiczne 138
11.7. Termometry emisyjne 139
11.7.1. Pirometry radiacyjne 140
11.7.2. Pirometry monochromatyczne 141
11.7.3. Pirometry polichromatyczne 142
11.7.4. Termowizja 143
11.7.5. Pastylkowe rejestratory temperatury 145

12. BEZPOŚREDNIE I POŚREDNIE POMIARY STĘŻENIA SUBSTANCJI 147
12.1. Pomiary stężenia suchej masy w roztworach 147
12.1.1. Refraktometria 148
12.1.2. Wiskozymetria 149
12.1.3. Densymetria 153
12.1.4. Absorpcja mikrofal 164
12.2. Pomiary wilgotności 165
12.2.1. Pomiary wilgotności gazów 165
12.2.2. Pomiary zawartości wody w cieczach i substancjach stałych 173
12.3. Termokonduktometria gazów 179
12.4. Pomiary optycznych właściwości substancji 181
12.5. Pomiary elektrycznych parametry substancji 186
12.5.1. Pomiary potencjału elektrochemicznego 186
12.5.2. Pomiary konduktywności elektrolitów 195
12.6. Samoczynne analizatory chemiczne 200
12.7. Biosensory 201
12.8. Pomiary wielkości nietypowych 203

13. POMOCNICZE CZŁONY UKŁADU POMIAROWEGO 204
13.1. Wzmacniacze pomiarowe 204
13.1.1. Wzmacniacze elektroniczne 205
13.1.2. Wzmacniacze pneumatyczne 206
13.2. Przetworniki międzysystemowe 208
13.3. Separatory sygnałów 209
13.4. Urządzenia zasilające 210
13.5. Urządzenia wyjściowe 210

14. AUTOMATYZACJA POMIARÓW PRZEMYSŁOWYCH 215
14.1. Pomiar z sygnalizacją ekstremalną 215
14.2. Zautomatyzowane blokowe systemy pomiarowe 216
14.3. Systemy informatyczne 217

15. ZADANIA AUTOMATYZACJI procesÓW 221
15.1. Sterowanie w układzie otwartym 223
15.2. Sterowanie w układzie zamkniętym 224
15.2.1. Sterowanie ręczne 224
15.2.2. Regulacja samoczynna 226

16. STATYCZNE I DYNAMICZNE cechy UKŁADÓW POMIAROWYCH I REGULACYJNYCH 229
16.1. Opis matematyczny układów liniowych 229
16.1.1. Właściwości statyczne 230
16.1.2. Cechy dynamiczne 231
16.1.3. Typy wymuszeń dynamicznych 232
16.2. Podstawowe elementy układów liniowych 234
16.2.1. Składnik proporcjonalny 235
16.2.2. Komponent opóźniający 236
16.2.3. Składnik inercyjny I rzędu 238
16.2.4. Komponent oscylacyjny 245
16.2.5. Składnik różniczkujący 246
16.2.6. Komponent całkujący 250
16.3. Złożone układy liniowe 253
16.3.1. Warianty połączeń składników 253
16.3.2. Cechy dynamiczne układów złożonych 255
16.4. Analiza układów nieliniowych 258

17. KLASYFIKACJA UKŁADÓW REGULACJI automatycznEJ 260
17.1. Pochodzenie wielkości zadanej 261
17.1.1. Regulacja stałowartościowa 261
17.1.2. Regulacja programowa 262
17.1.3. Regulacja nadążna stosunku 262
17.1.4. Regulacja nadążna kaskadowa 264
17.1.5. Regulacja nadążna z kompensacją zakłóceń 265
17.2. Zasilanie energią 265
17.2.1. Regulacja bezpośrednia 265
17.2.2. Regulacja pośrednia 267
17.3. Charakter sygnału regulującego 268
17.3.1. Regulacja dyskretna 268
17.3.2. Regulacja cyfrowa 268
17.3.3. Regulacja analogowa 269
17.4. Stopień złożoności 269

18. STATYCZNE I DYNAMICZNE cechy REGULATORÓW 271
18.1. Regulatory przekaźnikowe 271
18.1.1. Regulator dwupołożeniowy 272
18.1.2. Regulator trójpołożeniowy 274
18.1.3. Regulator impulsowy 275
18.2. Regulatory ciągłe 278
18.2.1. Regulator proporcjonalny 278
18.2.2. Regulator proporcjonalno-całkujący 284
18.2.3. Regulator proporcjonalno-różniczkujący 287
18.2.4. Regulator PID 289
18.3. Regulatory cyfrowe 291
18.4. Programowalne sterowniki logiczne 293

19. URZĄDZENIA PERYFERYJNE UKŁADÓW REGULACJI 294
19.1. Zadajniki 294
19.2. Urządzenia wykonawcze 296
19.2.1. Siłowniki elektryczne 296
19.2.2. Siłowniki pneumatyczne 298
19.2.3. Siłowniki hydrauliczne 301
19.2.4. Nastawniki elektryczne 301
19.2.5. Zawory regulacyjne 306
19.2.6. Urządzenia dozujące 312
19.3. Urządzenia pomocnicze 313

20. UKŁADY STEROWANIA, SYGNALIZACJI I BLOKADY 314
20.1. Komponenty logiczne 314
20.1.1. Bramka logiczna OR 315
20.1.2. Bramka logiczna AND 315
20.1.3. Bramka logiczna NOT 316
20.1.4. Logiczne bramki złożone 316
20.1.5. Przerzutniki 317
20.1.6. Liczniki 317
20.2. Układy sterowania 319
20.2.1. Sterowanie ręcznie 319
20.2.2. Sterowanie samoczynne 319
20.2.3. Sterowanie sekwencyjne 319
20.2.4. Sterowanie logiczne 321
20.3. Sygnalizacja 322
20.4. Blokada 323

21. PROGRAMOWALNE STEROWNIKI LOGICZNE 325

22. WSKAŹNIKI JAKOŚCI REGULACJI automatycznEJ 333
22.1. Statyczna staranność regulacji 333
22.2. Dynamiczna staranność regulacji 334
22.2.1. Stabilność asymptotyczna 334
22.2.2. Parametry odpowiedzi skokowej 335
22.2.3. Całkowe wskaźniki jakości regulacji 337

23. PROJEKTOWANIE UKŁADÓW REGULACJI 338
23.1. Identyfikacja obiektu regulacji 338
23.1.1. Atrybuty statyczne 338
23.1.2. Atrybuty dynamiczne 339
23.2. Wybór i optymalizacja regulatora 342
23.2.1. Dobór regulatora 342
23.2.2. Słuszne nastawy regulatora PID 343
23.2.3. Przykład doboru regulatora i jego nastaw z tabel 348
23.3. Schematy technologiczne automatyki 351

24. UKŁADY STEROWANIA PARAMETRAMI procesÓW W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM 354
24.1. Przepływ płynów 354
24.2. Poziom cieczy 355
24.3. Ciśnienie gazu 356
24.4. Temperatura 357
24.5. Stężenie jonów wodorowych 358
24.6. Proces ekstrakcji 359
24.7. Proces suszenia 360
24.8. Cykl krystalizacji 362
24.9. Proces rektyfikacji 363

25. PERSPEKTYWY ROZWOJU AUTOMATYKI 366
25.1. Wyższe stopnie automatyzacji 366
25.1.1. Regulacja nadrzędna 367
25.1.2. Bezpośrednie sterowanie cyfrowe 368
25.2. Blokowe systemy pomiarowo-regulacyjne i informatyczne 369
25.2.1. Warstwowa struktura układu pomiarow-regulacyjnego 369
25.2.2. Systemy redundantne 372
25.3. Przemysłowe sieci komunikacyjne 372
25.3.1. Klasyfikacja sieci komunikacyjnych 372
25.3.2. Protokoły transmisji 374
25.4. Rozproszone systemy sterowania 379
25.5. Mikrokontrolery 385
25.5.1. Architektura mikrokontrolerów 386
25.5.2. Programowanie mikrokontrolerów 387
25.6. Urządzenia mobilne 387
25.7. Roboty przemysłowe 388
25.7.1. Proces uczenia robota przemysłowego 390
25.7.2. Bezpieczeństwo pracy robota 391

26. POMIARY NIETYPOWYCH PARAMETRÓW procesÓW PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO 392
26.1. Miernik zakażenia mikrobiologicznego zawartości ekstraktora cukrowniczego 392
26.2. Automatyczny analizator kondensatu z wyparki 396
26.3. Alkalimetr konduktometryczny 400
26.4. Elektrochemiczny analizator związków wapnia 402
26.5. Inne nietypowe przetworniki pomiarowe 408

27. LITERATURA 409

28. NORMY I PRZEPISY LEGALIZACYJNE 413

29. PROSPEKTY I KATALOGI FIRM 415

30. WYKAZ WAŻNIEJSZYCH SKRÓTÓW 416