background image

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

PRSUS 

Projektowanie i symulacja  

układów sterowania 

1. Wstęp do układów sterowania 

 
dr inż. Mirosław Nejman 
 

Konsultacje: 

pok. ST 142, pon. 14-15, czw. 12-13 

e-mail: m.nejman@cim.pw.edu.pl 

tel.:      22 234 8259 

http://www.cim.pw.edu.pl/prsus

 

 

Zakład Automatyzacji, Obrabiarek i Obróbki Skrawaniem 

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Plan wykładu 

1. Wstęp do układów sterowania 
2. Zasady budowania algorytmów 
3. Sterowanie logiczne i sekwencyjne 

 

układy przekaźnikowe 

 

kombinacyjne układy logiczne 

 

układy sekwencyjne 

4. Elementy i układy sterowania pneumatycznego 
5. Elementy i układy sterowania hydraulicznego 
6. Projektowanie układów automatycznej regulacji 

 

transformata Laplace’a, transmitancje 

 

- charakterystyki czasowe 

 

stabilność 

 

sprzężenie zwrotne 

 

- regulatory 

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

Układ sterowania 

to podzespół maszyny lub urządzenia, który poprzez zmianę wielkości 
fizycznej (jednej lub więcej) steruje tym urządzeniem w sposób zgodny z 
założeniem konstruktora i operatora. Układ dokonujący sterowania jest 
zwany również 

regulatorem

 

Sterowanie

  

jest to oddziaływanie na określony układ w celu osiągnięcia jego 
żądanego zachowania się, zgodnego z zadaniem sterowania. Układ 
podlegający sterowaniu to obiekt sterowania, a ogólniej proces 
sterowania. 

 

 

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

Sygnały układu sterowania 

to nośniki informacji reprezentowane przez wielkości fizyczne. 
Rozróżniamy odpowiednio sygnały wejściowe i wyjściowe. 
Ponadto sygnały wyjściowe nazywane są sygnałami sterowanymi, a na 
jego sygnały wejściowe składają się sygnały sterujące (nastawiające) – 
realizujące sterowanie obiektu oraz zakłócenia. 
 

Zakłócenia

  

to wszelkie inne oddziaływania, utrudniające realizację zadania 
sterowania. 

 

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

Proste układy regulacji 
 
Kontrolowanie i sterowanie przebiegiem procesu produkcyjnego może być 
realizowane przez człowieka lub urządzenie. Tak więc sterowanie 
możemy podzielić na 

ręczne

 i 

automatyczne

Układ sterowania ręcznego 

temperatury w piecu opalanym gazem 

Układ regulacji automatycznej 

temperatury w piecu opalanym gazem 

1. Termometr 
2. Mieszek sprężysty 
3. Dźwignia 
4. Dysza 
5. Siłownik membranowy 
6. Zawór 
7. Śruba do nastawiania 
wartości zadanej 

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

Układ sterowania ręcznego temperatury  
w piecu opalanym gazem 

 

Zadania operatora: 

– Kontrolowanie temperatury wewnątrz pieca 
– Porównywanie temperatury mierzonej z temperaturą zadaną 
– Zwiększenie lub zmniejszenie dopływu gazu do pieca, w zależności 

od tego czy temperatura jest mniejsza, czy większa 

 

background image

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

Układ regulacji automatycznej temperatury  
w piecu opalanym gazem 

 
Zadania układu: 

– Kontrolowanie temperatury wewnątrz pieca 
– Porównywanie temperatury mierzonej z temperaturą zadaną 
– Zwiększenie lub zmniejszenie dopływu gazu do pieca, w zależności 

od tego czy temperatura jest mniejsza, czy większa 

 

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

W układzie sterowania (regulacji) w którym występuję zamknięty krąg 
oddziaływań, np. temperatura w piecu bezpośrednio zależy od ilości 
dostarczonego opału, tym samym od stopnia otwarcia zaworu z gazem, 
regulacja odbywa się w 

układzie zamkniętym

 
W układzie, w którym wartość nastawy regulowana jest bez kontroli 
skutku regulacji, np. regulacja (zwiększanie lub zmniejszanie) temperatury 
w piecu odbywa się wyłącznie poprzez nastawę zaworu bez pomiaru za 
pomocą czujnika temperatury, regulacja odbywa się w 

układzie 

otwartym

 
Oddziaływanie wsteczne (zwrotne) wielkości regulowanej (np. 
temperatura) na wielkość regulującą (np. stopień otwarcia zaworu) 
nazywamy 

sprzężeniem zwrotnym

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

Sprzężenie zwrotne ujemne i dodatnie. 
 
Gdy zakłócenie powoduje wzrost wartości regulowanej, to układ dąży do 
jej obniżenia i na odwrót – gdy zakłócenie powoduje obniżenie wartości 
regulowanej układ dąży do jej zwiększenia. Zdolność taką nazywamy 

ujemnym sprzężeniem zwrotnym

 
Gdy zakłócenie powodujące wzrost wartości regulowanej powoduje, że 
układ dodatkowo zwiększa wartość regulowaną oraz gdy zakłócenie 
powodujące obniżenie wartości regulowanej powoduje, że układ 
dodatkowo obniża wartość regulowaną, to zdolność taką nazywamy 

dodatnim sprzężeniem zwrotnym

 

UWAGA!!! 
W układach regulacji używane jest głównie ujemne sprzężenie 
zwrotne. 

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

Układ regulacji jednoobwodowy, kaskadowy i z pomiarem zakłóceń. 

Zakłócenie 

Wielkość 

sterująca 

Wielkość regulowana 

Obiekt regulacji 

(proces) 

Regulator 

Stacyjka 

Urządzenie 
pomiarowe 

Wartość rzeczywista 

Wartość 

zadana 

Układ regulacji jednoobwodowy nazywany jest czasem układem 
regulacji stałowartościowej. 

Urządzenie 

wykonawcze 

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

Układ regulacji jednoobwodowy, kaskadowy i z pomiarem zakłóceń. 

Zakłócenie 

Wielkość 

sterująca 

Wielkość regulowana 

Obiekt regulacji 

(proces) 

Regulator 

Stacyjka 

Urządzenie 
pomiarowe 

Wartość rzeczywista 

Wartość 

zadana 

Wartość 

pomocnicza 

Wartość 

zadana 

Urządzenie 
pomiarowe 

Regulator 

pomocniczy 

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

Układ regulacji jednoobwodowy, kaskadowy i z pomiarem zakłóceń. 

Zakłócenie 

Wielkość 

sterująca 

Wielkość regulowana 

Obiekt regulacji 

(proces) 

Regulator 

Stacyjka 

Urządzenie 
pomiarowe 

Wartość 

zadana 

Urządzenie 

wykonawcze 

Urządzenie 
pomiarowe 

background image

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Wstęp do układów sterowania 

Ogólny schemat blokowy układu regulacji 

Obiekt regulacji 

(proces) 

Wielkość 

sterująca 

Wielkość regulowana 

Zakłócenie 

Element 

pomiarowy 

Regulator 

Stacyjka 

Wartość rzeczywista 

Wartość 

zadana 

Urządzenie 

wykonawcze 

Przetwornik 

pomiarowy 

Urządzenie 
pomiarowe 

Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania 

Dziękuję za uwagę!