Kasbiy ta'lim vazirligi

Tomsk politexnika universiteti

Skorospeshkin M.V.

Ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirish asoslari

Ma'ruza matnlari

1-qism. Avtomatik boshqaruv nazariyasi (TAU)

1. TAU ning asosiy atamalari va ta’riflari.

1.1. Asosiy tushunchalar.

Zamonaviy texnologik jarayonlarni boshqarish tizimlari ko'p sonli texnologik parametrlar bilan tavsiflanadi, ularning soni bir necha mingga etishi mumkin. Kerakli ish rejimini va pirovardida mahsulot sifatini saqlab qolish uchun ushbu qiymatlarning barchasi doimiy ravishda saqlanishi yoki ma'lum bir qonunga muvofiq o'zgartirilishi kerak.

Texnologik jarayonning borishini belgilovchi fizik miqdorlar deyiladi jarayon parametrlari ... Masalan, texnologik jarayonning parametrlari: harorat, bosim, oqim tezligi, kuchlanish va boshqalar bo'lishi mumkin.

Texnologik jarayonning ma'lum bir qonun bo'yicha doimiy saqlanishi yoki o'zgartirilishi kerak bo'lgan parametri deyiladi sozlanishi qiymat yoki sozlanishi parametr .

Ko'rib chiqilayotgan vaqt momentidagi boshqariladigan o'zgaruvchining qiymati deyiladi oniy qiymat .

Muayyan o'lchash moslamasining ma'lumotlari asosida ko'rib chiqilayotgan vaqtda olingan boshqariladigan o'zgaruvchining qiymati uning deyiladi. o'lchangan qiymat .

1-misol. Quritish shkafi haroratini qo'lda tartibga solish sxemasi.

Quritish shkafidagi haroratni T darajasida qo'lda ushlab turish talab qilinadi.

Operator simob termometrining RT ko'rsatkichlariga qarab, P kaliti yordamida H isitish elementini yoqadi yoki o'chiradi. 

Ushbu misolga asoslanib, siz ta'riflarni kiritishingiz mumkin:

Boshqarish ob'ekti (tartibga solish ob'ekti, OU) - talab qilinadigan ish rejimi tashqi tomondan maxsus tashkil etilgan nazorat harakatlari bilan qo'llab-quvvatlanishi kerak bo'lgan qurilma.

Boshqaruv - OT ning talab qilinadigan ish rejimini ta'minlaydigan boshqaruv harakatlarini shakllantirish.

Reglament - nazoratning muayyan turi, agar vazifa OA ning har qanday chiqish qiymatining doimiyligini ta'minlashdan iborat bo'lsa.

Avtomatik boshqaruv - bevosita inson ishtirokisiz amalga oshiriladigan boshqaruv.

Kirish harakati (NS)- tizim yoki qurilmaning kirishiga qo'llaniladigan ta'sir.

Chiqish ta'siri (Y) - tizim yoki qurilmaning chiqishida hosil bo'lgan ta'sir.

Tashqi ta'sir - tashqi muhitning tizimga ta'siri.

Boshqaruv tizimining blok diagrammasi, masalan, 1-rasmda ko'rsatilgan. 1.2.

2-misol. Quritish shkafi haroratini avtomatik nazorat qilish sxemasi.

Sxema RTK kontaktlari bilan simob termometridan foydalanadi. Harorat oldindan belgilangan qiymatga ko'tarilganda, kontaktlar simob ustuni bilan yopiladi, RE o'rni elementining bobini quvvatlanadi va RE kontakti bilan H isitgich sxemasi ochiladi. Harorat tushganda, termometr kontaktlari ochiladi, o'rni o'chiriladi, ob'ektni energiya bilan ta'minlash qayta tiklanadi (1.3-rasmga qarang). 

R
hisoblanadi. 1.3

3-misol. O'lchov ko'prigi bilan harorat ACP davri.

Ob'ektning harorati belgilangan haroratga teng bo'lganda, o'lchash ko'prigi M (1.4-rasmga qarang) muvozanatlanadi, signal EI elektron kuchaytirgichining kirishiga kelmaydi va tizim muvozanatda bo'ladi. Harorat o'zgarganda, R T termistorining qarshiligi o'zgaradi va ko'prikning muvozanati buziladi. Evropa Ittifoqi kirishida kuchlanish paydo bo'ladi, uning fazasi belgilangan haroratdan og'ish belgisiga bog'liq. EIda kuchaytirilgan kuchlanish D dvigateliga o'tadi, u AT avtotransformatorining motorini tegishli yo'nalishda harakatga keltiradi. Belgilangan haroratga erishilganda, ko'prik muvozanatlashadi va vosita o'chadi.

(mashq)

Belgilangan harorat qiymatining qiymati qarshilik R to'plami yordamida o'rnatiladi. 

Ta'riflangan misollarga asoslanib, bitta sxemali ACP ning tipik blok diagrammasini aniqlash mumkin (1.5-rasmga qarang). Qabul qilingan belgilar:

x - sozlash harakati (topshiriq), e = x - y - boshqaruv xatosi, u - nazorat harakati, f - bezovta qiluvchi harakat (bezovta).

Ta'riflar:

O'rnatish effekti (kirish harakati X bilan bir xil) - boshqariladigan o'zgaruvchining o'zgarishining talab qilinadigan qonunini belgilaydigan tizimga ta'sir).

Nazorat qiluvchi ta'sir (u) - boshqaruv moslamasining boshqaruv ob'ektiga ta'siri.

Boshqarish moslamasi (UU) - kerakli ish rejimini ta'minlash uchun boshqaruv ob'ektiga ta'sir qiluvchi qurilma.

Bezovta qiluvchi ta'sir (f) - mos yozuvlar harakati va boshqariladigan qiymat o'rtasidagi talab qilinadigan funktsional munosabatni buzishga moyil bo'lgan harakat.

Nazorat xatosi (e = x - y) - boshqariladigan o'zgaruvchining belgilangan (x) va haqiqiy (y) qiymatlari o'rtasidagi farq.

Regulyator (P) - tartibga solinadigan ob'ektga ulangan va uning tartibga solinadigan qiymatining ma'lum bir qiymatini avtomatik ravishda saqlashni yoki ma'lum bir qonunga muvofiq avtomatik ravishda o'zgarishini ta'minlaydigan qurilmalar to'plami.

Avtomatik tartibga solish tizimi (ACP) - yopiq harakat sxemasiga ega avtomatik tizim bo'lib, unda y ning haqiqiy qiymatini x ning berilgan qiymati bilan solishtirish natijasida boshqaruv (u) hosil bo'ladi.

ACP ning strukturaviy diagrammasidagi ta'sirlar zanjirining ko'rib chiqilayotgan qismiga chiqishdan kirishga yo'naltirilgan qo'shimcha aloqa teskari aloqa (OT) deb ataladi. Teskari aloqa salbiy yoki ijobiy bo'lishi mumkin.

Ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirish hozirda butun dunyo bo'ylab ishlab chiqarish harakatlanayotgan asosiy yo'nalishdir. Ilgari insonning o'zi tomonidan bajarilgan barcha narsalar, uning nafaqat jismoniy, balki intellektual funktsiyalari ham asta-sekin texnologiyaga o'tadi, uning o'zi texnologik tsikllarni amalga oshiradi va ular ustidan nazoratni amalga oshiradi. Bu zamonaviy texnologiyalarning asosiy oqimidir. Ko'pgina sohalarda odamning roli allaqachon avtomatik boshqaruvchi ustidan nazoratchiga qisqartirilgan.

Umumiy holda, "jarayonni boshqarish" tushunchasi jarayonni boshlash, to'xtatish, shuningdek, fizik miqdorlarning (jarayon ko'rsatkichlarining) zarur yo'nalishini saqlash yoki o'zgartirish uchun zarur bo'lgan operatsiyalar majmui sifatida tushuniladi. Texnologik jarayonlarni amalga oshiradigan, boshqarilishi kerak bo'lgan alohida mashinalar, bloklar, apparatlar, qurilmalar, mashinalar va apparatlar majmualari avtomatlashtirishda boshqaruv ob'ektlari yoki boshqariladigan ob'ektlar deb ataladi. Boshqariladigan ob'ektlar maqsadlariga ko'ra juda xilma-xildir.

Texnologik jarayonlarni avtomatlashtirish- mexanizmlar va mashinalarni boshqarish uchun sarflangan odamning jismoniy mehnatini ushbu nazoratni ta'minlaydigan maxsus qurilmalarning ishlashi bilan almashtirish (turli parametrlarni tartibga solish, inson aralashuvisiz berilgan mahsuldorlik va mahsulot sifatini olish).

Ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirish mehnat unumdorligini bir necha bor oshirish, uning xavfsizligini, ekologik tozaligini oshirish, mahsulot sifatini yaxshilash va ishlab chiqarish resurslaridan, jumladan, inson salohiyatidan samaraliroq foydalanish imkonini beradi.

Har qanday texnologik jarayon muayyan maqsad uchun yaratiladi va amalga oshiriladi. Yakuniy mahsulotni ishlab chiqarish yoki oraliq natijaga erishish. Demak, avtomatlashtirilgan ishlab chiqarishning maqsadi mahsulotni saralash, tashish, qadoqlash bo'lishi mumkin. Ishlab chiqarishni avtomatlashtirish to'liq, murakkab va qisman bo'lishi mumkin.

Qisman avtomatlashtirish avtomatik rejimda bitta operatsiya yoki alohida ishlab chiqarish tsikli amalga oshirilganda sodir bo'ladi. Bunday holda, unda shaxsning cheklangan ishtirokiga yo'l qo'yiladi. Ko'pincha qisman avtomatlashtirish jarayon insonning o'zi to'liq ishtirok etishi uchun juda tez sodir bo'lganda sodir bo'ladi, elektr jihozlari tomonidan boshqariladigan juda ibtidoiy mexanik qurilmalar esa u bilan juda yaxshi ishlaydi.

Qisman avtomatlashtirish, qoida tariqasida, allaqachon ishlaydigan uskunalarda qo'llaniladi, bu unga qo'shimcha hisoblanadi. Biroq, u boshidanoq umumiy avtomatlashtirish tizimiga kiritilganda eng katta samaradorlikni ko'rsatadi - u darhol ishlab chiqiladi, ishlab chiqariladi va uning ajralmas qismi sifatida o'rnatiladi.

Kompleks avtomatlashtirish alohida katta ishlab chiqarish maydonini qamrab olishi kerak, bu alohida ustaxona, elektr stantsiyasi bo'lishi mumkin. Bunday holda, barcha ishlab chiqarish yagona o'zaro bog'langan avtomatlashtirilgan kompleks rejimida ishlaydi. Ishlab chiqarish jarayonlarini kompleks avtomatlashtirish har doim ham tavsiya etilmaydi. Uning qo'llanilish sohasi zamonaviy yuqori rivojlangan ishlab chiqarish bo'lib, u juda ko'p foydalanadiishonchli uskunalar.

Mashinalar yoki bloklardan birining buzilishi butun ishlab chiqarish tsiklini darhol to'xtatadi. Bunday ishlab chiqarish o'z-o'zini tartibga solish va o'z-o'zini tashkillashtirishga ega bo'lishi kerak, bu avvaldan yaratilgan dasturga muvofiq amalga oshiriladi. Shu bilan birga, inson ishlab chiqarish jarayonida faqat doimiy nazoratchi sifatida ishtirok etadi, butun tizim va uning alohida qismlari holatini kuzatib boradi, ishga tushirish va ishga tushirish uchun ishlab chiqarishga aralashadi va favqulodda vaziyatlarda; yoki bunday sodir bo'lish tahdidi bilan.

Ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirishning eng yuqori darajasi - to'liq avtomatlashtirish... U bilan tizimning o'zi nafaqat ishlab chiqarish jarayonini, balki avtomatik boshqaruv tizimlari tomonidan amalga oshiriladigan uni to'liq nazorat qilishni ham amalga oshiradi. To'liq avtomatlashtirish doimiy ish rejimi bilan yaxshi tashkil etilgan texnologik jarayonlarga ega iqtisodiy jihatdan samarali, barqaror ishlab chiqarishda mantiqiydir.

Normadan barcha mumkin bo'lgan og'ishlarni oldindan ko'rib chiqish va ulardan himoya qilish tizimlarini ishlab chiqish kerak. Shuningdek, inson hayotiga, sog'lig'iga tahdid soladigan yoki unga etib bo'lmaydigan joylarda - suv ostida, agressiv muhitda, kosmosda amalga oshiriladigan ishlar uchun to'liq avtomatlashtirish zarur.

Har bir tizim muayyan funktsiyalarni bajaradigan tarkibiy qismlardan iborat. Avtomatlashtirilgan tizimda sensorlar o'qishni oladi va tizimni qanday boshqarish bo'yicha qaror qabul qilish uchun ularni uzatadi, buyruq allaqachon haydovchi tomonidan bajariladi. Ko'pincha, bu elektr jihozlari, chunki elektr toki yordamida buyruqlarni bajarish maqsadga muvofiqdir.

Avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimini va avtomatikni ajratish kerak. Da avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimi datchiklar o'qishlarni boshqaruv paneliga operatorga uzatadi va u qaror qabul qilib, buyruqni boshqaruvchi uskunaga uzatadi. Da avtomatik tizim- signal elektron qurilmalar tomonidan tahlil qilinadi, ular qaror qabul qilib, bajaruvchi qurilmalarga buyruq beradilar.

Avtomatik tizimlarda inson ishtiroki, garchi boshqaruvchi sifatida bo'lsa ham, zarurdir. U istalgan vaqtda texnologik jarayonga aralashish, uni tuzatish yoki to'xtatish qobiliyatiga ega.

Shunday qilib, harorat sensori ishlamay qolishi va noto'g'ri ko'rsatkichlar berishi mumkin. Elektronika, bu holda, o'z ma'lumotlarini shubhasiz, ishonchli deb biladi.

Inson aqli elektron qurilmalarning imkoniyatlaridan ko'p marta ustundir, garchi u javob berish tezligi bo'yicha ulardan past bo'lsa ham. Operator sensorning nuqsonli ekanligini tushunishi, xavflarni baholashi va jarayonni to'xtatmasdan uni o'chirib qo'yishi mumkin. Shu bilan birga, u bu baxtsiz hodisaga olib kelmasligiga to'liq ishonch hosil qilishi kerak. Mashinalarga erishib bo'lmaydigan tajriba va sezgi unga qaror qabul qilishga yordam beradi.

Avtomatik tizimlarga bunday maqsadli aralashuv, agar qaror professional tomonidan qabul qilingan bo'lsa, jiddiy xavf tug'dirmaydi. Biroq, barcha avtomatlashtirishni o'chirish va tizimni qo'lda boshqarish rejimiga o'tkazish, odam vaziyatning o'zgarishiga tezda javob bera olmasligi sababli jiddiy oqibatlarga olib keladi.

Klassik misol - o'tgan asrning eng yirik texnogen falokatiga aylangan Chernobil AESdagi avariya. Bu favqulodda vaziyatlarning oldini olish bo'yicha allaqachon ishlab chiqilgan dasturlar stansiya reaktoridagi vaziyatning rivojlanishiga ta'sir qila olmaganida, avtomatik rejimning o'chirilishi tufayli sodir bo'ldi.

Ayrim jarayonlarni avtomatlashtirish sanoatda XIX asrdayoq boshlangan. Vatt tomonidan ishlab chiqilgan bug 'dvigatellari uchun avtomatik santrifüj regulyatorini esga olish kifoya. Ammo elektr energiyasidan sanoatda foydalanishning boshlanishi bilan alohida jarayonlarni emas, balki butun texnologik tsikllarni yanada kengroq avtomatlashtirish mumkin bo'ldi. Buning sababi shundaki, bundan oldin mexanik kuch uzatmalar va uzatmalar yordamida dastgohlarga uzatilgan.

Elektr energiyasini markazlashtirilgan holda ishlab chiqarish va undan sanoatda foydalanish, umuman olganda, faqat XX asrda - Birinchi jahon urushidan oldin, har bir mashina o'z elektr motori bilan jihozlangan bo'lgan paytda boshlangan. Aynan shu holat mashinada nafaqat ishlab chiqarish jarayonini, balki uni boshqarishni ham mexanizatsiyalash imkonini berdi. Bu yaratish uchun birinchi qadam edi avtomatik mashinalar... Birinchi namunalari 1930-yillarning boshlarida paydo bo'lgan. Keyin "avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish" atamasi paydo bo'ldi.

Rossiyada, o'sha paytda SSSRda bu yo'nalishdagi dastlabki qadamlar o'tgan asrning 30-40-yillarida qo'yilgan. Birinchi marta rulman qismlarini ishlab chiqarishda avtomatik dastgohlar qo'llanildi. Keyin dunyoda birinchi bo'lib traktor dvigatellari uchun pistonlarni to'liq avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish boshlandi.

Texnologik tsikllar xom ashyoni yuklashdan boshlab tayyor qismlarni qadoqlashgacha bo'lgan yagona avtomatlashtirilgan jarayonga birlashtirildi. Bu o'sha davrda zamonaviy elektr jihozlari, turli xil o'rni, masofaviy kalitlar va, albatta, drayvlardan keng foydalanish tufayli mumkin bo'ldi.

Va faqat birinchi elektron kompyuterlarning paydo bo'lishi avtomatlashtirishning yangi darajasiga ko'tarilish imkonini berdi. Endi texnologik jarayon natijaga erishish uchun ma'lum bir ketma-ketlikda bajarilishi kerak bo'lgan individual operatsiyalarning oddiy yig'indisi sifatida qaralishni to'xtatdi. Endi butun jarayon bir butunga aylandi.

Hozirgi vaqtda avtomatik boshqaruv tizimlari nafaqat ishlab chiqarish jarayonini olib boradi, balki uni nazorat qiladi, favqulodda va favqulodda vaziyatlarning paydo bo'lishini nazorat qiladi. Ular texnologik jihozlarni ishga tushiradi va to'xtatadi, ortiqcha yuklarni nazorat qiladi va baxtsiz hodisalar yuz berganda harakatlarni amalga oshiradi.

So'nggi paytlarda avtomatik boshqaruv tizimlari yangi mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun uskunalarni qayta tiklashni osonlashtiradi. Bu allaqachon butun tizim bo'lib, markaziy kompyuterga ulangan alohida avtomatik ko'p rejimli tizimlardan iborat bo'lib, ularni yagona tarmoqqa bog'laydi va bajarish uchun vazifalar beradi.

Har bir quyi tizim o'z vazifalarini bajarish uchun mo'ljallangan o'z dasturiy ta'minotiga ega bo'lgan alohida kompyuterdir. Bu allaqachon moslashuvchan ishlab chiqarish modullari. Ular moslashuvchan deb ataladi, chunki ular boshqa texnologik jarayonlar uchun qayta konfiguratsiya qilinishi va shu bilan ishlab chiqarishni kengaytirishi, uni tekshirishi mumkin.

Avtomatlashtirilgan ishlab chiqarishning eng yuqori cho'qqisi. Avtomatlashtirish yuqoridan pastgacha ishlab chiqarishga kirib bordi. Ishlab chiqarish uchun xom ashyoni etkazib berish uchun transport liniyasi avtomatik ravishda ishlaydi. Boshqaruv va dizayn avtomatlashtirilgan. Inson tajribasi va aql-zakovati faqat elektronika uni almashtira olmaydigan hollarda qo'llaniladi.

Kirish ( Jarayonlarni avtomatlashtirish asoslari)

Hozirgi vaqtda o'z-o'zidan ishlaydigan mashinalar va apparatlarni ishlab chiqarish va ulardan foydalanish jadal rivojlanmoqda, uchuvchisiz texnologiya turi bo'yicha amalga oshiriladigan ishlab chiqarish jarayonlari soni ko'paymoqda. Turli xil avtomatik qurilmalar inson faoliyatining barcha sohalariga, jumladan, fan, ishlab chiqarish va kundalik hayotga kirib boradi. Har qanday mutaxassislik muhandisi uchun uning kasbiy qiziqishlari bilan bog'liq holda avtomatlashtirishning nazariy asoslari va amaliy qo'llanilishi bilan tanishish zarurati tug'ildi. Bu, ayniqsa, avtomatlashtirilgan elektr drayvlar sohasida ixtisoslashgan elektrotexniklar uchun juda muhimdir, chunki ularning kasbiy faoliyatining asosiy qismi turli xil texnologik jarayonlarni avtomatlashtirish uchun uskunalar yaratish, uni sozlash va ishlab chiqarish sharoitida ishlatishdan iborat.

Texnologik jarayonlarni avtomatlashtirishning odatiy kursi ma'lum bir ishlab chiqarish texnologiyasiga asoslanadi: mashinasozlik, metallurgiya, kimyo, to'qimachilik va boshqalar texnologik uskunalarni boshqarish tizimlari. Avtomatlashtirilgan elektr haydovchi mutaxassislar uchun zamonaviy yuqori mexanizatsiyalashgan va avtomatlashtirilgan ishlab chiqarishda avtomatlashtirish tomonidan hal qilinadigan umumiy vazifalar, avtomatlashtirish tizimlarida elektr haydovchining o'rni haqida tasavvurga ega bo'lish muhimdir. Ular texnologik jarayonlarni avtomatlashtirish nazariyasi asoslarini o‘rganishlari va loyihalash bilan bog‘liq oddiy texnik masalalarni yechish usullarini, avtomatlashtirilgan tizimlar uchun texnik vositalarni tanlashni, ularning aniq ish sharoitida ishlashi uchun algoritmlar va dasturiy ta’minotni ishlab chiqishni o‘rganishlari kerak.

Muddati avtomatlashtirish Bu ishlab chiqarish jarayonlari va mehnat va boshqa inson faoliyatini tashkil etishning boshqa tizimlarining juda keng sinfiga tegishli bo'lib, ularda energiya, materiallar va ayniqsa ma'lumotlarni olish, aylantirish, uzatish va ishlatish jarayonlari bilan bog'liq operatsiyalarning katta qismi ixtisoslashtirilgan texnik vositalarga o'tkaziladi. qurilmalar, mexanizatsiyalash va boshqarish mashinalari ... Avtomatlashtirilgan jarayonlar, shu jumladan boshqarish, tartibga solish va (qisman) nazorat qilish, oldindan tayyorlangan va maxsus dastur tashuvchisiga kiritilgan dasturga muvofiq avtonom tarzda amalga oshiriladi, shunda ularning normal ishlashida insonning bevosita ishtirok etishiga ehtiyoj qolmaydi. Texnik xizmat ko'rsatuvchi xodimlarga faqat umumiy nazorat qilish, kerak bo'lganda ta'mirlash va sozlash funktsiyalari qoladi. Insonning qo'l mehnati, jismoniy kuchini mashina operatsiyalari bilan almashtirishdan iborat bo'lgan mexanizatsiya avtomatlashtirishning ajralmas elementidir. Oddiy mexanizatsiyalashdan farqli o'laroq, avtomatlashtirish, avvaldan ishlab chiqilgan va, ehtimol, jarayonni amalga oshirish jarayonida aniqlangan maqsadga muvofiq avtomatlashtirilgan jarayonni boshqarish va tashkil qilish uchun operatsiyalarni boshqarish mashinalariga o'tkazishni o'z ichiga oladi. Avtomatlashtirishning maqsadlari ko'p. Ular mehnat unumdorligi va samaradorligini oshirish, mahsulot sifatini oshirish, boshqaruvni optimallashtirish, inson mehnati xavfsizligini ta'minlash, atrof-muhitni muhofaza qilish va boshqalarni o'z ichiga olishi mumkin.

Avtomatlashtirish maqsadlari yordamida erishiladi avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimlari(ACS), ACS - matematik usullar, texnik vositalar (asosiylari kompyuterlar va boshqa mikroprotsessor qurilmalari), ularning dasturiy va tashkiliy komplekslari majmui bo'lib, ular avtomatlashtirilgan ob'ektlar parametrlarini o'zlarining belgilangan maqsadiga muvofiq boshqarish va monitoringini ta'minlaydi. avtonom ishlash. Avtomatlashtirish ob'ektlari orasida:

texnologik, energetika, transport va boshqa ishlab chiqarish jarayonlari;

turli agregatlar va mashinalarni, kemalarni, binolarni va boshqa inshootlarni, sanoat majmualarini loyihalash;

do'kon, korxona, qurilish maydonchasi, harbiy qism va boshqalarni tashkil etish, rejalashtirish va boshqarish;

ilmiy-texnik tadqiqotlar, tibbiy diagnostika, statistik ma'lumotlarni hisobga olish va qayta ishlash, dasturlash, maishiy texnika, xavfsizlik tizimlari va boshqalar.

Barcha sanab o'tilgan avtomatlashtirilgan ob'ektlardan biz faqat sanoat ishlab chiqarishining texnologik jarayonlarini ko'rib chiqamiz. Ikkinchisini avtomatlashtirish bilan avval odamlar tomonidan bajarilgan nazorat va monitoring funktsiyalari avtomatik boshqaruv asboblari va asboblariga o'tkaziladi. Shu bilan birga, individual ish operatsiyalarini mexanizatsiyalash ham takomillashtirilmoqda. Qayta ishlangan mahsulotlarning o'lchamlari, ishlov berish tezligi, harorati, shakli kabi nazorat qilinadigan parametrlarning o'zgarishi to'g'risida qayta aloqa kanallari orqali ma'lumotlarni qabul qiluvchi boshqaruv asboblari, belgilangan ishlov berish dasturiga muvofiq, qayta ishlash dasturining bajarilishini ta'minlaydigan boshqaruv signallari. optimal ish rejimi.

Birinchi bobda texnologik jarayonlarni avtomatlashtirishning umumiy masalalari, texnologik jarayonlarni boshqarish tizimining asosiy vazifalari va tuzilishi muhokama qilinadi. Texnologik jarayonni boshqarish joriy texnologik jarayon bilan parallel ravishda shakllanadigan axborot jarayonlari tufayli mumkin bo'lganligi sababli, ikkinchi bobda axborotni boshqarish jarayonlarini shakllantirish bilan bog'liq holda axborot nazariyasi elementlari muhokama qilinadi. Bu erda ma'lumotlarni ikkilik kodlarda kodlash masalalariga alohida e'tibor beriladi, chunki bu kodlar barcha zamonaviy boshqaruv qurilmalarining ishlashi uchun asosdir. Bob jarayonni boshqarish tizimi doirasida aloqa kanallari orqali ma'lumot almashishni tashkil etish usullarini ko'rib chiqish bilan yakunlanadi.

Jarayonni boshqarishning avtomatlashtirilgan tizimini qurish boshqariladigan texnologik ob'ektning (TO) xususiyatlari va xususiyatlarini etarlicha aniq va batafsil tavsifisiz amalga oshirib bo'lmaydi. Shuning uchun uchinchi bob belgilangan xususiyatlar va xususiyatlarni aks ettiruvchi TO modelini yaratishning analitik va eksperimental usullarini taqdim etishga bag'ishlangan.

Darslikda markaziy o'rinni jarayonni boshqarish tizimlarini boshqarish algoritmlarini tahlil qilish va sintez qilish usullariga bag'ishlangan 4 va 5 boblar egallaydi. Boshqaruv algoritmlari optimallikning berilgan mezoniga muvofiq texnik jarayonlarning borishini ta'minlaydigan parametrlar va xizmat ko'rsatish rejimlarini barqarorlashtirish va dasturiy nazorat qilish uchun texnologik jarayonlarni boshqarish tizimining muammolarini hal qilishning rejalashtirilgan usullarini aks ettiradi. Chiziqli va chiziqli bo'lmagan xarakteristikalar bilan TO ning ishlash rejimlarini optimallashtirish yo'llarini ko'rib chiqishga va boshqaruv algoritmlarining blok-sxemalarini yaratishga alohida e'tibor beriladi. Ikkinchisi avtomatlashtirish tizimlarining texnik vositalarini dasturlash jarayonida boshqaruv dasturlarini yaratish uchun asos bo'lib xizmat qiladi.

Oltinchi bob texnologik jarayonlarni boshqarishning avtomatlashtirilgan tizimini qurish uchun zarur texnik vositalarni tanlashdan boshlab, texnik shartni ishlab chiqish va batafsil loyihalashgacha bo'lgan bosqichlarni o'z ichiga oladi. Xulosa qilib, ettinchi bobda CNC va dasturlashtiriladigan mantiqiy boshqaruvchilarga asoslangan mashinasozlikda avtomatlashtirish tizimlarini qurish masalalari misol sifatida ko'rib chiqiladi.

MUQADDIMA

KIRISH

1-bob. ISHLAB CHIQARISH JARAYONLARINI AVTOMATLI BOSHQARISH HAQIDA UMUMIY MA'LUMOT, AVTOMATLI TARTIB QILISh TIZIMLARINING TASNIFI (SAR)

1.1 Avtomatik boshqaruv nazariyasining asosiy tushunchalari va ta'riflari

1.1 Tartibga solish tamoyillari

1.3 Tartibga solish algoritmi (qonuni) 5

1.4 Avtomatik boshqaruv tizimlariga qo'yiladigan asosiy talablar

2 Chiziqli sistemaning uzatish funksiyalari. Strukturaviy diagrammalar va ularni o'zgartirish

3 Avtomatik boshqaruv tizimlarining statikasi

3.1 ATS elementlari va zvenolarining statik xarakteristikalari

3.2 Bog'lanish birikmalarining statik xarakteristikalari

4 Avtomatik boshqaruv tizimlarining barqarorligi tushunchasi

2-bob. TEXNIK O'lchovlarning METROLOGIK XUSUSIYATLARI.

2.1 Asosiy metrologik atamalar va ta'riflar. O'lchov tushunchasi

2 O'lchov vositalarining turlari (SI)

3 Fizik kattaliklarning sistemalari va birliklari

4 O'lchov vositalarining metrologik tavsiflari. O'lchov vositalarini kalibrlash va tekshirish

3-bob. MEXANIK QIMMATLARNING ELEKTR DATCHIQLARI

3.1 Chiziqli va burchakli enkoderlar

2 ta kuch sensori

3 Tezlik sensori

4-bob. ASOSIY TEXNOLOGIK PARAMETRELARNI O'LCHISH USULLARI VA VOSITALARI.

4.1 Elektr o'lchash usullari

2 Haroratni o'lchash usullari va vositalari

3 Darajani o'lchash usullari va vositalari

4 Bosimni o'lchash usullari va vositalari

4.1 To'g'ridan-to'g'ri bosim o'lchash usullari

4.2 Bilvosita bosimni o'lchash usullari

5 Oqimni o'lchash usullari va vositalari

5.1 Differensial bosim o'lchagichlari

5.2 Doimiy differensial bosim o'lchagichlari

5.3 Elektromagnit oqim o'lchagichlar

5.4 Ultrasonik oqim o'lchagichlar

5.5 O'zgaruvchan darajadagi hisoblagichlar

5.6 Termal oqim o'lchagichlari

5.7 Vorteks oqim o'lchagichlari

5.8 Coriolis oqim o'lchagichlari

5-bob. Vibbratsiyani o'lchash USULLARI VA ASBOBLARI

5.1 Vibratsiyani o'lchash usullari

2 Vibratsiyani o'lchash asboblari

6-bob. SUYUQLAR VA GAZLARNING FIZIKK-KIMYOVIY XUSUSIYATLARINI O'LCHISh.

6.1 Neft va qatlam suvlarining fizik-kimyoviy xossalarini o'lchash

1.1 Neftning fizik-kimyoviy xossalarini o'lchash

1.2 Qatlam suvining fizik-kimyoviy xossalarini o'lchash

2 Gazlarning fizik-kimyoviy xossalarini o'lchash

7-bob. RELE ELEMENTLARI

7.1 AC va doimiy elektromagnit o'rni

1.1 Doimiy elektromagnit o'rni (neytral)

1.2 AC elektromagnit o'rni

2 Magnit bilan boshqariladigan kontaktlar (qamish kalitlari)

8-bob. AVTOMATSION TIZIMLARIDA AXBOROTLARNI UZATISH.

8.1 Telemexanika tizimlari haqida asosiy ma'lumotlar

2 Ma'lumotlar interfeysi

9-bob. MIKROprotsessorlar

9.1 Mikroprotsessorlar haqida asosiy ma'lumotlar

2 Axborotni analog-raqamga va raqamli-analogga aylantirish

XULOSA

ADABIYOT

ILOVALAR

Ilova 1. Nazorat va o'lchash materiallari

Ilova 2. Amaliy va laboratoriya ishlari ro'yxati

Ilova 3. Hisob-kitob va grafik ishlar uchun mavzular ro'yxati (referatlar)

Ilova 4. Asosiy va qo'shimcha adabiyotlar ro'yxati

MUQADDIMA

“Neft va gaz qazib olishning texnologik jarayonlarini avtomatlashtirish asoslari” o‘quv qo‘llanmasi shu nomdagi o‘quv fanining tizimli bayonini o‘z ichiga olgan, o‘quv rejasiga to‘liq mos keladi va aslida fan bo‘yicha asosiy darslik hisoblanadi. U 131000 "Neft va gaz biznesi" ixtisosligi bo'yicha Federal Davlat ta'lim standartining didaktik bo'linmalari tomonidan belgilangan asosiy bilimlarni aks ettiradi "Neft ishlab chiqarish ob'ektlaridan foydalanish va texnik xizmat ko'rsatish". Darslik mazmuni texnologik jarayonlarni avtomatlashtirish sohasidagi bilimlarni olish va ulardan foydalanish usullarining tavsifini, o'lchash vositalari va avtomatlashtirish tizimlarining asosiy usullari va ishlash qonuniyatlarining uslubiy asoslarini hamda ularda aks ettirilgan faoliyat sohalarini rivojlantirishni o'z ichiga oladi. , shuningdek, neft va gaz sanoatini rivojlantirishning asosiy muammolari va asosiy tendentsiyalari.

Darslikning maqsadi talabalarga ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirish tizimlarini qurishning asosiy tamoyillari, shuningdek, avtomatlashtirishning texnik vositalari bo‘yicha talabalar uchun zarur dastlabki nazariy bilimlar bazasini yaratishda uslubiy yordam ko‘rsatishdan iborat. zikr etilgan tizimlar qurilgan. O‘quv materialini o‘rganishda talaba o‘lchash jarayonlarini avtomatlashtirish asoslari, o‘lchash turlari va usullari, asosiy texnologik ko‘rsatkichlarning aniq datchiklari qurilmasi va ishlash xususiyatlari, ikkilamchi qurilmalar va mikroprotsessor texnologiyasi haqida ma’lumot oladi.

O‘quv qo‘llanmaning maqsadi talabalarga aniq asbob-uskunalar va avtomatlashtirish vositalarining qurilmasi va ishlash prinsipini hamda ularning ishlash qoidalarini o‘rganish imkoniyatini berishdan iborat.

Materialni o'rganish jarayonida talabalar usullar va o'lchov vositalarining asoslari va tasnifi bilan tanishishlari kerak; texnologik kompleks haqida, texnologik jarayon parametrlarining signalni qabul qilish nuqtalari haqida aniq tasavvurga ega bo'lish; asbob-uskunalarning sxematik diagrammalarini, datchiklar va relelarning ishlash tamoyillarini, mikroprotsessor uskunalari va avtomatlashtirish vositalarining texnik imkoniyatlarini, konstruktiv diagrammalarni tuzish qoidalarini, tartibga solish mezonlarini, kompyuterlarni ishlab chiqish va ishlab chiqarishga joriy etish istiqbollarini o'zlashtirish; quduqlarni ekspluatatsiya qilish, asbob-uskunalar va avtomatlashtirishni texnik jihatdan malakali ishlatish qoidalari; boshqaruv va avtomatlashtirishning qiyosiy tahlilini o'tkazish ko'nikmalarini egallash; avtomatlashtirish vositalaridan foydalanishning murakkabliklari va ularni rivojlantirish istiqbollari bilan tanishish.

Olingan nazariy bilimlarga asoslanib, talabalar amaliy va laboratoriya ishlarini bajarishni o'rganishlari, keyinchalik oddiy asbob-uskunalarni o'rnatishni, uskunani qayd qilish diagrammalarini shifrlashni va tahlil qilishni, olingan ma'lumotlarni baholashni, neftni avtomatlashtirish tizimlarini ishlab chiqish va ishlash rejimlarini to'g'rilashni bilishlari kerak. va maxsus uskunalar yordamida gaz ishlab chiqarish jarayonlari ...

KIRISH

Texnologik jarayonlarni avtomatlashtirish mehnat unumdorligini oshirish va mahsulot sifatini oshirishning hal qiluvchi omilidir.

Zamonaviy sanoat ob'ektlarining texnologik jarayonlari ko'p sonli parametrlarni nazorat qilishni talab qiladi va nazorat qilish qiyin. Shu munosabat bilan sanoat inshootlarini loyihalash va ulardan foydalanishda yoqilg'i-energetika kompleksi korxonalarida ishlaydigan mutaxassislarning kasbiy mahorati masalalariga alohida ahamiyat beriladi.

Neftni qayta ishlash va neft-kimyo sanoatining rivojlanishi yillari davomida jarayonlar yanada murakkablashdi, bu esa ularni yanada aniqroq nazorat qilishni talab qiladi. XX asrning birinchi yarmida parametrlarni ro'yxatga olish va nazorat qilish uchun asboblar paydo bo'ldi, ular asbob-uskunalar deb ataladigan asbob-uskunalar. O'lchov va nazorat asboblarining kelib chiqishi, shakllanishi va rivojlanishi, avtomatik tartibga solishdan avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimlari va makro va mikro darajada boshqarishgacha bo'lgan jarayon neft va gaz qazib olish, neftni qayta ishlash va neft kimyosi jarayonlarining ajralmas qismidir.

Parametrlarni hisobga olish, kuzatish va nazorat qilish qurilmalarini yanada takomillashtirish neftni qayta ishlash va neft kimyosini avtomatlashtirish va telemexanizatsiyalashga olib keldi. Ikkinchisi kompyuterlashtirish va jarayonlarni boshqarishga, ya'ni avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimlariga (AKS) olib keldi.

Va, albatta, ACSda asbobsozlik va apparatsozlik sohasidagi taraqqiyot qiziqarli vazifa bo'lib, uni hal qilish neft va gaz sohasida global boshqaruv muammolarini bartaraf etish asosida keyingi rivojlanish istiqbollarini aniqlash uchun zarurdir.

Neft va gaz qazib olishda ishlab chiqarishni operativ boshqarish va avtomatlashtirishning oltita asosiy zamonaviy muammolari ishlab chiqilgan:

Uglevodorod xomashyosi, neft, gaz, neft mahsulotlarini ishlab chiqarish, harakati va ulardan foydalanishni hisobga olish, ularni hal qilish uchun buxgalteriya operatsiyalarini, shu jumladan litsenziyalangan maydonlardan olib borilishini nazorat qilish imkoniyatini ta'minlash muhim ahamiyatga ega. neft hisobi bo'yicha ichki va tashqi auditlar, bu esa o'z navbatida tegishli o'lchov vositalarini, shuningdek, dasturiy ta'minot va axborot tizimini ishlab chiqishni talab qiladi.

Hududiy aktivlarni boshqarish, jihozlarga texnik xizmat ko'rsatish va ta'mirlashni tashkil etish, ishlab chiqarish va xodimlarning xavfsizligini ta'minlash. Ushbu muammoni hal qilish uchun buxgalteriya hisobi, texnik xizmat ko'rsatish va ta'mirlashni rejalashtirish, ishlab chiqarish fondlari holati va bajarilgan ishlar monitoringini ta'minlaydigan dasturiy va axborot vositalarini ishlab chiqish talab etiladi; ishlarni bajarish uchun pudratchilar bilan shartnomalar tuzilishi va bajarilishini nazorat qilish; ishlab chiqarish ob'ektlarida xodimlarning mavjudligini nazorat qilish; simulyatorlar yordamida xodimlarni joyida o'qitish imkoniyati; ish joylarida uskunalardan foydalanish, protseduralar va operatsiyalarni bajarish texnologiyasi bo'yicha zamonaviy hujjatlarning mavjudligi.

Ishlab chiqarishning energiya iste'molining yuqori darajasi va energiya tejash va energiya samaradorligini oshirish choralariga ehtiyoj. Ushbu muammoni hal qilish uchun buxgalteriya hisobini ta'minlash, texnik xizmat ko'rsatish va ta'mirlashni rejalashtirish, texnologik jarayon elementlari tomonidan energiya iste'moli holatini kuzatish uchun dasturiy ta'minot va axborot vositalari talab qilinadi; elektr energiyasini iste'mol qilishning me'yoriy darajasidan ortiq bo'lgan energiya iste'moli ob'ektlarini aniqlash; energiyani tejash bo'yicha chora-tadbirlarning bajarilishini nazorat qilish.

APCS vositalari, modellashtirish va axborot tizimlarining xilma-xilligi. Ushbu muammo strategik (ishlab chiqarishni rivojlantirish va joylashtirish rejalari), o'rta muddatli (yillik va oylik rejalar) va operatsion (kundalik va smenali rejalar) uchun dastlabki ma'lumotlar majmuasini shakllantirishni ta'minlaydigan dasturiy ta'minot va axborot vositalarini ishlab chiqishni talab qiladi. boshqaruv rejalari; korxonaning ichki tartib-qoidalariga, aktsiyadorlarning standartlashtirish talablariga muvofiq hujjatlarning tarkibi va tuzilishiga qo'yiladigan talablarni qondirish; hujjatlar bilan ishlashda kirishni birlashtirish va vakolatlarni farqlash.

Qaror qabul qiluvchi shaxslarga taqdim etiladigan axborot xizmati darajasini maksimal darajada oshirish bilan birga tizimni ishlatish xarajatlarini minimallashtirish. Muammoni hal qilish uchun quyidagilar talab qilinadi: MES darajasini rivojlantirish bo'yicha ishlarni bajarish metodologiyasini ishlab chiqish, ilgari avtomatlashtirilmagan ishlab chiqarish ob'ektlarini va dasturiy ta'minot va axborot vositalarini avtomatlashtirish: ma'lumotlar bazalarini yangilab turish. va tizim dasturiy ta'minotining ishlash holati; tizim dasturiy ta'minotining ishlashini nazorat qilish (APCS tizimlari, ERP va boshqalar bilan ma'lumot almashish uchun); tizimning ishlashiga jalb qilingan xodimlarning harakatlarini qayd etish.

Har bir tonna neftni qazib olish uchun mablag‘ va mehnatning ko‘payishi G‘arbiy Sibirda 1950-yillarning oxirida ochilgan arzon neft konlari asta-sekin kamayib borayotganligi bilan bog‘liq. Neftli mintaqada asosan ishlab chiqarish qiyin bo'lgan, yangi texnologik echimlarni va qo'shimcha kapital qo'yilmalarni talab qiladigan zaxiralar mavjud. Ushbu muammoni hal qilish uchun kapital qo'yilmalar samaradorligini oshirish va neft qazib olishni boshqarishga ko'maklashish zarur; kapital qo‘yilmalar samaradorligini oshirish va yer qa’ridan neft qazib olishni “aqlli konlar”, “aqlli konlar”, “aqlli neft konlari”, “aqlli quduqlar” deb nomlangan yondashuv orqali boshqarishga ko‘maklashish; barcha dala ob'ektlarining ishlashini optimallashtirish: quduqlar, suv omborlari, quvurlar va boshqa yer usti inshootlari.

1-bob. ISHLAB CHIQARISH JARAYONLARINI AVTOMATLI BOSHQARISH HAQIDA UMUMIY MA'LUMOT, AVTOMATLI TARTIB QILISh TIZIMLARINING TASNIFI (SAR)

1Avtomatik tartibga solish nazariyasining asosiy tushunchalari va ta'riflari

Ma'lumki, texnik jarayon ma'lumotlar, qiymatlar, ko'rsatkichlar to'plami bilan tavsiflanadi. Jarayonni boshlash, to'xtatish, jarayon ko'rsatkichlarining doimiyligini saqlash yoki ularni ma'lum bir qonunga muvofiq o'zgartirish bo'yicha operatsiyalar majmui boshqaruv deyiladi.

Ko'rsatkichlarni ma'lum darajada ushlab turish yoki ularni berilgan qonunga muvofiq o'zgartirish tartibga solish deb ataladi, ya'ni. tartibga solish boshqaruvning bir qismidir. Va agar bu boshqaruv jarayonlari shaxs (operator) ishtirokisiz amalga oshirilsa, ular avtomatik deb ataladi.

Ko'rsatkichlari nazorat qilinishi yoki tartibga solinishi kerak bo'lgan texnologik jarayonni amalga oshiradigan qurilma boshqariladigan ob'ekt yoki boshqariladigan ob'ekt deb ataladi. Boshqarish ob'ektlari loy nasosi, burg'ulash qurilmasi, burg'ulash qurilmasi haydovchisi va boshqalar yoki texnologik jarayonning ma'lum operatsiyalarini bajaradigan ularning alohida birliklari, masalan, burg'ulash dastgohi vinchi bo'lishi mumkin.

Dasturga (algoritmga) muvofiq boshqaruvni amalga oshiradigan texnik qurilma avtomatik boshqaruv qurilmasi deyiladi.

Boshqarish ob'ekti va boshqaruv moslamasining kombinatsiyasi avtomatik boshqaruv tizimi (ACS) deb ataladi.

Bizni barcha avtomatik boshqarish operatsiyalari emas, balki faqat tartibga solish, ya'ni jarayon parametrlarini saqlash yoki o'zgartirish bilan bog'liq operatsiyalar qiziqtiradi.

Har qanday tartibga solish jarayoni amalga oshirilishi mumkin

· natijani nazorat qilmasdan - ochiq tsiklli tartibga solish;

· natija nazorati bilan - yopiq tsiklli tartibga solish.

Natijani (oqim tezligi Q) nazorat qilmasdan ochiq konturli boshqaruvga misol qilib, mos keladigan vites qutisi tezligi yoqilganda (o'zgarmaydigan qo'zg'alish va yo'q) pistonli nasos to'liq quvvat bilan ishlaganda, yuvish suyuqligi Q etkazib berishni barqarorlashtirishdir. yuvuvchi suyuqlik chiqishi). Bu erda gidravlik yo'lning xarakteristikalari sezilarli (favqulodda bo'lmagan) o'zgarganda (pastki tuynukning loyqalanishi, quduq devorlaridan tog 'jinslari bo'laklarining tushishi va boshqalar tufayli) oqim tezligi. burg'ulash suyuqligi doimiy bo'lib qoladi.

Berilgan misolda boshqaruv ob'ekti qo'zg'almas qo'zg'aluvchan (nasos agregati) bo'lgan loy nasosidir. Yuvish suyuqligini etkazib berishni boshqarish uchun ob'ektni o'z ichiga olishi kerak bo'lgan boshqaruv (tartibga soluvchi) organ vites qutisi hisoblanadi.

Elementlar xarakteristikasining beqarorligi tufayli ochiq tsiklli boshqaruv yopiq tsiklli boshqaruvga qaraganda ancha kam qo'llaniladi. Tizimning elementlari har xil turdagi buzilishlarga duchor bo'ladi. Ko'rsatilgan misolda, bu yuvish suyuqligi yoki assimilyatsiya yo'lining parametrlarining o'zgarishi tufayli nasos tsilindrlarini to'ldirish omilining o'zgarishi bo'lishi mumkin.

Natijani nazorat qilish bilan yopiq pastadir nazorati misolini ko'rib chiqaylik - oqim tezligi Q. shakl. 1.1 yuvish suyuqligining oqim tezligi regulyatorining (stabilizatorining) blok diagrammasini ko'rsatadi Q. Bu erda oqim tezligi Q oqim sensori DR tomonidan boshqariladi. U kuchlanish regulyatsiyasi yordamida Z o'rnatish nuqtasi orqa tomon kerakli oqim tezligi Q o'rnatiladi.Dvigatel mili tezligi n (shuning uchun oqim tezligi Q) yuk va kuchlanish U bilan belgilanadi. G , bu ∆U qiymatiga bog'liq.

∆U = U orqa tomon - U os1 , (1.1)

qaerda U os1 - sensor chiqishidagi kuchlanish (U d ), oqim tezligi Q ga mutanosib va ​​teskari aloqa kuchlanishi deyiladi. Va bu holda bu munosabatlar salbiy (an'anaviy ravishda sektorni soya qilish bilan belgilanadi): U qiymatini pasaytiradi. orqa tomon ... Q oqim tezligi belgilangan qiymatdan chetga chiqqanda, U ham o'zgaradi os1 , bu n ning o'zgarishiga olib keladi va shuning uchun Q oqim tezligini tiklash.

Teskari aloqa yordamida jarayon ko'rsatkichlari o'zgarishining berilgan qonunini avtomatik ravishda ta'minlash avtomatik tartibga solish deb ataladi. Ko'rib chiqilayotgan misolda bitta ko'rsatkich Q. Va u boshqariladigan o'zgaruvchi deb ataladi.

Shunday qilib, ko'rib chiqilgan misolga asoslanib, biz avtomatik tartibga solishni amalga oshiradigan avtomatik qurilma avtomatik regulyator deb ataladi deb taxmin qilamiz.

O'z navbatida, regulyator tomonidan boshqariladigan ob'ekt tartibga solinadigan ob'ekt deb ataladi.

Boshqariladigan ob'ektning to'plami va avtomatik regulyator avtomatik boshqaruv tizimini (ACS) tashkil qiladi.

Funktsional maqsadlariga ko'ra avtomatik tizimlar ochiq konturli avtomatik boshqaruv tizimlariga, yopiq konturli avtomatik boshqaruv tizimlariga va avtomatik boshqaruv tizimlariga bo'linadi.

Ko'rib chiqilayotgan sxemalarning ishlashini ko'rsatadigan misollarni ko'rib chiqaylik.

1.Misol. Elektron trubka filamentli oqim stabilizatori. Diagrammada ochiq tsiklni tartibga solish ko'rsatilgan.

Doimiy filament oqimini ushlab turish I N operator ishtirokisiz sodir bo'ladi, ya'ni. nazorat amalga oshirilmaydi.

Tezlikni qo'lda boshqarish misoli ω elektr motor mili.

Aylanish chastotasi ω qo'zg'atuvchi vosita mili D - generator terminallari U kuchlanishining funktsiyasi G , bu armatura aylanishning doimiy chastotasida ( ω VD = const) OVG generatorining qo'zg'atuvchi o'rashidagi oqim bilan aniqlanadi. Tezlikni tartibga solish yoki doimiy ushlab turish uchun ω operator aylanish tezligining o'lchamlarida tugatilgan V voltmetrining ko'rsatkichlarini nazorat qiladi ω va, qo'lda reostat P oqimini o'zgartirish I ovg qo'zg'atuvchi o'rashda kerakli qiymatga erishadi ω.

Bu erda biz yopiq boshqaruv tizimini ko'ramiz. Ammo bunday qo'lda boshqarish tizimining muhim kamchiliklari bor: boshqaruvning past aniqligi va operatorning kiruvchi mavjudligi. Bundan tashqari, bir qator bezovta qiluvchi ta'sirlar mavjud: M motor milidagi o'zgaruvchan moment BILAN , muhit haroratining o'zgarishi, elektr mashinalarining cho'tkalarining aşınması va boshqalar, shuning uchun boshqaruv tizimining noto'g'riligi; tizim tez jarayonlar uchun qo'llanilmaydi.

Ko'rib chiqilgan misollar tartibga solish tamoyillarini ko'rib chiqish uchun asos bo'lib xizmat qiladi.

1.1.1 Tartibga solish tamoyillari

Yuqorida ko'rib chiqilgan tizimlarning ishlashi davomida tashqi omillarning ta'siri (bezovta qiluvchi ta'sirlar) aniq bo'ladi. Har bir buzilishni hisobga olishning eng oddiy yechimi tegishli sensorni o'rnatishdir. Biroq, bu yondashuv har doim ham mumkin emas. Ushbu vaziyatdan chiqish yo'li sifatida odatda texnikalar qo'llaniladi, unga ko'ra berilgan qiymatdan og'ish birinchi navbatda sensorni o'rnatish bilan o'lchanadi, so'ngra o'lchangan og'ish bo'yicha tuzatish kiritiladi (o'zgartirish misoliga o'xshash). reostat slayderining holati P).

Tartibga solishning quyidagi asosiy tamoyillari mavjud:

· og'ish orqali;

· g'azab;

· kompensatsiya;

· birlashtirilgan.

1.4-rasmda takogenerator bo'lgan tezlikning belgilangan qiymatdan og'ishini kuzatish uchun bitta datchikdan foydalangan holda dvigatel tezligini avtomatik boshqarish (stabillashtirish) sxemasi ko'rsatilgan.

Bu sxema, aslida, qo'lda boshqarish sxemasini (1.3-rasm) avtomatik boshqaruv sxemasiga aylantirishdir (1.4-rasm). Bu erda operator elektr boshqaruv tizimi va reostat P ga ta'sir qilish tizimi bilan almashtiriladi. Reostatlar P sxemaga kiritiladi. 1 va P 2, reversiv dvigatel RD, elektron kuchaytirgich EI va reostat dvigateli R ga mexanik ravishda ulangan Qizil reduktor.

Asosiy tartibga soluvchi elementlarni ko'rib chiqing (1.4-rasm):

· vosita bo'lgan tartibga solish ob'ekti, boshqa barcha elementlar tizim regulyatoriga kiritilgan;

· burchak tezligi bo'lgan nazorat jarayonining ko'rsatkichi ω , ya'ni. har qanday qonunga muvofiq doimiy yoki o'zgarishi mumkin bo'lgan tartibga solinadigan qiymat;

· Dvigatelning langar zanjiri rolini o'ynaydigan tartibga soluvchi organ, uning holatini yoki holatini o'zgartirib, siz boshqariladigan qiymatni o'zgartirishingiz mumkin;

· tartibga soluvchi harakat - dvigatelning ankraj zanjiridagi kuchlanish;

· tizimning sozlash qiymati (ta'siri) - U orqa tomon ; ya'ni nazorat qilinadigan miqdorga mutanosib yoki funksional jihatdan bog'liq bo'lgan va ikkinchisining darajasini o'zgartirishga xizmat qiladigan shunday miqdor; U orqali orqa tomon ma'lum bir qiymat o'rnatiladi ω.

Agar ∆U = U bo'lsa orqa tomon - U ari = 0 bo'lsa, muvozanat holati keladi. U ari - nazorat qilinadigan qiymatga mutanosib bo'lgan qayta aloqa kuchlanishi ω. Qachon u o'zgaradi ω ( momentning o'zgarishi tufayli M bilan Dvigatel milidagi qarshilik), taxogenerator tomonidan ishlab chiqarilgan qayta aloqa kuchlanishi U o'zgaradi ari , muvozanat (∆U ≠ 0) buziladi, bu zanjir bo'ylab olib boradi (EI - RD - Qizil - R - I ovg ) generator U tomonidan hosil qilingan kuchlanishning o'zgarishiga G va nazorat qilinadigan qiymatni tiklashga ω.

Ko'rib chiqilayotgan sxemada boshqariladigan o'zgaruvchini boshqarish faol usulda amalga oshiriladi va tizimning chiqishdan kirishiga signal uzatish sxemasi asosiy qayta aloqa deyiladi.

Sxemada belgilangan tartibga solish printsipi (1.4-rasm) og'ish orqali boshqarish printsipi deb ataladi. Ushbu printsip bo'yicha qurilgan tizimlar doimo fikr-mulohazalarni o'z ichiga oladi. Bu ularning yopiq tsiklda ishlashini anglatadi.

Burilishni avtomatik boshqarish tizimi deganda biz boshqariladigan qiymatning belgilangan qiymatdan og'ishi o'lchanadigan va og'ish qiymatining funktsiyasi sifatida ushbu og'ishni minimal qiymatga kamaytiradigan ma'lum bir tartibga soluvchi harakat hosil qilinadigan tizimni tushunamiz. .

E'tibor bering va esda tutingki, og'ishlarni boshqarish tizimlari har doim asosiy salbiy fikrni o'z ichiga olishi kerak.

Avtomatik boshqaruvchilarda kamroq qo'llaniladigan boshqa boshqaruv printsipi - buzilishlarni boshqarish printsipi yoki kompensatsiya printsipi, shuningdek buzilishlarni qoplash.

Shaklda. 1.5 DC generatorining sxemasini ko'rsatadi. Ushbu rasm buzilishlarni nazorat qilish tamoyilini tushuntiradi. Bu erda generator o'zgaruvchan R yukida ishlaydi n ... Voltaj U sozlanishi mumkin bo'lgan o'zgaruvchidir. Jeneratör emf qo'zg'alish oqimiga mutanosibdir Φ v E G = k Φ v .

U = E - I n R a , (1.2)

E = U + I n R a = I n R n + I n R a = I n (R a + R n ) (1.3)

Faraz qilaylik, qachon joriy I n kuchlanish U = U O = const. Keyin shartni qondirish kerak

E = U O + Δ E = U O + I n R a = k ( Φ ichida + ΔΦ v ). (1.4)

Ma'nosi, Δ E tufayli o'zgaradi

Φ v U O = k Φ ichida va ΔΦ v = (R a / k) I n = c I n , (1.5)

bular. boshqariladigan o'zgaruvchan o'zgarish ΔΦ yuk oqimi I ga mutanosib bo'lishi kerak n ... Bu shart qo'shimcha qo'zg'alish oqimini beruvchi aralash o'rash tufayli bajariladi Φ qo'shish buzilish yukiga mutanosib - joriy I N ... Bunga asoslanib, asosiy o'rash (asosiy qo'zg'alish oqimi F asosiy ) boshlang'ich kuchlanish U yaratish uchun mo'ljallangan O. Ma'nosi Δ E birikma o'rash bilan aniqlanadi. Ikkala o'rash ham jami F magnit oqimini hosil qiladi ichida.

Yuklanish oqimining o'zgarishi natijasida I N umumiy oqim F ichida , va kuchlanish U O doimiy. Bu nazoratda kompensatsiya printsipini amalga oshirishga misol bo'lib, yukni (buzilishni) o'lchashda o'lchangan qiymatning funktsiyasi sifatida boshqariladigan o'zgaruvchining doimiy bo'lib qolishiga imkon beruvchi ma'lum bir nazorat harakati hosil bo'lganda. Ushbu kompensatsiya printsipi bo'yicha ishlaydigan tizimlar teskari aloqaga ega bo'lmagan ochiq tizimlardir.

Bunday tizimlarning asosiy afzalligi ishlashdir. Shu bilan birga, tizimning bir qator kamchiliklari ham bor:

· ob'ekt bir nechta bezovta qiluvchi ta'sirga ega bo'lganligi sababli va kompensatsiya tizimlari uchun har bir bezovta qiluvchi ta'sirni alohida o'lchash va uning funktsiyasi sifatida tizimni sezilarli darajada murakkablashtiradigan tartibga soluvchi ta'sirni ishlab chiqish kerak;

· elektr bo'lmagan bezovta qiluvchi ta'sirlarni o'lchash muammosi;

· tartibga solishning bezovta qiluvchi ta'sirga bog'liqligining noaniqligi va murakkabligi.

Ushbu kamchiliklar tufayli ko'rib chiqilayotgan tizimlar og'ishlarni boshqarish printsipini amalga oshiradigan tizimlarga nisbatan kamroq qo'llaniladi.

Uchinchi tartibga solish printsipi birlashtirilgan (birinchi ikkita tamoyilning kombinatsiyasi). U birinchi ikkitasiga qaraganda kamroq qo'llaniladi. Afzalliklar va kamchiliklar bir xil. Tizimlar ancha murakkab va ularni o'rganish hali ta'minlanmagan.

1.2 Avtomatik boshqaruv tizimlarining tasnifi

Boshqariladigan qiymatni ko'paytirish (o'zgartirish) qonuniga ko'ra, yopiq konturli boshqaruv tizimlari uch turga bo'linadi:

· barqarorlashtirish tizimlari,

· dasturiy ta'minotni boshqarish tizimlari,

· kuzatuv tizimlari.

Ular bir-biridan tubdan emas, balki faqat ish tartibi va konstruktivligi bilan farqlanadi. Ular umumiy nazariyaga ega va bir xil usullar yordamida o'rganiladi.

Stabilizatsiya tizimi doimiy nazorat qilinadigan qiymatni saqlash tizimidir. Yuqorida muhokama qilingan tizimlar stabilizatsiya tizimlaridir.

Dasturiy ta'minotni boshqarish tizimlarida boshqariladigan qiymat oldindan belgilangan dasturga muvofiq vaqt ichida o'zgarishi kerak.

Kuzatuv tizimi. Bu erda boshqariladigan o'zgaruvchi noma'lum ixtiyoriy qonunga muvofiq o'zgaradi. Qonun qandaydir tashqi muhit ta'siri bilan belgilanadi (o'zboshimchalik bilan).

Yakuniy elementga tartibga solish ta'sirining tabiatiga qarab, avtomatik boshqaruv tizimlari quyidagilarga bo'linadi:

· uzluksiz tizimlar,

· puls va

· releni tartibga solish.

Uzluksiz boshqaruv tizimlarida tizimning barcha elementlarining chiqishidagi signallar elementlarning kirishidagi signallarning uzluksiz funktsiyalari hisoblanadi.

Impulsni boshqarish tizimlari ularda, ma'lum vaqt oralig'ida, maxsus moslama bilan boshqaruv zanjiri ochilib, yopilishi bilan ajralib turadi. Tartibga solish vaqti impulslarga bo'linadi, bunda jarayonlar uzluksiz tartibga solish tizimlarida bo'lgani kabi davom etadi va regulyatorning tizimga ta'siri to'xtaydigan oraliqlarga bo'linadi. Bunday regulyatorlar sekin ishlaydigan jarayonlarni tartibga solish uchun ishlatiladi (sanoat pechlarida haroratni nazorat qilish, qozonlarda harorat va bosim).

O'rnimizni boshqarish tizimlarida boshqaruv zanjiri tashqi ta'sirlarga qarab tizim elementlaridan biri (rele elementi) tomonidan ochiladi.

Avtomatik tartibga solish bilan olingan natijalarga qarab, avtomatik tartibga solishning ikki turi ajratiladi:

· statik va

· astatik.

Statik - bu boshqaruv ob'ektiga turli xil doimiy tashqi ta'sirlarga ega bo'lgan boshqariladigan o'zgaruvchi tashqi ta'sirning kattaligiga (masalan, yuk) qarab, vaqtinchalik jarayon oxirida turli qiymatlarni oladigan avtomatik boshqaruv.

Shaklda. 1.6 va idishdagi suv sathining regulyatori ko'rsatilgan. Suv sathi regulyatorida suv oqimi q ortishi bilan daraja pasayadi, valf float va tutqich orqali ochiladi, kirish q 1 ortadi va aksincha.

Statik boshqaruv tizimi quyidagi xarakterli xususiyatlarga ega:

tizimning muvozanati boshqariladigan o'zgaruvchining turli qiymatlarida mumkin;

boshqariladigan o'zgaruvchining har bir qiymati tartibga soluvchi organning yagona belgilangan pozitsiyasiga mos keladi.

Sensor va aktuator o'rtasidagi bunday aloqani amalga oshirish uchun boshqaruv halqasi muvozanat holatida chiqish qiymati faqat kirishga bog'liq bo'lgan statik bog'lanishlardan iborat bo'lishi kerak. Buning sababi shundaki, suv oqimi tezligi q, ba'zi qat'iy belgilangan H darajasida oqim tezligi q1 ga teng H. oqim tezligi o'zgaradi, darajasi o'zgaradi, oqim tezligi oqim tezligiga teng bo'ladi - va yana. muvozanat keladi.

Statik tartibga solishni amalga oshiradigan regulyator statik regulyator deb ataladi.

Boshqariladigan qiymatning og'ishning yukga bog'liqlik darajasini tavsiflash uchun tartibga solish nazariyasida notekislik yoki tartibga solish statizmi tushunchasi qo'llaniladi.

Boshqariladigan x o'zgaruvchining barqaror holat qiymatlarining q yukiga bog'liqligi grafigi (nazorat xarakteristikasi) 1.6, b-rasmda ko'rsatilgan shaklga ega bo'lsin (nazorat xarakteristikasi suv sathining o'ziga xos koordinatalarida berilgan. tankdagi regulyator; quyida koordinatalar har qanday statik kontrollerlar uchun umumiy shaklda berilgan). Xmax regulyatsiya qilingan qiymatning maksimal qiymati ob'ektning bo'sh ishiga to'g'ri keladi (yuksiz); minimal qiymat - nominal yuk - qnom.

Tartibga solish statizmini aniqlash uchun biz nisbiy koordinatalardan foydalanamiz:

bu erda ph - boshqariladigan o'zgaruvchining nisbiy qiymati;

Regulyatsiya qilingan qiymatning o'zi;

Boshqariladigan o'zgaruvchining minimal qiymati (nominal rejimda);

va qnom - miqdorlarning asosiy qiymatlari;

l - yukning nisbiy qiymati.

U holda tizimning nosimmetrikligi d (yoki statizm) umumiy holatda ma'lum bir nuqtada qisman hosiladir (yoki ushbu nuqtadagi tartibga solish xarakteristikasining nisbiy tikligi):

Agar boshqaruv xarakteristikasi chiziqli bo'lsa, u holda statizm barcha yuk qiymatlari uchun doimiy bo'ladi. Va buni quyidagicha aniqlash mumkin:

Statik tekshirgich boshqariladigan o'zgaruvchining qat'iy doimiy qiymatini saqlamaydi, lekin statik tizim xatosi deb ataladigan xato bilan. Shunday qilib, tartibga solishning statizmi yuk bo'sh holatdan nominalgacha o'zgarganda nisbiy statik xatodir.

Ba'zi tizimlarda statik xato (foizning yuzdan bir qismi bo'lsa ham) istalmagan bo'lsa, u holda u nolga teng bo'lgan tartibga solishga o'ting - astatik regulyatsiya. Bunday tizimning boshqaruv xarakteristikasi yuk o'qiga parallel bo'lgan chiziq bilan ifodalanadi.

Astatik avtomatik tartibga solish deb ataladi, bunda ob'ektga tashqi ta'sirning turli xil doimiy qiymatlarida vaqtinchalik jarayon oxirida boshqariladigan qiymatning belgilangan qiymatdan og'ishi nolga aylanadi.

Idishdagi H suv sathining astatik regulyatorida (1.7-rasm) float belgilangan qiymatdan daraja o'zgarishiga qarab reostat slayderini u yoki bu tomonga siljitadi va shu bilan amortizator o'rnini boshqaruvchi motorni quvvatlantiradi. . Suv darajasi belgilangan qiymatga yetganda vosita o'chadi.

Astatik boshqaruv tizimi quyidagi xarakterli xususiyatlarga ega:

tizimning muvozanati faqat boshqariladigan o'zgaruvchining berilgan qiymatga teng bo'lgan bir qiymati bilan sodir bo'ladi;

regulyator tartibga solinadigan miqdorning bir xil qiymatida turli pozitsiyalarni egallash qobiliyatiga ega.

Haqiqiy kontrollerlarda birinchi shart ba'zi xatoliklarga javob beradi. Ikkinchi shartni bajarish uchun boshqaruv sikliga astatik deb ataladigan bog'lanish kiritiladi. Keltirilgan misolda dvigatel shunday xususiyatga egaki, kuchlanish bo'lmaganda uning mili har qanday holatda harakatsiz, kuchlanish mavjud bo'lganda esa uzluksiz aylanadi.

Regulyator tomonidan qabul qilingan energiya manbasiga qarab, farqlanadi

· to'g'ridan-to'g'ri va

· bilvosita tartibga solish.

To'g'ridan-to'g'ri boshqaruv tizimlarida boshqaruv elementini qayta joylashtirish uchun energiya sensordan olinadi (masalan, suv sathining statik regulyatori).

Bilvosita boshqaruv tizimlarida boshqaruv elementini qayta joylashtirish uchun energiya tashqi manbadan (masalan, suv sathining astatik regulyatori) olinadi.

Bir nechta sozlanishi qiymatlarga ega bo'lgan avtomatik boshqaruv tizimlari (masalan, qozondagi bug 'bosimi, qozonga suv ta'minoti, yoqilg'i va o'choqqa havo etkazib berish) ulanmagan va ulangan boshqaruv tizimlariga bo'linadi.

Bir-biriga bog'liq bo'lmagan tartibga solish tizimlari - bu har xil miqdorlarni tartibga solish uchun mo'ljallangan regulyatorlar bir-biri bilan bog'lanmagan va faqat ular uchun umumiy tartibga solish ob'ekti orqali o'zaro ta'sir qilishi mumkin bo'lgan tizimlar. Agar bog'liq bo'lmagan tartibga solish tizimida tartibga solinadigan qiymatlardan birining o'zgarishi boshqa tartibga solinadigan qiymatlarning o'zgarishiga olib keladigan bo'lsa, unda bunday tizim bog'liq deb ataladi; va agar bunday bo'lmasa, u holda tizim mustaqil deb ataladi.

Birlashtirilgan boshqaruv tizimlari - bu boshqaruv ob'ektiga qo'shimcha ravishda har xil boshqariladigan kattalikdagi kontrollerlar bir-biriga ulangan.

Birlashtirilgan tartibga solish tizimi avtonom deb ataladi, agar unga kiritilgan regulyatorlar o'rtasidagi bog'lanishlar tartibga solish jarayonida tartibga solinadigan qiymatlardan birining o'zgarishi qolgan tartibga solinadigan qiymatlarning o'zgarishiga olib kelmasa.

Faqat bitta (asosiy) teskari aloqaga ega bo'lgan yopiq avtonom boshqaruv tizimlari bir tsiklli deb ataladi. Bitta asosiy fikrga qo'shimcha ravishda bir yoki bir nechta asosiy yoki mahalliy qayta aloqaga ega bo'lgan avtomatik boshqaruv tizimlari ko'p tsiklli deb ataladi.

Tizimlarni tashkil etuvchi elementlarning xarakteristikalari turiga qarab, barcha tizimlar quyidagilarga bo'linadi:

· chiziqli va

· chiziqli bo'lmagan.

Chiziqli tizimlar faqat chiziqli xarakteristikaga ega elementlardan tashkil topgan tizimlar deyiladi; bunday elementlardagi vaqtinchalik jarayonlar chiziqli differensial tenglamalar bilan tavsiflanadi.

Chiziqli bo'lmagan xususiyatlarga ega bir yoki bir nechta elementlarga ega bo'lgan tizimlar chiziqli bo'lmagan deb ataladi; bunday tizimlardagi vaqtinchalik jarayonlar chiziqli bo'lmagan differensial tenglamalar bilan tavsiflanadi.

Amaldagi energiya turi bo'yicha tasniflanganda, barcha tizimlarni quyidagilarga bo'lish mumkin:

· elektr,

· gidravlika,

· pnevmatik,

· elektrogidravlik,

· elektro-pnevmatik va boshqalar.

Avtomatik boshqaruv tizimining (ACS) tartibga solinadigan qiymatlari soniga qarab:

Bir o'lchovli,