Курстың пәні мен мақсаты. Автоматика және автоматизация туралы түсінік

1 Тақырып. Курстың пәні мен мақсаты. Автоматика және автоматизация туралы түсінік.

 

Дәріс жоспары 

1. Автоматка дамуының негізгі этаптары
2. Көлік және көлік техникасында автоматизацияның ерекшелігі
3. Техникалық жүйелері бар (ТЖ) автоматты басқару жүйесі (АБЖ)

 

Теоретикалық автоматика өз дамуында автоматты басқару құрылғылары (АБҚ) өндірісінің жасау және енгізу тәжрбиелеріне сүйенеді. Бірінші қағиданың негізінде АБҚ қызметі ХІХ ғ. Ортасында көшірмелі станоктарға енгізілді. Екінше қағида – жабық АБҚ қағидасы – И.И. Ползуновтың (1765 ж – бірінші қазандықтың қоректендіру автоматты реттеушісі) және Дж. Уатт (1784 – бу машинасының жылдамдығын автоматты реттеу) жасалғандарына негізделді.

Автоматты басқару жүйесінің реттеуге қатысы (АБЖРҚ) техникасының дамуы қиын жолмен өтті: тәжрбие – теория – тәжрбие – 1830 ж – ұйытқу бойынша басқару күшін реттеуші.

1832 ж – П.Л. Щилмингтің электрлік  релесі; 1840 ж - өндірісті реттеу 1870 – күшейткіш – В.Н. Чиколев  пен П.Н. Яблочковтың сервомотор  – электірлік реттеуіштер; 1870 –  1880 жж – А.П. Давыдовтың атудың корабельді автоматты жүйесі; 1872 ж – В. Робинзонның темір жол көлігіндегі автоматты бұғаттау жүйесі; 1890 ж  автоматты телефон станциясы; (Ресей) 1914 ж – автоматты тарту подсанциясы; (АҚШ) 1914 ж – автоматты – ГЭС; 1920 ж электрлі автоматтандыру – базадағы автомабиль қаңқасының автоматтандырылғыан заводы; 1939 ж автоматты ағын әкелісі; телемиханиканың пайда болуы; басқарудың орталықтануы – теміржол көлігіндегі және энергия жүйелеріндегі  дипечерлік басқару.

Автоматика техниканың және аймағы ретінде 1930 жылғы 2 – халықаралық энергетика конферециясы  мойындалды, ХХ ғ 30 ж – радиоэлектрониканың дамуының басы; 1944 ж – электронды есептегіш машиналар – есептеу аймағындағы автоматтандыру және күрделі автоматты жүйеге ауысу: басқару құрамындағы – ЭВМ, ал өндірісте микропроцессорлы техника базасындағы және робатты техникалық кешендегі кешенді автоматизациялау.

Автоматика теориясының дамуы  Д. К. Максвелл (1868 – жүйе теориясының  негізі; АС); И.А Вишнеградский (1872 – 1878 жж – теория негізі және бу машиналарын автоматты реттеу мәселесінің шешеілуі); А. Леото 1880 – 1890 жж – автоматты реттеудің жүйелі емес мәселесі А. Гурвиц (1883ж – САР орныцқтылығы; А. Стодоло (1899 ж – инерциялы реттеуіштердің теориясы: Р. найнвист) және А.В. Михайлов (1938) – сараптау әдісінің жиілігі және автоматты реттеу жүйелерінің синтезі: А.А.Андронов және оның шәкірттері  - фазалық әдіс кеңістігі және жоғары бетінің құрылуы: импульсты жүйенің теориясы; Д. Кутти және М. Цимбанист – релелі АБҚ тоериясы:

Автоматты жабдықтың дамуымен жаңа теориялар пайда болуда, автоматты ретттеу мен басқарудың жалпыланған теориясы; қалыптылық стратегиясының және қалыпты АС теориясы; автоматты қабілеттену (АС қалыптасу) теориясы және күрделі АС теориясы; әмбебеап ЭЕМ модельдерінде өткізілетін эксперементтермен аналитикалық тексерістердің үндесуі, сонымен қатар АС кешенді автоматизациялау.

Техникалық жабдықтар аймағындағы  кешенді автоматизациялау бірінші  кезектегі мағынаны АБҚ жаңа элементтерінің дамуы алады, келесі бағыттарда; жылдам ұлғаю және сенімділік; масса мен габариттің кішіреюі; энергияны пайдалану және құнның кішірейуі; экологиялық теориялық және техниканы пайдаланудың арзандауы.

Үрдістерді автоматизациялау және автоматика бір – бірімен тығыз  байланысты түсінік аймағында жақсы  жиынтық қалыптастырады және адамның тәжрбиелік қызметінде пайдаланылады.

Автоматизацияның негізі деп атайтын курстың құрылысы өлшеу және технологиялық үрдістердің параметірлерін автоматты бақылауды қалыптастыру; автоматты басқарудың негізі және реттеу, құрлысты логикалық басқару, сонымыен қатар автоматты бақылау жүйесі және көтерілу - көлігін  басқару; құрылыс және жол көліктерінде қалыптастырады.

Көлік техникасын автоматтандырудың  спецефикасы жеке түйіндер мен агрегаттардың  техникалық көлік қызметтері үрдістерінің негізгі талаптарымен анықталады. Автоматты басқару жүйесінің жеке жағдайлары техникалық көліктерде көп пайдаланылатын автоматты реттеу жүйесі болып табылады: жол сығымдағышы ресиверіндегі ауа қысымын реттегіш, ішкі жану мен дизель қозғалтқыштарына жағармай беру; тұрақты тоқтың температура, деңгейі, масса қысымы, ұзындық, жылу өткізгіштік және электр өткізгіштің жүйелерінің және техникалық көліктің жұмысшы денелердің зарядты генераторларда электр кернеуін реттеуіш.

САР – реттелетін нысандар мен  реттеуіштерден тұратын жабық динамикалық  жүйе, берілген заңның автоматты ұстанымы, реттеуіш шамаларынң өзгеруі оларды кері кері байланыс арқылы осы шаманың әрекет етуші мағынасының салыстыру қорытыцндысы бойынша жазылғандарымен жүзеге асады.

 

Реттеуіш заңының үзілісті өзгеру сипаттамасы бойынша бөлуге болады:

1. тұрақтандыру САР, бұлардың мақсаты реттеуіш шамалардың тұрақтылығын ұстау;
2. бағдаршамның реттеу жүйесі, бұларға берілген белгісі хО реттеу шамасы ерте берілген заң (бағдарлама) бойынша өзгеруі, уақыт қызметі бәрінен жиі, анда – санда – жүйенің басқа параметірі өзгереді;
3. (СС) конспект жүйесі, бұларда шығу шамасы анықталған дәлдікпен кіріс шамасын кері байланыс көмегімен өзгеруді туғызады. Бұндай жүйе жүйеге тәуелсіз ішкі үрдіс параметірін автоматты тексеру. САР бағдарламасына қарағанда, СС заңында басқару шамасының  берілген мағынасының өзгеруі ерте белгілі болмайды. СС бұнда шығыс шамасы – механикалық қозғалыс, тексеру жетегі деп аталады.

 

1 – тақырып бойынша ұсынылатын  әдебиет:

1 [1] 5 – 19 бет

2 [2] 3 – 8 бет

3 [3] 5 – 19 бет

 

СРС бақылау жұмыстары (тақырып 1) [1 - 3] 

 

1.  АТ автоматизациясының концепциясын жинақтау
2. Көліктіңпайдалану өрдісінде болатын жағдайын ата, олардың анықтамаларын бер.
3. Автоматиканың негізгі түсініктерін ата.

Укажите, какие  особенности присущи автоматизации транспортной техники.

4. Автоматика және автоматизация дамуының негізгі ғасырларын қарастыр
5. САР жалпы сызбасы

 

2 Тақырып. Қозғалыс параметрлерін автоматты бақылау.

 

Лекция жоспары

1. Кеңістікті жағдай туралы ақпарат алу үшін әдістер мен құрылғылар
2. Дистанциялы басқару және басқару жүйесін жасау
3. Дистанциялы басқару және  бақылау жүйесі 

 

Кез келген автоматикалық жүйе жеке құрамдық бөліктен, нақты қызметтерді  орындайтын элементерден тұрады. Бұл  элементтер әр түрлі жүйе үшін жалпы  болып табылады және соңғыларды әзірлеу кезінде ұсынылатын талаптар мен жұмыс шарттарына сәйкес дұрыс таңдау аса маңызды.

Қызметтің белгілері бойынша автоматты  басқару жүйесінің негізгі элементтері  бірнеше топқа бөлінуі мүнкін:

• Реттеу шамасының білдіруін  өлшеу және келісу белгілерін жасау үшін қызмет ететін салыстыру және ақпарат элементтері.
• Бір физикалық шаманың басқа бір физикалық өзгеруін құрайтын элементтер
• Күшейткіш элементтер, олардың кіру белгілеріне түсетін шама немесе қуатты күшейту үшін жасалған
• Түзету элементтері, бұлардың көмегімен автоматты басқару жүйесінде талап етілетін динамикалық құрамның берілуі
• Есептеу және ес элементтері, бұлар мағынаны есне сақтау үшін немесе бағдарламаның есептері үшін жүйеге әсер ететін белгілері әр түрлі операцияларды орындауға қызмет етеді
• Орындаушы элементер, өңдейтін реттейтін әрекет.

Жүйе сараптамасы үшін оған енетін элементердің диференциялды элементерін  міндетті түрде білу керек,  бұлар  құрылымдық сызба құрған кезде қарапайым  тізбек түрінде ұсынылады. Сонымен  қатар элементердің статикалық сипаттамаларын білу крек. Жүйенің күрделілігіне байланысты ол көп немесе аз элемнтті құрайды; олардың кейбіреулері салыстыру мен ақпарат және орындаушы элементтер сияқты міндетті, кейбіреуі мысалы күшейткіш немесе құастырушы сияқты қажетінше қолданылады.

Параметрге сәйкес нақты бақылау  есебін шешу үшін датчикті таңдау өлшеудің  тіке және компенсияциялы әдісі. Автоматты  көпірлер және потенциометрлер. Автоматты  бақылаудың дифференциялды – трансформаторлы  сызбасы.

Автоматты бақылау жүйесі (АБЖ) адамның қатысуынсыз технологиялық үрдіс параметірлерін тұрақты бақылауды ұйымдастыру үшін қажет және өлшеуді, жинақтауды, сақтауды елестету және ақпарат беруді машинаны, агрегаттар мен механизмдерді басқару үшін техникалық техникалық пайдалану кезінде жүзеге асырады, сонымен қатар нысандардың жұмысын бақылау кезінде. 

Ақпарат жинау үшін (1 - сурет) САК  басқару нысанына (реттеуіш) алғашқы  өлшеуішті жинақтауыштар /датчиктер/ (АӨЖ), енді бұлардың шығысында електірлік электрлік түрдегі белгіліер, өлшеуіш жабдық және ақпарат жинақтау (ӨЖАЖ) бұнда шығатын электр сигналдар сүзуге, масштабтауға, менеариазациялауға, аналогты – цифровойлы жинақтауға, күшейтуге және т.б. ілігеді, өңдеу жабдығы және ақпаратты сақтау (ӨЖАС), бұлар белгілі бағдарламалар бойынша өңделеді және ақпаратпен өлшенген электр белгілерін сақтайды, елстеу жабдығы және ақпарат (СЖА) бұлардың көмегімен техникалық үрдістің параметрлері туралы алынған ақпарат және тіркеледі. Автоматты бақылау жүйесінде блоктар мен тораптарда әрекеттестіру мақсатында электр белгілерінің айналымы үшін шиналар мен сымдар жиынтығы түріндегі электро магистраль қарастырылады, сонымен қатар басқару /реттеуіш/  әрекетін құрастыру құрылғысы (БӘҚҚ) бұлар өз белгілерімен орвндау құрылғыларының жүйесін басқарады (ОҚЖ) сщңғысы басқару нысанына әсер етеді. өлшеуішті – ақпаратты жүйе (ӨАЖ) басқару құрылғысымен (БҚ) жүзеге асырады.

Сурет – 1. АБЖ жалпыланған құрылғы: БН – басқару нысаны /реттеуіш/; We – кіру энергиясы;   Wр – шығу энергиясы; ӨЖ - өлшеуіш жинақтағыш; АӨЖ – алғашқы өлшеуіш жинақтауыштар; ӨҚАЖ - өлшеу құрылғысы және ақпаратты жинау. Магистраль – шиналардың жиынтығы электр белгілерінің әрекеттесуі; ӨҚАС - өңдеу құрылғысы және ақпаратты сақтау; БҚ – басқару құрылғысы; ӘБҚҚ - әрекеті басқартуды құратын құрылғы; ӨАЖ - өлшеуішті ақпаратты жүйе; ҚОЖ – құрылғыларды орындау жүйесі; ОЖ – орындаушы жүйе.

 

 ӨҚАЖ, ӨҚАС, АЕҚ, ӘБҚҚ және  БҚ тораптары, сонымен қатар  магистараль ӨАЖ – құрайды,  бұл алғашқы ӨЖ мен бірігіп  АБЖ құрайды. ОЖ1 жүйесі ОЖ АБЖ  жүйесіне кірмейді, әр түрлі физикалық құрылымдағы техникалық құралды қалыптастырады, бұларға електірлі жетектер, электрлі клапандар, электрлі магниттер және соленоидтар, пневмо жетектер, гидрожетектер және т.б. олардың түрлерін таңдау және СУР ға орналастыру  БН – маман өңдеушілерімен өндіріледі.

ӨҚАС, ӨАЖ ретінде мамандандырылған есептеуіш блоктар мен микро  процессорлерден әмбебап ЭЕМ  секілді әр түрлі құрылғылар қолданылады.

ӨАЖ қызметтеудің жалпы  алгаритімімен біріктірілген құрал  жасайтын өндірілмен сериалы шығарылатын  және құрылымы біткен жұмыс істейтін тораптардан жасалады. ӨАЖ үшін біріңғайланған жұмыс істейтін тораптар агрегатты кешендерге қосылады.

Агрегатты кешендер бұйыымдары жалпы біріктіруге ие болуы керек, бұлар энергетикалық, метрологиялық, құрылымдық, пайдаланылатын және ақпаратты біріктірулерден тұрады.

АБЖ қызметінің дәлдігі  АӨЖ ақпаратының дәл алынуына толық бағынады, бұларда электірлі, (немесе электрлі емес) шама электрлі бірмағыналы  тәуелді қызметке ауысады.

Техникалық жүйе (ТМЖ) телемеханика құрылғыларының жиынтығын көрсетеді /диспечерлі беретін және бақылау құрылғылары, сонымен қатар локальды автоматика құрылғылары/ және байланыс каналдарында да көрсетеді. Автоматты ақпарат беруді басқару үшін және қашықтықта бақылау берілген. Телехикаялық жүйе блок – сызба болып көрсетілген (2 - сурет)

Сурет-2. блок- сызба

1-оператор немесе басқару машинасы; 2-телемеханиканы бақылау және  басқару құрылғысы; 3-жергілікті  автоматика құрылғысы /локальды/; 4-АӨЖ датчигі, 5-басқару және бақылау  органдары; 6-басқару және бақылау  нысандары;

 

ТМЖ 3 лекальды автоматика құрылғыларынсыз  басқару басқарудың автоматты жүйесіне қатысты басқа басқа жеке жағдайларда  ТМЖ үрдісі параметрлерін бақылағанда  олар туралы ақпарат бергенде, ол теле бақылау жүйесі деп аталады.

Мысал ретінде ТМЖ  радиальды (3,а  сурет) және древо түріндегі  (3,б сурет) байланыс сызығы құрылғылары мен қарастырамыз. Оператор немесе ПУ пульттегі басқару машинасы басқару белгілерін байланыс каналдары бойынша орындау пунктеріне және 2 басқару нысандарына жібереді, ал олардан  ИП пунктері арқылы техналогиялық үрдіс параметрлері бақылау белгілері түседі.

3-сурет. Телемеханикалық жүйенің  байланыс сызығының құрылымы.

ПУ -  басқару пункті; ИП – орындаушы  пункт; 1 – телемеханикалық құрылғылар; 2 – басқару және бақылау нысандары, 3 – ствол.

 

2 – тақырып бойынша ұсынылатын  әдебиет:

1 [1] 28 – 41 бет

2 [2] 17 – 29 бет

3 [3] 21 – 24 бет  

4 [4] 83 – 174 бет

СРС (2 тақырып) үшін  бақылау жұмыстары 

 

1. Қандай АӨЖ көмегімен техналогиялық үрдіс параметрлік өлшеу жасалады
2. Диспечер қалаай классификацияланылады
3. Өлшеуіш тізбегінің құрылғылары
4. Қысым өлшеудің әдістері
5. Жылдамдық өлшеудің әдістері
6. Ауысуды өлшеудің әдістері