Поки у вагоні є вільне місце, повторювати дії циклу

Початок циклу.

2 Підняти краном черговий контейнер.

3 Перемістити контейнер до вагону.

4 Навантажити контейнер у вагон.

5 Повернути кран в початкове положення.

7 Закрити і опечатати двері вагону.

Легко представити кран, який піднімає контейнер, переносить його до вагону і занурює у вагон. Питання в тому, які сигнали потрібно подавати крану для виконання цих дій.

Нехай підйом і переміщення вантажу здійснюються за допомогою електродвигунів, які є виконавчими механізмами. Тоді сигнал може бути електричною напругою, яка подається на двигун впродовж певного проміжку часу.

Очевидно, що чим більше цей час, тим на більшу висоту кран підніме вантаж і на більшу відстань його перемістить. Отже, інформація в цьому сигналі представлена його тривалістю, тобто часом подачі напруги на електродвигун.

Для виконання команди Підняти черговий контейнер напруга подається на двигун підйому вантажу впродовж часу, необхідного для підйому вантажу на достатню висоту. Для виконання наступної команди Перемістити контейнер до вагону напруга подається на двигун, що переміщає кран з вантажем, впродовж часу, необхідного для переміщення вантажу від контейнерного майданчика до вагону. Для виконання команди З авантажити контейнер у вагон напруга подається на двигун, що опускає вантаж, впродовж часу, необхідного для опускання вантажу до підлоги вагону.

Звичайно, виконання алгоритмів представлене тут спрощено, але воно дозволяє зрозуміти, якими можуть бути сигнали і як на них реагують ВМ.

Найчастіше в автоматичних системах використовуються електричні ВМ. Проте існують механізми, які використовують в якості джерела енергії стисле повітря, — пневмоприводи. У гідроприводах використовується енергія рідини під тиском. Частіше ці механізми є комбінованими і використовують ще і електричну енергію.

4.1.1.5 Датчики. Для виконання алгоритмів окрім виконавчих механізмів потрібні пристрої, що уміють отримувати інформацію про об'єкти навколишнього світу, у тому числі сприймати фізичні величини, які характеризують властивості і стан цих об'єктів (переміщення, температуру, вологість, тиск, електрична напругу і так далі). Отриману інформацію вони повинні передавати тому, хто буде використовувати її для ухвалення рішення про подальші дії, — операторові або керуючому пристрою.

Оскільки в автоматичних системах практично завжди використовують електричні сигнали, саме їх ми і будемо розглядати далі як носіїв корисної інформації. Таким чином, дані пристрої повинні формувати електричні сигнали, які містять інформацію про властивості і стан об'єктів навколишнього світу. Пристрої, які виконують цю функцію, називаються датчиками.

Датчики — це пристрої, які перетворять фізичні величини, що характеризують властивості і стан об'єктів, в сигнали.

Якщо йдеться про автоматизацію технологічного процесу, то датчики отримують інформацію про властивості і стан оброблюваних матеріалів, устаткування, що реалізовує технологічний процес, виробів, що випускаються, і так далі. Ці властивості і стани можуть характеризуватися різними фізичними величинами, які називаються параметрами технологічного процесу, або технологічними параметрами.

Параметрами називаються фізичні величини, які характеризують властивості і стан об'єктів.

Існують датчики переміщення, швидкості, температури, тиску, вологості та ін. У автоматичних пристроях їх називають датчиками технологічних параметрів. Оскільки параметри можуть бути як аналоговими, так і дискретними, датчики теж підрозділяються на аналогові (датчики переміщення, температури і так далі) і дискретні (датчики стану (наприклад, «ввімкнено - вимкнено»), кількості і так далі).

4.1.1.6 Канали зв'язку. Оператор або керуючий пристрій за допомогою сигналів передає виконавчим механізмам інформацію про необхідні дії, а датчики за допомогою сигналів повідомляють про стан пов'язаних з ними об'єктів. Як відбувається передача сигналів?

При використанні електричних сигналів під каналом зв’язку розуміють, як правило, звичайну двопровідну електричну лінію, яка конструктивно може як складатися з окремої пари дротів, так і бути частиною багатопровідного кабелю.

Останнім часом широко застосовуються також оптичні кабельні лінії зв'язку з використанням лазерів і волоконної оптики. Вони дозволяють передавати одночасно величезну кількість сигналів, яку вимагають установки спеціальної апаратури на обох кінцях оптоволоконного кабелю. Ця апаратура теж є частиною каналу зв'язку.

Канал зв'язку — це сукупність технічних пристроїв, які забезпечують передачу сигналів.

У автоматизованих системах канали зв'язку відіграють важливу роль, особливо якщо об'єкти керування займають велику територію і віддалені від оператора або керуючого пристрою на значну відстань.

Саме у каналах зв'язку сигнали піддаються найбільшим спотворенням із-за дії природних (а іноді і штучно створюваних) перешкод. Тому передача сигналів з високою точністю і без спотворень можлива лише при правильному виборі каналів зв'язку і їх грамотному конструктивному виконанні. Наприклад, недопустиме прокладення електричних кабелів, по яких передаються слабкі інформаційні сигнали від датчиків, поряд з кабелями, передавальними потужні сигнали керування до виконавчих механізмів.

У міру проходження сигналів по лінії зв'язку їх потужність зменшується, оскільки в кабелях відбувається загасання сигналів із-за втрат енергії. Загасання сигналів — одна з важливих характеристик ліній зв'язку. Іншою важливою характеристикою ліній зв'язку є пропускна спроможність. Вона показує максимальну кількість інформації, яку можна передати без помилок по лінії зв'язку за одиницю часу.

Для зниження вартості каналів зв'язку при їх великий протяжності в якості ліній зв'язку прагнуть використовувати лінії, призначені для інших цілей. Широко використовуються телефонні лінії (наприклад, для виходу в Інтернет) і навіть лінії електропередачі. Такі лінії разом зі своєю основною функцією — передачею електроенергії змінного струму промислової частоти 50 Гц — передають інформаційні сигнали на частотах від 30 до 500 кГц.

Залежно від можливого напряму передачі сигналів канали зв'язку підрозділяються на симплексні (сигнали передаються в одному напрямі), дуплексні (сигнали можуть одночасно передаватися в обох напрямах) і напівдуплексні (з перемиканням напряму).

4.1.1.7 Типи автоматичних систем. Автоматичні системи підрозділяються на три основні типи:

• системи автоматичного контролю;

• системи автоматичного керування;

• системи автоматичного регулювання.

Система автоматичного контролю здійснює автоматичний збір, обробку, аналіз і представлення операторові в зручному для нього виді інформації про параметри технологічного процесу.

Особливість цієї системи полягає в тому, що вона не виробляє ніякої дії на технологічний процес. Її задача — дати операторові об'єктивну картину про протікання процесу і притягнути його увагу у разі виходу технологічних параметрів за допустимі межі.

Разом з контролем параметрів самого процесу система контролю часто робить діагностичний контроль параметрів технологічного устаткування.

Результати контролю параметрів технологічного процесу і устаткування зазвичай поступають в ЕОМ для реєстрації, а при виході параметрів за задані межі — виводяться на екран ЕОМ, а нерідко — на спеціальні світлові табло і у вигляді звукових сигналів.

Наприклад, при реалізації алгоритму наповнення резервуарів рідинами система автоматичного контролю може визначати і повідомляти операторові рівень рідини в резервуарі, її температуру, витрату рідини (якщо вона відводиться з резервуарів для якихось цілей) і інші параметри, причому для кожного резервуару окремо.

Одночасно система контролю може стежити за справністю устаткування, наприклад за наявністю рідини в трубопроводі через який відбувається наповнення резервуарів, її тиском і температурою.

Якщо тиск в трубопроводі або рівень рідини в резервуарі перевищить гранично допустиме значення, то можлива аварія, тому система контролю попереджає оператора про наближення параметра до небезпечної межі.

Система автоматичного керування на основі інформації про параметри технологічного процесу здійснює автоматичну дію на технологічне устаткування з метою підтримки заданого ходу і режимів технологічного процесу.

Ця система забезпечує протікання технологічного процесу так, як це необхідно для досягнення поставленої мети. Саме мета технологічного процесу визначає алгоритм роботи системи автоматичного керування. Якщо в якийсь момент з'ясовується, що для досягнення мети алгоритм з якихось причин потрібно змінити, ця зміна має бути реалізована системою керування. Отже, система має бути досить гнучкою і стежити за тим, чи не з'явилися якісь причини для зміни алгоритму. Розглянемо це на прикладі тих же резервуарів, за станом яких стежить система контролю.

Основний алгоритм заповнення резервуарів був приведений в подразд. 2.2.3. Що відбуватиметься після заповнення усіх резер-вуаров? Рівень рідини і інші параметри в усіх резервуарах відповідатимуть заданим значенням, т. е. мета, яка поставлена в алгоритмі, буде досягнута. Але якщо рідина відводиться з резервуарів, її рівень змінюватиметься. За цим стежить система контролю.

Припустимо, що система контролю повідомила операторові про падіння рівня рідини в резервуарі № 3. Це означає, що від датчика рівня рідини резервуару № 3 поступив сигнал з інформацією про знижений рівень рідини. Які дії повинні бути зроблені? Якщо метою є повне заповнення резервуарів, то треба підвести шланг до резервуару № 3, відкрити вентиль, почекати появи сигналу про заповнення резервуару, після чого закрити вентиль. Такі дії є в алгоритмі, і вони мають бути виконані стосовно резервуару № 3.

Таким чином, система автоматичного керування повинна відреагувати на сигнал, що поступив з системи автоматичного контролю, і виконати ту частину алгоритму, яка в цій ситуації приведе до досягнення мети. Без системи контролю система керування працювати не може, тобто вона може на початковій стадії виконати алгоритм цілком і досягти мети, але для постійної підтримки необхідних параметрів технологічного процесу вона завжди має бути у контакті з системою автоматичного контролю.

Система автоматичного регулювання здійснює автоматичну підтримку заданого значення контрольованого параметра технологічного процесу або його зміну за заданим законом.

Цю систему можна розглядати як сукупність мікросистеми контролю і мікросистеми керування, працюючих тільки з одним параметром. Часто таке поєднання може бути достатньо просто реалізоване технічно, що і привело до широкого поширення САР.

Приклад системи автоматичного регулювання температури — електрична праска. Повернувши ручку установки температури в положення, що відповідає типу тканини, ви задаєте температуру, яку система регулювання автоматично підтримує впродовж усього часу прасування. Аналогічна система може використовуватися для підтримки заданої температури рідини в резервуарах і трубопроводі, хоча практична реалізація її у виробничих умовах інша.

Приклад системи автоматичного регулювання рівня рідини — пристрій наповнення бачка, що змиває, в туалеті. Як тільки рівень води у бачку знижується, відкривається клапан і бачок заповнюється водою; після досягнення необхідного рівня клапан закривається. Аналогічна система може використовуватися і для регулювання рівня рідини в резервуарах у виробничих умовах.

Особливістю САР є її повна автономність: як би розвивалися події в технологічному процесі, контролюємий системою параметр завжди матиме задане значення пні змінюватися за заданим законом (у останньому випадку система буде складнішою).

Практично при автоматизації технологічних процесів і з користуються комбіновані автоматичні системи, вклю--| убогі в себе системи усіх трьох розглянутих типів.

Дата добавления: 2014-11-26