Файл: Автоматизация_Staroverov.doc

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ, КОНТРОЛЬ И РЕГУЛИРОВАНИЕ

Глава 11. Системы автоматики

С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ

Под управлением понимают совокупность действий, выработанных на основании определенной информации и направ­ленных на поддержание или улучшение функционирования объ­екта в соответствии с заданной программой.

Система с программным управлением состоит из последова­тельно соединенных элементов. Задающее устройство в соответ­ствии с установленным режимом технологического процесса (про­граммой) посылает сигнал, соответствующий началу отсчета (про­цесса). Сигнал передается на управляющее устройство, в которое в общем случае входят усилительный, преобразующий и исполни­тельный элементы. Системы могут состоять из одной цепи последо­вательно соединенных элементов или из нескольких параллель­ных цепей, управляемых одним многопозиционным задающим программным устройством.

Системы автоматического программного управления классифи­цируют по степени централизации и по виду программоносителя.

По степени централизации эти системы можно разделить на централизованные, децентрализованные и смешанные.

В централизованных программных системах управления коор­динация действий механизмов какого-либо автомата производится из командного центра и осуществляется по единой программе.

Наиболее часто встречающиеся централизованные системы управления имеют в своей основе командоаппараты, предназна­ченные для двухпозиционного управления (включение-выключе­ние) по заданной программе. Программа определяет последова­тельность переключений и время их срабатывания, которое за­дается длительностью цикла т„ и циклограммой (рис. 97), пока­зывающей относительное расположение моментов включения и выключения цепей в пределах одного цикла.

Централизованные системы осуществляют управление меха­низмами во времени, причем время одного оборота распредели­тельного вала командоаппарата соответствует длительности од­ного цикла.

Существуют две разновидности схем централизованного программ­ного управления: без контро­ля и с контролем выпол­нения команд. Первые про­ще в исполнении, однако вторые обеспечивают более высокую надеж­ность в работе. Контроль выполне­ния команды обычно осуществляется с помощью путевого (конечного) выключателя, сигнал которого используется для остановки меха­низма.

1,0 X/Т_ц

На рис. 98, б приведена схема централизованного программ­ного управления с контролем выполнения команд. Барабан командоаппарата 3 поворачивается на угол, соответствующий ин­тервалу времени между двумя следующими друг за другом коман­дами. Это достигается с помощью особых кулачков 2 и путе­вого выключателя 6, воздействующего на магнитный пускатель 8 привода 5 командоаппарата, который вращает его барабан 3 через редуктор 4. Первая команда, полученная от управляющего контакта 1, поступает на магнитный пускатель 7 и привод меха­низма 9. Приведенный в движение механизм перемещает свой ра­бочий орган. В его предельном положении с помощью путевого переключателя 10 сигнал будет передан на магнитный пускатель 8, который включит двигатель командоаппарата, и т. д.

Системы централизованного управления имеют следующие недостатки: подача команд с центрального командоаппарата осуществляется вне зависимости от положения исполнительных

Рис. 98. Структурные схемы централизованных систем управления^-

а — без контроля результатов; б — с контролем результатов

механизмов и без учета полного вы­полнения предыдущего цикла, в свя­зи с чем возникает необходимость иметь дополнительные блокировоч­ные устройства.

централизованной программной системы управления

Децентрализованные программ­ные системы управления не имеют командного центра, орган управления в них рассредоточен по механизмам и соединен между собой механической или электри­ческой связью. Работа механизмов может быть функцией вре­мени, пути или технологических параметров. При функциони­ровании механизмов в зависимости от времени отсчет времени каждой операции осуществляется самостоятельным прибором (реле времени). Такая система отличается от централизованной с не­прерывно вращающимся валом только тем, что длительности от­дельных операций независимы и их можно быстро и просто изме­нять (при изменении технологических процессов) путем пере­стройки реле времени.

При функционировании механизмов в зависимости от пути подача каждой последующей команды осуществляется с помощью путевых выключателей, которые контролируют окончание пере­мещения рабочего органа механизма, участвующего в предыдущей операции.

В децентрализованных системах программного управления при действии механизмов в функции технологических параметров (температуры, давления, свойств и т. п.) используется зависи­мость различных физических свойств материалов обрабатывае­мых изделий от различных технологических факторов. Так, на­пример, подача сигнала выгрузки формовочной смеси из бегу­нов или нагретых изделий из печи может быть осуществлена изме­рением электрических параметров или температуры.

Децентрализованные системы программного управления, в ко­торых работа механизмов является функцией пути, широко рас­пространены в литейных и термических цехах, так как они на­дежны в эксплуатации, просты по устройству и достаточно манев- ренны, если при переналадке оборудования меняется только время, но не меняется порядок движения рабочих органов. При изменении порядка движения рабочих органов требуется созда­ние новой системы управления.

В схеме децентрализованной программной системы (рис. 99) реле времени 1 задает темп работы механизмов. Сигнал этого реле поступает на магнитный пускатель 2 электропривода механизма 3. После завершения работы этого механизма срабатывает путевой выключатель 4, который передает сигнал на реле времени 5 по­следующего механизма. Если второй механизм начинает свою ра­боту сразу после окончания первой операции, то реле времени 5 может быть исключено, и тогда сигнал с путевого выключателя 4 непосредственно поступает на магнитный пускатель 6 электро­привода механизма 7. Путевой выключатель 8 подает сигнал на реле времени последующего механизма. В рассмотренной системе сигнал передается последовательно от одного механизма к дру­гому, причем сигнал от последнего механизма возвращается на реле времени 1. Таким образом, при децентрализованных систе­мах управляющие функции поочередно выполняют механизмы — объекты управления, передавая друг другу замкнутую «эстафету управления» посредством входных и выходных сигналов. Здесь основную роль играют автономные и полностью независимые под­системы управления отдельными механизмами.

Преимуществом этой системы управления является отсутствие блокировки (так как команды на начало работы подаются только после окончания предыдущей операции), а недостатком — то, что многочисленные первичные преобразователи, работающие в рабочей зоне, нередко выходят из строя вследствие попадания брызг жидкого металла, пыли и масла; кроме того, из-за закора­чивания или обрыва электрических цепей могут подаваться не­правильные команды.

Смешанные программные системы управления содержат ко- мандоаппарат, а также устройство параллельного контроля ис­полнения очередных команд. При нормальном протекании цикла вал командоаппарата вращается непрерывно, однако, если оче­редная команда не будет выполнена, то он останавливается. Не­смотря на то, что смешанные системы обладают некоторыми недо­статками двух систем, они имеют большие перспективы, как более гибкие и универсальные.

По виду программоносителя, т. е. устройства, содержащего законы движения управляемых механизмов, системы управления бывают: с распределительным валом (командоаппаратом); с упо­рами и копирами; с числовым программным управлением. В по­следней системе программа может быть записана на перфолентах, магнитных лентах, дисках и картах.

В настоящее время создана теория электрических схем, эле­менты которой будут изложены в последующих параграфах. Эта теория позволяет разрабатывать научные и практические приемы построения схем и их анализа и из множества вариантов схем выбирать наиболее оптимальный. Существуют два метода разра­ботки схем управления: интуитивный и аналитический. При использовании как первого, так и второго за основу берется ана­лиз работы механизма, схему управления которым необходимо раз­работать.

2. ИНТУИТИВНЫЙ МЕТОД РАЗРАБОТКИ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Интуитивный метод — метод разработки схем управ­ления, основанный на опыте, накопленном в различных проект­ных организациях при автоматизации разнообразных механиз-

мов. Он базируется на инженерной интуиции проектанта. В со­вершенстве владеть этим методом может только тот, кто впитал в себя весь предыдущий опыт и имеет определенные способности в отношении составления схем, кто может абстрактно мыслить и логично рассуждать. Однако, несмотря на его сложность, боль­шинство разработчиков схем широко использует интуитивный метод.