ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 58
Скачиваний: 0
Г Л А В А
В Т О Р А Я
«Д ума ющ ий » arm ар am
Автоматы бывают двух видов. Одни, «не мудрствуя лукаво», методически вы полняют одни и те же операции, другие же способны «думать», «выбирать», «анали
зировать». Первым по душе |
стандарт |
|
ные, типовые |
технологические |
процессы |
и стандартное |
механическое оборудова |
ние. Чтобы выпустить единицу готовой продукции, они выполняют известное ко личество определенных операций, в стро го заданной последовательности. Точное повторение этого цикла позволяет изго товить вторую единицу продукции и так далее. Подобную систему комплексной автоматизации обычно называют цикли ческой.
Какие же технические средства необ ходимы для нее?
Отделение нагревательных печей сор топрокатного цеха. Заготовки одна за
4 Заказ № 165 |
49 |
другой покидают печи и ложатся на тележку. Та достав ляет их на рольганг. Операции выполняются в строгой последовательности. Сначала толкатель «грузит» заготов ку на тележ ку, затем тележка трогается с места. Когда заготовка окажется на рольганге, он придет в действие. Значит, каждая, следую щ ая операция начинается лишь после того, когда окончится предыдущая. При помощи фотореле, гамма-реле, индуктивных датчиков система автоматики сама определяет момент завершения одной операции, после чего приступает к следующей.
Когда же мы говорим о замене, к примеру, операто ра прокатного цеха, которому за короткий срок прихо дится обдумывать много возможных вариантов своих действий, выбирать наилучшие, то ясно, что система автоматики должна уметь «рассуждать». Порученные ей операции она выполняет не механически, не в одной и той же последовательности. «Думающий» автомат сам решает, выполнять следую щ ую операцию или пропу стить ее. В общем, замкнутого цикла действий здесь нет. Потому-то и говорят, что подобная автоматика построе на по ациклическому принципу.
Обычно ни один из трех принципов комплексной автоматизации — временной, рефлекторный, ацикличе ский — не используется в отдельности. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки. Сочетание этих трех видов позволяет полнее использовать преимущества каждого из них.
Вот пример. Топливо в мартеновскую печь подают то слева, то справа. Если подавать его только с одной сто роны, то огнеупорная кладка в том месте перегреется и расплавится. Как же автоматика узнает, когда изменить направление подачи топлива — произвести перекидку
клапанов? При нормальном ходе плавки направление, скажем, струи газа меняется через равные промежутки времени. Значит, в данном случае можно воспользовать ся услугами реле времени. А вдруг произойдут непреду смотренные отклонения температуры кладки печи? Ведь реле их не почувствует. Что же, нужно отказаться от первого принципа комплексной автоматизации? Нет, сов сем не обязательно. Необходимо в опасных местах уста новить датчики температуры. Они не допустят чрезмер ного нагрева кладки. Такое сочетание временной и реф лекторной автоматики можно встретить на ряде наших предприятий.
В некоторых случаях рациональнее в основном при менить рефлекторный принцип с добавлением элемен тов временного или ациклический, дополненный реф лек
торным и временным. |
правильно выбрали |
принципы и |
Допустим, что мы |
||
средства автоматизации, определили |
связь м еж ду |
отдельными механизмами. Такой проект будет хорошо выглядеть на бумаге, а вот осуществить его не удастся. Мы ведь не учли степень надежности аппаратов автома тики, стабильность работы сложных электрических схем . Кроме того, внедрение их может оказаться невыгодным, будет стоить чрезмерно дорого.
Как же быть?
Для повышения надежности и стабильности работы схем автоматики к ним нужно добавить еще автоматиче ские контрольные и корректирующие цепи. Контрольные цепи следят, верно ли действуют аппараты, исправляют ошибочные приказы, а корректирующие заставляют схе му автоматики одинаково выполнять одни и те же опе рации в течение длительного времени.
4* |
51 |
Логика машины. Мы снова в мартеновском цехе Ниж не-Тагильского металлургического комбината. Подойдем к посту управления миксером — огромным резервуаром , наполненным жидким чугуном. Это своеобразная пере валочная база, куда поступает чугун из доменного цеха. В мартенах он будет переработан в сталь. Миксер обору дован механизмом наклона, с помощью которого чугун
л * ‘ |
j/ £ |
р ------ О 6xi |
|
|
|
|
|
6x1 |
— о выхаОо-
можно переливать в печь. Работой двигателя механизма наклона управляет оператор при помощи кнопок, нож ной педали внимания и специального многоконтактного аппарата — командоконтроллера.
Как же действует оператор?
Если нужно управлять наклоном миксера, он зани мает кресло на посту. Чтобы справиться со своим делом , оператор должен И управлять механизмом наклона, И сидеть на своем месте. Значит, он выполняет логическую операцию типа И.
Оказывается, такую логическую операцию может
52
выполнять и простая электрическая схема, приведенная на стр. 52. Если одновременно нажать на кнопки К1 и К2, то получит питание катушка реле Р и замкнет контак ты Р. На выходе появится напряжение.
Напряжение на выходе появляется тогда, когда на жмешь И на кнопку К 1, И на кнопку К2.
А если оператору требуется ИЛИ принимать очеред
еациии^-
ную порцию жидкого чугуна из доменного цеха, ИЛИ заливать его из миксера в мартеновскую печь? В этом случае он опять-таки должен находиться на одном и том же месте. В данном случае выполняется логическая опе рация типа ИЛИ.
Но и с такими операциями справляется схема, состоя щая из одного реле. При нажатии на любую из кнопок К1 или К2 включается реле Р, замыкает свои контакты. На выходе появляется напряжение.
Наконец, у оператора миксера есть так называемая педаль внимания. Если он сидит прямо, ему очень удоб-
но управлять ею. Но как только он изменит привычную позу, повернется направо или налево, его нога уже не достанет до педали. Значит, миксер не будет наклонять ся и автоматически возвращается в исходное положе ние. Оператор здесь выполняет логическую операцию типа Н Е : если он нажмет на педаль внимания, то миксер НЕ выпрямится.
|
|
Что ж, и эту логиче |
||||
|
|
скую операцию «умеет» |
||||
|
|
выполнять |
схема |
авто |
||
|
|
матики. Если кнопка К1 |
||||
Ф— о о— |
1 |
НЕ нажата, |
то реле |
Р |
||
|
|
выключено, |
его |
кон |
||
1 |
о- |
такты |
замкнуты, |
и |
||
|
|
на выходе имеется на |
||||
|
|
пряжение. При нажатии |
||||
|
|
на кнопку К1 реле Р |
||||
|
|
включается, |
размыкает |
свои контакты, и напряжение на выходе НЕ появляется. Выходит, электрические схемы способны к самостоя тельным рассуждениям? Совершенно верно. Правда, не к любому виду рассуждений, а всего лишь к простей шим, отвечающим законам догматической формальной логики. Диалектически рассуждать может только чело
век.
Но и эти скромные способности схем автоматики позволяют облегчить труд операторов, автоматизиро вать многие технологические процессы.
Проанализируем для примера работу станка по об дирке поверхности слитков легированной стали. Резцом снимается тонкий слой металла, чтобы удалить окалину, брызги, глубокие царапины. Оператор нажимает на
кнопку «пуск», и резец быстро приближается к слитку. Отдавая команду «пуск», человек невольно выполнил сразу две логические операции: одну типа ИЛИ и одну
типа И.
В самом деле, возьмем один элемент типа ИЛИ. Если на входе появится сигнал от кнопки «пуск», на выходе
возникает напряжение. За этим элементом располагает ся второй логический элемент типа И, тоже с двумя вхо дами. На один из них подается сигнал через замкнутые контакты кнопки «стоп», а на другой — с выхода элемен та типа ИЛИ. Если на обоих входах элемента типа И есть сигналы, то есть напряжение и на выходе. Напряжение выхода элемента типа И используется для включения в работу двигателя перемещения резца. Кроме того, это же напряжение подается на второй вход элемента типа
55
ИЛИ. Сейчас кнопку «пуск» можно отпустить. Схема останется в том же положении.
Если нажать кнопку «стоп», то исчезнет напряжение на первом входе элемента типа И, тогда автоматически снимается напряжение на его выходе, значит, и на вто ром входе элемента типа ИЛИ.
На базе двух логических элементов возникла схема, называемая «команда». Она запоминает кратковремен ную команду «пуск» или «стоп» на длительное время. Когда резец подходит к слитку, то его положение фик сирует элемент типа И. Он выдает команду на выходе только тогда, когда есть И движение резца вперед, И -когда резец подошел к слитку. Такую логическую опе рацию может выполнить один элемент типа И с двумя входами.
Приглядевшись к работе любого механизма, можно без труда заметить, что оператор, управляя им, очень часто обходится только логическими операциями типов И, ИЛИ, НЕ.
Значит, обязанности оператора могут исполнять «рас суждающие» электрические схемы. Причем, возможно сти их весьма значительны.
На столе в лаборатории кафедры электрических стан ций, сетей и систем Уральского политехнического инсти тута стоит шкаф. Его размеры 1020X720X 400 миллимет ров. Внутри шкафа уместились 21 реле, 8 переключате лей, 28 германиевых диодов, сигнальные лампочки и многое другое. Установка используется для изучения теории релейных схем.
Все электрические схемы, выполняющие логические операции типов И, ИЛИ, НЕ, можно изобразить в виде особого алгебраического уравнения. Потому-то разра-
ботка новых схем сводится к составлению и преобразо ванию специальных алгебраических формул и уравне ний. Их можно быстро воплотить в действующую схему и опробовать ее. Для этого и служит установка Ураль ского политехнического института, которая демонстри ровалась на Выставке достижений народного хозяйства в Москве.
Ученые института автоматики и телемеханики Акаде мии наук СССР пошли еще дальше и создали чудесные аппараты «Барс», «Импликанта», «Пума». По требова ниям заказчиков они сами «сочиняют» схемы автомати ки и сообщают их человеку при помощи сигнальных ламп. В общем, автомат соз дает автоматы. Не за горами то время, когда автоматы самостоятельно начнут «раз множаться», изготовлять
точные свои копии.
К сожалению, схемы ав томатики, содержащие ка тушки реле и электрические контакты, при решении сложных задач «рассуж дают» слишком медленно, не очень надежны в работе. Основная масса электриче ских аппаратов с контактами выдерживает один-два мил лиона включений. Затем им
требуется ремонт и наладка, иначе контакты могут ока заться непослушными, перестанут замыкаться.
Схемы управления сложными, быстропротекающими технологическими процессами даже при использовании бесконтактных аппаратов становятся очень громоздкими. Их приходится разбивать на отдельные блоки: устрой ство управления, вычислительно-логические устройва, датчики, преобразователи сигналов датчиков и так да
лее. Постепенно начинает складываться |
тип устройства, |
|
которое не только «рассуждает», |
но |
и самостоятель |
но вычисляет. Словом, рождается |
электронный опера |
|
тор. |
|
|
Электронный оператор. Мы у поста управления ста ном Первоуральского Новотрубного завода. По наклон ной металлической решетке на передний рольганг ска тывается заготовка. Как только она попала на рольганг, оператор включает его. Заготовка первый раз проходит через валки. Вот верхний валок приподнимается, и спе циальный толкатель возвращает ее обратно. Здесь спе циальное устройство — кантователь — поворачивает за готовку на 90° градусов, она вторично ныряет меж ду валками, затем — еще раз. Так рождается черновая тру ба. Она поступает к входному рольгангу следующего стана для дальнейшей обработки.
Всеми механизмами управляет один оператор, для чего ему приходится проделывать довольно сложную мыслительную работу. С помощью органов зрения он собирает информацию о положениях механизмов, заго товки. По зрительным нервам она поступает в централь ную нервную систему для запоминания и переработки. Когда человек обдумывает, как провести очередную операцию, информация путешествует от одних участков
органам». Руки производят нужные переключения, а гла за посылают в головной мозг дополнительные сообще ния о выполнении приказов.
При высоком темпе прокатки оператор настолько быстро производит переключения, что остается только удивляться, когда же он успевает осмысливать свои дей ствия. Но такое напряжение скоро утомляет человека.
Один |
оператор |
не в |
состоянии |
непрерывно управлять |
|
механизмами |
в |
течение всей |
смены. |
||
А |
нельзя |
ли |
заменить оператора автоматом? Этот |
||
вопрос задавали |
себе |
многие |
ученые и изобретатели. |
||
Чего |
они достигли? |
|
|
59