Objek automasi dan ciri-cirinya

Objek automasi (objek kawalan) — ini adalah pemasangan berasingan, mesin pemotong logam, mesin, agregat, peranti, kompleks mesin dan peranti yang mesti dikawal. Mereka sangat pelbagai dalam tujuan, struktur dan prinsip tindakan.

Objek automasi adalah komponen utama sistem automatik, yang menentukan sifat sistem, oleh itu perhatian khusus diberikan kepada kajiannya. Kerumitan sesuatu objek ditentukan terutamanya oleh tahap pengetahuannya dan kepelbagaian fungsi yang dilakukannya. Hasil kajian objek mesti dibentangkan dalam bentuk cadangan yang jelas mengenai kemungkinan automasi penuh atau separa objek atau ketiadaan syarat yang diperlukan untuk automasi.

Ciri-ciri objek automasi

Reka bentuk sistem kawalan automatik mesti didahului dengan tinjauan tapak untuk mewujudkan hubungan tapak. Secara umum, hubungan ini boleh diwakili sebagai empat set pembolehubah.

Gangguan terkawal, yang pengumpulannya membentuk vektor dimensi L H = h1, h2, h3, ..., hL... Ia termasuk pembolehubah boleh diukur yang bergantung pada persekitaran luaran, seperti penunjuk kualiti bahan mentah dalam faundri, jumlah wap yang digunakan dalam dandang stim, aliran air dalam pemanas air serta-merta, suhu udara dalam rumah hijau, yang berbeza-beza bergantung kepada keadaan persekitaran luaran dan faktor-faktor yang mempengaruhi proses. Untuk gangguan terkawal, had diletakkan pada keadaan teknologi.

Penunjuk proses teknologi yang akan dikawal dipanggil kuantiti terkawal (koordinat), dan kuantiti fizikal yang mana penunjuk proses teknologi dikawal dipanggil tindakan mengawal (kuantiti input, koordinat).

Tindakan kawalan, yang keseluruhannya membentuk vektor n-dimensi X = x1, x2, x3, ..., xn... Mereka bebas daripada persekitaran luaran dan mempunyai kesan paling ketara ke atas proses teknologi. Dengan bantuan mereka, perjalanan proses itu sengaja diubah.

Untuk mengawal tindakan termasuk menghidupkan dan mematikan motor elektrik, pemanas elektrik, penggerak, kedudukan injap kawalan, kedudukan pengawal selia, dsb.

Pembolehubah keluaran, set yang membentuk vektor keadaan M-dimensi Y = y1, y2, y3, ..., yМ... Pembolehubah ini adalah output objek, yang mencirikan keadaannya dan menentukan penunjuk kualiti produk siap. .

Pengaruh mengganggu yang tidak terkawal, yang koleksinya membentuk vektor dimensi G F = ε1, ε2, ε3, …, εG... Ia termasuk gangguan sedemikian yang tidak boleh diukur untuk satu sebab atau yang lain, contohnya kerana kekurangan penderia.

nasi. 1.Input dan output objek automasi

Mengkaji perhubungan yang dipertimbangkan bagi objek yang akan diautomatikkan boleh membawa kepada dua kesimpulan yang bertentangan secara diametrik: terdapat pergantungan matematik yang ketat antara pembolehubah output dan input objek, atau tiada pergantungan antara pembolehubah ini yang boleh dinyatakan oleh matematik yang boleh dipercayai. formula.

Dalam teori dan amalan kawalan automatik proses teknologi, pengalaman yang mencukupi telah diperoleh dalam menerangkan keadaan objek dalam situasi sedemikian. Dalam kes ini, objek dianggap sebagai salah satu pautan dalam sistem kawalan automatik. Dalam kes di mana hubungan matematik antara pembolehubah keluaran y dan tindakan input kawalan x objek diketahui, dua bentuk utama perekodan penerangan matematik dibezakan — ini ialah ciri statik dan dinamik objek.

Ciri statik dalam bentuk matematik atau grafik menyatakan pergantungan parameter output pada input. Hubungan binari biasanya mempunyai penerangan matematik yang jelas, contohnya, ciri statik dispenser penimbang untuk bahan tuang mempunyai bentuk h = km (di sini h ialah tahap ubah bentuk unsur elastik; t ialah jisim bahan; k ialah faktor perkadaran, yang bergantung kepada sifat bahan unsur elastik).

Jika terdapat beberapa parameter berubah, nomogram boleh digunakan sebagai ciri statik.

Ciri statik objek menentukan pembentukan sasaran automasi seterusnya. Dari sudut pelaksanaan praktikal dalam faundri, objektif ini boleh dikurangkan kepada tiga jenis:

• penstabilan parameter awal objek;

• menukar parameter output mengikut program yang diberikan;

• perubahan dalam kualiti beberapa parameter output apabila keadaan proses berubah.

Walau bagaimanapun, beberapa objek teknologi tidak dapat dihuraikan secara matematik kerana banyak faktor yang saling berkaitan yang mempengaruhi perjalanan proses, kehadiran faktor yang tidak terkawal dan kekurangan pengetahuan tentang proses tersebut. Objek sedemikian adalah kompleks dari sudut pandangan automasi. Tahap kerumitan ditentukan oleh bilangan input dan output objek. Kesukaran objektif sedemikian timbul dalam kajian proses yang dikurangkan oleh pemindahan jisim dan haba. Oleh itu, dalam automasi mereka, andaian atau syarat adalah perlu, yang sepatutnya menyumbang kepada matlamat utama automasi — untuk meningkatkan kecekapan pengurusan dengan mendekati mod teknologi secara maksimum kepada mod yang optimum.

Untuk mengkaji objek kompleks, teknik digunakan, yang terdiri daripada perwakilan bersyarat objek dalam bentuk «kotak hitam». Pada masa yang sama, hanya sambungan luaran yang dikaji, dan struktur pagi sistem tidak diambil kira, iaitu, mereka mengkaji apa yang dilakukan objek, bukan bagaimana ia berfungsi.

Tingkah laku objek ditentukan oleh tindak balas nilai output kepada perubahan dalam nilai input. Alat utama untuk mengkaji objek sedemikian ialah kaedah statistik dan matematik. Secara metodologi, kajian objek dijalankan dengan cara berikut: parameter utama ditentukan, siri diskret perubahan dalam parameter utama ditubuhkan, parameter input objek diubah secara buatan dalam siri diskret yang ditetapkan, semua perubahan dalam output direkodkan dan hasilnya diproses secara statistik.

Ciri-ciri dinamik objek automasi ditentukan oleh beberapa sifatnya, sesetengah daripadanya menyumbang kepada proses kawalan berkualiti tinggi, yang lain menghalangnya.

Daripada semua sifat objek automasi, tanpa mengira kepelbagaiannya, yang utama, paling ciri boleh dibezakan: kapasiti, keupayaan untuk menyelaraskan diri dan ketinggalan.

Kapasiti ialah keupayaan objek untuk mengumpul persekitaran kerja dan menyimpannya dalam objek. Pengumpulan bahan atau tenaga adalah mungkin disebabkan oleh fakta bahawa terdapat rintangan keluaran dalam setiap objek.

Ukuran kapasiti objek ialah pekali kapasiti C, yang mencirikan jumlah jirim atau tenaga yang mesti dibekalkan kepada objek untuk menukar nilai terkawal oleh satu unit dalam saiz ukuran yang diterima:

di mana dQ ialah perbezaan antara aliran masuk dan penggunaan bahan atau tenaga; ru - parameter terkawal; t ialah masa.

Saiz faktor kapasiti boleh berbeza bergantung pada saiz parameter terkawal.

Kadar perubahan parameter terkawal adalah lebih kecil, lebih besar faktor kapasiti objek. Oleh itu, lebih mudah untuk mengawal objek yang pekali kapasitinya lebih besar.

Meratakan diri Ini ialah keupayaan objek untuk memasuki keadaan mantap baharu selepas gangguan tanpa campur tangan peranti kawalan (pengawal selia). Objek yang mempunyai penjajaran sendiri dipanggil statik, dan yang tidak mempunyai sifat ini dipanggil neutral atau astatik. . Penjajaran diri menyumbang kepada penstabilan parameter kawalan objek dan memudahkan operasi peranti kawalan.

Objek meratakan diri dicirikan oleh pekali (darjah) meratakan diri, yang kelihatan seperti ini:

Bergantung pada pekali meratakan sendiri, ciri statik objek mengambil bentuk yang berbeza (Rajah 2).

Kebergantungan parameter terkawal pada beban (gangguan relatif) pada pekali meratakan kendiri yang berbeza: 1 meratakan diri yang ideal; 2 - meratakan diri biasa; 3 - kekurangan meratakan diri

Ketergantungan 1 mencirikan objek yang nilai terkawalnya tidak berubah di bawah sebarang gangguan, objek sedemikian tidak memerlukan peranti kawalan. Kebergantungan 2 mencerminkan penjajaran kendiri biasa objek, kebergantungan 3 mencirikan objek yang tidak mempunyai penjajaran kendiri. Pekali p adalah berubah-ubah, ia meningkat dengan peningkatan beban dan dalam kebanyakan kes mempunyai nilai positif.

Kelewatan — ini ialah masa berlalu antara saat ketidakseimbangan dan permulaan perubahan dalam nilai terkawal objek. Ini disebabkan oleh kehadiran rintangan dan momentum sistem.

Terdapat dua jenis kelewatan: tulen (atau pengangkutan) dan sementara (atau kapasitif), yang menambah kepada jumlah kelewatan dalam objek.

Kelewatan tulen mendapat namanya kerana, dalam objek di mana ia wujud, terdapat perubahan dalam masa tindak balas output objek berbanding dengan masa tindakan input berlaku, tanpa mengubah magnitud dan bentuk tindakan. Kemudahan yang beroperasi pada beban maksimum atau di mana isyarat merambat pada kelajuan tinggi mempunyai kelewatan bersih minimum.

Kelewatan sementara berlaku apabila aliran jirim atau tenaga mengatasi rintangan antara kapasiti objek.Ia ditentukan oleh bilangan kapasitor dan saiz rintangan pemindahan.

Kelewatan tulen dan sementara merendahkan kualiti kawalan; oleh itu, adalah perlu untuk berusaha untuk mengurangkan nilai mereka. Langkah penyumbang termasuk penempatan alat pengukur dan kawalan berdekatan dengan objek, penggunaan elemen sensitif inersia rendah, rasionalisasi struktur objek itu sendiri, dsb.

Hasil analisis ciri dan sifat yang paling penting bagi objek untuk automasi, serta kaedah penyelidikan mereka, membolehkan untuk merumuskan beberapa keperluan dan syarat, yang memenuhinya menjamin kemungkinan automasi yang berjaya. Yang utama adalah seperti berikut:

• penerangan matematik hubungan objek, dibentangkan dalam bentuk ciri statik; untuk objek kompleks yang tidak boleh diterangkan secara matematik — penggunaan kaedah matematik dan statistik, jadual, spatial dan lain-lain untuk mengkaji hubungan objek berdasarkan pengenalan andaian tertentu;

• pembinaan ciri dinamik objek dalam bentuk persamaan atau graf pembezaan untuk mengkaji proses sementara dalam objek, dengan mengambil kira semua sifat utama objek (kapasiti, ketinggalan, meratakan diri);

• penggunaan dalam objek cara teknikal sedemikian yang akan memastikan pelepasan maklumat tentang perubahan semua parameter kepentingan objek dalam bentuk isyarat bersatu yang diukur oleh sensor;

• penggunaan penggerak dengan pemacu terkawal untuk mengawal objek;

• mewujudkan had perubahan yang diketahui dengan pasti dalam gangguan luaran objek.

Keperluan bawahan termasuk:

• penentuan syarat sempadan untuk automasi selaras dengan tugas kawalan;

• penubuhan sekatan ke atas kuantiti masuk dan tindakan kawalan;

• pengiraan kriteria untuk optimum (kecekapan).

Contoh objek automasi ialah pemasangan untuk penyediaan pasir acuan dalam faundri

Proses membuat pasir pengacuan terdiri daripada mencampurkan komponen awal, menyuapnya ke pengadun, mencampurkan campuran siap dan menyuapnya ke garisan pengacuan, memproses dan menjana semula campuran yang telah dibelanjakan.

Bahan permulaan campuran pasir-tanah liat yang paling biasa dalam pengeluaran faundri: campuran sisa, pasir segar (pengisi), tanah liat atau bentonit (tambahan pengikat), arang batu atau bahan berkarbonat (aditif tidak melekat), bahan tambahan refraktori dan khas (kanji). , molase) dan juga air.

Parameter input proses pencampuran ialah kos bahan pengacuan yang ditentukan: campuran habis, pasir segar, tanah liat atau bentonit, arang batu, kanji atau bahan tambahan lain, air.

Parameter awal ialah sifat mekanikal dan teknologi yang diperlukan bagi campuran pengacuan: kekuatan kering dan basah, kebolehtelapan gas, pemadatan, kebolehbentukan, kecairan, ketumpatan pukal, dsb., yang dikawal oleh analisis makmal.

Di samping itu, parameter keluaran juga termasuk komposisi campuran: kandungan pengikat aktif dan berkesan, kandungan karbon teraktif, kandungan lembapan atau tahap pembasahan pengikat, kandungan halus - zarah halus yang menyerap lembapan dan komposisi granulometrik campuran atau modulus kehalusan.

Oleh itu, objek kawalan proses ialah komposisi juzuk campuran. Dengan menyediakan komposisi optimum bagi komponen campuran siap, ditentukan secara eksperimen, adalah mungkin untuk mencapai penstabilan pada tahap tertentu sifat mekanikal dan teknologi campuran.

Gangguan yang dihadapi oleh sistem penyediaan campuran sangat merumitkan tugas menstabilkan kualiti campuran. Sebab gangguan adalah kehadiran aliran edaran semula — penggunaan campuran sisa. Kemarahan utama dalam sistem penyediaan campuran ialah proses penuangan. Di bawah pengaruh logam cair, di bahagian campuran yang berdekatan dengan tuangan dan dipanaskan pada suhu tinggi, perubahan mendalam berlaku dalam komposisi pengikat aktif, arang batu dan kanji dan peralihannya menjadi komponen tidak aktif.

Penyediaan campuran terdiri daripada dua proses berturut-turut: dos atau pencampuran campuran, yang memastikan mendapatkan komposisi komponen yang diperlukan, dan pencampuran, yang memastikan mendapatkan campuran homogen dan memberikan sifat teknologi yang diperlukan.

Dalam proses teknologi moden untuk penyediaan campuran acuan, kaedah berterusan dos bahan mentah (acuan) digunakan, tugasnya adalah untuk menghasilkan aliran berterusan jumlah bahan yang tetap atau komponen individunya dengan sisihan kadar aliran dari diberikan tidak lebih daripada yang dibenarkan.

Automasi proses pencampuran sebagai objek kawalan boleh dilakukan dengan perkara berikut:

• pembinaan rasional sistem untuk menyediakan campuran, membenarkan untuk mengecualikan atau mengurangkan pengaruh gangguan pada komposisi campuran;

• penggunaan kaedah menimbang dos;

• penciptaan sistem kawalan bersambung untuk dos berbilang komponen, dengan mengambil kira dinamik proses (inersia dan kelewatan pengadun), dan komponen utama haruslah campuran yang dibelanjakan, yang mempunyai turun naik yang ketara dalam kadar aliran dan komposisi;

• kawalan automatik dan peraturan kualiti campuran semasa penyediaannya;

• penciptaan peranti automatik untuk kawalan kompleks komposisi dan sifat campuran dengan pemprosesan keputusan kawalan pada komputer;

• perubahan tepat pada masanya resipi campuran apabila menukar nisbah campuran / logam dalam acuan dan masa penyejukan tuangan sebelum memukul.