Mga bagay sa automation at ang kanilang mga katangian

Automation objects (control objects) — ito ay mga hiwalay na pag-install, metal-cutting machine, machine, aggregate, device, complex ng machine at device na dapat kontrolin. Ang mga ito ay lubhang magkakaibang sa layunin, istraktura at prinsipyo ng pagkilos.

Ang object ng automation ay ang pangunahing bahagi ng awtomatikong sistema, na tumutukoy sa likas na katangian ng system, samakatuwid ang espesyal na pansin ay binabayaran sa pag-aaral nito. Ang pagiging kumplikado ng isang bagay ay pangunahing tinutukoy ng antas ng kaalaman nito at ang iba't ibang mga function na ginagawa nito. Ang mga resulta ng pag-aaral ng bagay ay dapat iharap sa anyo ng mga malinaw na rekomendasyon tungkol sa posibilidad ng buo o bahagyang automation ng bagay o ang kawalan ng mga kinakailangang kondisyon para sa automation.

Mga katangian ng mga bagay sa automation

Ang disenyo ng isang awtomatikong sistema ng kontrol ay dapat na unahan ng isang survey sa site upang magtatag ng mga relasyon sa site. Sa pangkalahatan, ang mga ugnayang ito ay maaaring katawanin bilang apat na hanay ng mga variable.

Isang kinokontrol na kaguluhan, na ang koleksyon ay bumubuo ng L-dimensional vector H = h1, h2, h3, ..., hL... Kasama sa mga ito ang mga masusukat na variable na nakasalalay sa panlabas na kapaligiran, tulad ng mga tagapagpahiwatig ng kalidad ng mga hilaw na materyales sa pandayan, ang halaga ng singaw na natupok sa steam boiler, ang daloy ng tubig sa madalian na pampainit ng tubig, ang temperatura ng hangin sa greenhouse, na nag-iiba depende sa mga panlabas na kondisyon sa kapaligiran at ang mga salik na nakakaimpluwensya sa proseso. Para sa mga kinokontrol na kaguluhan, inilalagay ang mga limitasyon sa mga teknolohikal na kondisyon.

Ang indicator ng teknolohikal na proseso na kinokontrol ay tinatawag na kinokontrol na dami (coordinate), at ang pisikal na dami kung saan ang indicator ng teknolohikal na proseso ay kinokontrol ay tinatawag na controlling action (input quantity, coordinate).

Kontrolin ang mga aksyon, ang kabuuan nito ay bumubuo ng n-dimensional na vector X = x1, x2, x3, ..., xn... Sila ay independiyente sa panlabas na kapaligiran at may pinakamahalagang epekto sa proseso ng teknolohiya. Sa kanilang tulong, ang takbo ng proseso ay sadyang binago.

Upang kontrolin ang mga aksyon isama ang pag-on at off ng mga de-koryenteng motor, mga electric heater, mga actuator, ang posisyon ng mga control valve, ang posisyon ng mga regulator, atbp.

Mga variable ng output, ang hanay kung saan bumubuo ng M-dimensional state vector Y = y1, y2, y3, ..., yМ... Ang mga variable na ito ay ang output ng bagay, na nagpapakilala sa estado nito at tinutukoy ang mga tagapagpahiwatig ng kalidad ng tapos na produkto .

Hindi nakokontrol na nakakagambalang mga impluwensya, na ang koleksyon ay bumubuo ng G-dimensional vector F = ε1, ε2, ε3, …, εG... Kasama sa mga ito ang mga kaguluhang hindi masusukat sa isang kadahilanan o iba pa, halimbawa dahil sa kakulangan ng mga sensor.

kanin. 1.Mga input at output ng automation object

Ang pag-aaral sa mga itinuturing na ugnayan ng bagay na gagawing awtomatiko ay maaaring humantong sa dalawang magkasalungat na konklusyon: mayroong mahigpit na pag-asa sa matematika sa pagitan ng mga variable ng output at input ng object, o walang pag-asa sa pagitan ng mga variable na ito na maaaring ipahayag ng isang maaasahang matematikal. pormula.

Sa teorya at kasanayan ng awtomatikong kontrol ng mga teknolohikal na proseso, sapat na karanasan ang natamo sa paglalarawan ng estado ng isang bagay sa mga ganitong sitwasyon. Sa kasong ito, ang bagay ay itinuturing na isa sa mga link sa awtomatikong sistema ng kontrol. Sa mga kaso kung saan ang mathematical na relasyon sa pagitan ng output variable y at ang control input action x ng object, dalawang pangunahing anyo ng pagtatala ng mga paglalarawan sa matematika ay nakikilala — ito ang mga static at dynamic na katangian ng object.

Static na katangian sa mathematical o graphical na anyo ay nagpapahayag ng pagtitiwala ng mga parameter ng output sa input. Ang mga binary na relasyon ay karaniwang may malinaw na paglalarawan sa matematika, halimbawa, ang static na katangian ng mga dispenser ng pagtimbang para sa mga materyales sa paghahagis ay may anyo h = km (narito ang h ay ang antas ng pagpapapangit ng mga nababanat na elemento; t ay ang masa ng materyal; k ay ang proportionality factor, na nakasalalay sa mga katangian ng materyal ng nababanat na elemento).

Kung mayroong ilang variable na parameter, maaaring gamitin ang mga nomogram bilang mga static na katangian.

Tinutukoy ng static na katangian ng bagay ang kasunod na pagbuo ng mga target ng automation. Mula sa pananaw ng praktikal na pagpapatupad sa pandayan, ang mga layuning ito ay maaaring bawasan sa tatlong uri:

• pagpapapanatag ng mga paunang parameter ng bagay;

• pagbabago ng mga parameter ng output ayon sa isang naibigay na programa;

• pagbabago sa kalidad ng ilang parameter ng output kapag nagbabago ang mga kondisyon ng proseso.

Gayunpaman, ang isang bilang ng mga teknolohikal na bagay ay hindi mailalarawan sa matematika dahil sa maraming magkakaugnay na mga kadahilanan na nakakaapekto sa kurso ng proseso, ang pagkakaroon ng mga hindi nakokontrol na mga kadahilanan at ang kakulangan ng kaalaman tungkol sa proseso. Ang ganitong mga bagay ay kumplikado mula sa punto ng view ng automation. Ang antas ng pagiging kumplikado ay tinutukoy ng bilang ng mga input at output ng bagay. Ang ganitong layunin ng mga paghihirap ay lumitaw sa pag-aaral ng mga proseso na nabawasan ng mass at heat transfer. Samakatuwid, sa kanilang automation, kinakailangan ang mga pagpapalagay o kundisyon, na dapat mag-ambag sa pangunahing layunin ng automation - upang madagdagan ang kahusayan ng pamamahala sa pamamagitan ng pinakamataas na paglapit sa mga teknolohikal na mode sa pinakamainam.

Upang pag-aralan ang mga kumplikadong bagay, isang pamamaraan ang ginagamit, na binubuo sa isang kondisyon na representasyon ng isang bagay sa anyo ng isang «itim na kahon». Kasabay nito, ang mga panlabas na koneksyon lamang ang pinag-aaralan, ni ang istraktura ng umaga ng system ay isinasaalang-alang, iyon ay, pinag-aaralan nila kung ano ang ginagawa ng bagay, hindi kung paano ito gumagana.

Ang pag-uugali ng bagay ay tinutukoy ng tugon ng mga halaga ng output sa mga pagbabago sa mga halaga ng input. Ang pangunahing tool para sa pag-aaral ng naturang bagay ay mga pamamaraan ng istatistika at matematika. Sa pamamaraan, ang pag-aaral ng bagay ay isinasagawa sa sumusunod na paraan: ang pangunahing mga parameter ay natutukoy, ang isang discrete na serye ng mga pagbabago sa pangunahing mga parameter ay itinatag, ang mga input parameter ng bagay ay artipisyal na binago sa loob ng itinatag na discrete na serye, lahat ng mga pagbabago sa mga output ay naitala at ang mga resulta ay pinoproseso ayon sa istatistika.

Mga dinamikong katangian ang isang bagay ng automation ay tinutukoy ng isang bilang ng mga katangian nito, ang ilan ay nag-aambag sa isang de-kalidad na proseso ng kontrol, ang iba ay humahadlang dito.

Sa lahat ng mga katangian ng mga bagay sa automation, anuman ang kanilang pagkakaiba-iba, ang pangunahing, karamihan sa mga katangian ay maaaring makilala: kapasidad, kakayahang mag-align sa sarili at mahuli.

Kapasidad ay ang kakayahan ng isang bagay na maipon ang kapaligiran sa pagtatrabaho at iimbak ito sa bagay. Ang akumulasyon ng bagay o enerhiya ay posible dahil sa ang katunayan na mayroong isang output resistance sa bawat bagay.

Ang sukat ng kapasidad ng bagay ay ang koepisyent ng kapasidad C, na nagpapakilala sa dami ng bagay o enerhiya na dapat ibigay sa bagay upang mabago ang kinokontrol na halaga ng isang yunit sa tinatanggap na sukat ng pagsukat:

kung saan ang dQ ay ang pagkakaiba sa pagitan ng pag-agos at pagkonsumo ng bagay o enerhiya; ru - kinokontrol na parameter; t ay oras na.

Ang laki ng capacity factor ay maaaring mag-iba depende sa laki ng mga kinokontrol na parameter.

Ang rate ng pagbabago ng kinokontrol na parameter ay mas maliit, mas malaki ang capacity factor ng object. Ito ay sumusunod na mas madaling kontrolin ang mga bagay na ang mga coefficient ng kapasidad ay mas malaki.

Self-leveling Ito ang kakayahan ng isang bagay na pumasok sa isang bagong steady state pagkatapos ng kaguluhan nang walang interbensyon ng isang control device (regulator). Ang mga bagay na may self-alignment ay tinatawag na static, at ang mga walang ganitong property ay tinatawag na neutral o astatic. . Ang self-alignment ay nag-aambag sa pagpapapanatag ng control parameter ng bagay at pinapadali ang pagpapatakbo ng control device.

Ang mga bagay sa self-leveling ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang koepisyent (degree) ng self-leveling, na ganito ang hitsura:

Depende sa self-leveling coefficient, ang mga static na katangian ng bagay ay may ibang anyo (Larawan 2).

Pag-asa ng kinokontrol na parameter sa load (relative disturbance) sa iba't ibang self-leveling coefficients: 1-ideal na self-leveling; 2 - normal na pag-level sa sarili; 3 — kawalan ng self-leveling

Ang dependency 1 ay nagpapakilala sa isang bagay kung saan ang kinokontrol na halaga ay hindi nagbabago sa ilalim ng anumang mga kaguluhan, ang naturang bagay ay hindi nangangailangan ng mga control device. Ang dependency 2 ay sumasalamin sa normal na self-alignment ng object, dependency 3 ay nagpapakilala sa isang object na walang self-alignment. Ang koepisyent p ay variable, tumataas ito sa pagtaas ng load at sa karamihan ng mga kaso ay may positibong halaga.

Isang pagkaantala — ito ang oras na lumipas sa pagitan ng sandali ng kawalan ng balanse at simula ng pagbabago sa kinokontrol na halaga ng bagay. Ito ay dahil sa pagkakaroon ng paglaban at ang momentum ng system.

Mayroong dalawang uri ng pagkaantala: purong (o transportasyon) at lumilipas (o capacitive), na nagdaragdag sa kabuuang pagkaantala sa bagay.

Nakuha ng purong pagkaantala ang pangalan nito dahil, sa mga bagay kung saan ito umiiral, mayroong pagbabago sa oras ng pagtugon ng output ng bagay kumpara sa oras na nangyari ang pagkilos ng pag-input, nang hindi binabago ang laki at hugis ng aksyon. Ang isang pasilidad na tumatakbo sa pinakamataas na load o kung saan ang isang signal ay kumakalat sa mataas na bilis ay may pinakamababang net delay.

Ang lumilipas na pagkaantala ay nangyayari kapag ang daloy ng bagay o enerhiya ay nagtagumpay sa mga paglaban sa pagitan ng kapasidad ng bagay.Ito ay tinutukoy ng bilang ng mga capacitor at ang laki ng mga resistensya ng paglipat.

Ang mga dalisay at lumilipas na pagkaantala ay nagpapababa sa kalidad ng kontrol; samakatuwid, ito ay kinakailangan upang magsikap na bawasan ang kanilang mga halaga. Kasama sa mga nag-aambag na hakbang ang paglalagay ng mga aparato sa pagsukat at pagkontrol sa malapit sa bagay, ang paggamit ng mga elementong sensitibong mababa ang inertia, ang structural rationalization ng object mismo, atbp.

Ang mga resulta ng pagsusuri ng mga pinakamahalagang katangian at katangian ng mga bagay para sa automation, pati na rin ang mga pamamaraan ng kanilang pananaliksik, ay nagbibigay-daan sa pagbabalangkas isang bilang ng mga kinakailangan at kundisyon, ang katuparan nito ay ginagarantiyahan ang posibilidad ng matagumpay na automation. Ang mga pangunahing ay ang mga sumusunod:

• paglalarawan ng matematika ng mga ugnayan ng bagay, na ipinakita sa anyo ng mga static na katangian; para sa mga kumplikadong bagay na hindi mailalarawan sa matematika — ang paggamit ng matematika at istatistika, tabular, spatial at iba pang mga pamamaraan upang pag-aralan ang mga relasyon ng isang bagay batay sa pagpapakilala ng ilang mga pagpapalagay;

• pagtatayo ng mga dynamic na katangian ng bagay sa anyo ng mga differential equation o mga graph para sa pag-aaral ng mga lumilipas na proseso sa bagay, na isinasaalang-alang ang lahat ng mga pangunahing katangian ng bagay (kapasidad, lag, self-leveling);

• ang paggamit sa bagay ng naturang teknikal na paraan na masisiguro ang pagpapalabas ng impormasyon tungkol sa pagbabago ng lahat ng mga parameter ng interes ng bagay sa anyo ng pinag-isang signal na sinusukat ng mga sensor;

• ang paggamit ng mga actuator na may kinokontrol na mga drive upang kontrolin ang bagay;

• pagtatatag ng mapagkakatiwalaang alam na mga limitasyon ng mga pagbabago sa mga panlabas na kaguluhan ng bagay.

Kasama sa mga subordinate na kinakailangan ang:

• pagpapasiya ng mga kondisyon ng hangganan para sa automation alinsunod sa mga gawain sa kontrol;

• pagtatatag ng mga paghihigpit sa mga papasok na dami at mga aksyon sa pagkontrol;

• pagkalkula ng pamantayan para sa pinakamainam (kahusayan).

Ang isang halimbawa ng isang bagay na automation ay isang pag-install para sa paghahanda ng paghubog ng mga buhangin sa isang pandayan

Ang proseso ng paggawa ng mga molding sands ay binubuo ng dosing ng mga unang bahagi, pagpapakain sa kanila sa mixer, paghahalo ng natapos na timpla at pagpapakain nito sa mga linya ng paghubog, pagproseso at pagbabagong-buhay ng ginugol na timpla.

Ang mga panimulang materyales ng pinakakaraniwang pinaghalong sand-clay sa paggawa ng pandayan: pinaghalong basura, sariwang buhangin (tagapuno), clay o bentonite (binder additive), ground coal o carbonaceous na materyales (non-stick additive), refractory at espesyal na additives (starch , pulot) at tubig din.

Ang mga parameter ng input ng proseso ng paghahalo ay ang mga gastos ng tinukoy na mga materyales sa paghubog: ginugol na halo, sariwang buhangin, luad o bentonite, karbon sa lupa, almirol o iba pang mga additives, tubig.

Ang mga paunang parameter ay ang kinakailangang mekanikal at teknolohikal na mga katangian ng pinaghalong paghubog: tuyo at basa na lakas, gas permeability, compaction, formability, fluidity, bulk density, atbp., na kinokontrol ng pagsusuri sa laboratoryo.

Bilang karagdagan, kasama rin sa mga parameter ng output ang komposisyon ng pinaghalong: ang nilalaman ng aktibo at epektibong mga binder, ang nilalaman ng activated carbon, ang moisture content o ang antas ng basa ng binder, ang nilalaman ng mga multa - moisture-absorbing fine particle at ang granulometric na komposisyon ng pinaghalong o ang modulus ng pagkapino.

Kaya, ang object ng proseso ng kontrol ay ang constituent komposisyon ng pinaghalong. Sa pamamagitan ng pagbibigay ng pinakamainam na komposisyon ng mga bahagi ng natapos na pinaghalong, na tinutukoy sa eksperimento, posible na makamit ang pagpapapanatag sa isang naibigay na antas ng mekanikal at teknolohikal na mga katangian ng pinaghalong.

Ang mga kaguluhan kung saan napapailalim ang sistema ng paghahanda ng timpla ay lubos na nagpapalubha sa gawain ng pag-stabilize ng kalidad ng pinaghalong. Ang dahilan ng kaguluhan ay ang pagkakaroon ng daloy ng recirculation — ang paggamit ng pinaghalong basura. Ang pangunahing galit sa sistema ng paghahanda ng halo ay ang mga proseso ng pagbuhos. Sa ilalim ng impluwensya ng likidong metal, sa bahagi ng pinaghalong malapit sa paghahagis at pinainit sa mataas na temperatura, ang mga malalim na pagbabago ay nangyayari sa komposisyon ng aktibong binder, karbon at almirol at ang kanilang paglipat sa isang hindi aktibong sangkap.

Ang paghahanda ng halo ay binubuo ng dalawang magkakasunod na proseso: dosing o paghahalo ng pinaghalong, na tinitiyak ang pagkuha ng kinakailangang komposisyon ng sangkap, at paghahalo, na nagsisiguro sa pagkuha ng isang homogenous na timpla at binibigyan ito ng mga kinakailangang teknolohikal na katangian.

Sa modernong teknolohikal na proseso para sa paghahanda ng mga paghahalo ng paghubog, ang mga tuluy-tuloy na pamamaraan ng dosing ng mga hilaw na materyales (paghubog) ay ginagamit, ang gawain kung saan ay upang makabuo ng isang tuluy-tuloy na daloy ng isang pare-pareho na dami ng materyal o mga indibidwal na bahagi nito na may mga paglihis sa rate ng daloy mula sa ibinigay nang hindi hihigit sa pinahihintulutan.

Ang pag-automate ng proseso ng paghahalo bilang isang control object ay maaaring gawin sa mga sumusunod:

• nakapangangatwiran na pagtatayo ng mga sistema para sa paghahanda ng isang timpla, na nagpapahintulot na ibukod o bawasan ang impluwensya ng mga kaguluhan sa komposisyon ng pinaghalong;

• ang paggamit ng mga pamamaraan ng pagtimbang ng dosing;

• paglikha ng mga konektadong sistema ng kontrol para sa multi-component dosing, na isinasaalang-alang ang dynamics ng proseso (mixer inertia at delay), at ang nangungunang bahagi ay dapat na ang ginugol na pinaghalong, na may makabuluhang pagbabagu-bago sa daloy ng rate at komposisyon;

• awtomatikong kontrol at regulasyon ng kalidad ng pinaghalong sa panahon ng paghahanda nito;

• paglikha ng mga awtomatikong aparato para sa kumplikadong kontrol ng komposisyon at mga katangian ng pinaghalong may pagproseso ng mga resulta ng kontrol sa isang computer;

• napapanahong pagbabago ng recipe ng pinaghalong kapag binabago ang ratio ng halo / metal sa amag at ang oras ng paglamig ng paghahagis bago ang paghampas.