Тема 9. Вибір системи управління машиною (апаратом)

Якщо розглядати основні та допоміжні робочі органи (устаткування) технологічних машин (апаратів), то можна в них виділити силовий (енергетичний) ланцюг і ланцюг управління.

Енергетичний ланцюг служить для передачі енергії, потрібної для здійснення робочими органами заданої роботи.

Ланцюг управління здійснює керування роботою машини, її виконавчими механізмами; забезпечує синхронність їхніх рухів; вмикає та вимикає машини; здійснює захист, блокування.

Управління машинами може здійснюватись ручним, напівавтоматичним і автоматичним способами.

Ручний спосіб характерний для простих машин, де оператор вмикає, вимикає енергетичний ланцюг і виконує функції управління роботою виконавчих органів.

Напівавтоматичний спосіб – застосовують у машинах-напівавтоматах. Оператор вручну вимикає і вмикає енергетичний ланцюг машини і керує роботою деяких виконавчих органів. Управління ж роботою основних і багатьох інших допоміжних виконавчих органів проводиться автоматично.

Автоматичне управління – забезпечує в машинах-автоматах всі функції управління без втручання оператора.

Таким чином, до складу машин автоматичної дії входять виконавчі механізми, які здійснюють необхідні технологічні операції; органи управління, які здійснюють програму роботи виконавчих механізмів (здійснюють командні функції).

Проектуючи машини-автомати та їхнє управління, розв’язують дві задачі оптимізації: раціональна побудова системи управління і створення структури машини-автомата, яка б здійснювала попередньо обґрунтовану циклограму основних і допоміжних технологічних операцій.

Розв’язок цих задач базується на законах математичної логіки.

Автоматична система – це сукупність об’єкта управління і устаткування, що здійснює цей процес. Структура системи визначається характером управлінських команд.

Будь-яка система автоматичного управління машинами і лініями складається з сукупності ланцюгів управління окремими виконавчими механізмами і устаткуваннями машини. Кожен ланцюг має програмоносій, дешифратор, передатно-перетворююче устаткування, виконавчий механізм (привод) і виконавчий орган. Автоматична система може бути з розімкнутим ланцюгом впливу (пряме управління) або з замкнутим (зі зворотнім зв’язком).

У системах із розімкнутим ланцюгом впливу (рис. 9.1,а) вхідними є лише зовнішні впливи. Автоматичне управління полягає в управлінні початком і кінцем окремих операцій або процесів шляхом подачі команд на відповідні виконавчі органи (децентралізовані системи управління).

Рис. 9.1. Структурні схеми автоматичної системи з розімкнутим (а) і замкнутим (б) ланцюгом

У системах із розімкнутим ланцюгом впливу (із зворотнім зв’язком) управління здійснюється за принципом “розузгодження” між заданим і дійсним значеннями параметра, що підлягає регулюванню через устаткування-управління. Такі системи автоматичного управління структурно являють собою замкнутий контур, який з’єднано прямою 1, 2 і зворотнім зв’язком 3 (рис. 9.1,б).

Розглянемо одну з розповсюджених схем автоматичного управління зі зворотним зв’язком.

Технологічні процеси характеризуються рядом фізичних величин: швидкість, зусилля, тиск, температура, вологість тощо. Для коректного протікання технологічного процесу ці фізичні величини повинні підтримуватись сталими або змінюватись за певним законом. Для цього застосовують системи ручного автоматичного регулювання (САР), які в замкнених системах управління через зворотні зв’язки, ввімкнені між виконавчими органами і передаточно-передаючими устаткуваннями, активно реагують на відключення в технологічному процесі.

САР у своєму складі має регулятор впливу. Регулятори бувають програмні і слідкуючі, в яких закон зміни параметра наперед не відомий та визначається іншими процесами.

При ручному регулюванні вплив оператора тягне за собою зміну параметра, який регулюють. Зворотної залежності при такому регулюванні немає.

Структурна схема повної САР показана на рис. 9.2.

Рис. 9.2 Структурна схема повної системи автоматичного рівня

Зі схеми видно, що оператора заміняє виконавчий механізм ВМ, який приводить у дію регулюючий орган РО. У таких замкнених системах регулюючий вплив РВ є наслідком зміни регульованого параметра РП.

Для підсилення сигналу, що йде від замірюючого елемента ЕЗ, служить підсилювач П. Для того, щоб в об’єкті регулювання ОР незалежно від збуджуючих впливів В в системі проходив нормальний режим роботи, в схему включено датчик З, який задає потрібне значення РП. Заміряна величина РП порівнюється з його заданою величиною і визначається розузгодженням цих величин в елементі порівняння ЕП. Це розузгодження, пропорційне відхиленню РП, відповідає помилці САР. Підсилений сигнал розузгодження поступає в ВМ. Таким чином, сама помилка РП є рушійним сигналом для САР, яка усуває цю помилку.

Автоматизація виробничих процесів побутового обслуговування населення є одним з головних напрямків НТП.

Система автоматики, наприклад, сучасної машини хімічної чистки здійснюється керування технологічними режимами обробки, електроприводами миючого агрегату і насосів, вмиканням і перемиканням клапанів подачі розчину в фільтр і у миючий барабан, регулюванням рівня балії мийки та полоскання. Контрольні функції систем автоматики в цих машинах наступні: контроль і регулювання температури сушки, контроль вологості виробу під час мийки та інше.

Прилади, які широко застосовуються в побуті (холодильники, пральні машини, праски, нагрівачі тощо) також обладнані автоматичними системами управління. Автоматичні системи використовуються в багатьох машинах на підприємствах швейних, взуттєвих, лазнях, фарбування одягу тощо.

Характер обраної системи управління впливає, крім того, на ступінь універсальності обладнання і, як наслідок, на ефективність його використання в умовах певного типу виробництва.