Otomasyon nesneleri ve özellikleri

Otomasyon nesneleri (kontrol nesneleri) — bunlar, kontrol edilmesi gereken ayrı tesisler, metal kesme makineleri, makineler, agregalar, cihazlar, makine kompleksleri ve cihazlardır. Amaç, yapı ve eylem ilkesi bakımından çok çeşitlidirler.

Otomasyonun amacı, sistemin doğasını belirleyen otomatik sistemin ana bileşenidir, bu nedenle çalışmasına özel önem verilir. Bir nesnenin karmaşıklığı, temel olarak bilgi derecesi ve gerçekleştirdiği işlevlerin çeşitliliği ile belirlenir. Nesnenin çalışmasının sonuçları, nesnenin tam veya kısmi otomasyon olasılığına veya otomasyon için gerekli koşulların yokluğuna ilişkin açık öneriler şeklinde sunulmalıdır.

Otomasyon nesnelerinin özellikleri

Bir otomatik kontrol sisteminin tasarımından önce saha ilişkileri kurmak için bir saha araştırması yapılmalıdır. Genel olarak, bu ilişkiler dört değişken kümesi olarak temsil edilebilir.

Kontrollü bir rahatsızlıkkoleksiyonu L boyutlu vektörü oluşturan H = h1, h2, h3, ..., hL... Dökümhanedeki hammaddelerin kalite göstergeleri, miktar gibi dış ortama bağlı ölçülebilir değişkenleri içerir. buhar kazanında tüketilen buhar miktarı, ani su ısıtıcısındaki su debisi, dış çevre koşullarına ve prosesi etkileyen faktörlere bağlı olarak değişen sera içindeki havanın sıcaklığıdır. Kontrollü bozulmalar için, teknolojik koşullara sınırlamalar getirilir.

Kontrol edilecek teknolojik sürecin göstergesine kontrollü miktar (koordinat) denir ve teknolojik sürecin göstergesinin kontrol edildiği fiziksel miktara kontrol eylemi (girdi miktarı, koordinat) denir.

Kontrol eylemleri, toplamı n boyutlu bir vektör oluşturan X = x1, x2, x3, ..., xn... Dış ortamdan bağımsızdırlar ve teknolojik süreç üzerinde en önemli etkiye sahiptirler. Onların yardımıyla, sürecin gidişatı kasıtlı olarak değiştirilir.

Eylemleri kontrol etmek için elektrik motorlarının, elektrikli ısıtıcıların, aktüatörlerin açılıp kapanmasını, kontrol vanalarının konumunu, düzenleyicilerin konumunu vb. içerir.

Çıkış değişkenleri, seti M boyutlu durum vektörünü oluşturan Y = y1, y2, y3, ..., yМ... Bu değişkenler, durumunu karakterize eden ve bitmiş ürünün kalite göstergelerini belirleyen nesnenin çıktısıdır. .

Kontrolsüz rahatsız edici etkiler, koleksiyonu G boyutlu vektörü oluşturan F = ε1, ε2, ε3, …, εG... Bunlar, örneğin sensör eksikliği nedeniyle şu veya bu nedenle ölçülemeyen bu tür bozulmaları içerir.

Pirinç. 1.Otomasyon nesnesinin girişleri ve çıkışları

Otomatikleştirilecek nesnenin dikkate alınan ilişkilerinin incelenmesi, taban tabana zıt iki sonuca yol açabilir: nesnenin çıktı ve girdi değişkenleri arasında katı bir matematiksel bağımlılık vardır veya bu değişkenler arasında güvenilir bir matematiksel ifade ile ifade edilebilecek bir bağımlılık yoktur. formül.

Teknolojik süreçlerin otomatik kontrolünün teori ve pratiğinde, bu tür durumlarda bir nesnenin durumunu tanımlamada yeterli deneyim kazanılmıştır. Bu durumda, nesne otomatik kontrol sistemindeki bağlantılardan biri olarak kabul edilir. Çıkış değişkeni y ile nesnenin kontrol giriş eylemi x arasındaki matematiksel ilişkinin bilindiği durumlarda, matematiksel açıklamaları kaydetmenin iki ana biçimi ayırt edilir — bunlar nesnenin statik ve dinamik özellikleridir.

statik karakteristik matematiksel veya grafik biçimde, çıktı parametrelerinin girdiye bağımlılığını ifade eder. İkili ilişkilerin genellikle net bir matematiksel açıklaması vardır, örneğin, döküm malzemeleri için tartı dağıtıcılarının statik özelliği h = km şeklindedir (burada h, elastik elemanların deformasyon derecesidir; t, malzemenin kütlesidir; k, elastik elemanın malzemesinin özelliklerine bağlı olan orantılılık faktörü).

Birkaç değişken parametre varsa, nomogramlar statik özellikler olarak kullanılabilir.

Nesnenin statik özelliği, otomasyon hedeflerinin müteakip oluşumunu belirler. Dökümhanede pratik uygulama açısından bu hedefler üç türe indirgenebilir:

• nesnenin ilk parametrelerinin stabilizasyonu;

• belirli bir programa göre çıktı parametrelerinin değiştirilmesi;

• süreç koşulları değiştiğinde bazı çıktı parametrelerinin kalitesinde değişiklik.

Ancak bir takım teknolojik nesneler, sürecin seyrini etkileyen birbiriyle ilişkili faktörlerin çokluğu, kontrol edilemeyen faktörlerin varlığı ve süreç hakkında bilgi eksikliği nedeniyle matematiksel olarak açıklanamamaktadır. Bu tür nesneler, otomasyon açısından karmaşıktır. Karmaşıklık derecesi, nesnenin girdi ve çıktılarının sayısına göre belirlenir. Kütle ve ısı transferi ile azaltılan süreçlerin incelenmesinde bu tür nesnel zorluklar ortaya çıkar. Bu nedenle, otomasyonlarında, otomasyonun ana amacına katkıda bulunması gereken varsayımlar veya koşullar gereklidir - teknolojik modlara en iyi şekilde yaklaşarak yönetimin verimliliğini artırmak.

Karmaşık nesneleri incelemek için, bir nesnenin "kara kutu" biçiminde koşullu temsilinden oluşan bir teknik kullanılır. Aynı zamanda, sadece dış bağlantılar incelenir, sistemin sabah yapısı dikkate alınmaz, yani nesnenin nasıl çalıştığını değil, ne yaptığını incelerler.

Nesnenin davranışı, çıkış değerlerinin giriş değerlerindeki değişikliklere verdiği tepki ile belirlenir. Böyle bir nesneyi incelemek için ana araç, istatistiksel ve matematiksel yöntemlerdir. Metodolojik olarak, nesnenin çalışması şu şekilde gerçekleştirilir: ana parametreler belirlenir, ana parametrelerde ayrık bir dizi değişiklik oluşturulur, nesnenin girdi parametreleri, oluşturulan ayrı dizi içinde yapay olarak değiştirilir, tüm değişiklikler çıktılarda kayıt altına alınır ve sonuçlar istatistiksel olarak işlenir.

Dinamik özellikler bir otomasyon nesnesi, bazıları yüksek kaliteli bir kontrol sürecine katkıda bulunan, bazıları ise onu engelleyen bir dizi özelliği tarafından belirlenir.

Otomasyon nesnelerinin tüm özelliklerinden, çeşitliliğine bakılmaksızın, ana, en karakteristik olanlar ayırt edilebilir: kapasite, kendi kendine hizalama ve gecikme.

Kapasite bir nesnenin çalışma ortamını biriktirme ve nesnede saklama yeteneğidir. Her cisimde bir çıkış direnci bulunmasından dolayı madde veya enerji birikimi mümkündür.

Nesnenin kapasitesinin ölçüsü, kontrol edilen değeri kabul edilen ölçüm boyutunda bir birim değiştirmek için nesneye sağlanması gereken madde veya enerji miktarını karakterize eden kapasite katsayısı C'dir:

burada dQ, madde veya enerjinin girişi ile tüketimi arasındaki farktır; ru — kontrollü parametre; zaman.

Kapasite faktörünün boyutu, kontrol edilen parametrelerin boyutlarına bağlı olarak farklı olabilir.

Kontrol edilen parametrenin değişim oranı ne kadar küçükse, nesnenin kapasite faktörü o kadar büyük olur. Kapasite katsayıları daha büyük olan nesneleri kontrol etmenin daha kolay olduğu sonucu çıkar.

kendinden tesviye Bu, bir kontrol cihazının (regülatörün) müdahalesi olmadan bir bozulmadan sonra bir nesnenin yeni bir kararlı duruma girme yeteneğidir.Kendi kendine hizalama özelliğine sahip nesneler statik, bu özelliğe sahip olmayan nesneler ise nötr veya astatik olarak adlandırılır. . Kendinden hizalama, nesnenin kontrol parametresinin stabilizasyonuna katkıda bulunur ve kontrol cihazının çalışmasını kolaylaştırır.

Kendiliğinden seviyelenen nesneler, şuna benzeyen bir kendiliğinden seviyelenme katsayısı (derecesi) ile karakterize edilir:

Kendiliğinden seviyelenme katsayısına bağlı olarak, nesnenin statik özellikleri farklı bir şekil alır (Şekil 2).

Kontrol edilen parametrenin yüke (bağıl rahatsızlık) bağlılığı, farklı kendi kendini seviyeleme katsayılarında: 1-ideal kendi kendine seviyelenme; 2 — normal kendiliğinden tesviye; 3 — kendiliğinden tesviye eksikliği

Bağımlılık 1, kontrol edilen değeri herhangi bir bozulma altında değişmeyen bir nesneyi karakterize eder, böyle bir nesnenin kontrol cihazlarına ihtiyacı yoktur. Bağımlılık 2, nesnenin normal kendi kendine hizalamasını yansıtır, bağımlılık 3, kendi kendine hizalaması olmayan bir nesneyi karakterize eder. p katsayısı değişkendir, artan yük ile artar ve çoğu durumda pozitif bir değere sahiptir.

Gecikme — bu, dengesizlik anı ile nesnenin kontrol edilen değerindeki değişikliğin başlangıcı arasında geçen süredir. Bu, direncin varlığından ve sistemin momentumundan kaynaklanmaktadır.

İki tür gecikme vardır: nesnedeki toplam gecikmeye katkıda bulunan saf (veya taşıma) ve geçici (veya kapasitif).

Saf gecikme adını, var olduğu nesnelerde, eylemin büyüklüğünü ve şeklini değiştirmeden, girdi eyleminin gerçekleştiği zamana kıyasla nesnenin çıktısının tepki süresinde bir değişiklik olduğu için almıştır. Maksimum yükte çalışan veya bir sinyalin yüksek hızda yayıldığı bir tesis minimum net gecikmeye sahiptir.

Geçici gecikme, madde veya enerji akışı nesnenin kapasitesi arasındaki dirençleri aştığında meydana gelir.Kondansatör sayısı ve transfer dirençlerinin boyutu ile belirlenir.

Saf ve geçici gecikmeler kontrol kalitesini düşürür; bu nedenle değerlerini düşürmeye çalışmak gerekir. Katkıda bulunan önlemler, ölçüm ve kontrol cihazlarının nesnenin yakınına yerleştirilmesini, düşük eylemsizliğe duyarlı elemanların kullanımını, nesnenin kendisinin yapısal rasyonelleştirilmesini vb. içerir.

Otomasyon için nesnelerin en önemli özelliklerinin ve özelliklerinin analizinin sonuçları ve bunların araştırma yöntemleri formüle edilmesine izin verir. yerine getirilmesi başarılı otomasyon olasılığını garanti eden bir dizi gereksinim ve koşul. Ana olanlar şunlardır:

• statik özellikler biçiminde sunulan nesne ilişkilerinin matematiksel açıklaması; matematiksel olarak tanımlanamayan karmaşık nesneler için - belirli varsayımların getirilmesine dayalı olarak bir nesnenin ilişkilerini incelemek için matematiksel ve istatistiksel, tablosal, uzamsal ve diğer yöntemlerin kullanılması;

• nesnenin tüm ana özelliklerini (kapasite, gecikme, kendiliğinden tesviye) dikkate alarak, nesnedeki geçici süreçleri incelemek için diferansiyel denklemler veya grafikler şeklinde nesnenin dinamik özelliklerinin oluşturulması;

• sensörler tarafından ölçülen birleşik sinyaller biçiminde nesnenin ilgili tüm parametrelerindeki değişiklik hakkında bilgi verilmesini sağlayacak bu tür teknik araçların nesnede kullanılması;

• nesneyi kontrol etmek için kontrollü tahriklere sahip aktüatörlerin kullanılması;

• nesnenin dış bozukluklarında güvenilir bir şekilde bilinen değişiklik sınırlarının oluşturulması.

Alt gereksinimler şunları içerir:

• kontrol görevlerine göre otomasyon için sınır koşullarının belirlenmesi;

• gelen miktarlar ve kontrol eylemleri üzerinde kısıtlamaların oluşturulması;

• optimallik (verimlilik) kriterlerinin hesaplanması.

Otomasyon nesnesinin bir örneği, bir dökümhanede kalıp kumlarının hazırlanmasına yönelik bir kurulumdur.

Kalıp kumu yapma işlemi, başlangıç ​​bileşenlerinin dozlanması, karıştırıcıya beslenmesi, bitmiş karışımın karıştırılması ve kalıplama hatlarına beslenmesi, harcanan karışımın işlenmesi ve yeniden üretilmesinden oluşur.

Dökümhane üretiminde en sık kullanılan kum-kil karışımlarının başlangıç ​​malzemeleri: atık karışım, taze kum (dolgu maddesi), kil veya bentonit (bağlayıcı katkı maddesi), öğütülmüş kömür veya karbonlu malzemeler (yapışmaz katkı maddesi), refrakter ve özel katkı maddeleri (nişasta) , melas) ve ayrıca su.

Karıştırma işleminin girdi parametreleri, belirtilen kalıplama malzemelerinin maliyetleridir: kullanılmış karışım, taze kum, kil veya bentonit, öğütülmüş kömür, nişasta veya diğer katkı maddeleri, su.

İlk parametreler, kalıplama karışımının gerekli mekanik ve teknolojik özellikleridir: laboratuvar analizi ile kontrol edilen kuru ve ıslak dayanıklılık, gaz geçirgenliği, sıkıştırma, şekillendirilebilirlik, akışkanlık, kütle yoğunluğu vb.

Ek olarak, çıktı parametreleri ayrıca karışımın bileşimini de içerir: aktif ve etkili bağlayıcıların içeriği, aktif karbon içeriği, bağlayıcının nem içeriği veya ıslanma derecesi, ince tanelerin içeriği - nem emici ince parçacıklar ve karışımın granülometrik bileşimi veya incelik modülü.

Dolayısıyla, proses kontrolünün amacı, karışımı oluşturan bileşendir. Bitmiş karışımın bileşenlerinin deneysel olarak belirlenen optimal bir bileşimini sağlayarak, karışımın mekanik ve teknolojik özelliklerinin belirli bir seviyesinde stabilizasyon elde etmek mümkündür.

Karışım hazırlama sisteminin maruz kaldığı bozulmalar, karışımın kalitesinin dengelenmesi görevini büyük ölçüde karmaşıklaştırır. Rahatsızlığın nedeni, bir devridaim akışının varlığıdır - atık karışımının kullanılması. Karışım hazırlama sistemindeki ana öfke döküm işlemleridir. Sıvı metalin etkisi altında, karışımın döküme yakın ve yüksek sıcaklıklara ısıtılan kısmında, aktif bağlayıcı, kömür ve nişastanın bileşiminde ve bunların aktif olmayan bir bileşene geçişinde köklü değişiklikler meydana gelir.

Karışımın hazırlanması birbirini takip eden iki işlemden oluşur: bileşenin gerekli bileşiminin elde edilmesini sağlayan karışımın dozajlanması veya karıştırılması ve homojen bir karışım elde edilmesini sağlayan ve ona gerekli teknolojik özellikleri kazandıran karıştırma.

Kalıplama karışımlarının hazırlanmasına yönelik modern teknolojik süreçte, görevi, akış hızı sapmaları ile sabit miktarda malzemenin veya bunun tek tek bileşenlerinin sürekli akışını üretmek olan, sürekli ham (kalıplama) malzemeleri dozlama yöntemleri kullanılır. izin verilenden daha fazla verilmez.

Bir kontrol nesnesi olarak karıştırma işleminin otomasyonu aşağıdakilerle yapılabilir:

• karışımın bileşimi üzerindeki bozulmaların etkisini ortadan kaldırmaya veya azaltmaya izin veren bir karışım hazırlamak için sistemlerin rasyonel inşası;

• tartım dozlama yöntemlerinin kullanımı;

• sürecin dinamiklerini (karıştırıcı atalet ve gecikme) dikkate alarak çok bileşenli dozlama için bağlantılı kontrol sistemlerinin oluşturulması ve önde gelen bileşen, akış hızı ve bileşimde önemli dalgalanmalara sahip olan kullanılmış karışım olmalıdır;

• hazırlanması sırasında karışımın kalitesinin otomatik kontrolü ve düzenlenmesi;

• kontrol sonuçlarının bir bilgisayarda işlenmesi ile karışımın bileşiminin ve özelliklerinin karmaşık kontrolü için otomatik cihazların oluşturulması;

• kalıptaki karışım / metal oranı değiştirilirken karışım reçetesinin zamanında değiştirilmesi ve dökümün çarpmadan önceki soğuma süresi.