Лекция по автоматике. 1-15 лекция -. нерксіптіка автоматтандыру
 Скачать 4.67 Mb.
|
|
1-Дәріс Өнеркәсіптіка автоматтандыру Өнеркәсіптік автоматтандыру - бұл технологиялық процестерді, дискретті, үздіксіз және гибридті салаларды автоматтандыру үшін қолданылатын механикалық, электрлік, пневматикалық, гидравликалық және электронды құрылғылардың жалпы атауы - ЖЭО, конвейерлер, сандық басқару машиналары, өнеркәсіптік роботтар, ғимараттар, сондай -ақ көлік құралдары. және көлік инфрақұрылымы, логистикалық жүйелер. Жүйе тұрақты болуы керек және тұрақтылық шегі, өтпелі процестің ұзақтығы (реттеу уақыты), динамикалық асып кету (асып түсу) σ = (Умакс − Ууст)/Ууст), статикалық қателік, энергия (қуат түрі, қуат тұтыну) сенімділік көрсеткіштері (MTBF, жұмыс уақыты).  Микросұлбаларды шығарудың арнайы технологиясы - өнеркәсіптік микроконтроллерлерде, әдетте, желдеткіштерді (процессорларда, қуат көздерінде) қолдануға болмайды, өйткені кез келген қозғалатын бөлшектер өнімнің ең сенімді емес бөлшектері болып табылады, сондықтан барлық микросұлбаларды салқындату қажет. табиғи ауа айналымы (конвекция). Бұл үшін олар электр энергиясын тұтынуды айтарлықтай төмендететін арнайы технологияны қолдану арқылы жасалады. Дірілге төзімділік - өндірістік автоматтандыру құрылғылары тұрақты діріл әсеріне де, бір соққыға да төзімді болуы керек.Кедергі және кедергі иммунитеті - Барлық электр тізбектері электромагниттік өрістерге қарсы иммунитетке ие болуы керек. Промавтоматика әр түрлі өнеркәсіптік өндірістердегі әр түрлі өндірістік және технологиялық процестерді автоматтандыруға арналған құрылғыларды, механизмдер мен жабдықтарды қамтиды. Сондай -ақ, өндірістік автоматтандыру құралдары ғимараттар мен үй -жайларды басқаруды автоматтандыру, кеңсе мен «ақылды үй» сияқты жүйелердің жұмысын ұйымдастыру үшін қолданыла алады. Өндірістік автоматтандырудың қолданылу аясы Промавтоматика автоматты басқару жүйесін ұйымдастыру үшін қолданылады. Өндірістік автоматтандыру құрылғылары барлық салаларда сұранысқа ие.Өндірістік автоматтандыру негізінде жұмыс жұмыс процестерінің жоғары қауіпсіздігіне кепілдік беруге мүмкіндік береді, сонымен қатар әр түрлі өндірістік жабдықтарды қолдану мүмкіндіктерін айтарлықтай кеңейтеді. Өндірістік автоматтандыру ең қажет: өндірістік желілерді, жұмыс орындарын, қойма жүйелерін және т.б автоматтандыру;CNC станоктары негізінде процестерді қамтамасыз ету; әр түрлі өндірістік роботтар мен роботтық процестердің жұмысын ұйымдастыру; кәсіпорынның бірыңғай ақпараттық -компьютерлік жүйесін қамтамасыз ету, оның ішінде өндіріс сапасын бақылау жүйелері және тағы басқалар. 2 -Дәріс Өнеркәсіптік компьютер  Өнеркәсіптік компьютер - кәсіпорындағы өнеркәсіптік өндіріс процесінде бағдарламалық құралдардың жұмысын қамтамасыз етуге арналған компьютер, мысалы, технологиялық процестерді автоматтандыру шеңберінде процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесі. Бірінші өнеркәсіптік компьютер 1984 жылы IBM шығарған IBM 5531 өнеркәсіптік компьютері болып саналады. Өнеркәсіптік компьютер-бұл кез келген компьютерге сілтеме жасай алатын жалпы термин, ол міндетті түрде IBM PC үйлесімді емес, міндетті түрде x86 архитектурасы емес және қатал ортаға бейімделмеген. Оның сипаттамалары нақты тапсырма мен нақты тапсырыс берушінің қажеттіліктерімен анықталады . Өнеркәсіптік ДК - бұл бағдарламаланатын контроллермен немесе ендірілген жүйелермен салыстырғанда күрделі шешім болып табылатын жеке, бірақ кең таралған өнеркәсіптік компьютерлердің түрі. Өнеркәсіптік компьютерлерді пайдалану шарттары. Өнеркәсіптік компьютерлер көбінесе қатал ортада жұмыс істейді, сондықтан олардың корпусы, енгізу құрылғылары (әдетте мембраналық пернетақта) мен визуалды шығыс (әдетте дисплей, көбінесе сенсорлық экран) мыналарды қажет етеді: дірілге төзімділіктің жоғарылауы, соққыға төзімділік қоршаған орта температурасының өзгеруіне төзімділік; кеңейтілген температура диапазонындағы жұмыс, оның ішінде теріс температуралар диапазонындағы жұмыс ылғалға, суға төзімділік; су астындағы жұмыс үшін қол жетімді модельдер және сәйкес қорғаныс дәрежелері, мысалы IP 69 сілтілерге, қышқылдарға төзімділік - көбінесе қорғаныс қабығын қолданумен байланысты. Өндірістік компьютерлердің қызмет ету мерзімі ұзартылды Өндірістік жабдық аптасына 7 күн, тәулік бойы жұмыс істеуі керек. Әдетте, белгілі бір өндіруші өнеркәсіптік компьютердің қызмет ету мерзімін анық көрсетеді, ол үшін сынақтар жүргізіледі немесе құрамдас бөліктердің сенімділігі туралы теориялық есептеулер жасалады. Бұл есептеулер өндірілген құрылғылардың әр түрі үшін әр түрлі. Неғұрлым сенімді құрылғылар үшін компоненттердің тозуының жоғарылауына байланысты талаптар жоғарылайды. Жалпы алғанда, тұрмыстық компьютерлердің есептік қызмет мерзімі 10-30 мың сағаттық жұмыс шегінде болады және жұмысты «демалыс» үшін үзу керек, мысалы, 8 сағаттық жұмыс, 8 сағаттық демалыс. Өнеркәсіптік құрылғылардың қызмет ету мерзімі жұмыс жағдайына байланысты, бірақ тұтастай алғанда, қызмет ету мерзімі аптасына 7 күн, тәулік бойы 100 мың сағат үздіксіз жұмыс істейді. Бұл шамамен алынған сандар, нақты қызмет ету мерзімі көптеген факторларға байланысты. Қолдану саласы Ол өнеркәсіптің әр түрлі салаларындағы бақылау, бақылау және өлшеу кешендерінің құрамында, оның ішінде үзіліссіз ұзақ уақыт бойы үздіксіз жұмыс қажет болатын салаларда қолданылады; қиын жағдайда жұмыс жасау. яғни автоматтандырылған басқару жүйесі, процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесі . технологиялық процестерді басқару жүйесін құру үшін жоғарғы деңгей ретінде қолданылады. Бағдарламалық қамтамасыз ету, соның ішінде SCADA, бірнеше PLC басқаратын төменгі деңгейлі жүйелерді біріктіруге мүмкіндік береді; медицинада диагностикалық кешендердің, тіршілікті қамтамасыз ету кешендерінің және т.б. компоненттері ретінде; 3-Дәріс ПЛК  Бағдарламаланатын логикалық контроллер (қысқартылған PLC; ағылшын тілінде бағдарламаланатын логикалық контроллер, қысқартылған PLC; орыс тіліне дәлірек аудару - бағдарламаланатын логикасы бар контроллер), бағдарламаланатын контроллер - электронды компьютердің ерекше түрі. Көбінесе PLC технологиялық процестерді автоматтандыру үшін қолданылады. PLC негізгі жұмыс режимі-ұзақ уақыт автономды пайдалану, көбінесе қоршаған ортаның қолайсыз жағдайында, күрделі техникалық қызмет көрсетусіз және іс жүзінде адамның қатысуынсыз. Кейде PLC станоктарды басқарудың сандық жүйесін құру үшін қолданылады. PLC - нақты уақыттағы жүйелерде жұмыс істеуге арналған құрылғылар. PLC -тің өнеркәсіпте қолданылатын басқа электронды қондырғылардан ерекшеленетін бірқатар ерекшеліктері бар: Микроконтроллерден (бір микросхемалы компьютер) айырмашылығы - электронды құрылғыларды басқаруға арналған микросұлба - PLC - бұл жеке микросұлба емес, тәуелсіз құрылғы. шешім қабылдауға және операторды басқаруға бағытталған компьютерлерден айырмашылығы, PLC сенсорлық сигналдарды кеңінен енгізу және жетектерге сигналдарды шығару арқылы машиналармен жұмыс жасауға бағытталған; жүйелерден айырмашылығы, PLC дербес өнім ретінде шығарылады, ол басқарылатын жабдықтан бөлек. 4- Дәріс Енгізу -шығару модульдері Кіріс-шығыс модульдері-бұл қашықтан қатынау жүйелерінде кіретін ақпарат арналарының санын, сондай-ақ шығатын ақпарат пен басқару сигналдарының арналарын көбейту үшін қолданылатын құрылғылар. Енгізу -шығару модульдері дискретті және аналогты болып бөлінеді. Дискретті кіріс модульдері функционалды түрде дискретті сигналдарды қабылдауға және өңдеуге және басталатын сигнал келгеннен кейін келісілген хаттамаға сәйкес оларды желінің жалпы шинасына жіберуге арналған. Аналогты кіріс модульдері аналогтық сигналдарды қабылдайды және өңдейді және оларды белгіленген хаттамаға сәйкес жалпы шинаға жібереді. Электрлік сигналдар екі жағдайда да белгілі біртұтас диапазондарға сәйкес келетіні түсінікті: дискретті сигналдар үшін бұл ашық коллекторлы NPN / PNP транзисторы ретінде жүзеге асатын 10 ... 28 В диапазонындағы логикалық сигнал; аналогтық үшін - 0 ... 20 мА, 4 ... 20 мА диапазондарындағы ток сигналы, 0 ... 10 В, 0 ... 5 В және т.б диапазондарындағы кернеу сигналы. Кейбір жағдайларда мамандандырылған термопаралардан немесе термопаралардан сигнал алу үшін кірулер қажет. Шығу модульдері белгілі бір протоколды қолдана отырып, жалпы шиналық сигналдарды қабылдайды және оларды шығыс арналарына жібереді. Бұл жағдайда дискретті шығыс модульдері үшін шығыс сигналы ашық коллекторы бар NPN / PNP транзисторы ретінде енгізілген 10 ... 28 В диапазонындағы логикалық сигнал ретінде анықталады. Аналогтық шығыс модульдерінің шығыс сигналдары электромагниттік сипаттамаларында жүйемен басқарылатын жетектердің кірістерімен үйлестіріледі. Жеткізу тізбектері мен енгізу -шығару модульдерінің барлық арналары жалпы шинадан гальваникалық оқшауланған. Енгізу -шығару модульдері байланыс хаттамаларының бірін қолдайды: DeviceNet, ModBus RTU. Енгізу-шығару модулі мен желі контроллері арасындағы байланыс master-slave принципіне негізделген. Бұл жағдайда енгізу -шығару модулі қосалқы функцияларды орындайды. Модульдің процессоры барлық арналарды сұрастырып, олардың күйін бекітіп, ақпаратты қабылдау және беру үшін PLC сигналын күтеді. Кейбір жүйелерде алмасу сигналының инициаторы белгілі бір арнаның күйінің өзгеруін бекітетін кіріс модулі болуы мүмкін. Енгізу -шығару модулі мен PLC арасындағы мәліметтер алмасуы ROM модулінде жазылған немесе коммутатормен орнатылған адрес бойынша немесе модуль орнатылған ұяның нөмірі бойынша жүзеге асады. Енгізу -шығару модулінің процессоры сонымен қатар жүйенің жұмысы кезінде қажет болатын бірқатар қосымша тапсырмаларды орындай алады: қоректену кернеуін бақылау, датчиктің көрсеткіштерін калибрлеу және сызықтандыру, диагностика және т.б. 5-Дәріс Оператор тақталары Стационарлық шешімдер мен қашықтан басқару пультіне арналған сенсорлы экранның түрлі түсті панельдері. Операторлық панельдер графикалық, мәтіндік, логикалық, мәтіндік-графикалық ресейлік және шетелдік өндіріс болып табылады.Бұл автоматтандыру жүйелерінде адам-машина интерфейсі ретінде қызмет ететін ақпаратты енгізу-шығару құрылғысы-HMI (адам-машина интерфейсі). Әдетте, HMI панельдері бір немесе бірнеше өндірістік контроллермен бірге жұмыс істейді. Операторлық панельдер әр түрлі салаларда, медицинада, құрылысты басқару жүйелерінде кеңінен қолданылады. Қазіргі заманғы операторлық панельдер (терминалдар) автоматтандыру жүйелерінде дәстүрлі түрде қолданылатын көптеген бақылау және жарық сигнализация қондырғыларын сәтті ауыстырады: көбінесе терминалды APCS жүйесімен (контроллермен) байланыстыру үшін бір интерфейс кабелі жеткілікті, ал виртуалды басқару мен сигнализация элементтерінің саны, оның экранында көрсетілетін мнемоникалық схемалар белгілі бір құрылғының функционалды мүмкіндіктерімен шектелген және шкаф есігіндегі, басқару тақтасындағы немесе консольдегі нақты түймелердің, қосқыштардың, индикаторлардың, дисплейлердің мүмкін санынан едәуір асып түседі. Құрылғы Операторлық панельдің конструкциясы оны басқару пультіне, процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесінің басқару пультіне немесе тікелей жабдық шкафының есігіне орналастыруға болатындай; әдетте, олар жоғары IP өнімділігіне ие, сыртқы әсерлерден, соның ішінде механикалық әсерлерден қорғайды. Операторлар тақтасы әдетте мыналарды қамтиды: мәтіндік, графикалық немесе мәтіндік-графикалық дисплей; манипулятор (пернетақта, сенсорлық экран немесе джойстик); жедел (жедел жады) және тұрақты емес (сыртқы тасымалдаушылар, мысалы, флэш -карталар) жады; кейбір модельдерде бағдарламаланатын логикалық контроллер (PLC); байланыс интерфейстері. Әдетте, операторлар тақтасы оны бағдарламалау үшін қажетті арнайы бағдарламалық жасақтамамен бірге келеді. Операторлық панельдердің түрлері мен модельдері Операторлық панельдердің алуан түрлілігінен келесі топтарды шартты түрде бөлуге болады: пернетақтасы бар мәтіндік-графикалық операторлар тақтасы; графикалық операторлар тақтасы; оператордың сенсорлық панельдері; сенсорлық логикалық панельдер. Пернетақтасы бар мәтіндік -графикалық және графикалық операторлық панельдер - мәндерді орнатуға және белгілі бір экрандар тобын құруға болатын стандартты (жиі қолданылатын) түймелердің алдын ала анықталған жиынтығы бар панельдер. Мұндай панельдерде негізгі графикалық элементтерді жүзеге асыруға болады: диаграммалар, графиктер, сызғыштар. Бұл панельдерді қолданудың ең қолайлы саласы - өнеркәсіптік автоматтандыру. Операторлардың сенсорлық панельдері автордың шығармашылық қиялын жүзеге асырудың әлдеқайда көп мүмкіндіктерін ұсынады - бірегей графикалық элементтер, сондай -ақ осындай элементтердің белгілі бір жиынтығы бар экрандар. Қолданбалы графиканы жүктеу мүмкіндігі де бар. Басқару басуға жауап беретін экранның белсенді матрицасы арқылы жүзеге асады. Сенсорлық экран логикалық операторлар тақталарында кіріктірілген бағдарламаланатын логикалық контроллер бар. Бұл дизайн бір құрылғыда бағдарлама құруға және оны көрсетуге мүмкіндік береді. 6-Дәріс Байланыс құралдары Деректер терминалы жабдықтары - терминалды құрылғылар (компьютерлер). Байланыс желісінің терминалдық жабдықтары - мәліметтер арнасының жабдықтары (модемдер).Желілік жабдықтар - маршрутизаторлар, хабтар, кабельдер және т.б.Терминалды жабдықтар (өңдеу) деректері (OOD, OOOD) немесе терминалдық жабдықтар (ағылшынша DTE, Data Terminal Equipment) - пайдаланушы ақпаратын байланыс желісі бойынша беру үшін деректерге түрлендіретін және кері түрлендіруді жүзеге асыратын жабдық. Бұл пайдаланушы терминалын немесе оның бір бөлігін сипаттау үшін қолданылатын жалпы термин. OOD бір уақытта ақпарат көзі, оны алушы немесе екеуі де бола алады. DTE байланыс желісінің терминалдық жабдықтары мен байланыс арнасын қолдану арқылы деректерді жібереді және / немесе алады. Терминалды жабдықтың мысалы - қарапайым дербес компьютер. Негізгі компьютер, деректерді жинау құрылғысы, бақылау -касса машинасы, жаһандық навигациялық жүйе сигнал қабылдағышы немесе деректерді жіберуге немесе қабылдауға қабілетті кез келген басқа жабдық DTE қызметін атқара алады. Байланыс желісінің терминалдық жабдықтары (сонымен қатар байланыс арнасының жабдықтары, АКК немесе деректер арнасының жабдықтары, DCE; ағылшынша DCE = Деректер тізбегін тоқтататын жабдықтар, Деректермен байланыс құралдары немесе Деректерді тасымалдау жабдықтары) - терминалдық жабдықтар шығаратын деректерді түрлендіретін жабдық байланыс желілері бойынша беру және кері түрлендіруді жүзеге асыру үшін сигнал. Желілік (телекоммуникациялық) жабдықтар - компьютерлік желінің жұмысына қажетті құрылғылар, мысалы: маршрутизатор, коммутатор, хаб, патч -панель т.б. ГОСТ Р 51513-99 сәйкес белсенді жабдықтар-бұл электр тізбектері бар, электр желісінен немесе басқа қуат көздерінен (аккумуляторлар, аккумуляторлар, күн батареялары, генератор және т. басқалар. Бұл мұндай жабдықтың сигналды арнайы алгоритмдерді қолдана отырып өңдеу мүмкіндігін білдіреді. Желілерде пакеттік деректерді беру жүзеге асады, әрбір деректер пакеті сонымен қатар техникалық ақпаратты қамтиды: оның көзі, мақсаты, ақпараттың тұтастығы және басқалары, бұл пакетті тағайындалған жерге жеткізуге мүмкіндік береді. Белсенді желілік жабдықтар сигналды түсіріп қана қоймайды, сонымен қатар осы техникалық ақпаратты өңдейді, құрылғы жадына енгізілген алгоритмдерге сәйкес келетін ағындарды қайта бағыттап, таратады. Бұл «ақылды» функция, қуат көзімен қатар, белсенді жабдықтың айры желілік адаптер - компьютерде орнатылған және оның жергілікті желіге (бұдан әрі - LAN) қосылуын қамтамасыз ететін тақта; коммутатор (қосқыш) (көп портты көпір) - әдетте бірнеше LAN жұмыс тобын біріктіру үшін пайдаланылатын бірнеше (4-32) порты бар құрылғы; маршрутизатор (маршрутизатор) - бірнеше LAN жұмыс топтарын біріктіру үшін қолданылады, желілік трафикті желі (IP) адрестерін талдау арқылы сүзуге мүмкіндік береді;қша белгісі болып т медиа түрлендіргіші-әдетте екі порты бар, әдетте деректерді беру ортасын түрлендіру үшін пайдаланылатын құрылғы (коаксиалды-бұралған жұп, бұралған жұп-талшықты);желілік трансивер-әдетте деректерді беру интерфейсін түрлендіру үшін пайдаланылатын екі порты бар құрылғы (RS232-V35, AUI-UTP).абылады. Мысалы, активті жабдыққа келесі құрылғылар түрлері кіреді. 7-дәріс Өнеркәсіптік автоматикадағы қоректену блоктары Өндірістік жабдықтар нарығы электрмен жабдықтаудың әр түрлі нұсқаларын ұсынады. Белгіленген параметрлер негізінде процесті басқарудың кез келген автоматтандырылған жүйесі үшін әрбір нақты тапсырма үшін қолайлы модельді таңдауға болады. Өлшемнен басқа, өнеркәсіптік қуат көздері шығыс қуаты мен ток, кіріс / шығыс кернеуі бойынша.    Өнеркәсіптік электрмен жабдықтаудың көлемі мен міндеттері Қазіргі өндірістік автоматтандыру қуат көздерін пайдалануға негізделген. Бүгінгі күні кернеу түрлендіргіштері жабдықтың жұмысына қатысатын әрбір технологиялық процесте қолданылады. Кейбір құрылғыларда бірнеше ондаған өнеркәсіптік қуат көздері болуы мүмкін. Өнеркәсіптік қуат көздерінің негізгі функциясы - мәлімделген параметрлерге сәйкес электр энергиясын түрлендіру. Сонымен қатар, құрылғы келесі міндеттерді шешеді:қуат беру,кернеудің пішінін және / немесе шамасын өзгерту,кернеу мен токты тұрақтандыру,жабдықты желінің шамадан тыс жүктелуінен және басқалардан қорғау.Өнеркәсіптік қуат көздерін пайдаланудың артықшылықтары мен кемшіліктері.Өнеркәсіптік Электрмен жабдықтаудың заманауи нарығы жабдықтың екі негізгі түрін ұсынады. 1. Трансформаторлық (желілік) қуат көздері Бұл опция қарапайым дизайнмен және жоғары сенімділікпен ерекшеленеді. Жабдық радио кедергісін тудырмайды. Маңызды артықшылығы-техникалық қызмет көрсетудің қарапайымдылығы және жабдықтың барлық элементтерінің қол жетімділігі.Бірақ оның барлық артықшылықтарымен, желілік өнеркәсіптік электрмен жабдықтау бүгінде ескірген жабдық болып табылады және біртіндеп кернеу түрлендіргіштерінің басқа нұсқаларымен алмастырылады. Қуат көзінің осы нұсқасын таңдаудың кемшілігі оның құны, жабдықтың өлшемдері және төмен тиімділігі болып табылады. 2. Коммутациялық типтегі қуат көздері Импульстік нұсқадағы кернеу түрлендіргіштері заманауи жабдықтар болып табылады және өндірістік процестерде жиі қолданылады. Коммутациялық қуат көздері бірқатар артықшылықтармен ерекшеленеді: • бірдей қуат көрсеткіштерімен аз мөлшер мен салмақ, • жоғары тиімділік, • төмен құны, • жабдықтың жоғары сенімділігі, • кіріктірілген Қорғаныс тізбектері, • қажетті параметрлердің үлкен таңдауы. Өнеркәсіптік импульстік Электрмен жабдықтаудың жұмыс принципі жоғары жиілікті кедергілердің тұрақты генерациясына негізделген, бұл жабдықты таңдауда шектеу болуы мүмкін. |