Технологиялық үрдістерді автоматты басқару жүйелері

КІРІСПЕ

 

Біздің мамандығымыз өндірісті автоматтандыру болғандықтан, көбінесе біз күнделікті автоматты басқару, автоматты реттеу жүйелері жайында жиі сөз қозғаймыз.

Қазіргі кездегі өндірісті  басқару мәселесін шешудің негізгі  құралы – АБЖ болып табылады. АБЖ адамның орталық, басқарушы рөлі мен шығармашылық қабілеттерін, қазіргі математикалық әдістер мен автоматтандыру құралдарын, есептеу техникасын кеңінен пайдаланумен үйлеседі.

Технологиялық үрдістерді сапалы түрде жүргізу  үшін, автоматты басқару жүйелері жасап шығарылған. АБЖ автоматтандыру жүйесін жобалау тапсырмасы негізінде орындалады және келесі функцияларды атқарады: технологиялық үрдістің жүруі жайында ақпараттарды жинайды (біріншілік өлшеу түрлендіргіштері) және оны бақылаушыға ыңғайлы түрде көрсетеді (екіншілік аспаптар); берілген тапсырманың өзгеруі кезінде жұмыс режимін тез және нақты түзетуге мүмкіндік береді және үрдістің негізгі параметрлерін реттейді (реттегіштер, орындаушы механизмдер және реттеуші органдар).

  Жалпы, үрдістерді автоматтандыру дегеніміз – берілген нысанға, оның сапалы, тиімді, жақсы жұмыс жасауы үшін мақсатты түрде адамдардың қатысуынсыз немесе маңызды, ерекше жағдайларда ғана араласып, әсер ету әрекеті негізінде құрылған жүйе. Автоматтандыру нәтижесінде ТҮ АБЖ құрылады. ТҮ АБЖ автоматтандырудың ең жоғарғы сатысы болып есептеледі.

Қазіргі заманғы көлемді өндірістерді, нысанды толық басқарудың шешімін қабылдау үшін қажетті ақпаратты жинау мен өңдеудің автоматтандырылған үрдісін жүзеге асыратын, автоматтандырылған, адамды – машиналы жүйелерсіз елестету мүмкін емес. Аталған жүйелерді – ТҮ АБЖ деп атайды. ТҮ АБЖ өндірілетін өнімнің сапалы және сандық сипаттамасын анықтайтын, берілген технологиялық және технико-экокномикалық критериялар бойынша технологиялық кешендерді автоматты басқаруды қамтамасыз етеді.

ТҮ АБЖ-ні енгізудегі негізгі мақсат – технологиялық үрдістерді басқару сапасының жоғарылауы нәтижесінде, еңбектің өндіру қабілетінің өсуі.

ТҮ АБЖ-ні құрудағы негізгі технико-экономикалық талаптарды атап өтуге болады:

• Өндіріс масштабының өсуі;
• Жабдықтардың бірлік қуатын ұлғайту;
• Өндіру үрдістерін күрделендіру;
• Өндіріліп шығарылатын өнімнің сапасы мен санына қойылатын талаптарды күшейту;
• Еңбек ресурстарының жеткіліксіздігін жою.

Жалпы, автоматтандыру жүйесінің негізгі мақсаты:

• Өндірістің қауіпсіздігін қамтамасыз ету;
• Өндіріс экономикасын көтеру;
• Өндірістің тиімді жұмыс істеуін қамтамасыз ету.

Автоматтандырудың тапсырмасы және оның шешімдері:

• Реттеу сапасын жақсарту;
• Құрылғылардың дайын болу коэффициентін жақсарту;
• Апатты жағдайларда технолногиялық үрдістің және ақпараттың сақталуын қамтамасыз ету және т.б.

Технологиялық үрдістің автоматтандырылуының тапсырмаларын шешу үшін:

• Заманауи автоматтандыру түрлері мен әдістерін енгізу;
• Заманауи және экономикалық тиімділікті беретін автоматтандыру құрылғылары мен аспаптарын енгізу керек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

 

1. ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ҮРДІСТЕРДІ АВТОМАТТЫ БАСҚАРУ ЖҮЙЕЛЕРІ.

1.1. ТҮАБЖ-нің негізгі түсініктемелері. ТҮ АБЖ-нің функциялары

ТҮ АБЖ-нің негізі – технологиялық үрдістерді мақсатты түрде жүргізу және жоғарғы басқару жүйелерін қажетті ақпаратпен қамтамасыз ету.

ТБН – технологиялық жабдықтар мен онда шынайыланған технологиялық үрдістердің жиынтығы. ТБН-ға өзіндік технологиялық үрдістерді немесе жеке өндірістерді құрайтын технологиялық агрегаттарды, станоктар(білдек) тобын және қондырғыларды, сонымен қатар агрегаттар, өндірістер мен аумақтардың өзара байланысқан жұмыс уақытын қамтамасыз ететін өндіріс үрдістерін басқару жүйесі бар тұтас мекемелерді де жатқызуға болады. Датчиктер мен басқару органдарын да ТБН-на жатқызамыз. Олар: реттуші орган – РО, орындаушы механизм – ОМ. Клапандар, жапқыштар, мөлшерлегіш құрылғылар да реттеу органдары бола алады.

ТҮ АБЖ – автоматтандырылған жүйені және басқаруды оңтайландыруға қажетті ақпараттарды өңдеуді қамтамасыз ететін адам-машиналық жүйе. ТҮ АБЖ-де ақпараттарды жинау, өңдеу және қайта өңдеу бойынша күрделі операцияларды орындайтын автоматты құрылғылар (сонымен қатар күрделі есептеу техника құралдары) маңызды орын алады.

ТҮ АБЖ-і келесідей сипаттамаларға ие:

1. Есептеу техника құралдарынан тұрады;
2. Жүріп өтуіне сәйкес технологиялық үрдістерді басқаруды қамтамасыз етеді;
3. Технологиялық үрдістерді іске асыруда және орындауда  ЕТ құралдары мен оператор қатысады.

 

ТҮ  АБЖ-нің функциялары

ТҮ АБЖ-нің функциялары – басқарудың жеке мақсатына қол жеткізуге бағытталған жүйенің іс-әрекеттерінің жиынтығы. Жүйенің іс-әрекеттерінің жиынтығын жүйенің жеке бөліктері орындайтын үрдістер мен операциялардың реті деп түсіндіруге болады. ТҮ АБЖ функцияларын келесі сыныптарға бөледі:

1. Басқарушы;
2. Ақпаратты;
3. Көмекші.

I. ТҮ АБЖ-нің басқарушы функциясының негізі – басқарушы әсерлерді шығару және іске асыру болып табылады.

Басқарушы әсерлерді  шығару – берілген ақпараттың негізінде әсерлердің ішінен оңтайлысын таңдап алу. Басқарушы әсерлерді іске асыру – алынған басқарушы әсерлерді іске асыруға бағытталған іс-әрекеттерден тұрады.

ТҮ АБЖ-нің негізгі басқарушы функциялары келесідей:

1. Жеке технологиялық параметрлерді реттеу;
2. Технологиялық үрдістерді немесе операцияларды бірконтактілі логикалық басқару;
3. Жабдықтар тобын ақпаратты логикалық басқару;
4. Қабылданған немесе өтпелі технологиялық режимдерді немесе технологиялық үрдістердің жеке кезеңдерін оңтайлы басқару;
5. Нысанды тұтасымен адаптивті басқару.

II. ТҮ АБЖ-нің ақпаратты функциясы операторға (немесе қандай-да бір ішкі қабылдаушыға) басқарылатын үрдіс жайлы ақпарат береді. Негізгі ақпаратты функцияларға келесілер жатады:

1. Орталықтандырылған бақылау және технологиялық параметрлерді өлшеу;
2. Үрдіс параметрлерін (технико-экономикалық көрсеткіштерді және т.б.) жанама өлшеу;
3. Оперативті персоналға берілген ақпаратты түрлендіру және жіберу;
4. Аралық басқару жүйесіне ақпараттарды дайындау және беру;
5. ТБН-ы мен оның жабдықтарының жағдайын болжау және жалпыланған бағалау.

Ақпаратты және басқарушы функциялар ТҮ АБЖ-нің негізгі функциялары болып табылады. Олар нақты тұтынушыларға (ТБН, оперативті персоналға, аралық АБЖ-не және т.б.) бағытталған.

III. ТҮ АБЖ-нің көмекші функциясы ішкі жүйенің тапсырмаларының шешімін қамтамасыз етеді және оның тұтынушысы жүйенің сыртында болады. Олар ТҮ АБЖ-нің техникалық құрылғылар кешенін (ТҚК) функционалдауды қамтамасыз етеді.

 

1.2. ТҮ АБЖ құрамы

ТҮ АБЖ-і өз функцияларын келесі құрамдас бөліктерінің өзара әрекеттесуі нәтижесінде орындайды:

1. Технологиялық қамтамасыздандырудың (ТҚ);
2. Программалық қамтамасыздандырудың (ПҚ);
3. Ақпараттық қамтамасыздандырудың (АҚ);
4. Ұйымдық қамтамасыздандырудың (ҰҚ);
5. Оперативті персоналдың.

ТҮ  АБЖ-ні ПҚ-да математикалық қамтамасыздандыру беріледі. Программалар ТҮ АБЖ-де математикалық қамтамасыздандыру негізінде құралады. Математикалық қамтамасыздандыру бұл – ТҮ АБЖ-ні функционалдау кезінде қолданылатын математикалық әдістердің, үлгілердің және алгоритмдердің жиынтығы.

ТҮ  АБЖ-ні ТҚ бұл – жүйелік функцияларды іске асыруға жеткілікті техникалық құрылғылардың (ТҚ) толық жиынтығы. ТҮ АБЖ-сін ТҚ-да келесі негізгі топтарды белгілеуге болады:

1. Есептеу және басқару құралдары: ақпаратты есептеу кешені (АЕК), басқарушы және есептеуші кешендер (БЕК), бақылаушылар және т.б.
2. Ақпаратты алу, түрлендіру, сақтау, көрсету (дисплейлер, көрсеткіш аспаптар) және тіркеу құрылғылары.
3. Дабылдарды беруші құрылғылар.

ТҮ  АБЖ-ні ҰҚ бұл – оперативті персоналға арналған функционалды, техникалық, ұйымдық құрылымдарды сипаттаудың жиынтығы.

Оперативті  персоналдың құрамын келесілер құрайды:

1. Ақпараттар негізінде басқаратын, ТБН-ның жұмысын бақылайтын оператор-технолог;
2. ТҮ АБЖ-ні эксплуатациялаушы персонал. Ол ТҚК-ні функционалдауды қамтамасыз етеді (кезекші прогроммист, БЕК операторы, электрик т.б.).

 

1.3. ТҮ-ді автоматтандырудың функционалдық сұлбасы. Шартты белгілері

ТҮ АБЖ-ні жобалауда қабылданатын негізгі техникалық есептеулерді бейнелейтін сұлба – автоматтандырудың функционалдық сұлбасы деп аталады. АФС-ны құрастыру негізінде келесілер анықталады:

• Технологиялық үрдістерді автоматтандыру деңгейі;
• Бақылауды ұйымдастыру принципі мен технологиялық үрдістерді басқару;
• Автоматты немесе қашықтықтан басқарылатын технологиялық жабдық;
• Бақыланатын және реттелетін шамалардың мәні мен реті;
• Бақылау әдістері, реттеу және басқару заңдары;
• Автоматтандырудың техникалық құрылғылар кешені, ақпаратты беруге арналған энергия түрлері;
• Аспаптардың технологиялық жабдықта, щитте, басқару пультінде орналасу орны.

АФC-сы бақылау және басқару құралдары мен технологиялық үрдістің арасындағы функционалды байланыс пен құрылысын анықтайтын негізгі технологиялық құжат болып табылады. Сұлбада шартты белгілердің көмегімен келесілер көрсетіледі:

• Негізгі технологиялық жабдық;
• Сұйықтық, газ және бу ағындарының коммуникациясы;
• Автоматтандыру құралдары мен аспаптары.

АФС-да технологиялық жабдықтар масштабсыз, ықшамдалған түрде бейнеленеді. ФС-дағы әріптік белгіленулердің реті келесідей болу керек:

1. Негізгі өлшенетін шаманың белгіленуі;
2. Қосалқы өлшенетін шаманың (негізгі шаманы нақтылайтын) белгіленуі;
3. Аспаптың функционалды белгісінің бейнеленуі.

 

 

 

 

 

Әріптік белгілену реті

 Сандық белгіленуге арналған  орын

 

Автоматтандырудың функционалдық сұлбасын орындаудың екі тәсілі бар: ықшамдалған және толық түрде.

Ықшамдалған тәсілмен орындалатын сұлбаларда, құрылғылар, біріншілік аспаптар, реттеуші құралдар, орындаушы механизмдер, басқару және бақылау құрылғыларының шартты белгілері көрсетіледі. Мұндай сұлбалар жобалаудың бастапқы сатыларында жасалады.

Толық түрдегі  тәсілмен орындағанда құрылғылар, біріншілік және екіншілік өлшеу құралдары, реттеуші құрылғылар, күшейткіш-түрлендіргіштер, жұмыс режимін ауыстырып-қосқыштар, орындаушы механизмдер, реттеуші органдар, дабылдау және қашықтықтан басқару элементтері, реттегіштің көмекші құрылғылары көрсетіледі.

Әр түрлі  технологиялық үрдістерді автоматты бақылау, басқару жүйелерінде басқару, қорғау, қармау және дабылдауды қамтамасыз ететін, электрлік аспатар, құралдар маңызды орын алады.

Аспаптар мен  құрылғылар арасындағы өзара элетрлік байланысты белгілеу үшін электрлік сұлбалар қолданылады. Өзінің қызметі бойынша электрлік сұлбалар принципті және толық болып бөлінеді.

Принципті сұлбалар жай және көрнекі, шартты түрде жүйеге енетін құралдарды бейнелеу, оның жеке элементтерімен өзара электрлік байланысын көрсету, яғни жұмыс істеу принципі жайында мәлімет беру үшін қызмет етеді.

Толық сұлбалар. Кейбір жағдайларда принципті сұлбалар негізінде агрегаттардың бүкіл кешенін қамтитын, толық электрлік сұлбалар құрастырылады.