Измерительный преобразователь

1 2 3 4 5

Для них применяют специальные условные обозначения.

Датчик конечного положения подвижного звена (конечный выключатель:)

2.Задающее устройство:

3. Датчик для определения переменных значений задающей величины:

4. Кулачковый диск, как запоминающее устройство программы:

Несколько примеров принципиальных схем регулирования:

1. Регулирование давления воздуха в замкнутой камере:

Рисунок 11 – Регулирование давление воздуха в замкнутой камере

2. Схема элементов системы регулирования давления газов в газопроводе.

Рисунок 12 – Схема элементов системы регулирования давления газа в

газопроводе

3. Центробежный регулятор (регулятор Уатта).

Рисунок 13 – Регулятор Уатта

Для регулирования частоты вращения w используется регулятор, содержащий вал1, муфту 2, перемещающуюся по валу вдоль его оси, имеется двуплечий рычаг позиция3 он связан с муфтой, а второй конец рычага используется для получения нужного перемещения i₁ или i₂ и для воздействия на какой либо регулируемый элемент (заслонки) 4 – система шарнирно закрепленных рычагов, 5 – груз заданной массы.

При превышении заданного значения w возрастает частота вращения вала w_1, в результате под действием центробежных сил грузы 5 поднимаются, перемещая муфту вверх, а рычаг 3 повернется в направлении i₂, то есть происходит постоянное регулирование вращения выходного вала.

I. Особенности современного производства с точки зрения управления. Уровни в структуре производства как в объекте управления.

Среди основных особенностей машиностроительного производства является его многоуровневая структура, что в свою очередь сказывается на характере задач управления, делая их многоуровневыми (иерархическими):

1. отдельные рабочие машины или станки, ведущие обработку деталей (оборудование) сюда же входят промышленные работы, например, в составе ГПМ. там их функция сводится к установке заготовке и снятию готовой детали. Работа этих единиц оборудования идет по программе, вводимой извне, причем каждая разновидность оборудования наделена своей степенью самостоятельности (степенью адаптации).
Цель управления: задание станкам и роботам необходимых координат опорных точек (для станков и роботов с позиционной СУ), либо задание траекторий или линий (для контурных СУ) во втором случае появляется возможность задавать изменяемую скорость подачи инструмента вдоль этой траектории. Для оборудования с многомерными системами может задаваться сложная поверхность (при объемной обработке пресс-форм).

2. уровень –объектами управления являются упомянутые выше виды оборудования и кроме того транспортно-накопительная система участка или цеха, автоматизированный склад заготовок и деталей, и комплект инструментов и оснастки. Возможности СУ расширяются путем переналадки, путем перераспределения работ между станками (т.н. ГПС или ГАЛ)
Цель управления: наиболее полное и эффективное использование имеющегося оборудования. При условии обеспечения заданного коэффициента использования и исправности оборудования.

3. уровень – включает в себя системы координирования различных участков, по изготовлению деталей и их сборке, сюда же включаются отделы подготовки программ, отделы САПР, а так же отделы по подготовке инструментов и оснастки.
Цель управления: разработка основ для создания так называемых гибких производственных комплектов ГПК.

4. уровень – включает в себя все предыдущие с их задачами и целями и дополнительно объектами управления становятся отделы анализа рынка (маркетинг), связи с поставщиками, отделы сбыта продукции и т.п., т.е. объектом управления является целое предприятие.

Процесс управления в условиях машиностроительного производства можно подразделить в зависимости от способа управления на 2 вида:

человеко-машинная система, когда в управлении принимает участие и человек. В свою очередь они делятся на:

дистанционного управления. когда человек наблюдает за зоной обработки или сборки, находясь на некотором, это связано с вредными условиями производства (используются системы технического зрения СТЗ. системы управления копирующего действия, когда движения человека – оператора с помощью специальных регуляторов воспроизводятся и передаются на значительные расстояния).

I. Разновидности систем управления применительно к современному гибкому производству при использовании промышленных роботов

Для современного производства характерно использование оборудования с ЧПУ, как для непосредственной обработки, так и для выполнения вспомогательных операций, в последнем случае используют промышленные роботы.

В зависимости от сложности разрабатываемых систем существуют три уровня:

1. Каждая единица металлорежущего оборудования снабжается отдельным промышленным роботом, встроенным в конструкцию станка, либо находящимся в пределах досягаемости. Вид операций, выполняемых роботом – простые, циклически повторяющиеся движения, в качестве управляющего устройства служит ЧПУ станка. Для работы промышленного робота требуется проектирование специального устройства “накопителя” заготовок и деталей. Пример такой системы приведен на рисунке 14.

2. Когда группа технологического оборудования объединяется в единую систему, где функции транспортировки деталей и их загрузки на станки возлагаются на единственный промышленный робот. В этом случае рекомендуется использовать робот с цилиндрической системой координат т.к. в этом случае можно использовать круговую компоновку расположения станков. См. рисунок 15.

3. Характеризуется более сложной степенью управления, обычно предполагает использование центральной управляющей ЭВМ. Реализуется групповое управление оборудованием от ЭВМ и управление ПР от ЭВМ, а также другими средствами технического оснащения. Сигналами управления связаны системы ЧПУ станков и управляющее устройство робота. Функции управляющей ЭВМ включают в себя дополнительно: взаимные увязки циклов работы оборудования, кроме того диспетчеризация (порядок подачи деталей на станки), а также управление транспортной системой и складом, в случае если станки задействованы в большом количестве они образуют участок. См рисунок 16

Рисунок 14 – СУ первого уровня

Рисунок 15 – СУ второго уровня

Рисунок 16 – СУ третьего уровня

I. Человек в системах управления его особенности, функции и задачи. Особенности человека в машинных системах управления

В современном производстве функции человека в системах управления далеко не исчерпаны и продолжают использоваться. В общем виде человек в системе управления выполняет 3 основных функции:

1. Контроль, который выражается в получении информации о всех переменных параметрах системы, являющейся объектом управления (СПИД). Данная информация необходима для выработки управляющего воздействия на объекты управления.

2. Регулирование: поддержание заданного параметра в установленных пределах или целенаправленное изменение этих параметров в соответствии с принятым алгоритмом.

3. Оперативное управление – вмешательство в работу данного оборудования или системы в соответствии с заданными функциями этой системы в случае возникновения отклонений управляемых параметров от заданной величины.

Дополнительно человек осуществляет следующие действия:

1. Является приемником информации

2. Составление программ и программирование оборудования.

3. Анализ производственной обстановки и принятие решений в ответ на изменяющиеся ситуации (различного рода аварийные ситуации)

Таким образом, положительными характеристиками человека, как источника управляющих воздействий можно считать (в сравнении с обычными машинными системами):

v Широкий диапазон и гибкость при приеме различных видов информации.

v Возможность ориентации в сложной производственной обстановке в том числе и по косвенным признакам.

v Возможность использования и переработки избыточной информации

v Учет маловероятных событий (интуиция).

v Способность преобразовывать информацию из одного вида в другой.

Факторы, по которым человек проигрывает машинным системам:

- Человек проигрывает в скорости выполнения операций и в скорости принятия решений.

- Человек проигрывает в точности выполнения операций при управлении оборудованием.

- Человек не может длительно выдерживать требуемые интенсивные режимы операций по управлению оборудованием (утомляемость).

Выявлена зависимость эффективности управления человеком оборудованием от:

1. Возрастных данных

2. Психологического развития личности человека

3. Содержания самих операций по управлению оборудованием.

Исследование, проведенное в США показало, что количество людей предпочитающих простую работу по управлению примерно равно числу людей предпочитающих сложную интеллектуальную работу: 10% не выразили заинтересованность в работе. Для людей более старшего возраста характерно предпочтение более простой, монотонной работе. Установлено, что на утомляемость человека оказывают нагрузки 2 видов см. рисунок 8.

Рисунок 17 – График психологических особенностей человека

Выводы:

- Установлено, что благоприятными условиями работы являются операции, сочетающие нагрузки этих 2 видов.

- Для человека необходимо создавать благоприятные условия прежде всего избегать его изолированности от других людей подвергающихся автоматизации.

- Число единиц управляемого оборудования должно соответствовать психологическим возможностям человека.

- На эффективность и качество управления оказывает существенное влияние производственный интерьер, удобство органов управления, и особенно выдерживание мнемонических требований к пультам управления (соответствие задаваемых перемещений направления движений и т.п. в действующем оборудовании и на соответствующем пульте).

I. Основные этапы функционирования СУ общезаводского уровня

Рассмотрим основные этапы функционирования СУ в масштабах всего машиностроительного предприятия можно выделить 4 этапа см. рисунок 8.

Рисунок 18 – Этапы функционирования СУ

Данная система управления предприятием носит сложный многоуровневый характер. На уровне предприятия осуществляются межцеховые транспортные операции, функционируют отделы и службы (заводоуправление), кроме того здесь же функционируют общезаводские склады и производится координация работы отдельных станочных модулей, производится управление транспортной системой участка, работой накопителей, постов контроля и т.д.

Система планирования:

- Разработка стратегии всего предприятия с учетом изменяющейся внешней среды (снабжение материалами, энергией и т.п. на достаточно длительное время), а также учитываются вопросы сбыта готовой продукции;

- Учет возможности корректировки планов при поступлении “срочных заданий”

- Использование перспективного метода работы предприятия “just in time” (точно вовремя), планирование поставок материалов, оборудования и т.д. строго в функции от времени (работа с колес).

В свою очередь планирование можно подразделить на:

- Перспективное планирование – планирование новых изделий, изменение объема выпуска продукции, а также возможное изменение ее номенклатуры.

- Текущее планирование – разрабатывается в соответствии с имеющимися возможностями (конкретные типы изделий, имеющееся техническое и кадровое обеспечение производства)

- Оперативное планирование – производится в зависимости от изменения конкретной ситуации под которую подстраивается производственный процесс).

Разрабатывается система связей между системой планирования и базой данных заводского уровня.

Система диспетчирования:

- Выполняется входной контроль материалов и заготовок;

- Проверяются поступающие комплектующие узлы

- Производится выходной контроль готовой продукции

- Производится испытание этой продукции с набором статистических данных

- Управление персоналом

- Диагностирование работы оборудования, выявление причин отказа

- Перераспределение различных материальных ресурсов между участками и цехами

Конечная цель – обеспечение ритмичного функционирования предприятия в соответствии с плановыми заданиями.

Система оперативного управления: