Конспект лекции по Информатизации и автоматизации производства

Работа добавлена на сайт samzan.net:

ҚАЗАҚСТАН  РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ

АКАДЕМИК СӘТБАЕВ АТЫНДАҒЫ ЕКІБАСТҰЗ ИНЖЕНЕРЛІК - ТЕХНИКАЛЫҚ ИНСТИТУТЫНЫҢ КОЛЛЕДЖІ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ЕКИБАСТУЗСКИЙ КОЛЛЕДЖ ИНЖЕНЕРНО  - ТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМЕНИ АКАДЕМИКА САТПАЕВА

Конспект лекции

по « Информатизации и автоматизации производства»

Преподаватель: Оразымбетова А.А

Содержание

1.  Введение. Современное состояние и перспективы развития автоматизации
2.  Определение автоматики и телемеханики
3.  Этапы автоматизации
4.  Назначение и классификация датчиков
5.  Общая характеристика основных элементов и устройств бесконтактной техники
6.  Принципы автоматизации пуска, торможения, реверсирования электродвигателей
7.  Классификация систем автоматического регулирования
8.  Признаки сигналов и методы их избрания.
9.  Назначение, устройство и принцип действия специальных датчиков, применяемых в горной промышленности
10.  Общая характеристика электроприводов экскаваторов, принципы автоматизации их работы
11.  Особенности схем управления электроприводами
12.  Общая характеристика  электропривода многоковшовых экскаваторов
13.  Управление приводом конвейеров
14.  Общая характеристика электропривода  буровых станков
15.  Автоматическое управление станками шарошечного бурения
16.  Общие сведения  об автоматизации процессов гидродобычи
17.  Особенности и средства автоматизации электроснабжения
18.  Схемы автоматизированного управления конвейерными линиями
19.  Особенности управления железнодорожного транспорта, задачи автоматизации комплекса погрузки в железнодорожные вагоны
20.  Дистанционное  управление электровозами
21.  Основные задачи автоматизации отвалообразования
22.  Требования к автоматизации водоотливов
23.  Автоматизация компрессорных установок
24.  Особенности автоматизации электроснабжения
25.  Перспективы развития систем централизованного управления
26.  Кибернетика как наука об управлении и управляющих системах
27.  Основные определения, термины и понятия управления производством
28.  Общие понятия о технических средствах управления
29.  Использование компьютерной техники в производстве

Основная литература

Л.П Поспелов «Рудничная автоматика   и телемеханика»               

М.А Нурлыбаев «Автоматизированные   системы управления технологическими  процессами на карьерах»

В.Т Иванин «Основы автоматизации производства на карьерах»

А.Н Жигарев « Основы компьютерной грамоты»

Лекция1

Введение. Современное состояние и перспективы развития автоматизации

В настоящее время на рынке существует большое количество решений для автоматизации и информатизации практически любой деятельности организаций.     Говорить  о том, что каждое из этих решений  идеально впишется в рамки бизнес процессов, протекающих в любой  организации не приходится. Стандартные  решения автоматизации и информатизации способны удовлетворить многие, но не все требования организаций. В независимости от отросли, или сферы ведения хозяйственной деятельности одно и тоже готовое средство может оказаться излишне функциональным – в лучшем случае, или иметь изъян в виду своей ограниченности.   

  В связи с выше сказанным можно  выделить ряд проблем возникающих  у руководителей подразделений  и IT специалистов занимающихся разработкой, а так же внедрением подобных систем.

     Основные  проблемы автоматизации деятельности предприятий:

     · Недостатки функциональной части систем автоматизаций и информатизации;

     · невозможность сопряжения функциональных модулей, систем автоматизации и информатизации конкурирующих разработчиков;

     · различные форматы входных и выходных данных;

     · закрытость исходных кодов и ограничения связанные с соблюдением авторских и смежных прав;

     · отсутствие возможностей конфигурирования многих систем автоматизации и информатизации.

     Тема  автоматизации и информатизации в последнее время встаёт перед руководителями наиболее актуально. Поскольку большинство задач, которые предприятие вынуждено выполнять ежедневно не только не сокращается, а напротив стремительно увеличивается.

     Большинство задач предприятий из них являются рутинными, которые без проблем  можно возложить на «плечи систем автоматизации и информатизации». При этом повысив уровень эффективности работы персонала, сокращения временных и финансовых издержек, а самое главное иметь возможность сосредоточения на основных бизнес процессах предприятия.

     Понятие и цели автоматизации и информатизации

     Автоматизация позволяет увеличить продажи, эффективность  работы, снизить затраты на человеческий труд, освободить персонал от выполнения рутинных задач, тем самым сосредоточившись на основных бизнес-процессах работать более продуктивно, вовремя реагировать на изменения и эффективнее планировать дальнейшие действия.

     Автоматизация — одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоемкость выполняемых операций [2].

     Информатизация — политика и процессы, направленные на построение и развитие телекоммуникационной инфраструктуры, объединяющей территориально распределенные информационные ресурсы. Процесс информатизации является следствием развития информационных технологий и трансформации технологического, продукт-ориентированного способа производства в постиндустриальный. В основе информатизации лежат кибернетические методы и средства управления, а также инструментарий информационных и коммуникационных технологий [9].

     Целью автоматизации и информатизации предприятия является повышение производительности труда, улучшение качества продукции, оптимизация управления, устранение человека от производств, опасных для здоровья[1].

     Как правило, автоматизация уже действующей  информационной системы позволяет решить следующие проблемы:

     · общее повышение надежности информационной системы;

     · разгрузка персонала от рутинных и сложных операций;

     · уменьшение количества внутрифирменных сверок;

     · ускорение подготовки отчетности;

     · увеличение достоверности отчетности.

Лекция2

Определение автоматики и телемеханики

Телемеханика — это:

1.  наука об управлении и контроле на расстоянии с передачей (по каналу связи) кодированных электрических или радиосигналов, несущих управляющую информацию или данные о состоянии контролируемого объекта. Объектами телемеханического управления и контроля могут служить технологические процессы, машины, устройства, биологические системы и др.
2.  отрасль техники, разрабатывающая, создающая и использующая средства кодирования, передачи и приема информации по каналам проводной и радиосвязи. В системах телемеханики информация обычно передается в кодированном виде по одному каналу связи. Средства телемеханики используются для телеизмерений и телеуправления объектами энергосистем, газо- и нефтепроводов, атомных электростанций, некоторых химических предприятий, автоматических метеостанций и др.

Современная техника в процессе своего развития создала ряд сложнейших машин, станков и агрегатов. Ведение технологического процесса, выполняемого этими машинами, настолько усложнилось, что потребовалось создание специальных приборов и аппаратуры, при помощи которых руководство технологическим процессом может быть обеспечено с необходимой точностью, качеством, своевременностью и т. п. В связи с этим за последние годы в мировой технике создалась специальная отрасль науки, названная телемеханикой и автоматикой, которая завоевывает все большее и большее влияние во всех областях техники. Применение автоматики и телемеханики, упрощая конструкцию машин, резко сокращает численность обслуживающего персонала, расход энергии и т. п. Давая требуемую точность работ и высокое качество изделий, автоматика обеспечивает необычайную связанность и непрерывность технологических процессов, возможность регулировать производство в зависимости от термических, механических, физических, химических и других свойств, без вмешательства человека. Она чрезвычайно упрощает управление машинами и агрегатами, допуская при этом управление на больших расстояниях, позволяет организовать усовершенствованный, точный централизованный контроль производства во всех его функциях и переходах.

 В современном мире мы повсюду встречаемся с устройствами и системами, выполняющими различные простые и сложные операции без непосредственного участия человека. Такие устройства и системы называются – автоматическими системами. Для их правильного функционирования, обслуживания, управления, а также для разработки и проектирования таких систем требуются специальные знания. Все это изучает научная дисциплина, которая называется – автоматика.

Автоматика – это область теоретических и прикладных знаний об автоматически действующих технических устройствах и системах. Таким образом, ясно, что автоматика включает в себя как теорию автоматического регулирования и управления, так и совокупность технических средств, необходимых для построения автоматических систем.

В зависимости от функций, выполняемых автоматическими устройствами можно выделить три основных вида систем автоматики:

1.  системы автоматического контроля;
2.  системы автоматической защиты;
3.  системы автоматического управления (САУ).

Автоматический контроль предназначен для:

1.  сигнализации;
2.  автоматического измерения и индицирования;
3.  сбора информации.

Автоматическая сигнализация предназначена для оповещения о нормальных, предельных и аварийных значениях контролируемых параметров, а также для указания места и характера нарушений производственного процесса.

Автоматическое измерение служит для измерения и передачи на указательные и регистрирующие приборы различных параметров производственного процесса.

Автоматический сбор информации предназначен для получения общей информации о ходе производственного процесса, качестве выпускаемой продукции и т.п. Он предполагает возможность передачи, хранения и последующей обработки средствами вычислительной техники совокупности различных параметров производственного процесса.

Автоматическая защита служит для предотвращения ненормальных или аварийных режимов работы. В случае возникновения таких аварийных режимов система автоматической защиты может либо прекратить контролируемый процесс, либо вывести его из аварийного режима.

Автоматическое управление предназначено для целенаправленного изменения различных параметров производственного или технологического процесса. Разновидностью автоматического управления является автоматическое регулирование. Под этим понимается процесс поддержания или целенаправленного изменения какого-либо одного параметра. Автоматическое устройство, которое выполняет такую функцию, называется регулятором.
^

Структура систем автоматического управления

Автоматическая система управления любой сложности состоит из:

1.  объекта управления;
2.  автоматического управляющего устройства.

В общем виде САУ можно изобразить следующим образом.


Состояние объекта характеризуется выходной величиной Х. В общем случае выходных величин несколько, и тогда состояние объекта характеризуется вектором Х.

От УУ на вход объекта поступает управляющее воздействие U.

Помимо управляющего воздействия к объекту приложено также возмущающее воздействие (возмущение, помеха) F, которое изменяет состояние объекта, т.е. Х, препятствуя управлению.

На вход управляющего устройства подается задающее воздействие (задание) G, содержащее информацию о требуемом значении Х, т.е. о цели управления. Переменные U,G,F в общем случае являются векторами.

В технике под объектом управления подразумевается техническое устройство или технологический процесс, некоторые физические параметры которого подлежат стабилизации или целенаправленным изменениям. Объект управления взаимодействует с внешней средой. Воздействие окружающей среды на объект управления называется возмущающим воздействием. Для того чтобы объект управления мог реагировать на внешние воздействия, он должен иметь орган управления, или регулирующий орган. Например, если объектом регулирования является электрическая печь сопротивления, то регулирующим органом у нее может быть реостат, автотрансформатор, либо тиристорный блок.

Автоматическим управляющим устройством называется устройство, осуществляющее воздействие на объект управления в соответствии с заложенным в нем законом (алгоритмом) управления. Обычно управляющее устройство действует на объект управления через орган управления.

Связь между различными элементами автоматической системы управления (например, связь между регулятором и регулирующим органом объекта управления; или связь между объектом управления и его регулирующим органом) осуществляется с помощью сигналов. Дадим определение сигнала.

Сигналами называются физические процессы, параметры которых содержат информацию. Например, в телефонной связи звук передается при помощи электрических сигналов. Параметры, содержащую информацию, называются информационными параметрами. Например, сигнал – электрический ток, информационный параметр – амплитуда тока или напряжения.

Те физические величины объекта управления, которые требуется стабилизировать, либо изменять по заданному закону называются регулируемыми параметрами. В термическом процессе (электрическая печь) таким регулируемым параметром является температура.
Рассмотрим, что из себя представляет УУ, которое перерабатывает получаемую информацию по определенному заложенному в нем алгоритму (правилу), в результате чего на его выходе возникает управляющее воздействие.


Основными частями УУ являются: чувствительное устройство ^ ЧУ, вычислительное устройство ВУ и исполнительное устройство ИУ.

ЧУ служат для измерения переменных Х,G и F.

ВУ реализует алгоритм работы управляющего устройства, соответствующим образом перерабатывая поступающую от чувствительных устройств входную информацию. В простейшем случае оно осуществляет простые математические операции, такие как операция сравнения, определяющая разность Х – G, операции интегрирования, дифференцирования, статического нелинейного преобразования и т.п. В более сложных случаях ВУ может представлять собой вычислительную машину и даже комплекс таких машин.

ИУ предназначены для непосредственного управления объектом, т.е. изменения его состояния в соответствии с сигналом, выдаваемым вычислительным устройством, чтобы свести к нулю рассогласование.

Помимо перечисленных частей, в состав УУ могут входить различные специальные устройства, например, преобразователи, служащие для согласования отдельных частей системы, устройств связи и т.п.

Лекция3

Этапы автоматизации

Регламенты и процессы – вот в чем вопрос. Как сделать так, чтобы процессы и регламенты отражали друг друга.

Первый этап.

Существует или разрабатывается нормативный документ, например, Регламент.

В соответствии с Регламентом организуется процесс в натуре, автоматизация процесса может быть как полная, так и частичная.

Прямая связь между нормативным документом и процессом в натуре отсутствует.

Второй этап.

Существует или разрабатывается нормативный документ.

Разрабатывается нормативная модель, т.е. реализуется формализованный нормативный документ средствами моделирования .

На основе нормативной модели разрабатывается процесс в натуре.

Прямые связи между нормативным документом, нормативной моделью и процессом в натуре отсутствует.

Третий этап.

Существует или разрабатывается нормативный документ.

Разрабатывается нормативная модель.

На основе нормативной модели разрабатывается исполнительная модель и реализуется процесс в натуре.

Прямые связи между нормативным документом, нормативной моделью и исполнительной моделью отсутствуют. Зато есть связь между исполнительной моделью и процессом в натуре, но только в смысле регулирования – запустить остановить предписанное действие, выбрать действие из существующей альтернативы.

Связь по управлению структурой отсутствует (внесение изменений в структуру).

Проблемы метода.

Проблемы нисходящего и восходящего изменения нормативного документа. Проблемы возникают при изменении нормативного документа по приведению в соответствие нормативной модели, исполнительной модели и процесса в натуре. Аналогичные проблемы возникают при изменении процесса в натуре и приведение в соответствие вышестоящих элементов.

Необходимость преобразования (четвертый этап)

Из последней схемы видно, что две модели – это много проблем по внесению изменений, а в постоянно меняющемся мире постоянное перепроектирование моделей – нонсенс. Кроме этого происходит раделение труда: как надо делать определяет тот, кто никогда этого не делал (проектировщик моделей), а тот, который все делает становится тупым приложением к компьютеру, если он проявит инициативу, тут же будет наказан за непослушание.

Лицо, заинтересованное в результатах работы, растворилось.

Ну, и что делать?

Нужно упразднить обе модели и сделать полную модель деятельности. Полнота модели определяется на стороне процесса в натуре.

Нужен нормативный документ, однозначно интерпретируемый в полную модель. А полная модель, однозначно интерпретируемая в процесс в натуре. Обратное восхождение от процесса к документу, аналогично, должно быть однозначным. Иными словами, пропадает разница между нормативным документом и моделью, это всего лишь разные формы представления одного и того же. В полной модели (нормативном документе) должно быть, по крайней мере два уровня представления (управления): управление структурами и регулирование процессами.

Лекция4

Назначение и классификация датчиков

Автоматизация различных технологических процессов, эффективное управление различными агрегатами, машинами, механизмами требуют многочисленных измерений разнообразных физических величин.

 

Датчики (в литературе часто называемые также измерительными преобразователями), или по-другому, сенсоры являются элементами многих систем автоматики - с их помощью получают информацию о параметрах контролируемой системы или устройства.

 

Датчик – это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проще, датчик – это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

 

Используемые датчики весьма разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам:

 

В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают: датчики механических перемещений (линейных и угловых), пневматические, электрические, расходомеры, датчики скорости, ускорения, усилия, температуры, давления и др.

В настоящее время существует приблизительно следующее распределение доли измерений различных физических величин в промышленности: температура – 50%, расход (массовый и объемный) – 15%, давление – 10%, уровень – 5%, количество (масса, объем) – 5%, время – 4%, электрические и магнитные величины – менее 4%.

 

По виду выходной величины, в которую преобразуется входная величина, различают неэлектрические и электрические: датчики постоянного тока (ЭДС или напряжения), датчики амплитуды переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики частоты переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики сопротивления (активного, индуктивного или емкостного) и др.

Большинство датчиков являются электрическими. Это обусловлено следующими достоинствами электрических измерений:

- электрические величины удобно передавать на расстояние, причем передача осуществляется с высокой скоростью;

- электрические величины универсальны в том смысле, что любые другие величины могут быть преобразованы в электрические и наоборот;

- они точно преобразуются в цифровой код и позволяют достигнуть высокой точности, чувствительности и быстродействия средств измерений.

 

По принципу действия датчики можно разделить на два класса: генераторные и параметрические (датчики-модуляторы). Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал.

Параметрические датчики входную величину преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика.

 

По принципу действия датчики также можно разделить на омические, реостатные, фотоэлектрические (оптико-электронные), индуктивные, емкостные и д.р.

Лекция5

Назначение, классификация и принцип действия реле

Реле (франц. relais, от relayer — cmeнять, заменять), устройство, содержащее релейный элемент и предназначенное для осуществления скачкообразных изменений состояния какой-либо электрической цепи в результате заданных входных воздействий. Обычно число рабочих состояний управляемой цепи ограничено двумя или (реже) тремя.

Электромагнитное реле: 1 — сердечник; 2 — обмотка; 3 — ярмо; 4 — якорь; 5 — контакты; 6 — возвратная пружина.

Электромагнитное реле представляет собой прибор, в котором при достижении определенного значения входной величины выходная величина изменяется скачком и предназначено для применения в цепях управления, сигнализации.

Существует много разновидностей реле как по принципу действия, так и по назначению. Бывают реле механические, гидравлические, пневматические, тепловые, акустические, оптические, электрические и др.

По назначению они подразделяются на реле автоматики, реле защиты, исполнительные реле, реле промежуточные, реле связи.

Устройство. Рассмотрим в качестве примера электромагнитное реле с поворотным якорем (рис. 1). В этом реле различают две части: воспринимающую электрический сигнал и исполнительную.

• Воспринимающая часть состоит из электромагнита 1, представляющего собой катушку, надетую на стальной сердечник, якоря 2 и пружины 3.

• Исполнительная часть состоит из неподвижных контактов 4, подвижной контактной пластины 5, посредством которой воспринимающая часть реле воздействует на исполнительную, и контактов 6.

Следует обратить внимание на то, что воспринимающая и исполнительная части реле не имеют между собой электрической связи и включаются в разные электрические цепи.

Реле приводится в действие слабым (малоточным) сигналом, и само может приводить в действие более мощную исполнительную аппаратуру (контактор, масляный выключатель, пускатель и т. д.).

Принцип действия. Когда ток в катушке электромагнита отсутствует, якорь под действием пружины удерживается в верхнем положении, при этом контакты реле разорваны.

При появлении тока в катушке электромагнита якорь притягивается к сердечнику и подвижный контакт замыкается с неподвижным. Происходит замыкание исполнительной цепи, т. е. включение того или иного подсоединенного исполнительного устройства.

В зависимости от исполнения реле комплектуются розетками под пайку, под DIN-рейку, розетками под винт.

Производства СССР (РП21, РЭН18)

Современные реле. Китай, Европа

Производства СССР (РП21, РЭН18)

Современные реле. Китай, Европа

Производства СССР (РП21, РЭН18)

Современные реле. Китай, Европа

Лекция6

Общая характеристика основных элементов и устройств бесконтактной техники

Релейный элемент, минимальная совокупность деталей и связей между ними, имеющая релейную характеристику, т. е. скачкообразно изменяющая  воздействие на выходе (выходах) при поступлении фиксированных воздействий на вход (входы). При построении дискретных управляющих устройств (например, релейных,)

Релейный элемент рассматривается как их наиболее простая составная часть.

Релейная характеристика, характеристика кусочно-линейного вида, соответствующая преобразованию в техническом устройстве (системе) непрерывной

Релейные характеристики двухпозиционных (а, в) и трехпозиционных (б, г) релейных элементов.

входной величины х в дискретные значения выходной величины yn, где n — число возможных её значений (уровней), обычно равное 2 или 3. На рис. приведены Релейная характеристика основных типов: Релейная характеристика идеальных (а, б) и реальных (в, г) двухпозиционных (n = 2) и трёхпозиционных (n = 3) релейных элементов. У Релейная характеристика типов в, г имеется зона гистерезиса (неоднозначности): при изменении х в областях x1 £ x £ x2 (рис., в) или x1 £ x £ x2, x3 £ x £ x4 (рис., г) ход зависимости y(x) определяется не только величиной, но и направлением изменения х. Значение х, при котором у скачком переходит от одного значения к другому, называется порогом срабатывания. Релейная характеристика типа в имеют, например, простейшие двухпозиционные электромагнитные реле, а Релейная характеристика типа г — трёхпозиционные поляризованные реле. Элементы с Релейная характеристика широко используются при квантовании сигналов по уровню и в релейных системах автоматического управления.

Лекция7

Принципы автоматизации пуска, торможения, реверсирования электродвигателей

Презентация «Реле времени»

1. Одна из универсальных возможностей экономии энергии
Можно  привести  много  примеров,  когда  не  требуется  непрерывная  работа механизмов. Так, в частности:
*   суточные    колебания    потребления    воды    позволяют    периодически отключать ряд насосов, работающих параллельно на одну трубу;
*   изменение   режима   работы   машиностроительных   заводов   в  течение суток,    рабочих    и    выходных    дней,    рыночные    колебания    загрузки допускают  отключение  части  компрессоров,  питающих  заводские  сети сжатого воздуха;
*   различные  механизмы  периодического  действия  работают  только  на определенных этапах непрерывного технологического процесса.

Из  приведенных  примеров  следует  очевидный  способ  экономии  энергии  и сохранение    механического    ресурса    механизмов:    не    требуется    работа механизма  -  отключи  двигатель  от  сети.  Да,  но  после  отключения  двигатель надо    снова    включать,    и    в    этом    главное    препятствие    повсеместного использования столь очевидного способа экономии энергии.

2. Проблемы, связанные с прямым пуском двигателя
При  прямом  пуске  двигателя  переменного  тока  по  обмоткам  двигателя протекают большие токи, которые при частых пусках могут привести к выходу из  строя  двигателя  вследствие  разрушения  изоляции  обмоток.  Разрушение изоляции    происходит    по    двум    причинам:    механические    разрушения    и снижение    изоляционных    характеристик    из-за    превышения    допустимой температуры.
Первая  причина  связана  с  тем,  что  на  обмотки  двигателя  действуют электродинамические  усилия,  величина  которых  пропорциональна  квадрату тока.    Пусковой    ток    двигателя    в    5    -    7    раз    превышает   номинальный, соответственно   в   25   -   49   раз   возрастают   электродинамические   усилия,
действующие   на   обмотки.   Они   приводят   к   механическим   перемещениям обмотки    в    пазовой    и    лобовых    частях,    которые    разрушают    изоляцию. Практикам  известно  ослабление  пазовых  клиньев  и  бандажей  в  лобовых частях    обмоток.    Ослабление    пазовых    клиньев    и    бандажей    усиливает механическое перемещение обмоток и разрушение изоляции. 
Вторая причина - термическое разрушение изоляции - связана с тем, что при  превышении  температурой  изоляции  установленного  для  нее  порога  в последней       происходят       необратимые       физико-химические       процессы, приводящие  к  форсированному  старению  изоляции.  А  тепловыделение  в обмотках пропорционально квадрату величины тока.
Очевидно,  что  прямой  пуск  двигателей  -  это  аварийно  опасный  режим работы  двигателя.  Подавляющее  большинство  выходов  из  строя  двигателей происходит в процессе пуска.
Другие отрицательные аспекты прямого пуска двигателей:
-   повышение  нагрузки  на  электрические  сети.  При  пуске  двигателей,  как правило,   наблюдаются   посадки   напряжения,   неблагоприятные   для других потребителей; -   неконтролируемые  переходные  процессы  в  двигателях,  приводящие  к большим переходным моментам, отрицательно влияют на все элементы кинематической цепочки привода.
По   указанным   причинам   частые   отключения   и   включения   двигателей, особенно     большой     мощности,     несмотря     на     возможность     экономии электрической энергии, не практикуются. Неприятности, связанные с выходом из строя оборудования, сводят на нет энергетический выигрыш.

Лекция8

Классификация систем автоматического регулирования

Система управления- Это совокупность одного или нескольких управляемых объектов и управляющей ими системы

Принцип действия всякой системы автоматического регулирования (САР) заключается в том, чтобы обнаруживать отклонения регулируемых величин, характеризующих работу объекта или протекание процесса от требуемого режима и при этом воздействовать на объект или процесс так, чтобы устранять эти отклонения.

В теории автоматического регулирования основными являются проблемы: устойчивости, качества переходных процессов, статической и динамической точности, автоколебаний, оптимизации, синтеза и отождествления (идентификации).

Задачи общей теории автоматического регулирования заключаются в решении перечисленных проблем. При поиске решений используются:

1.  Методы анализа устойчивости замкнутых САР
2.  Методы оценки качественных показателей САР
3.  Методы повышения точности САР
4.  Методы коррекции динамических свойств САР
5.  Методы синтеза САР

Разработка же методов решения прикладных инженерных задач стоящих при проектировании САР есть глобальная цель теории систем автоматического регулирования.

Классификация по характеру изменения величин:

1.  Системы непрерывного действия
2.  Системы импульсного действия (AM, ФМ, ЧМ, ШИМ, ЧИМ, ...)
3.  Системы дискретного действия (01001011110101100010101)
4.  Системы релейного действия

Классификация по математическим признакам:

1.  Линейные системы
2.  Нелинейные системы
3.  Существенно нелинейные

Классификация по способу настройки:

1.  Не адаптивные системы
2.  Адаптивные системы
3.  Системы с самонастройкой программы
4.  Системы с самонастройкой параметров
5.  Системы с переменной структурой
6.  Системы с самонастройкой структуры

Классификация по типу ошибки в статике:

1.  Статические САУ
2.  Астатические САУ

Лекция9
Признаки сигналов и методы их избрания.

Приём сигналов базируется на следующем утверждении: принимая любой сигнал, мы обязательно что-то о нём знаем и чего-то не знаем. Предварительные сведения о сигнале используются для рационального выбора метода приёма в соответствии с поставленными целями. Если бы о сигнале заранее не было известно абсолютно ничего, то его нельзя было бы принять, так как не известно было бы, чем сигнал отличается от несигнала, в частности, от любой помехи.

То, чего мы заранее не знаем, может являться носителем полезной информации. Если бы о сигнале нам абсолютно все было известно наперед, то такой сигнал не нужно было бы и передавать: он не принес бы нам никакой информации.

Говоря конкретно, объектом априорного знания или незнания могут являться те или иные физические параметры сигнала, например, интенсивность, несущая частота, время появления, длительность, и так далее.

Некоторые из этих параметров остаются неизменными. В таком случае их следует рассматривать как постоянные признаки сигнала, и наличие этих признаков нужно наилучшим образом использовать для различения сигнала и помехи.

Другие же параметры можно так или иначе модулировать. Эти параметры называются информационными. В их изменениях, неизвестных заранее на приёмной стороне, заложена переносимая сигналом информация. Обычно известен лишь диапазон возможных изменений информационных параметров.

В зависимости от назначения сигналов, задачи приёма сводятся к трём основным:

1. обнаружение сигнала;
2. различение сигналов;
3. восстановление сообщения.

Обнаружение сигнала

Под обнаружением (детектированием) сигнала понимается установление его наличия. При наличии шума (аддитивной помехи) задача сводится к получению ответа на вопрос — имеется ли на входе приёмника сигнал плюс шум, или только шум?

Кратко, обнаружение сигнала — это констатация наличия сигнала.

Часто ошибочно полагают, что обнаружение сигнала не требует измерения каких-либо параметров сигнала. Всякое обнаружение неразрывно связано с измерением тех или иных параметров. Более того: обнаружение это, в сущности, и есть измерение, хотя и грубое. В самом деле: когда обнаруживают сигнал, то обнаруживают его не вообще, а в определённой полосе частот, в определённом интервале времени и так далее. Интервалы, в которых заключены значения этих параметров, определяют точность, с которой они измеряются. В дальнейшем, если требуется, точность может быть повышена.

Если имеется возможность обнаружить сигнал, то есть отличить наличие сигнала от его отсутствия, то это открывает возможность передачи любой информации при помощи двоичного кода. Наличие сигнала (посылка) будет соответствовать символу 1, отсутствие сигнала (пауза) — символу 0. Такая система носит название передачи с пассивной паузой, так как в паузе передатчик бездействует.

В теории приёма-передачи данных важным понятием является «оптимальный приёмник», или применительно к поставленной задаче — «оптимальный обнаружитель». Под оптимальным обнаружителем понимается теоретически наилучший вид приёмника, позволяющий детектировать наличие заранее известного сигнала при максимальном уровне отношения «сигнал/помеха». В качестве такого может служить согласованный фильтр. Согласованный фильтр рассчитывается для обнаружения сигнала заранее известной формы, выходной сигнал фильтра при этом не совпадает по форме ни со входным, ни с сигналом, для обнаружения которого фильтр предназначен (кроме импульса с огибающей гауссовой формы). Сигнал, с которым фильтр согласован, детектируется однозначно, поскольку именно при его наличии во входном сигнале с шумом амплитуда выходного сигнала фильтра максимальна.

Различение сигналов

При передаче двух различных сигналов, и , положение несколько иное. Здесь речь идёт уже не об обнаружении, а о различении двух сигналов. Дело сводится к ответу на вопрос: имеется ли на входе приёмника сигнал  плюс шум, или сигнал  плюс шум? Ответ на этот вопрос определяется уже не свойствами каждого сигнала в отдельности, эти свойства в принципе могли бы оставаться неизвестными, а физическим различием между сигналами. Сигналы могут различаться между собою значениями тех или иных параметров. При выборе двух сигналов нужно стремиться к тому, чтобы различие между ними было по возможности более стойким по отношению к действию помехи. Это значит, прежде всего, что различие должно быть по возможности велико, с тем, что если оно уменьшится в процессе передачи под действием помехи, то оставшееся различие должно быть все же достаточно для уверенного различения сигналов. Но, кроме того, нужно выбирать различие по тому параметру (из всех параметров данного сигнала), который в наименьшей степени подвержен влиянию помехи данного типа.

Очевидно, случай обнаружения может рассматриваться как вырожденный случай различения двух сигналов, когда один из них есть тождественный нуль.

Передача двоичным кодом, в котором символу 1 соответствует сигнал , а символу 0 — сигнал , называется передачей с активной паузой.

Случай различения многих сигналов в принципиальном отношении мало отличается от случая различения двух сигналов. Все сказанное выше по поводу различения двух сигналов должно быть отнесено в случае набора из нескольких сигналов к любой паре сигналов, входящих в этот набор. Однако техника различения многих сигналов может оказаться существенно отличной от техники различения двух сигналов.

Лекция10

Назначение, устройство и принцип действия специальных датчиков, применяемых в горной промышленности

1.  Для обеспечения безопасности в машинах и установках применяются специальные устройства (датчики безопасности), при срабатывании которых формируется сигнал на отключение опасного механизма.

Датчики безопасности предназначены, вопервых, для формирования сигнала экстренного отключения всех потенциально опасных механизмов установки при ручной активации датчика. К подобным датчикам относятся различные аварийные кнопки и выключатели.

Второй функцией датчиков является контроль опасной зоны или пространства на удалении от установки, а также непосредственно у самой установки. К устройствам данного типа относятся: магнитные или концевые выключатели защитных дверей (ограждений), тросовые выключатели, контактные маты, оптоэлектронные средства защиты: световые барьеры и завесы, лазерные сканеры, различные блокирующие замки для контроля доступа.

1.  Все отключающие сигналы от датчиков безопасности в обязательном порядке должны обрабатываться специальными устройствами оценки. После обработки сигналов датчиков устройство безопасности генерирует сигнал на отключение исполнительных устройств (реле, контакторов, клапанов) всех потенциально опасных механизмов.

В случае опасной ситуации (например, при экстренном нажатии кнопки аварийного останова) исполнительные устройства должны быть отключены с повышенной надежностью, то есть должен обеспечиваться гарантированный разрыв цепи питания катушки реле, контактора, клапана и т. д.

Требуемую надежность могут обеспечивать только специально разработанные сертифицированные устройства безопасности. В состав данного устройства входит управляющая логическая схема обработки входных сигналов и высоконадежные электромеханические реле. Сертифицированным устройством безопасности предусмотрено подключение датчиков безопасности по схемам с резервированием входных сигналов (например, по двухканальной схеме), что значительно повышает надежность системы в целом.

В системе безопасности установки должны обнаруживаться все возможные неисправности входных цепей (цепей датчиков безопасности), например, короткое замыкание в аварийной кнопке. Логическая управляющая схема сертифицированного устройства безопасности обеспечивает постоянный контроль входных цепей и в случае обнаружения неисправности генерирует сигнал отключения исполнительного устройства.

В системе безопасности должны обнаруживаться неисправности исполнительных устройств, например, «сваривание» контактов реле или контактора. Данное требование обеспечивается путем введения в сертифицированное устройство безопасности цепей обратной связи.

Самыми распространенными типами сертифицированных устройств безопасности являются:

1.  реле безопасного отключения — как правило, имеет вход для контроля только одного датчика безопасности. Примерами данного устройства могут служить реле контроля защитной двери, реле аварийного останова, реле контроля световой завесы и т. д. Реле безопасности применяются на сравнительно небольших установках (имеющих до 4–5 датчиков безопасности);
2.  контроллеры безопасности (программируемые и с аппаратным конфигурированием) — предназначены для установок с большим числом механизмов (например, для протяженной автоматизированной конвейерной линии). С экономической точки зрения на данных установках выгоднее применять не реле безопасности, а контроллеры безопасности, так как они имеют модульный принцип конструкции и позволяют контролировать большое число датчиков безопасности.

Таким образом, согласно структурной схеме сертифицированной системы безопасности, при помощи вышеописанных датчиков, во-первых, осуществляется непрерывный контроль за состоянием безопасности установки.

Во-вторых, при возникновении аварийной ситуации при срабатывании датчика блокируется только та часть установки, которая представляет опасность для человека. При этом работа остальных механизмов установки не нарушается и потерь времени на незапланированные остановки технологического процесса не происходит.

Лекция11

Общая характеристика электроприводов экскаваторов, принципы автоматизации их работы

Одноковшовый экскаватор является универсальной машиной, способной выполнять работы в сложных горно-геологических условиях. На карьерах применяются в основном прямая лопата и драглайн. Последовательность выполнения операций, органы и приемы управления, методы и средства контроля производственной ситуации для обеих машин близки, поэтому основные принципы автоматизации управления ими имеют незначительные отличия.

Механизмы управления позволяют обеспечить требуемый режим работы машины или изменить его по желанию оператора путем дистанционного воздействия на исполнительные органы. Исполнительный механизм управления  в совокупности с элементами  его привода образует систему управления.

Элементы управления осуществляющие передачу управляющего воздействия от руки оператора к управляемому  объекту , могут быть механическими,гидравлическими,пневматическими,электрическими, комбинированными (электропневматическими и элекрогидравлическими).

На современных экскаваторах  (за исключением гидравлических) контур управления перемещения рабочего органа и его силовыми воздействиями на забой  является  частью  электрической автоматизированной системы управления приводами машины.
Электропневматические системы отличаются нечувствительностью к температурным изменениям окружающей Среды. Они предназначены для дистанционного управления из кабины машиниста тормозами и муфтами главных приводов экскаватора( за исключением приводов , где применяются электромагнитные дисковые тормоза), а  также продувки сжатым воздухом эл. оборудования и механизмов подачи звуковых сигналов, подъема и опускания входных лестниц и др.

В системах управления непосредственного действия усилия , прикладываемые машинистом, и ход рычага или педали зависят от сопротивления на рабочем органе и обычно изменяются в процессе управления Преимуществом данной системы управления является высокая чувствительность ( оператор воспринимает  рабочие сопротивления). Такие системы не снижают  затрат энергии машиниста, применяются на сравнительно небольших машинах, где затрачиваемая мощность  одного включения не превышает 0,04кВт.

Управление вспомогательными механизмами (тормозами, муфтами и др.),а на  драглайнах  и процессом шагания осуществляется  пневматическими или гидравлическими системами , управление распределителями  осуществляется посредством электрических цепей. Такие системы  называют электропневматическими или электрогидравлическими

Гидравлические системы управления с силовыми цилиндрами характеризуются компактностью, высоким к.п.д., независимым расположением управляемых элементов, высокой точностью отработки подаваемых сигналов, возможностью передачи больших мощностей.

недостатком является: чувствительность  к температурным воздействиям, что требует применения различных рабочих жидкостей в летних и зимних условиях, не исключены загрязнения и утечки рабочей жидкости ,что требует периодической ее замены, ужесточаются требования в отношении точности изготовления, что осложняет монтаж и ремонт  гидравлических систем управления в условиях горного производства.

Экскаваторы оснащаются следующими системами гидравлического управления: безнасосной,насосной, электрогидравлической. Давление в насосной ,необходимое для включения рабочих механизмов ,создается насосом.Поток рабочей жидкости направляется с помощью рычагов управления через соответствующие распределительные устройства.

Давление рабочей жидкости в насосных системах гидравлического управления обычно не превышает 7 МПа. Оператор управляет золотниками , направляющими жидкость к тому или иному цилиндру. Золотники перемещаются вручную рукоятками с усилием 10-20Н.

Электрогидравлическая система управления по сравнению с гидравлической позволяет сокращать протяженность маслопроводов, облегчать управление золотниками, широко применять блокирующие и автоматические устройства. Примером  эл.гидравлической системы управления служит система управления механизмом шагания.

Лекция12

Особенности схем управления электроприводами

Система автоматического управления процессом копания драглайна состоит из двух подсистем стабилизации - натяжения подъемного каната и нагрузки привода тяги (рис. 5.2). При нагрузке на привод тяги, меньшей определенного значения, работает только первая подсистема (контур 2, 7, 5, 3), которая поддерживает натяжение подъемного каната, достаточное для выбора слабины, но не препятствующее заглублению ковша в забой. Подсистема стабилизации натяжения подъемного каната формирует управляющее воздействие на привод подъема 2 с помощью усилителя 3, характеристика которого при нулевом входном сигнале сдвинута в зону насыщения. При возрастании нагрузки на привод тяги вступает в работу подсистема стабилизации нагрузки привода тяги, что обеспечивает уменьшение толщины стружки, снимаемой ковшом. Для формирования задержанного сигнала по току привода тяги используется зона нечувствительности усилителя 4. Введение в закон управления сигнала, пропорционального производной от тока якорной цепи двигателя тяги, обеспечивает необходимую коррекцию динамических характеристик системы.

В процессе транспортирования необходимо управлять всеми основными электроприводами экскаватора. На современных крупных экскаваторах привод механизма поворота экскаватора выполняется многодвигательным по системе Г - Д с экскаваторной механической характеристикой. Основной нагрузкой привода является динамическая нагрузка, обусловленная большими маховыми массами поворотной платформы, превышающими маховые массы двигателей в 5 - 10 раз у механических лопат и в 15 - 20 раз у драглайнов. Существенное значение в формировании динамических нагрузок экскаватора играют кинематические зазоры в механизме привода поворота. В период существования зазоров ротор двигателя и связанные с ними маховые массы приобретают большую скорость и, следовательно, большую кинетическую энергию. После замыкания зазора

кинетическая энергия маховых масс переходит в потенциальную энергию упругих звеньев, вызывая в них деформации, в несколько раз превышающие деформации, которые возникали бы при статическом действии момента двигателя. При этом в приводе и в оборудовании экскаваторов возникают большие усилия. Поэтому при построении системы управления поворотом экскаватора должны быть предусмотрены меры для снижения ударных нагрузок при выборе зазоров. В отличие от драглайнов, у механических лопат большое значение в динамике имеет, кроме зазоров в кинематической цепи привода поворота, люфт в седловом подшипнике рукояти.

Рис. 5.2. Упрощенная структурная схема системы автоматического управления процессом копания драглайном:

1,2— приводы тяги и подъема с усилительно-преобразовательной  частью системы управления; 3, 4 — усилители; 5, 6— дифференцирующие устройства; 7, 8 — измерители тока

Лекция13

Схемы автоматизированного управления конвейерными линиями
Цель: повышение технико-экономические показатели производительности и уровня безопасности.
Существует два вида управления:
1. Автоматический контроль за работой обеспечивающий автоматическое включение и отключение конвейера в случае аварийной ситуации. Эффективность заключается в обеспечении назначенного заводом-изготовителем срока службы элементов конвейера.
2. Регулирование скорости конвейера в зависимости от поступающего грузопотока. Эффективность заключается в повышении срока службы конвейерной ленты и других элементов.
Достоинства: высвобождение обслуживающего персонала, уменьшение расхода электроэнергии за счет уменьшения примерно в два раза времени работы конвейеров вхолостую, снижение расхода материалов (тяговых цепей, ленты, запасных частей) за счет увеличения надежности оборудования.
Автоматизированные системы управления конвецерными линиями.
1. АУК-1М: для автомат. управления до 60 последовательно соединенных конвейеров, при 5 ответвлениях от основного конвейера. Устанавливается в подземных и открытых условиях. В комплект входят: пульт управления, блоки управления. К каждому блоку подключается аппаратура управления. При этом можно для каждого конвейера определить время пуска, соответств. динамическим характеристикам привода.
2. ЦИКЛ - унифицированная блочная аппаратура управления конвейерной линией (30 конвейеров при 6 отклонениях). Управление типажными и новыми конвейерами, индикация причины аварии, осущест. централизованного и местного автоматизированного управления, централизация выбора маршрута следования груза, автоматич. запуск и контроль режима работы, автоматическое включение орошения при работе конвейера и наличии на нем груза, автоматическая выдача информации на пульт, двухсторонняя телефонная связь между диспетчером и оператором конвейерной линии. Выполнена на логических элементах.
3. БИСУК - исполнение блочное (30 конвейеров при 6 отклонениях), неремонтопригодна(минимальный размер и масса).
4. Ремиконт 130 (в рудничном исполнении) устанавливается в диспетчерской
Технические средства автоматизации.
1. АКП - аппарат контроля пробуксовки, контролирует заданную и 25%. Используется датчики контроля скоростидействительную скорости Vпр УПДС.
2. Реле скорости автоматич. РСА. Обеспечивает последовательный пуск конвейера с настраиваемой выдержкой времени, контроль времени пуска и блокировку пусковой аппаратуры по второму запуску конвейера. Основой является датчики УПДС. Для скребкового датчики ДМ-2 (эл.магн. датчик, основан на временной фиксации изменения индуктивности катушки датчика, индуктивность меняется в зависимости от наличия или отсутствия скребка около датчика).
3. Датчик РС67 (модификация РСА), наличие узла блокировки от повторного дистанционного включения.
4. Реле скорости УКСЛ-1. Отличается тем, что обеспечивает выдачу сигнала на затормаживание конвейера при скорости меньше 0.2-0.3 м/с.
5. ДКЦ-2, обеспечивает контроль за состоянием рабочего органа двухцепных конвейеров. Применяется время-импульсный метод контроля перекоса скребков, обрыв скребков (ДМ-1). Максимальный угол перекоса 10%.
6. Датчик заштыбовки ДЗШ, использование шарикового контактного элемента (основан на прохождении тока между шариком и породой).
7. Датчик контроля схода ленты КСЛ, основан на применении геркона и подвижного ферромагнита, установленного на металическом тросе. Срабатывает при отклонении подвижного элемента на угол 60-700 .
8. АКТЛ - аппарат контроля температуры ленты. Измерение температуры приводного барабана ( не более 650С). Принцип действия основан на изменении индуктивности датчика в зависимости от температуры обмоток.
9. УКЦТ - устройство контроля целостности тросовой основы ленты конвейера. Принцип действия основан на миноискателе (наличие ферромагнита в катушке).

Лекция14

Общая характеристика  электропривода многоковшовых экскаваторов

Одно из основных направлений повышения производительности роторного экскаватора - автоматизация управления экскаватором.

В зависимости от размеров и формы экскавируемых массивов возможны различные режимы работы роторных экскаваторов. Например, режим валовой выемки породы и режим обработки поверхностей при селективной выемке пород из забоя и при формировании нижней площадки уступа.

При валовой выемке режущие кромки ковшей при движении ротора в забое входят в соприкосновение только с боковыми поверхностями экскавируемого тела, ограничивающими поворот роторной стрелы. Траектории движения ротора заполняют часть пространства, соответствующую экскавируемому телу, с густотой, зависящей от размеров и конструкции ротора и его ковшей. Однако положение этих траекторий относительно границ тела в значительной мере произвольно, за исключением начальных и конечных точек, которые должны быть привязаны к боковым ограничивающим поверхностям.

При обработке поверхностей необходима определенная взаимосвязь между положением обрабатываемой поверхности и положением траекторий движения ротора на всем их протяжении, обеспечивающая касание обрабатываемой поверхности режущими кромками ковшей. Очевидно, что эта взаимосвязь неоднозначна, поскольку поверхность может быть обработана различными способами, при которых траектории движения центра ротора могут иметь различную форму, направление и густоту.

Таким образом, траектории движения центра ротора в пространстве достаточно задать с точностью до объема при валовой выемке и с точностью до поверхности при обработке поверхностей. В обоих случаях положение концов траектории определяется с точностью до боковых ограничивающих поверхностей. Благодаря этому каждая отдельная траектория движения ротора внутри экскавируемого массива при валовой выемке может быть обеспечена работой только одного исполнительного механизма (механизма поворота стрелы), а при обработке поверхностей — согласованной работой только двух механизмов (поворота и подъема).

Для управления роторным экскаватором при вскрышных и добычных работах необходима информация о параметрах и пространственном положении обрабатываемых и ограничивающих поверхностей экскавируемых массивов, о положении ротора относительно этих поверхностей, о параметрах стружек.

При ручном управлении экскаватором без специальных средств контроля машинист может наблюдать положение ротора относительно свободных поверхностей, но почти не в состоянии без посторонней помощи обеспечить качественное формирование нижней площадки и внутреннего бокового откоса и тем более качественную селективную выемку. Применение автоматизированных средств контроля положения ротора в пространстве относительно граничных поверхностей экскавируемых массивов в значительной степени облегчает работу машиниста и способствует повышению качества ведения горных работ. Однако при ручном управлении информация, получаемая с помощью этих средств, используется далеко не полностью и не всегда наилучшим образом.

Оптимальное использование роторных экскаваторов учитывается рациональным проектированием карьера и выбором системы разработки. Основные технологические параметры - ширина заходки и продольный размер блока определяются из условия максимального использования геометрических параметров роторного экскаватора.

При цикличном повторении одной и той же последовательности технологических операций, характерном для роторных экскаваторов, целесообразно применять автоматизированное программное управление. Оно создает благоприятные условия для эффективного использования локальных систем автоматического регулирования и управления.

Известные устройства и системы программного управления роторными экскаваторами относятся к классу систем жесткого программного управления. Все эти системы предназначены для управления роторным экскаватором в режиме валовой выемки и построены по принципу позиционного управления исполнительными приводами. При этом координаты рабочего органа задаются только на концах траекторий у боковых границ экскавируемого массива.

ЛЕКЦИЯ15

Управление электроприводами конвейеров.

Одной из важных задач, которую приходится решать при проектировании автоматизированного электропривода конвейеров, особенно ленточных большой протяженности, является ограничение ускорений в ленте конвейера при пуске. Лента представляет собой упругий элемент и при пуске с повышенным ускорением она может стать источником возникновения колебаний в механической части конвейера. Движение ленты при этом характеризуется неравномерностью линейных скорости ее головного и хвостового участков, и резкими изменениями натяжения, что может привести к повышенному износу, ленты, а в некоторых случаях и к ее разрыву.

Для ограничения ускорений в электроприводе ленточных конвейеров  можно использовать многоступенчатый пуск двигателя с фазным ротором. Однако такой способ приводит к усложнению схемы управления, увеличению габаритов панелей управления и ящиков пусковых резисторов. В некоторых случаях более удобно ограничивать ускорение привода при пуске - путем задания дополнительной искусственной нагрузки на валу двигателя. Практически это осуществляется при помощи колодочных тормозов с электрическим или гидравлическим управлением, индукционных или фрикционных муфт, присоединяемых к валу двигателя. При наличии дополнительного тормозного момента уменьшается динамический момент, и тем самым ограничивается ускорение.

           По окончании пуска источник тормозного момента должен быть отключен от вала двигателя.

Управление электроприводами одиночных конвейеров, не связанных с другими механизмами, производится посредством магнитные пускателей и кнопок, управления или автоматов с максимальной и тепловой защитой, размещаемых на пультах около приводных станций. Более сложны схемы управления совместно работающими конвейерами.

В основе схем управления такими транспортными системами лежат следующие требования:

           1. Пуск двигателей конвейеров должен производиться в направлении, обратном технологическому потоку, чтобы на конвейерах не образовывалось завала транспортируемого груза.

           2. При остановке, одного из конвейеров двигатели других конвейеров, подающих материалы на останавливаемый, сразу отключаются, двигатели остальных конвейеров могут продолжать работать.

           3. При общей остановке транспортной линии, большой производительности первым должен 6ыть отключен двигатель того конвейера, с которого поступает материал на другие конвейеры, а затем поочерёдно отключаются остальные двигатели.

           4. Для предотвращения большого снижения напряжения в питающей сети при пуске двигатели конвейеров значительной мощности должны пускаться поочередно.

           5. Для опробования и наладки конвейеров следует обеспечить возможность пуска и остановки любого из них независимо, от других конвейеров (обычно пуск и остановка при наладке производятся с рабочего места).

1.  В тяговом органе конвейера при неодинаковых характеристиках двигателей возникает дополнительное натяжение, обусловленное разностью моментов двигателей. Поэтому при установке на приводных станциях конвейера асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором следует проверять характеристики и применять машины с одинаковыми параметрами. Если для привода используются двигатели с фазным ротором, то соответствие характеристик может быть получено введением дополнительных сопротивлений в цепь ротора. 

Лекция16

Автоматическое управление станками шарошечного бурения

К станкам вращательного бурения относятся станки шарошечного бурения, предназначен-

ные для бурения вертикальных и наклонных скважин в породах средней крепости и крепких. Раз-

рушение породы осуществляется шарошечным долотом, во время вращения которого при посто-

янном усилии подачи зубья шарошек скалывают и раздавливают горную породу.

Станки шарошечного бурения (рис. 2.3) имеют шарошечное долото 1, укрепленное на кон-

це штанги 2. Вращатель 3 сообщает штанге вращение, а механизм подачи 4 подает ее на забой.

Разрушенная горная порода удаляется сжатым воздухом или водовоздушной смесью, поступаю-

щей в скважину по пустотелым буровым штангам.

На станках имеются гидро- и пневмосистемы, пылеулавливающие установки, машинное помещение, электрооборудование, кабина машиниста с пультом управления и ходовое оборудование15. Станки шарошечного бурения позволяют бурить с высокой производительностью в разнообразных горно геологических условиях. Отличаются эти станки между собой конструкцией вращательно-подающего механизма, определяющего частоты вращения и скорости подачи инструмента, величинами осевых усилий подачи, крутящих моментов и др.

Рис. 2.5. Конструктивная схема станка ударно-

вращательного бурения

Гидравлические системы (гидросистемы) буровых станков могут обеспечивать выполнение

следующих операций: вращение бурового става, создание осевого усилия и перемещение бурового

става вверх и вниз, свинчивание и развинчивание штанг и долота, разбор и наращивание бурового

става, горизонтирование станка с помощью гидродомкратов, подъем мачты в рабочее (вертикальное или наклонное положения) и опускание в транспортное положение, поворот  кассеты при сборке и разборке бурового става, перемещение элементов пылеулавливающей установки.

Компонуются гидросистемы из стандартных элементов и узлов, используемых в силовом и 

объемном гидроприводе: насосов, гидромоторов, цилиндров, распределителей, золотников и др. В

качестве энергоносителя применяется масло «индустриальное 20А».

Пневматические системы (пневмосистемы) буровых станков обеспечивают подачу сжато-

го воздуха к буровому ставу для удаления буровой мелочи из скважины (за исключением станков

типа СВР) к пневмоударнику и пневмоцилиндрам центратора и захвата штанг (станки типа СБУ),

к пневмодвигателю механизма подачи (станок СБУ-125), к вибраторам и пневмоци линдрам за-

творов пылеулавливающих установок. Питание пневмосистемы может осуществляться от собственных компрессоров, передвижных компрессорных станций или от карьерной пневмосистемы. Комплектуются пневмосистемы из стандартных элементов и узлов.

Контрольные вопросы:

1. К какому типу станка относится станок 2СБШ-200?

2. Достоинства станков вращательного бурения?

3.Выполнение каких операции обеспечивает гидросистема бурстанков?

Лекция17

Общая характеристика электропривода  буровых станков

Под силовым оборудованием буровых станков понимается энергетический комплекс, обеспечивающий привод всех видов, оборудования и механизмов. В качестве исполнительных двигателей на станках используются пневматические, гидравлические и электрические. Электрические двигатели, в свою очередь, бывают переменного и постоянного тока.

На буровых станках широкое применение нашли асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором единой серии в защищенном исполнении, а также обдуваемые и многоскоростные двигатели в закрытом исполнении. В приводе ходовых и подъемных механизмов часто применяют асинхронные двигатели в крановом исполнении с короткозамкнутым и фазным роторами. Для привода главных механизмов используют краново-металлургические двигатели постоянного тока в защищенном исполнении с независимым возбуждением. Асинхронные двигатели применяют преимущественно с частотой вращения 1000—1500 мин-1; двигатели постоянного тока— с частотой вращения 600—900 мин-1. При применении асинхронных двигателей регулирование производится ступенчато с помощью редуктора или переключением числа пар полюсов электродвигателя. Электропривод постоянного тока выполняется по системе генератор— двигатель с электромашинным усилением (Г— Д — ЭМУ) и по системе магнитный усилитель — вентильный преобразователь — двигатель (МУ— ВП— Д). Ведутся разработки тиристорного электропривода по системе тиристорный преобразователь— двигатель постоянного тока (ТП— ДПТ).

Электропривод вспомогательных механизмов применяется только на переменном токе.

Все буровые станки питаются от сети переменного тока напряжением 380 В. Подвод питания от передвижных трансформаторных подстанций производится посредством гибких кабелей, присоединяемых к вводной коробке станка, откуда напряжение поступает на вводный автомат. Управление силовым оборудованием большинства станков ведется с трех пультов: основного, расположенного в кабине, и двух выносных. С основного пульта производится управление процессом бурения и технологическими операциями, связанными с бурением. Выносные пульты служат для дублирования управления некоторыми операциями и управления механизмом хода станка.

Контрольные вопросы:

1.Что такое силовое оборудование?

2. Двигатель буровых станков?
3.Частота вращения асинхронного двигателя?

4. Как питаются буровые станки?

Лекция18

Общие сведения  об автоматизации процессов гидродобычи

Сущность геотехнологических методов заключается в переводе полезного ископаемого в подвижное состояние. Особенности геотехнологических способов разработки полезных ископаемых:

· разработка месторождения ведется через скважины, которые служат для вскрытия, подготовки и добычи полезного ископаемого;

· месторождение является и объектом, и местом добычи и переработки полезного ископаемого, т. к. технология предусматривает избирательное извлечение полезного компонента;

· геотехнологическое предприятие – промысел (станция) – включает три основных элемента: блок подготовки рабочих агентов, добычное поле, блок переработки продуктивных флюидов;

· инструментом добычи служат рабочие агенты – энергия или ее носители, вводимые в добычное поле;

· под воздействием рабочих агентов полезное ископаемое изменяет свое агрегатное состояние или превращается в другое вещество, образуя продуктивные флюиды, обладающие легкой подвижностью;

· разработка месторождения имеет зональный характер и перемещается во времени относительно скважин и контуров месторождения;

· управление добычей осуществляется с поверхности путем изменения характеристики и параметров подачи рабочих агентов.

Геотехнологические способы широко используются для добычи ряда полезных ископаемых: соли, серы, урана, меди и др. По другим полезным ископаемым ведутся полупромышленные, опытные и лабораторные исследования. В настоящее время наибольшее применение нашли следующие

геотехнологические способы:

· подземное растворение – метод добычи полезных ископаемых растворением его на месте залегания. Применяется для разработки соляных месторождений и создания подземных емкостей;

· подземное выщелачивание – метод добычи полезных ископаемых избирательным растворением их химическими реагентами на месте залегания с извлечением на поверхность продукционных растворов.

Подземное выщелачивание относится к фильтрационным процессам и основано на химических реакциях «твердое тело – жидкость». В основном оно применяется для добычи цветных, редких и радиоактивных металлов. Бактериальное выщелачивание – метод интенсификации выщелачивания с помощью микроорганизмов;

· подземная выплавка – метод добычи легкоплавких минералов посредством подачи теплоносителя по скважинам в залежь и извлечения полезного ископаемого на поверхность в виде расплава. Применяется для добычи серы (метод Фраша), вязких углеводородов;

· подземная газификация – метод добычи полезных ископаемых  путем перевода их в газообразное состояние. Например, подземный термохимический процесс перевода угля в газ, пригодный для энергетических и химико-технологических целей;

· скважинная гидродобыча – метод добычи, основанный на приведении полезного ископаемого в подвижное состояние путем гидромеханического воздействия и выдачи в виде гидросмеси на поверхность.

Такое полезное ископаемое, как тепло Земли, входит в сферу геотехнологии. Использовать тепло Земли можно, утилизируя природные парогидротермы, а также (идея академика В.А. Обручева) тепло глубинных «сухих» горных пород. Основными проблемами геотехнологии являются:

· установление связи физико-геологической обстановки залежи, полезного ископаемого и вмещающих пород с рабочими агентами и средствами добычи на уровне молекул, ионов, атомов;

· совершенствование управления геотехнологическими процессами с целью повышения их производительности и селективности;

· создание новых и совершенствование известных технологий прямого превращения ископаемого в целевые компоненты, основанных на малооперационности, поточности, простоте обслуживания и надежности, безотходности, малой энергоемкости, высокой производительности труда и низкой себестоимости;

· совершенствование технологии переработки и утилизации добытых продуктивных флюидов;

· охрана окружающей среды и социальные аспекты горного дела.

Лекция19

Особенности управления железнодорожного транспорта, задачи автоматизации комплекса погрузки в железнодорожные вагоны

Технологические комплексы погрузки угля в железнодорожные вагоны отличаются разнородностю техники и технических схем, что затрудняет решение задачи автоматизации. Технологическийкомплекс погрузки угля включает три основные группы оборудования: загрузочные устройства, механизмы для передвижения вагонов, весы для взвешивания.

На рисунке 1 показана технологическая схема автоматизированного углепогрузочного комплекса с применением электронных вагонных весов. Уголь со склада транспортируется конвейерной системой 1 на конвейерные весы 5 через направляющий бункер 3, а из шахты уголь транспортируется конвейерной системой 2 на конвейерные весы 6 через направляющий бункер 4. С конвейерных весов 5 и 6 уголь подается в накопительный бункер 8.

Состав железнодорожных вагонов непрерывно передвигают с помощью электротягача 12, скорость которого регулируется оператором комплекса. При подаче под погрузку очередного вагона 15, выдвижной телескопический желоб 11 устанавливается на высоту, определяемую типом загружаемого вагона, после этого открывается затвор 9 накопительного бункера и уголь из накопительного бункера с подпором загружается в непрерывно перемещаемый вагон. Все затворы комплекса оборудованы гидроприводами 10, обеспечивающими сравнительную быстроту их срабатывания, что необходимо для точного и качественного заполнения вагона.

Рисунок 1 - Структурная схема технологического процесса погрузки угля в железнодорожные вагоны
Чтобы не перегрузить накопительный бункер 8 устанавливается датчик уровня 7, который подает сигнал на отключение конвейеров 1, 2, 3, 4 и на их включение, если накопительный бункер 8 освободился до определённого значения.Когда первые два вагона 15 и 16 проходят через весы 14, идет автоматическое запоминание тары этих вагонов. Система начинает сравнивать тару взвешенных вагонов с возможной тарой, которая установлена в программе. В зависимости от того, в какой диапазон попадает тара каждого вагона, программа самостоятельно задаёт вес угля, который нужно погрузить в каждый вагон.

Затем первый вагон 15 медленно заезжает на статические вагонные весы 13. Как только вес вагона достигает определённого значения, происходит автоматическое открытие шибера 9 и начинается погрузка угля в вагон. Когда вес вагона приближается к заданному весу, шибер задвигается до определённой отметки и происходит догрузка хвостовой части вагона, после чего шибер закрывается полностью. В свою очередь вагон 15 уже полностью находится на весах 13. Так как расстояние между двумя весами находится на расстоянии ровно одного вагона, то в это время вагон 17 тоже полностью находится на весах 14, и система в автоматическом режиме снимает показания тары данного вагона. Операции продолжаются до полной загрузки состава. В конце углепогрузки система выдаёт информацию о типе каждого вагона, о нетто, брутто и таре каждого вагона и о весе угля в целом, который находится в данном составе.

Принцип работы данной автоматизированной системы заключается в том, что появляется возможность свести к минимуму человеческое влияние на погрузочные работы, ускорить процесс отгрузки, увеличить точность показаний веса отгружаемого угля и облегчить его подсчёт на складе и в составе.

2. Цели и задачи работы

Цель работы - повышение эффективности технологического процесса погрузки угля в железнодорожные вагоны путем обоснования алгоритма и структуры системы автоматизации и разработки на этой основе устройства автоматической загрузки железнодорожных вагонов.

Задачи:- разработка алгоритма процесса погрузки угля;

- разработка и оптимизация математической модели процесса погрузки угля;

- разработка схемотехнического решения системы автоматизации;

- как заключительный этап, разработка компоновочного решения системы автоматизации и разработка мероприятий по безопасной и безаварийной эксплуатации разработанного устройства.

Лекция20

Дистанционное  управление электровозами

В функции  технических средств автоматизации (ТСА)  электровозного транспорта входят обеспечение:

-   систем СЦБ ( сигнализации ,централизации и блокировки)

- систем оперативной связи   диспетчера ,машинистов , пунктов погрузки

-контроля местонахождения и направления движения поездов

- дистанционное управление стрелочными переводами с движущихся электровозов

- дистанционное управление электровозами в пунктах погрузки и разгрузки

- автоматизированное управление  движением электровоза на маршруте

- автоматическое управление движением поездов (подсистема АСУ ТП ).

Система сигнализации  обеспечивает информацию о занятости участка пути и о положении стрелок. Нормальное состояние светофора - красный свет, при запросе занятости свободного участка на момент вода стрелок загорается мигающий зелёный , после перевода стрелки спокойно горящий зелёный . После въезда на участок - красный.  Информация о получении запроса - мигающий красный (занятый участок).  

Жёлтый и синий  сигналы используются для сигализации о положении стрелок.

Устройства централизации служат для управления сигналами и стрелочными переводами из центрального пункта.

Устройства блокировок выполняют контроль занятости блок-участков путей, положения стрелок и обеспечивают безопасность движения.

Эти функции выполняются  аппаратурой АБСС-1М. Комплектация:

-два блока автоматического управления маршрутами (БАУМ.1)

-блок автоматического управления стрелками (БАУС.1)

-передатчики сигналов локомотивные ЛПС.1

- приёмники сигналов управления НПУ-2

- приводы стрелочные ПМС-4

-сигнальные указатели ССУ-2.

 Датчики запроса ДЗ, перемены ДП, отбоя ДО - приёмные антенны  НПУ. Аппаратура АБСС.1М позволяет управлять восемью маршрутами и четырьмя стрелочными переводами. При этом скорость движения электровоза не более 30 км/ час.

ТСА погрузочных и разгрузочных пунктов включают следующее оборудование.

Для обработки и оперативного представления диспетчеру на поверхности шахты информации о расстановке вагонеток на порожняковой и грузовой ветвях погрузочных и разгрузочных пунктов используется аппаратура ИРП.1М.

ИРП.1М (индикатор работы погрузочного пункта шахты) может использоваться в составе АСУТП  (подсистема АСТРА). Индикатор работает совместно с аппаратурой счёта вагонеток УФИ и отображает в удобной для восприятия форме количество вагонеток, загруженных с начала смены.

Автоматизированные комплексы погрузочных пунктов  КАП служат для контроля  заполнения шахтных вагонеток, передвижения поезда гидротолкателем  и управления средствами загрузки.

Для механизации и автоматизации обмена вагонеток в клети применяют  агрегаты АЦ  и  АЦМ ( с электрическим ) и АПГ ( с пневмогидравлическим приводом).

В составе  перечисленного выше автоматизированного оборудования применяются различные датчики контроля заполнения вагонеток, датчики контроля положения подвижных объектов ( в том числе концевой защиты их) -ДКПУ,УКП , ДПМГ и другие. Они обеспечивают искровзрывобезопасный контроль оборудования, высокую надёжность и длительный срок службы.  

Лекция21

Основные задачи автоматизации отвалообразования

При транспортировании вскрыши ленточными конвейерами отвалообразование, как правило, осуществляется консольными ленточными отвалообразователями. Консольный отвалообразователь представляет собой одноопорную металлическую ферму, смонтированную на поворотной платформе, имеющей самостоятельный ход. На карьерах страны наибольшее распространение получили отвалообразователи на шагающем и рельсово-шагающем ходу типа ОШ-650/75, ОШ-4500/87, ОШР-5000/95, ОШР-1250/220 где О – отвалообразователь, Ш – шагающий, ШР – шагающе-рельсовый, часовая производительность в разрыхленной горной массе (м3)/ радиус разгрузки. Применяются также отвалообразователи на гусеничном ходу производства бывшей ГДР и ФРГ. Процесс отвалообразования с использованием консольных ленточных отвалообразователей включает следующие основные операции: прием, транспортирование и укладку породы в отвал, планировку поверхности отвала и передвижку ленточных конвейеров. Технологическое отвальное оборудование включает магистральный конвейер, отвальный ленточный конвейер и консольный ленточный отвалообразователь, который принимает породу с ленточного отвалообразователя и отсыпает ее в отвал. Для перегрузки породы с магистрального конвейера на отвальный применяют передвижные разгрузочные устройства. С целью увеличения приемной способности отвала между отвалообразователем и отвальным конвейером устанавливают ленточные перегружатели. Породу в отвалы можно сыпать в один и в два яруса. В случае двухъярусного отвала вначале отсыпается нижний ярус, а при обратном ходе (без передвижки конвейеров) – верхний. Отвальная заходка отсыпается путем поворота отвальной консоли в горизонтальной плоскости.

При использовании консольных ленточных отвалообразователей фронт работ может развиваться как по веерной, ток и по параллельной схемам. Поверхность отвалов планируется бульдозерами, а отвальные ленточные конвейеры перемещаются турнодозерами. Высота отвала, образуемого консольными ленточными отвалообразователями, зависит от физико-механических свойств пород и линейных параметров отвалообразователя и составляет при двухъярусной отсыпке 50-60 и 35-40 м соответственно для сухих и влажных рыхлых пород. Ширина отвальной заходки зависит от линейных параметров отвалообразователя и устойчивости пород и определяется по формуле

Ао=Lст-b, м (7.24)

где Lст – вылет стрелы отвалообразователя, м;

b – безопасное расстояние от оси отвалообразователя до верхней бровки отвального

уступа, м.

Использование консольных отвалообразователей в комплекте с ленточными конвейерами и многоковшовыми экскаваторами позволяет осуществить автоматизацию производства вскрышных работ.

Лекция22

Требования к автоматизации водоотливов

Для автоматического управления водоотливными установками применяется следующая аппаратура:

АВО-3 для установок, оборудованных одним насосом с короткозамкнутым асинхронным электродвигателем до 120 кВт;

АВН-1М (в настоящее время выпуск аппаратуры прекращён) для установок, оборудованных тремя насосами с низковольтными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями;

УАВ для установок, оборудованных насосами с высоковольтными и низковольтными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями.

Унифицированная аппаратура УАВ имеет нормальное исполнение и может укомплектовываться для автоматизации 16 насосов.

ВАВ для установок, .оборудованных насосами (до девяти) с высоковольтными и низковольтными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями. Аппаратура имеет взрывозащищенное исполнение и может использоваться в шахтах, опасных по газу или пыли.

К важнейшим операциям по управлению водоотливной установкой относится заливка насоса перед включением его в работу. В настоящее время наибольшее распространение получил способ заливки при поморий заливочного погружного насоса ЗПН, который находится в водосборнике ниже нижнего уровня и постоянно залит водой.

Другие способы заливки: подача воды из нагнетательного става, применение баковых аккумуляторов, сифонный способ, использование заглубленных насосных камер получили в угольной промышленности малое распространение. В горнорудной промышленности заглубленные насосные камеры применяют широко, так как они обеспечивают наиболее благоприятные условия работы насосов и существенно упрощают схему автоматизации.

Обобщенный алгоритм управления такой установкой при постоянно открытой задвижке на нагнетательном трубопроводе и отключенном электроприводе задвижки дан на рис. 8.2. В соответствии с ним функционирование водоотлива осуществляется следующим образом.

После включения в работу аппаратуры (например, УАВ) и ее программного устройства (оператор А) контролируется уровень воды в водосборнике при помощи электродных датчиков (логическое условие р). Когда вода поднимется к датчику верхнего уровня, поступает команда на включение заливочного насоса ЗПН, который подает воду в насос в течение времени, предусмотренного программным блоком. Качество заливки контролируется реле давления РДВ (логическое условие k). Если в момент контроля уровня он достиг повышенного или аварийного уровня (p=0), программный блок сначала переключает схему на включение п насосов одновременно, а лишь затем включает заливочный насос.

Когда насос (или насосы) будет залит, подается команда на ввод его в работу (оператор Аз) с последующим контролем за производительностью при помощи флажкового реле производительности РПН (логическое условие г). Если насос развил заданную производительность (г=1), то схема переключается на контроль нижнего уровня, при достижении которого насос будет отключен. Если насос по какой-либо причине не развил заданной производительности, он отключается и подается сигнал диспетчеру (оператор Л4), а аппаратура начнет новый цикл по включению в работу очередного насоса. Приведенный алгоритм отражает только порядок выполнения основных функций по включению и отключению насосов.

Рис 8.2. Алгоритм управления автоматической водоотливной установкой   при постоянно открытых задвижках.

Лекция23

Автоматизация компрессорных установок

Основная задача регулирования режима работы компрессорных агрегатов и станций состоит в поддержании постоянного заданного давления сжатого воздуха в пневмосети путем изменения производительности компрессоров соответственно потреблению сжатого воздуха. В общем случае такое регулирование может быть осуществлено воздействием на коммуникации, компрессор или его привод. Ниже рассматриваются основные применяемые и перспективные способы регулирования производительности компрессоров.

Регулирование перепуском с нагнетания на всасывание, применяемое на поршневых компрессорах, заключается в переводе компрессора на холостой режим работы путем соединения нагнетательной полости каждого цилиндра с полостью всасывания посредством байпаса-трубопровода, снабженного вентилем  (клапаном, задвижкой), управление которым может осуществляться вручную или автоматически. Этот способ по характеру регулирования ступенчатый; он обычно применяется при пуске и останове компрессора. Использовать его для регулирования производительности компрессора при работе нецелесообразно вследствие неэкономичности.

Регулирование дросселированием на всасывании предусматривает установку во всасывающем трубопроводе управляемого дросселирующего устройства (заслонки). Уменьшая проходное сечение дросселя, увеличивают его сопротивление и снижают давление воздуха, поступающего в первую ступень компрессора. При плавном изменении давления воздуха также плавно изменяется производительность компрессора. Такой способ регулирования производительности является основным для турбокомпрессоров (его применение на поршневых компрессорах ограничено повышением температуры сжатого воздуха до опасного для смазочных масел значения). Он прост в реализации, но неэкономичен.

Наиболее распространено для поршневых компрессоров регулирование отжимом всасывающих клапанов. Сущность этого способа заключается в следующем: всасывающие клапаны обеих ступеней удерживаются в открытом состоянии, поэтому сжатие в полости цилиндров прекращается и подача становится равной нулю. Полный отжим всасывающих клапанов для компрессоров двойного действия позволяет получить три ступени регулирования производительности: 100% —без отжима клапанов; 50% — при открытии всасывающих клапанов передней полости цилиндра низкого давления и задней полости цилиндра высокого давления; 0% — при открытии всех всасывающих клапанов обеих ступеней.

Более  экономичен (по сравнению с отжимом всасывающих клапанов) способ регулирования производительности посредством подключения к цилиндру дополнительной емкости (мертвого пространства), применяемый на современных поршневых компрессорах. Сущность его состоит в том, что с увеличением объема мертвого пространства уменьшается объем свежего воздуха, засасываемого компрессором, так как воздух, ранее сжатый в мертвом пространстве, при всасывании расширяется и занимает часть полезного объема цилиндра.

Обычно регулирование производительности компрессора изменением мертвого пространства ступенчатое: к цилиндру компрессора с помощью управляемых клапанов подключают дополнительные объемы, представляющие собой отдельные полости, присоединенные к цилиндрам, или полости, расположенные непосредственно в корпусе цилиндров.

Лекция 24

Особенности автоматизации электроснабжения

1-этап. Создание системы измерений данных о режиме электрической сети и передачи ее на диспетчерский пункт службы главного энергетика. Для этого на своих подстанциях 220, 110, 35, 6/10 кВ устанавливаем устройства измерения и сбора данных. В качестве таких устройств, в зависимости других задач, имеющихся на предприятии могут являться:

Измерительные преобразователи + устройства телемеханики. Это самый экономичный вариант.

Цифровые счетчики электроэнергии + устройства телемеханики. Это вариант лучше подходит для подстанций, по которым нужен технический и коммерческий учет электроэнергии.

Цифровые устройства РЗА + устройства телемеханики. Это вариант лучше подходит для подстанций, где требуется реконструкция систем РЗА.

Регистраторы аварийных процессов. Это вариант лучше подходит для подстанций, где требуется помимо измерений параметров нормальных режимов выполнять регистрацию (осциллографирование) аварийных режимов.

Данный этап – создание системы измерений и сбора данных можно выполнять постепенно, т.е. поочередно оснащать различные подстанции, причем возможно оснащение различными устройствами.Для целей создания системы сбора могут использоваться любые устройства, в т.ч. уже установленные на предприятии. По нашему мнению в качестве устройств телемеханики и передачи данных достаточно удобно использовать устройства Телеканал2 (ЗАО «Системы связи и телемеханики»), которые имеют приемлемую стоимость и высокое качество. Отличительной особенностью данных устройств является возможность передачи по телемеханическим каналам не только измерений параметров режима и состояния коммутационных элементов, а также другую информацию. Например, возможно подключение видеокамер для визуального наблюдения объекта.

2-этап. Создание информационной системы диспетчерского пункта. Данная система состоит из двух подсистем: подсистемы приема и архивирования данных, подсистемы визуализации. Если предприятие уже имеет информационную систему, то возможно ее использование.

При создании подсистемы приема и архивирования данных, выбор аппаратных средств осуществляется в зависимости от используемых каналов связи. Программная часть, выполняющая функции первичной обработки принятой информации и записи (архивировании) ее в базе данных реального времени. В качестве программного обеспечения нами рекомендуется использовать соответствующие блоки ПВК АНАРЭС-2000.

Подсистема визуализации может быть реализована как система индивидуального или коллективного просмотра. В индивидуальной системе отображение осуществляется на мнемосхемах на мониторе диспетчерского компьютера. Система коллективного просмотра может строится с использованием диспетчерских щитов или видео-стен (плазменные, проекционные или жидкокристаллические панели). В качестве программного обеспечения нами также рекомендуется использовать соответствующие блоки ПВК АНАРЭС-2000. Отличительной возможностью программных средств ПВК АНАРЭС-2000 является возможность отображения не только текущих измеряемых данных. Но и результатов различных расчетов, в т.ч. результаты моделирования предполагаемых ситуаций.

3–этап. Внедрение математических задач моделирования (расчеты, оптимизация и др.) различных нормальных и аварийных режимов электрической сети.Расчеты электрических режимов выполняются с учетом измеренных параметров режима. При этом выполняется дорасчет неизменяемых параметров.Необходимый перечень расчетных задач имеется в ПВК АНАРЭС-2000, расчет установившегося режима, оптимизация потерь, нахождение предельных режимов, расчет токов КЗ, расчет переходных процессов.

4-этап. Создание базы данных АСУТП в части электроснабжения. Для обеспечения взаимодействия различных информационно-вычислительных задач, стоящих перед службой главного энергетика, желательно иметь соответствующую базу данных. В этой базе данных должна храниться информация о имеющемся первичном и вторичном оборудовании, его параметрах, состоянии, данных о ремонтах и др. Эта информация среди прочего может использоваться для определения параметров расчетных моделей электрической сети. С другой стороны, анализ существующих режимов электрооборудования (перегрузки, аварии), можно использовать для планирования ремонтов и замены оборудования.

Лекция 25

Перспективы развития систем централизованного управления

Восточно-Бейский разрез, входящий в состав ОАО «СУЭК», в своей работе успешно использует модуль автоматической диспетчеризации и оптимизации системы «КАРЬЕР». Модуль оптимизации позволяет автоматически направлять самосвалы после каждой разгрузки к тому экскаватору, где его работа будет максимально эффективна. Набор критериев оптимизации, таких как минимизация времени ожидания погрузки, достижение максимальных объемов погрузки экскаваторами, равномерность погрузки и т.п. каждый со своим весом формирует определенную стратегию работы. Диспетчер выбирает в меню один из таких вариантов, и система начинает автоматически распределять самосвалы в соответствии с выбранными критериями работы (рис. 3).

Совершенствование системы «КАРЬЕР», разработка новых модулей и алгоритмов ведется непрерывно. Основное внимание в настоящий момент уделяется алгоритмам оптимизации управления горнотранспортным комплексом, взаимосвязи планирования горных работ с системами высокоточного позиционирования. Пользователи системы «КАРЬЕР» получают инструмент, который постоянно развивается и отвечает современным требованиям и задачам предприятия.

Рис 3. Одно из окон модуля автоматической диспетчеризации и оптимизации

На предприятиях Олкон и Воркута Уголь, входящих в состав холдинга «Северсталь Ресурс» используется новая третья версия системы диспетчеризации КАРЬЕР. Она была разработана в 2011 году и использует все передовые технологии управления горной техникой, такие, как: модуль оперативного управления, исключающий использование радиостанций, а все управление ведется через систему; автоматическая диспетчеризация; модуль автоматического определения контроля качества технологических дорог; модуль учета работы и давления в шинах. Планируется установка информационной диагностической системы на экскаваторы, диспетчеризация железнодорожного транспорта и автоматизированный учет работы техники при подземном способе добычи.

Подводя итог, можно сказать, что в настоящее время работу современных горнодобывающих предприятий сложно даже представить без использования системы диспетчеризации горнотранспортного оборудования «КАРЬЕР». Почти все процессы добычи и перевозки полезных ископаемых автоматизированы, большинство ключевых управленческих решений принимаются именно на основе информации из системы.

Лекция26

Кибернетика как наука об управлении и управляющих системах

Кибернетика - наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в технических, биологических и социальных системах. Она является одной из самых молодых и важных для современного человечества наук. Её основателем является американский математик Норберт Винер (1894-1964), выпустивший в 1948 году книгу «Кибернетика, или управление их связь в животном и машине». Своё название новая наука получила от древнегреческого слова «кибернетес», что в переводе означает «управляющий», «рулевой», «кормчий». Она возникла на стыке математики, теории информации, техники и нейрофизиологии, ее интересовал широкий класс, как живых, так и неживых систем.

Место кибернетики в современной науке можно определить внутри математики, аппаратом которой кибернетики пользуются для описания процессов регуляции. Н. Винер, создавая свою первую книгу о кибернетике, использовал простые математические формулы и доступные примеры из природы для описания кибернетических законов. После того, как кибернетика была принята учёными мира и стала исследоваться независимо от автора, Н. Винер, на правах первооткрывателя новой области знания, начал писать о роли кибернетики в жизни общества, и более конкретно, о роли автоматов в судьбе человеческого рода.

Кибернетика довольно быстро породила дочернюю науку, информатику, нужда в которой возникла в результате неудержимого роста потребности экономики в вычислительных машинах и такого же роста мощности последних. Современное понятие информации, к которому также был причастен Н. Винер, вошло в повседневность. Современное использование законов кибернетики сугубо прагматично и утилитарно, но начинается оно с изучения и освоения законов, описанных ещё Н. Винером.

Кибернетика - это фундаментальный труд, который описывает главные понятия и принципы управления информации. Изучением процессов управления в природе, обществе и технике и занимается наука кибернетика.

В кибернетике можно выделить ряд научных направлений:

- Теоретическая кибернетика занимается общими проблемами теории управления, теории информации, вопросами передачи, защиты, хранения и использования информации в системах управления. Многие проблемы теоретической кибернетики изучаются в теоретической информатике.

- Техническая Кибернетика - отрасль науки, изучающая технические системы управления. Важнейшие направления исследований разработка и создание автоматических и автоматизированных систем управления, а также автоматических устройств и комплексов для передачи, переработки и хранения информации.

- Биологическая кибернетика применяет идеи и методы кибернетики в биологии и медицине. Особое место в этом направлении исследований играет нейрокибернетика, изучающая процессы переработки информации в нервной ткани животных и человека, а также бионика - наука о том, как находки живой природы, реализованные в живых организмах, можно переносить в искусственные системы, создаваемые человеком.

- Гомеостатика - наука о достижении равновесных состояний - при наличии многих действующих одновременно факторов связывает модели биологической кибернетики и технической кибернетики. Кибернетику интересует равновесные состояния в таких системах и способы их достижения.

- Экономическая кибернетика - изучает процессы управления, протекающие в экономике. Социальная кибернетика изучает процессы управления, протекающие в человеческом обществе. Это направление кибернетики тесно смыкается с социальной психологией.

К основным задачам кибернетики относятся: 1) установление фактов, общих для управляемых систем или для некоторых их совокупностей; 2) выявление ограничений, свойственных управляемым системам и установление их происхождения; 3) нахождение общих законов, которым подчиняются управляемые системы; 4) определение путей практического использования установленных фактов и найденных закономерностей.

Лекция 27

Основные определения, термины и понятия управления производством

Управление - это воздействие на объект, выбранное на основании имеющейся для этого информации из множества возможных воздействий, улучшающее его функционирование или развитие. У управляемых систем всегда существует некоторое множество возможных изменений, из которого производится выбор предпочтительного изменения. Если у системы нет выбора, то не может быть и речи об управлении.

Управление - это вызов изменений в системе или перевод системы из одного состояния в другое в соответствии с объективно существующей или выбранной целью. Управлять - это и предвидеть те изменения, которые произойдут в системе после подачи управляющего воздействия (сигнала, несущего информацию). Всякая система управления рассматривается как единство управляющей системы (субъекта управления) и управляемой системы - объекта управления. Управление системой или объектом всегда происходит в какой-то внешней среде. Поведение любой управляемой системы всегда изучается с учетом ее связей с окружающей средой. Поскольку все объекты, явления и процессы взаимосвязаны и влияют друг на друга, то, выделяя какой-либо объект, необходимо учитывать влияние среды на этот объект и наоборот. Свойством управляемости может обладать не любая система. Необходимым условием наличия в системе хотя бы потенциальных возможностей управления является ее организованность.

Чтобы управление могло функционировать, то есть целенаправленно изменять объект, оно должно содержать четыре необходимых элемента: 1. каналы сбора информации о состоянии среды и объекта; 2. канал воздействия на объект; 3. цель управления. 4. способ (алгоритм, правило) управления, указывающий, каким образом можно достичь поставленной цели, располагая информацией о состоянии среды и объекта.

В кибернетике впервые было сформулировано понятие «черного ящика» как устройство, по словам Н. Винера, «которое выполняет определенную операцию над настоящим и прошлым входного потенциала, но для которого не обязательно располагать информацией о структуре, обеспечивающей выполнение этой операции».

Понятие цели и целенаправленность. Основатель кибернетики Н. Винер писал, что «действие или поведение допускает истолкование как направленность на достижение некоторой цели, т. е. некоторого конечного состояния, при котором объект вступает в определенную связь в пространстве и во времени с некоторым другим объектом или событием».

Цель определяется как внешней средой, так и внутренними потребностями субъекта управления. Цель должна быть принципиально достижимой, она должна соответствовать реальной ситуации и возможностям системы (управляющей и управляемой). За счет управляющих воздействий управляемая система может целенаправленно изменять свое поведение. Целенаправленность управления биологических управляемых систем сформирована в процессе эволюционного развития живой природы. Она означает стремление организмов к их выживанию и размножению. Целенаправленность искусственных управляемых систем определяется их разработчиками и пользователями.

Понятие обратной связи. Управление по «принципу обратной связи». Принцип обратной связи характеризует информационную и пространственно-временную зависимость в кибернетической системе. В широком смысле понятие обратной связи, по словам Н. Винера, «означает, что часть выходной энергии аппарата или машины возвращается как вход. В узком смысле для обозначения того, что поведение объекта управляется величиной ошибки в положении объекта по отношению к некоторой специфической цели. В этом случае обратная связь отрицательна, т.е. сигналы от цели используются для ограничения выходов, которые в противном случае шли бы дальше цели». Если поведение системы усиливает внешнее воздействие, то имеем дело с положительной обратной связью, а если уменьшает, - то с отрицательной обратной связью. Особый случай - гомеостатические обратные связи, которые сводят внешнее воздействие к нулю (например, температура тела человека, которая остается постоянной благодаря гомеостатическим обратным связям). Понятие обратной связи имеет отношение к цели управления. Поведение объекта управляется величиной ошибки в положении объекта по отношению к стоящей цели.

Понятие информации. Управление - информационный процесс. Информация - «пища», «ресурс» управления. Поэтому кибернетика есть вместе с тем наука, об информации, об информационных системах и процессах. «Информация» связана со сведениями, сообщениями и их передачей. Бурное развитие в нашем веке телефона, телеграфа, радио, телевидения и других средств массовой коммуникации потребовало повышения эффективности процессов передачи, хранения и переработки передаваемых сообщении информации. «Докибернетическое» понятие информации связано с совокупностью сведений, данных и знаний. Оно стало явно непонятным, неопределенным с возникновением кибернетики. Понятие информации в кибернетике уточняется в математических «теориях информации». Это теории статистической, комбинаторной, топологической, семантической информации.

В отечественной и зарубежной литературе предлагается много разных концепций (определений) информации: информация как отраженное разнообразие; информация как устранение неопределенности (энтропии); информация как связь между управляющей и управляемой системами; информация как преобразование сообщений; информация как единство содержания и формы (например, мысль - содержание, а само слово, звук - форма); информация - это мера упорядоченности, организации системы в ее связях с окружающей средой.

Общее понятие информации должно непротиворечиво охватывать все определения информация, все виды информации. Такого универсального понятия информации еще не разработано. Информация может быть структурной, застывшей, окостенелой. Например, в минералах, машинах, приборах, автоматических линиях. Любая машина - это овеществленная научная и техническая информация, разум общества, ставший предметом. Информация может быть также функциональной, «актуальным управлением». Информация измеримая величина. Она измеряется в битах.

Основные свойства информации: 1) способность управлять физическими, химическими, биологическими и социальными процессами. Там, где есть информация, действует управление, а там, где осуществляется управление, непременно присутствует и информация; 2) способность передаваться на расстоянии (при перемещении инфоносителя); 3) способность информации подвергаться переработке; 4) способность сохраняться в течение любых промежутков времени и изменяться во времени; 5) способность переходить из пассивной формы в активную. Например, когда извлекается из «памяти» для построения тех или иных структур (синтез белка, создание текста на компьютере).

Информация существенно влияет на ускоренное развитие науки систем управления, техники и различных отраслей народного хозяйства. Политика, политическое управление, экономика - это концентрированная смысловая информация, т. е. такая, которая перерабатывается человеческим сознанием и реализуется в различных социальных сферах. Она обусловлена политическими, экономическими потребностями общества и циркулирует в процессе управления производством и обществом. Социальная информация играет огромную роль в обеспечении правопорядка, работы правоохранительных органов, в деле образования и воспитания подрастающих поколений. Информация - первооснова мира, всего сущего. Современным научным обобщением всех информационных процессов в природе и обществе явилась информациология - генерализованная наука о природе информации и законах информации.

Понятие самоорганизации. В современную науку это понятие вошло через идеи кибернетики. Процесс самоорганизации систем обусловлен таким неэнтропийным процессом, как управление. Энтропия - мера неорганизованности, хаоса. Энтропия и информация, как правило, рассматриваются совместно. Информация - это то, что устраняет неопределенность, количество «снятой» неопределенности. Тенденция к определенности, к повышению информативности - процесс негэнтропийный (процесс с обратным знаком).

Лекция 28

Общие понятия о технических средствах управления

Технические средства управления - неотъемлемая часть технического оборудования любого предприятия. Слабое применение средств оргтехники приводит к снижению производительности труда и эффективности работы управленческого и технического персонала.

Для использования новых технических средств и технологий приспособлены делопроизводственные процессы, т.к. для создания и обработки документов используются стандартные операции. Достаточно четко можно представить и структуру документов большинства организаций. Для документирования определенных управленческих действий используются стандартные виды и разновидности документов. Стандартная структура формуляра и текста управленческих документов. Кроме того, значительная часть управленческих операций (в частности, все делопроизводственные операции) носит формально-логический характер, т.е. сравнительно легко поддается расчленению на более простые операции.

Итак, в настоящее время имеют место, с одной стороны, насущная необходимость использования современной техники и технологии в управленческих процессах, с другой - объективные предпосылки для их реализации.

На сегодняшний день материальной базой для внедрения новых управленческих технологий является современный офис. Современная концепция офисной деятельности сформировалась относительно недавно - к началу 80-х гг. ХХ в. До этого речь шла только о конторской деятельности, а ее оптимизация связывалась с механизацией, а затем и автоматизацией ряда вспомогательных, большей частью рутинных управленческих операций (в первую очередь делопроизводственных).

Бурное развитие техники, программного обеспечения, средств коммуникации привело к изменению основного содержания офисной деятельности. В настоящее время в ее основу положено широкое использование компьютерных информационных технологий и современных технических средств. Богатейший опыт высокоразвитых стран и российский опыт последних лет наглядно свидетельствуют: офисная деятельность (т.е. управленческая деятельность, основанная на использовании современных технологий, оснащенная современными средствами оргтехники) способствует повышению производительности управленческого труда, качества принимаемых решений, улучшению управляемости и прогнозируемости бизнеса. Наличие у фирмы современного офиса является наглядным подтверждением ее респектабельности и надежности.

В нашей стране развитие офисной деятельности и ее теоретическое осмысление связано со становлением новых социально-экономических отношений. За последние годы в России образовалось множество новых фирм, больших и малых, ориентированных на работу в условиях рынка. Перед ними стоят проблемы обустройства своего офиса. Созданием современных офисов озаботились также государственные организации и предприятия.

Средства составления текстовых документов.

Средства копирования и оперативного размножения документов.

Средства обработки документов.

Средства поиска, хранения и транспортирования документов.

Мебель и оборудование, специализированные для служебных помещений.

Средства сигнализации и информации конторские.

Лекция 29

Использование компьютерной техники в производстве

Современное производство характеризуется широким использованием компьютерной техники во всех сферах деятельности персонала. В условиях рынка значительно усложняется методика и технология внутрифирменного планирования, обусловленные зависимостью объемов выпуска товаров от ры-ночного спроса, ростом требований к качеству продукции, расширением номенклатуры производимых товаров и услуг, обновлением и улучшением выпускаемой продукции, развитием новых рыночных отношений между предприятиями и потребителями и иными внешними и внутренними факторами. Новые рыночные отношения основаны на повышении роли и самостоятельности экономистов-менеджеров, в первую очередь руководителей всех уровней управления, в обосновании я принятии оптимальных планово-управленческих решений, направленных на рациональное использование ограниченных производственных ресурсов и получение наибольших экономических результатов. В соответствии с новыми рыночными требованиями разработка оптимальных планов производства и реализации продукции становится в настоящее время нормой хозяйствования на всех отечественных предприятиях и фирмах различных форм собственности.

Основой оптимального хозяйствования, как свидетельствует передовой отечественный и зарубежный опыт, служат не только рыночные отношения, но и передовая техника, и технология производства, высокий профессионализм и трудовая отдача персонала, общие цели и методы их достижения. Широкое применение компьютерной техники в планировании и управлении современным сложным производством во многом способствует достижению высоких конечных результатов на каждом предприятии. Внутрифирменное планирование в рыночных условиях невозможно без использования персональных компьютеров. Объем планово-экономической информации, необходимой в ходе составления планов предприятия, настолько велик, что для ее своевременного анализа и правильной оценки требуется повсеместное применение компьютерных средств сбора, передачи и обработки. Выбор правильных планово-управленческих решений связан с рассмотрением и оценкой большого числа альтернативных вариантов, требующих проведения сложных и трудоемких расчетов. Так, при обработке на двух станках четырех деталей, имеющих разную трудоемкость и себестоимость, возникает около 100 возможных вариантов планирования работ. Поэтому современные системы внутрихозяйственного планирования предполагают использование совершенной компьютерной техники.

1. Фінансовий контроль
2. Тема семинара
3. и осуществляет перевозку грузов и-или пассажиров
4. Укажите правильное объяснение постановки запятой или её отсутствия в предложении- Мгновенно сверкнула н
5. Ориоль Ги де Мопассан МонтОриоль ЧАСТЬ ПЕРВАЯ I Первые посетители водолечебницы ранние пташки
6. Функциональная асимметрия мозга в онтогенезе
7. Практикум для студентов ДФО и ЗФО электронное издание
8. електричний душ і місцеву франклінізація
9. Контрольная работа- Механизм административно-правового регулирования
10. К вузам относятся университеты политехнические институты индустриальные институты отраслевые институт
11. 11 ГОЛОВАТА Наталія Валеріївна ХАРАКТЕР ФАЗОВИХ РІВНОВАГ ТА ТЕРМОДИНАМІЧНІ ВЛАСТ
12. Философская антропология
13. Введение Флора земли ~ неиссякаемая кладовая лекарственных средств
14. Тип мышления характеризующийся быстротой протекания отсутствием четко выраженных этапов минимальной осо
15. Лабораторная работа 2 ПОИСК И РАБОТА С ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ СЕТИ ИНТЕРНЕТ Теоретическая част
16. Условия эксплуатации и их влияние на конструкцию электронной аппаратуры
17. Казаки (конец XV - первая половина XVII вв)
18. Своеобразие авторского подхода к изображению героя в повести Очарованный странник
19. тематического внимания и интереса обществоведов лишь в последние годы
20. ПЕРЕЧИСЛИМЫЕ или перечисляемые

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе