|
Самодействующие механизмы и устройствавведение
План
1 Исторические сведения 2 Цель и задачи предмета 3 Связь с другими дисциплинами
1 Исторические сведения
Первые попытки создания самодействующих механизмов и устройств предпринимались еще в глубокой древности.
Первый торговый автомат Около 2300 лет назад Египтом правил Птолемей II Филадельф. Жил он в городе Александрии. Покровительствовал развитию науки, техники, литературы и искусства. Птолемей II любил удивлять новинками искусства и техники гостей из Индии, Аравии, Причерноморья. Одна из диковин, установленная возле храма, приводила в изумление горожан и чужестранцев. Верующие, моля об отпущении грехов и избавлении от недугов, опускали пятидрахмовую монету в щель статуи льва, и из пасти зверя выливалась порция «священной» воды.
Все очень просто! Но в те времена верили в чудо, автомат помогал церковнослужителям набивать карманы драхмами. Итак, биография торгового монетного автомата, обслуживающего нас в магазине и на улице, началась еще до нашей эры.
„Волшебник” Герона Александрийского
«Волшебник» прятался под алтарем в подвале. После разведения огня воздух в пустотелом цилиндре 1 подогревался, давление в нем возрастало. Под давлением воздуха вода из сосуда 2 по трубке 3 переливалась в сосуд 4, висящий на цепи. Сосуд 4, наполняясь водой, становился тяжелее и опускался вниз. Он натягивал цепь, накрученную на дверные оси 5. Дверь открывалась. Огонь погас — дверь закрылась. Конечно, никто об этом не знал. Люди думали, что это сами боги открывали дверь храма. «Волшебство» укрепляло веру в богов, а это было выгодно жрецам. «Волшебник» - автомат работал, используя энергию воздуха и воды. Так в I—II вв. до н.э. было положено начало пневматической и гидравлической автоматике. Описан «волшебник» Героном Александрийским, знаменитым ученым глубокой древности, в работе «Пневматика», созданной около 120 лет до н. э.
Первые промышленные образцы автоматических устройств. Первыми промышленными образцами автоматических устройств являются автоматический регулятор уровня воды в паровой машине И. И. Ползунова (1765 г.) и автоматический регулятор скорости в паровой машине Дж. Уатта (1782 г.). В развитие теории автоматического регулирования и средств автоматизации вложен труд многих ученых и инженеров.
Автоматический регулятор И.И. Ползунова
На рисунке 3 изображена схема автоматического поплавкового регулятора уровня воды в паровом котле. При снижении уровня воды в котле поплавок 1 опускался, рычаг 3 заслонкой 2 приоткрывал отверстие для впуска воды в котел. И наоборот, при увеличении уровня воды поплавок поднимался, и заслонка закрывала трубу. Изобретение первого регулятора для парового котла положило начало автоматизации котельных установок. Сегодня в котельных установках используются автоматические приборы давления пара, температуры, уровня, регуляторы питания котла водой, топливом, воздухом и др. Автоматические системы взаимосвязано ведут регулирование параметров. Принцип поплавковых измерителей и регуляторов уровня, изобретенные более двухсот лет назад, широко используется в современных автоматических устройствах.
У английского столяра Уатта было два сына. Одного учили коммерческому делу. Другой, Джемс, с детства проявил склонность к механике. Делал игрушки, модели. Много читал, интересовался разными науками. Работал механиком при университете в Глазго.
В 1784 г. Джемс Уатт получил патент на центробежный регулятор скорости оборотов. Регулятор (рис. 4) соединен с валом паровой машины. При увеличении числа оборотов вала 1 регулятора под действием центробежной силы шары 2 расходились, поднимаясь на шарнирах, и тянули за собой муфту 3. Через рычаг 4 движение передавалось задвижке 5, которая перекрывала отверстие для впуска пара в цилиндр паровой машины. Число оборотов машины при этом уменьшалось, а регулятор увеличивал подачу пара. Вращение вала паровой машины становилось равномерным. Задача регулятора — автоматически поддерживать постоянное число оборотов вала. Центробежные регуляторе Уатта и сейчас используются для регулирования скорости вращения вала машин-двигателей, например гидротурбин. На рисунке 5 показана упрощенная схема автоматического регулирования скорости вращения турбины на гидроэлектростанции. При увеличении числа оборотов вала 6 гидротурбины муфта 5 переместится вверх и заставит рычаг 4 передвинуться вверх. Вместе с рычагом изменит свое положение и шток 3 поршня золотника. Масло станет поступать в верхнюю полость цилиндра и поршень 2 опустится вниз. Заслонка 7 уменьшит подачу воды к гидротурбине. Скорость вращения вала 6 становится постоянной.
Отечественная наука. Отечественная наука в области автоматического регулирования производственными процессами по своим достижениям занимает одно из первых мест в мире. Основоположником теории автоматического регулирования считается профессор Петербургского технологического института И.А. Вышнеградский, опубликовавший в 1876 г. свой труд «Об общей теории регуляторов», а в 1878 г. — работу «О регуляторах непрямого действия». Идеи Вышнеградского развивали его ученики и последователи — А.М. Ляпунов, В.Л. Кирпичев, К.Э. Рерих и др. Так, в 1892 г. была опубликована работа А.М. Ляпунова «Общая задача об устойчивости движения», которая явилась значительной вехой в развитии теории автоматического регулирования. Первые автоматические системы, основанные на использовании электрической энергии, создаются в 1870 г. А.П. Давыдов в 1880 г. разработал проект первой электрической следящей системы, в 1888 г. К.Э. Циолковский предложил автоматический регулятор, предназначенный для стабилизации полета дирижабля. В 1909 г. профессором Н.Е. Жуковским был впервые создан учебный курс по регулированию и выпущена книга, содержащая классическое изложение теории регуляторов прямого действия. В современном промышленном производстве все большее значение придается автоматизации. Усложняется оборудование и технологические процессы, повышаются требования к качеству выпускаемой продукции. Управление современными технологическими комплексами зачастую вообще невозможно без средств автоматизации. Автоматизация способствует росту производительности труда, повышению эффективности и других показателей производства. Одним из показателей высокого уровня автоматизации, достигнутого в наше время, является создание космических кораблей, атомных электростанций. Использование средств вычислительной техники дает возможность реализовать не только методы автоматического управления технологическими процессами, но и решить задачу создания современных автоматизированных технологических комплексов (АТК).
2 Цель и задачи предмета.
Важную роль в достижении намеченных рубежей по развитию экономики страны и. самому быстрому внедрению новых прогрессивных идей и методов ускорения развития промышленности строительных материалов, играет своевременная и качественная подготовка специалистов, которые разрабатывают ее и обеспечивают в сжатый срок внедрение в действие средств автоматизации. В результате изучения дисциплины студенты должны при разработке и изучении конкретных систем управления для строительных агрегатов изучать объект управления, определять критерии (цели) управления, уметь разрабатывать алгоритмы (правила), по которых должна действовать система для достижения поставленной цели в данных производственных условиях; установить объем необходимой для управления информации и выбрать средству; для технической реализации синтезированной системы управления с учетом новейших достижений науки и техники. Студенты, как будущие специалисты, должны быть способны на качественно новом уровне решать вопрос управления сложными технологическими процессами металлургических производств, что определяется современным состоянием теории и практики создания АСУ, АСУТП на базе средств вычислительной техники. Поэтому при изучении АСУТП разных технологических процессов необходимо на первый план выдвигать материалы по программному обеспечению УВМ и по использованию микропроцессорной техники.
3 Связь с другими дисциплинами
Изучение предмета основывается на знаниях, полученных студентами на предметах "Математика", "Основы информатики", "Черчение", "Электротехника и электрические измерения", "Электроника, микроэлектроника и схемотехника", "Микропроцессорная техника", "Основы проектирования", "Основы метрологии и средства технологического контроля". Предмет является базой для изучения предметов "Монтаж и наладка технических средств автоматизированных систем", "Эксплуатация и ремонт технических средств автоматизированных систем".
Контрольные вопросы
1 Когда было положено начало автоматизации? 2 Когда было положено начало промышленной автоматики? 3 Кто из отечественных ученых сделал вклад в развитие теории автоматического регулирования? 4 Зачем нужна автоматизация? 5 Какие основные задачи ставит перед собой предмет «Автоматизация технологических процессов»?
Литература
1 И.И. Гармаш Занимательная автоматика. - К.; «Радянська школа», 1982. [стр. 9 - 12] 2 Кочетов В.С. Автоматизация производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов.- Л.; Стройиздат, 1981. [стр. 7 - 10] ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
Основные ПОНЯТИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПРОЦЕССЕ
План
1 Значение автоматизации. (СРС - Д/З) 2 Состав производственных процессов.
1 Значение автоматизации
Автоматизация технологического процесса и производства есть одной из важнейших черт применения достижений современной науки и техники в промышленности. Она обеспечивает интенсификацию производства, рост конечных результатов всестороннюю эффективность с минимальными расходами топлива, энергии, трудовых ресурсов. Важное значение автоматизации в решении задач, стоящих перед экономикой страны, видно из приведенного ниже короткого анализа ее влияния на промышленное производство. Во-первых, автоматизация базируется на четкой упорядоченности автоматизированных производственных процессов и вызывает необходимость их глубокого изучения и организации, как определенной системы взаимосвязанных элементов (машины и человека), а также механизма их взаимодействия, которые обеспечивают достижение выбранных целей. Тем самым работники производства получают возможность лучше понять технологические процессы как единственные целые, увидеть и оценить взнос разных элементов в результат производства. Это само по себе важно для повышения организации производства и управления им даже обычными средствами, не говоря уже о прямом эффекте автоматизации, за счет повышения качества функционирования управления процессами и оборудованием. Во - вторых, автоматизация создает условия для неограниченного применения в производстве новой высокопродуктивной и сложной техники и многосвязных технологических процессов, за счет обеспечения быстродействующего и надежного управления всеми режимами работы, как правило традиционное регулирование хода процессов не в состоянии оценивать и учитывать многочисленные положения производственных ситуаций и возмущений, а потому мало пригодное для сложных технологий. В-третьих, это возможность обеспечения оптимального управления. Автоматизация позволяет реализовать интуитивные стремления руководителя производства, обоснованно выбирать, принимать наиболее целесообразные в данной ситуации решения по бережливому расходу топлива, сырьевых и других ресурсов, и в то же время качественному и безопасному ведению процесса. Особенно большое значение автоматизации в освобождении работников современного производства от утомительной однообразной ручной работы, от непосредственного участия в процессе с вредными условиями труда. В-четвертых, автоматизация способствует сокращению численности работников производства, делает труд людей более производительным и более эффективным в результате применения ЭВМ и специальных устройств для учета, запоминания и обработки многочисленных показателей, нормативов и характеристик производств, дистанционного управления и обслуживания комплексов машин, измерения и анализа качества продукции в труднодоступных и опасных для человека зонах. В - пятых современная автоматизация производства прокладывает дорогу к полностью автоматизированным производствам, к заводам - автоматам будущего. Преимущества автоматизированных производств не сразу были поняты и использованы даже самими разработчиками, а лишь постепенно в процессе многолетней работы по созданию внедрению и усовершенствованию автоматизации производства.
2 Состав производственных процессов.
Схема производственного процесса показана на рисунке 1.1. В процессе производства сырьевые материалы, или исходная продукция, под воздействием энергии в условиях заданной технологии подвергаются обработке и переработке с соблюдением экономических факторов, в результате чего обеспечивается получение готовой продукции или изделий с заданными свойствами. Производственные процессы состоят из ряда процессов: технологических, вспомогательных, контроля и управления.
Технологические процессы являются основными на промышленных предприятиях, в результате которых происходит механическая, тепловая, химическая и другие виды обработки материалов, т. е. физические или химические изменения продукции. Каждый технологический процесс осуществляется, как правило, на определенном, наиболее эффективном для данного процесса, оборудовании, например обжиг сырьевой смеси в производстве цемента — во вращающейся печи, помол клинкера — в шаровой многокамерной мельнице и т. п. Вспомогательные процессы могут быть самые разнообразные: транспортные, преобразование энергии и др. В зависимости от необходимости во вспомогательных процессах используются различное оборудование, насосы, транспортеры, дозаторы и др. Контроль и управление производственными процессами обеспечивают своевременный выпуск продукции заданного качества. Технологические процессы бывают непрерывными и периодическими. Непрерывные процессы — это процессы, для которых характерны непрерывная подача и перемещение материалов (от начальной стадии — поступления материала или сырья в производство до выхода обработанной или готовой продукции), а также тепловая обработка материалов в потоке (помол сырья в шаровой мельнице, обжиг сырьевой смеси в обжиговой вращающейся печи в производстве цемента). Периодические процессы — это процессы, при которых обработка материалов (изделий) осуществляется в аппаратах периодического действия (отдельные участки производства асбестоцементных труб).
Контрольные вопросы
1 Значение автоматизации в промышленности 2 Из каких процессов состоит производственный процесс?
Литература
1 Кочетов В.С. Автоматизация производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов.- Л.; Стройиздат, 1981. [стр. 11 - 14]
![]() ![]() Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... ![]() Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... ![]() Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... ![]() Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|