MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL RUSIEI

Instituția de învățământ bugetară de stat federală

educatie inalta

NIZHNEVARTOVSK OIL COLLEGE (filiala)

bugetul federal al statului instituție educațională

educatie inalta

„Iugorski Universitate de stat»

MDK 04.01 " Baza teoretica dezvoltarea si modelarea sistemelor simple de automatizare, tinand cont de specificul proceselor tehnologice"

Instrucțiuni pe un proiect de curs

pentru studenti institutii de invatamant

învăţământul secundar profesional

toate forme de educație (part-time, full-time)

după specialitate 15.02.07. Automatizarea proceselor tehnologice și a producției

Nijnevartovsk 2016

Considerat

La o reuniune a PCC ETD

Proces-verbal nr.5 din 24.05.2016

Președintele PCC

M. B. Zece

APROBA

Adjunct director pentru managementul resurselor de apă

NNT (filiala) FGBOU VO "YUGU"

R.I. Khaibulina

« » 2016

Corespunde la:

1. Standard de stat federal (FSES) în specialitatea 15.02.07. Automatizarea proceselor tehnologice și a producției (pe industrie) aprobată la 18 aprilie 2014 (Ordin Nr. 349)

Dezvoltator:

Zece Marina Borisovna, mai sus categoria de calificare, profesor al Colegiului Petrol din Nijnevartovsk (filiala) FGBOU VO „Universitatea de Stat de Sud”.

INTRODUCERE

Orientările pentru proiectul de curs privind MDK 04.01 „Bazele teoretice pentru dezvoltarea și modelarea sistemelor simple de automatizare, ținând cont de specificul proceselor tehnologice” pentru studenții cu normă întreagă și cu fracțiune de normă sunt elaborate în conformitate cucerințele federale standard de stat(FGOS) la specialitatea 15.02.07. Automatizarea proceselor tehnologice și a producției (pe industrie), program de lucru modul profesional PM 04Dezvoltarea si modelarea sistemelor simple de automatizare, tinand cont de specificul proceselor tehnologice

Proiectul de curs își propune să consolideze și să sistematizeze cunoștințele studenților, să dezvolte abilități în munca independentă și să-i învețe să aplice practic cunoștințele lor teoretice în rezolvarea problemelor. producție și tehnică caracter.

Scopuri didactice proiectarea cursului sunt: ​​învăţarea elevilor Abilități profesionale; aprofundarea, generalizarea, sistematizarea și consolidarea cunoștințelor privind MDT; formarea deprinderilor și abilităților de muncă mentală independentă; verificarea cuprinzătoare a dezvoltării competențelor profesionale și generale.

Acest manual își propune să asiste studenții în implementarea proiectului de curs pe MDK 04.01 „Baze teoretice pentru dezvoltarea și modelarea sistemelor simple de automatizare, ținând cont de specificul proceselor tehnologice”

Proiectul de curs se desfășoară în urma studierii părții teoretice a MDK 04.01 „Baze teoretice pentru dezvoltarea și modelarea sistemelor simple de automatizare, ținând cont de specificul proceselor tehnologice”

Scopul proiectului de curs este de a stăpâni metodele de dezvoltare și modelare a sistemelor de control automat, trasarea caracteristicilor de timp și frecvență și cercetarea sistemelor de control automat, precum și dobândirea de abilități în utilizarea literaturii tehnice, a cărților de referință, documente normative. Lucrarea la un proiect de curs contribuie la sistematizarea, consolidarea, aprofundarea cunoștințelor dobândite de studenți în cursul pregătirii teoretice, aplicarea acestor cunoștințe pentru o rezolvare cuprinzătoare a sarcinilor. Ca rezultat al proiectului de curs, studenții ar trebui să stăpânească competențe profesionale:

PC 4.1 Analizează sistemele automate de control, ținând cont de specificul proceselor tehnologice.

PC 4.2 Selectați dispozitivele și instrumentele de automatizare, ținând cont de specificul proceselor tehnologice.

PC4.3 Desenați diagrame ale unităților, blocurilor, dispozitivelor și sistemelor de control automate specializate.

PC 4.4 Calculați parametrii circuitelor și dispozitivelor tipice

Subiectul proiectului de curs este selectat în funcție de locul de practică

2 STRUCTURA proiectului de curs

Proiectul de curs constă din două părți: notă explicativăși partea grafică.

Structura notei explicative:

Pagina titlu;

lista de foi ale părții grafice;

sul simboluriși abrevieri acceptate;

introducere;

Capitolul 1;

capitolul 2;

capitolul 3;

concluzie;

lista bibliografică;

aplicatii.

Partea grafică este formată din două foi de format A1, în timp ce desenele și diagramele pot fi dezvoltate în format A1 sau A2, un set specific de părți grafice este determinat într-o sarcină individuală și poate include următoarele diagrame și desene:

schema de automatizare functionala;

schema electrică externă;

scheme de circuite;

diagrame de cablaj;

schema bloc a controlerului.

3 CONȚINUTUL PROIECTULUI CURSULUI

Introducere

Introducereconține următoarele secțiuni:

A.Relevanța subiectului proiectului(justificarea necesității studierii problemelor legate de subiectul cercetării), de exempluRelevanța creării sistemelor de control automatizate a crescut semnificativ, datorităccostul de întreținere a personalului de întreținere și de întreținere a mediului mediu inconjurator ;

b.Un obiect -(un set de conexiuni și relații de proprietăți care există în mod obiectiv în teorie și practică și servește drept sursă de informații necesare cercetătorului). Obiectul cercetării este fenomenul sau procesul realității obiective, la care activitati de cercetare subiect, de exemplu, pentru tema „Dezvoltarea unui sistemautomatizarea sondelor ESP, SRP și AGZU pe un cluster de sonde”, obiectul va fi un cluster de sonde;

V.Articolcercetare (mai specific și include doar acele conexiuni și relații care fac obiectul unui studiu direct în acest proiect, stabilește limitele cercetării științifice). În fiecare obiect se pot distinge mai multe subiecte de studiu, dar în lucrare trebuie indicat un subiect de studiu. Subiectul studiului este determinat de proprietățile specifice ale obiectului, de exemplu, pentru subiectul „Dezvoltarea unui sistemautomatizarea sondelor ESP, SRP și AGZU pe un cluster de sonde”, subiectul va fi puțurile ESP, SRP și AGZU;

Din subiectul studiului urmează scopul și obiectivele acestuia.

G.țintă (este formulat pe scurt și extrem de precis, în sens semantic exprimând principalul lucru pe care cercetătorul intenționează să-l facă).

Exemple: 1.Scopul proiectului este dezvoltarea unui sistem de automatizare bazat pe instrumente de automatizare optim adecvate. Modelarea unui sistem de control automat durabil și de înaltă calitate

Scopul se concretizează și se dezvoltă în sarcinile studiului.

Sarcina trebuie formulată folosind un verb la infinitiv, de exemplu: dezvolta, analizează, identifică etc.

Prima sarcină, de regulă, este asociată cu identificarea, clarificarea, aprofundarea, justificarea metodologică a esenței, naturii, structurii obiectului studiat. De exemplu, analizați scopul obiectelor și dezvoltați o diagramă bloc a unui grup de puțuri

Al doilea- cu o analiză a stării reale a subiectului de cercetare, dinamică, contradicţii interne ale dezvoltării. De exemplu, pentru a analiza tehnologia de lucru și principalele caracteristici tehnice ale AGZU, pentru a determina parametrii de automatizare și condițiile de funcționare a echipamentelor de automatizare.

Al treilea și al patrulea- cu metode de transformare, modelare, verificare, sau cu identificarea căilor și mijloacelor de creștere a eficienței ameliorării fenomenului, proces în studiu, i.e. cu aspecte practice ale muncii, cu problema gestionării obiectului studiat. De exemplu, dezvoltați o schemă de automatizare, determinați modalități conexiuni externe echipamente de automatizare, explorarea metodelor de instalare, reparare, verificarea echipamentelor de automatizare, determinarea eficienței economice

Metode de cercetareinclud utilizarea unor metode specifice de cercetare teoretică și empirică, de exemplu: analiza literaturii științifice și metodologice, sursele documentare etc.

Structura și domeniul de activitate(indicați din ce structură

Lucrarea constă din elemente: introducere, număr de capitole, paragrafe, concluzie, listă bibliografică, cu indicarea numărului de titluri, precum și a volumului de lucrări în pagini etc.).

Volumul introducerii este de 2-3 pagini.

2 CARACTERISTICI ALE ELEMENTELOR SISTEMULUI AUTOMAT DE REGLARE (ACS)

2.1 Caracteristicile tehnologice ale obiectului reglementării

În această subsecțiune a proiectului de curs, este necesar să se sublinieze pe scurt tehnologia și principalul caracteristicile tehnologice obiectul de reglementare considerat.

2.2 Model matematic obiect de reglementare

Este necesar să se traseze răspunsul tranzitoriu al obiectului reglat în funcție de varianta la o scară dată.

În funcție de tipul de răspuns tranzitoriu, este necesar să se determine care legături dinamice tipice le corespunde obiectului de reglare prin proprietăți dinamice. Notați funcția de transfer a acestor legături și determinați valorile numerice ale coeficienților din grafic.

De exemplu:

În funcție de răspunsul tranzitoriu luat experimental (Figura 2.1), determinăm funcția de transfer a obiectului de control.

Obiectul de reglare corespunde conexiunii în serie a mai multor legături aperiodice și legăturii de întârziere, deci funcția sa de transfer

Рτ , (2.1)

Pentru a determina valorile numerice ale coeficiențilorK 1, T1, τ1 conform graficului găsim valoarea constantă a parametrului reglabilh gură, h gură = 14. Să trecem la unități relative, luând valoareah gură pentru 1, împărțiți segmentul rezultat în zece părți egale, marcați punctele a = 0,7,i=0,3. Determinați timpul corespunzător acestor puncte conform programuluit i=9,8 și t A =11,8. Acceptați valoaream=3.

Conform tabelului 7.8, determinăm valoarea coeficienților constanți T a *, A in absenta, IN in absenta, pentru a=0,7 și i=0,3 in functie de gradmfuncție de transfer

m = 3,

T7* = 0,277,

A 37 \u003d 1.125,

B 37 = 1,889.

Determinați timpul de întârziere al obiectului reglementat

, (2.2)

Determinați constanta de timp a obiectului reglat

(2.3)

T 1 = 0,277 (11,8 – 9,8) = 1,19

Determinați câștigul obiectului reglementat

în
(2.4)

Undeh gură - valoarea constantă a valorii reglementate.

Deoarece ni se dă un răspuns tranzitoriu, atunci Xîn = 1, deci

K 1 = h gura, (2,5)

K 1 =14

Ca rezultat, obținem funcția de transfer SAU sub formă

-7,5r

2.3 Determinarea setărilor optime ale controlerului

În conformitate cu legea de control dată (date inițiale), este necesar să se determine funcția de transfer a controlerului automat și să se calculeze setările.

De exemplu:

Conform datelor inițiale, legea de reglementare este proporțională.

Ecuația legii de reglementare are forma:

y = Kε (2.6)

Undey - valoarea de iesire;

K - câștig;

ε este nepotrivirea.

Să scriem legea de reglementare în vedere generala:

X afară = K 2 X in (2,7)

Să definim funcția de transfer a controlerului automatW 2 (p)

X afară (p) \u003d K 2 X în (p)

W 2 (p) = K 2 (2,8)

Determinăm setările controlerului conform formulelor VTI (tabelul 7.13):

Caracteristica obiectului:

(2.9)

Definim limita de proporționalitate:

δ = 2 K 1 , (2.10)

δ \u003d 2 * 14 \u003d 28

Determinați câștigul controlerului automatK 2 :

(2.11)

Ca rezultat, obținem funcția de transfer AR sub forma

W 2 (p)=0,035

2.4 Modelul matematic al actuatorului și traductorului de măsurare

Motoarele electrice cu curent alternativ sunt utilizate pe scară largă ca dispozitive de acționare în ACS. În sistemele în care este necesară controlul vitezei actuatorului, se folosesc motoare electrice asincrone trifazate cu rotor de fază. Dacă nu este necesar controlul vitezei, atunci se folosesc motoare electrice cu rotor cu colivie. Motoarele asincrone bifazate sunt utilizate pe scară largă ca dispozitive de acționare de putere mică. Proprietățile dinamice ale motoarelor electrice asincrone sunt determinate de ecuația diferențială

(2.12)

unde T m – constanta de timp electromecanica a motorului electric, s;

LA R - coeficientul de transmisie al motorului electric;

U R – tensiune pe rotor, V;

Q este viteza unghiulară a rotorului, rad/s.

Constanta de timp electromecanica T m în funcție de inerție, SAU poate fi în T m =0,006÷2 s. Într-un proiect de curs, de exemplu, luăm T m = 2s.

Conform datelor inițiale, de exemplu, K R =4, deci funcția de transfer IM:

(2.13)

Traductorul de măsurare din punct de vedere al proprietăților dinamice corespunde legăturii de amplificare. Ecuația lui:

X afară \u003d KX în (2.14)

Câștig K = 1, de unde funcția de transfer a IP:

W 5 (p)=1 (2.15)

3 SCHEMA STRUCTURALĂ A SISTEMULUI DE REGLARE AUTOMATĂ

3.1 Reglementare proces tehnologic

Este necesar să se selecteze tipurile de elemente ATS, să se furnizeze o descriere a principiului lor de funcționare, specificații. Descrieți funcționarea sistemului de control automat.

3.2 Schema structurală a unui sistem de control automat deschis pentru influențe master și perturbatoare

Este necesar să se elaboreze o diagramă bloc a sistemului de control automat pentru influențele de conducere și perturbatoare. Determinați funcția de transfer a sistemului deschis.

De exemplu.

Figura 3.1 - Diagrama bloc

Calculăm funcția de transfer a elementelor conectate în serie

Funcția de transfer a ACS deschis în funcție de acțiunea principală

(3.1)

Funcția de transfer a unui ACS deschis pentru acțiune perturbatoare

(3.2)

3.3 Schema structurală a unui sistem închis de control automat prin master și influențe perturbatoare

Să determinăm funcția de transfer a unui ACS închis în funcție de influența de conducere (Figura 3.1):

(3.3)

Să determinăm funcția de transfer a unui ACS închis în funcție de efectul perturbator (Figura 3.1):

(3.4)

4 STABILITATEA SISTEMULUI DE REGLARE AUTOMATĂ

4.1 Stabilitate conform criteriului Hurwitz. Câștig critic

Conform criteriului Hurwitz, sistemul este stabil dacă pentru a 0 >0 determinanții Hurwitz sunt pozitivi. Fie ecuația caracteristică a sistemului considerat

3.36r 4 +10.14r 3 +11.37r 2 +5.57r+2.17=0

Calculăm determinanții Hurwitz

Δ 1 \u003d 10.14

Concluzie: sistemul este stabil.

Determinăm câștigul de limită prin criteriul Hurwitz.

Înlocuim factorii de câștig cu denumiri de litere.

W 2 (p)= K 2

W 3 (p)= K 3

W 5 (p)= K 5

Calculăm funcția de transfer a ACS.

Astfel, ecuația caracteristică a sistemului are forma:

K 2 K 1-5 =0

Să facem un înlocuitor K 2 K 1-5 = K gr.

3.36r 4 +10.14r 3 +11.37r 2 +5.57r+1+ K gr =0

Compunem determinantul Hurwitz:

Sistemul se află la limita stabilității dacă unul dintre determinanții Hurwitz este egal cu 0.

Din expresia rezultată, determinămK gr.

642,17-102,81-102,81 K gr -104,24=0

102,81 K gr = -435,12

K gr = 4,23

Astfel câștigul criticK gr = 4,23.

4.2 Stabilitate conform criteriului Mihailov. Câștig critic

Conform criteriului Mihailov, sistemul este stabil dacă hodograful Mihailov trece secvenţial în sens invers acelor de ceasornic.n-sferturi din planul complex la modificarea ω=0 ÷ +
. Fie ecuația caracteristică a sistemului:

3.36r 4 +10.14r 3 +11.37r 2 +5.57r+2.176=0

Polinom Mihailova:

Având în vedere valorile ω=0 ÷ +
construirea unui hodograf Mihailov.

Calculul trebuie făcut programatic. De exemplu folosindEXEL. Să creăm un program pentru acest exemplu.

B2=3,36*B1^4-11,37*B1^2+2,176

B3=-10,14*B1^3+5,57*B1

Tabelul 4.1 - Rezultatele calculului

Hodograful trebuie construit folosind mediul software.

Figura 4.1 - Hodograful lui Mihailov

Concluzie: sistemul este stabil.

Determinăm coeficientul de limită conform criteriului Mihailov.

Ecuația caracteristică pentru câștiguri necunoscute are forma:

3.36r 4 +10.14r 3 +11.37r 2 +5.57r+1+ K gr =0

Polinomul lui Mihailov este egal cu:

F(jω)

Sistemul se află la limita stabilității dacă hodograful Mihailov trece prin origine la o frecvență ω≠0. Prin urmare, sistemul se află la limita stabilității dacă părțile reale și imaginare sunt egale cu 0.

4.3 Stabilitate conform criteriului Nyquist. Marja de stabilitate a amplitudinii și fazei

Pentru ca sistemul să fie stabil într-o formă închisă, este necesar și suficient ca hodograful AFC al unui sistem deschis stabil să nu acopere un punct din planul complex cu coordonate

(-1;0) la modificarea ω=0 ÷ +0. Un sistem deschis este considerat stabil dacă constă din legături standard stabile.

Să fie funcția de transfer a sistemului deschis.

Definim AFC:

Cererea de valori
construim AFC-ul unui sistem deschis folosindexcela:

Tabelul 4.2 - Rezultatele calculului

Figura 4.3 - Hodograph AFC

Concluzie: sistemul este stabil

Marja de stabilitate în amplitudine și fază este determinată de hodograful AFC al unui sistem deschis

Marja de stabilitate a amplitudinii ΔА=0,74

Marja stabilității fazei Δφ=130 0

5 CALITATE ACS

5.1 Graficul de tranziție

Graficul procesului tranzitoriu poate fi construit folosind metoda trapezoidală. Pentru a face acest lucru, este necesar să determinați AFC-ul unui sistem închis, să evidențiați răspunsul real în frecvență, să graficați DFC. Apoi efectuați operațiile în următoarea secvență.

Să luăm în considerare construcția unui grafic al procesului tranzitoriu folosind un exemplu.

Determinăm AFC al unui sistem închis:

Construirea unui grafic DCH

Tabelul 5.1 - Rezultatele calculului DFC

Împărțim DFC în trapeze, astfel încât două laturi ale fiecărui trapez să fie paralele cu axa ω, a treia coincide cu axa P.

Figura 5.1 - Răspunsul efectiv în frecvență

Determinăm pentru fiecare trapez ω 0 , ω d , h 0.

De exemplu, 1 trapez: ω 0 =0,54.

ω d =0 ,31

h 0 =45,5

Calculăm valoarea X pentru fiecare trapez:

În funcție de valoarea X, găsim valorile din tabelh X funcții, date de valorile lui τ, pentru fiecare trapez.

Sistemele de automatizare și control sunt adesea complexe și costisitoare. Prin urmare, efectuarea de experimente fizice asupra lor este imposibilă sau impracticabilă. În cercetare sistemele existente trebuie să se bazeze pe rezultatele observațiilor comportamentului lor și atunci când creează sistem nou- utilizați analogii sau presupuse date despre funcționarea acestuia.

O ieșire care vă permite să obțineți estimări cantitative, este implementarea modelării, adică dezvoltarea și studiul unor astfel de modele care, din punct de vedere al parametrilor de bază, reflectă comportamentul sistemelor reale.

Pentru a dezvolta un algoritm de control, în loc de un obiect de control real, se folosește modelul acestuia. Un model este un obiect de orice natură fizică care este capabil să înlocuiască orice obiect original aflat în studiu, astfel încât studiul modelului (un obiect mai accesibil) oferă noi cunoștințe despre original. Sensul modelului este că este întotdeauna mai simplu într-un fel sau altul, mai accesibil decât originalul. Modelul ar trebui să reflecte doar câteva dintre caracteristicile și proprietățile originalului, esențiale pentru obținerea unui răspuns la întrebarea de interes pentru cercetători.

Studiul oricăror proprietăți ale originalului prin construirea unui model și studierea proprietăților acestuia se numește modelare. Simularea este una dintre cele mai comune moduri de a studia diverse proceseși fenomene. Succesul studiului, fiabilitatea rezultatului obținut cu ajutorul acestuia, depinde de cât de bine este ales modelul.

Modelarea este fizică și matematică. În modelarea fizică, modelul reproduce procesul studiat (original) păstrând în același timp natura fizică (de exemplu, exerciții militare, un model de hidrocentrală, un joc de afaceri, o instalație de laborator). Între original și model se păstrează unele relații de similitudine, care sunt studiate de teoria similitudinii.

Modelarea matematică este înțeleasă ca dezvoltarea de modele matematice și studiul unor proprietăți ale originalului cu ajutorul acestora. Un model matematic este un sistem de relații matematice care descriu obiectul studiat.

Modelarea matematică a găsit o aplicație largă în teoria controlului.

Modelul matematic creat poate deveni subiect de studiu obiectiv. Cunoscând proprietățile sale, învățăm astfel proprietățile sistemului real reflectate de model.

Cu ajutorul modelului, problemele legate de comportamentul sistemului real studiat sunt luate în considerare și rezolvate secvențial:

• - descrierea comportamentului sistemului,
• - explicația comportamentului sistemului,
• - previziunea (prognoza) comportamentului sistemului.

Pe baza soluționării acestor probleme se elaborează recomandări pentru gestionarea sistemului sau pentru crearea unor sisteme cu un anumit comportament.

În teoria controlului, metodele de modelare statistică a sistemelor sunt utilizate pe scară largă, mai ales în cazurile în care sistemul este influențat de un număr foarte mare de factori aleatori.

Obținerea de soluții cu ajutorul modelelor este asociată, de regulă, cu o cantitate semnificativă de calcule. Aceste dificultăți sunt rezolvate prin utilizarea pe scară largă a tehnologiei informatice, a software-ului și a metodelor speciale.

Metodele teoriei controlului sintetizează realizările matematicii (în special acele secțiuni ale acesteia, cum ar fi teoria ecuatii diferentiale, calcul operațional, teoria stabilității, programare matematică, teoria jocurilor, teoria probabilității și statistică matematică etc.) și metode informale în practica proiectării și creării sistemelor automate de control.

Practica automatizării și controlului stimulează dezvoltarea și perfecționarea diferitelor ramuri ale matematicii. În același timp, îmbunătățirea metodelor matematice are o mare influență asupra practicii automatizării și controlului. În același timp, limitele binecunoscute ale metodelor formale stimulează dezvoltarea diferitelor metode și proceduri informale (de exemplu, metoda evaluări ale experților, simulare, jocuri de operare etc.).

La formularea scopului (strategiei) managementului trebuie mai întâi studiate și luate în considerare caracteristicile procesului sau obiectului tehnologic. adesea pe cont propriu sistem automatizat controlul este folosit ca instrument pentru studierea cursului procesului și a reacțiilor acestuia la acțiunile de control. Pe baza datelor teoretice și experimentale obținute în urma unui astfel de studiu se poate elabora un model al procesului tehnologic. Descrie procesul matematic, permițând, cu ajutorul instrumentelor de calcul, obținerea unei imagini destul de complete a procesului în ansamblu. Pe baza noului model de proces, se pot determina acțiunile optime de control necesare.

Din modelul procesului sau al sistemului de control, puteți determina parametrii din algoritmii de control.

Automatizarea și simularea procesului tehnologic

1 AUTOMATIZAREA PROCESULUI

Automatizarea este o direcție în dezvoltarea producției, caracterizată prin eliberarea unei persoane nu numai de eforturile musculare de a efectua anumite mișcări, ci și de controlul operațional al mecanismelor care efectuează aceste mișcări. Automatizarea poate fi parțială sau complexă.

Automatizarea integrată se caracterizează prin execuția automată a tuturor funcțiilor pentru implementarea procesului de producție fără intervenția umană directă în funcționarea echipamentului. Responsabilitățile unei persoane includ configurarea unei mașini sau a unui grup de mașini, pornirea acesteia și controlul acesteia. Automatizarea este cea mai înaltă formă de mecanizare, dar în același timp este formă nouă producție, nu o simplă înlocuire muncă manuală mecanic.

Odată cu dezvoltarea automatizării, roboții industriali (IR) sunt din ce în ce mai folosiți, înlocuind o persoană (sau ajutându-l) în zone cu condiții de muncă periculoase, nesănătoase, dificile sau monotone.

Un robot industrial este un manipulator automat reprogramabil pentru aplicații industriale. Trasaturi caracteristice PR-urile sunt control automat; capacitatea de a reprograma rapid și relativ ușor, capacitatea de a efectua actiuni de munca.

Este deosebit de important ca PR să poată fi folosit pentru a efectua lucrări care nu pot fi mecanizate sau automatizate prin mijloace tradiționale. Cu toate acestea, PR este doar unul dintre multele mijloace posibile de automatizare și simplificare Procese de producție. Ele creează premisele pentru tranziția la un nivel calitativ nou de automatizare - crearea automată sisteme de productie lucrând cu intervenție umană minimă.

Unul dintre principalele avantaje ale PR este capacitatea de a schimba rapid pentru a îndeplini sarcini care diferă în secvența și natura acțiunilor de manipulare. Prin urmare, utilizarea PR este cea mai eficientă în condiții de schimbare frecventă a instalațiilor de producție, precum și pentru automatizarea muncii manuale cu calificare redusă. La fel de importantă este furnizarea de schimbări rapide. linii automate, precum și asamblarea și lansarea acestora în scurt timp.

Roboții industriali fac posibilă automatizarea nu numai a operațiunilor de bază, ci și auxiliare, ceea ce explică interesul din ce în ce mai mare față de aceștia.

Principalele premise pentru extinderea utilizării PR sunt următoarele:

îmbunătățirea calității produselor și a volumului producției sale cu același număr de angajați datorită reducerii timpului de operațiuni și a asigurării unui mod constant „fără oboseală”, creșterea raportului de schimbare a echipamentelor, intensificarea existente și stimularea creării de noi procese și echipamente de mare viteză;

schimbarea conditiilor de munca ale muncitorilor prin eliberarea acestora de necalificati, monotoni, grei si muncă dăunătoare, îmbunătățirea condițiilor de siguranță, reducerea pierderii timpului de muncă din accidente de muncă și boli profesionale;

economia forţei de muncă şi eliberarea muncitorilor pentru soluţionarea problemelor economice naţionale.

1.1 Construcția și calculul schemei modelului „terminal dur - gaură placă de circuit imprimat»

Un factor esential in implementarea procesului de asamblare este asigurarea asamblarii modulului electronic. Colectabilitatea depinde în majoritatea cazurilor de precizia poziționării și de efortul necesar pentru asamblarea elementelor structurale ale modulului, structural. parametrii tehnologici suprafețe de împerechere.

În varianta când un cablu dur este introdus în orificiul plăcii, se pot distinge următoarele: specii caracteristice contactul elementelor de împerechere:

trecere de ieșire fără contact prin orificiu;

contact de tip zero, când capătul ieșirii atinge generatoarea teșirii găurii;

contact de primul tip, când capătul ieșirii atinge suprafața laterală a găurii;

contact de al doilea tip, atunci când suprafața laterală a ieșirii atinge marginea teșirii găurii;

contact de al treilea tip, când capătul ieșirii atinge suprafața laterală a găurii, iar suprafața de ieșire atinge marginea teșirii găurii.

Următoarele sunt acceptate ca semne de clasificare pentru a distinge tipuri de contacte: o modificare a reacției normale la punctul de contact; forța de frecare; forma liniei elastice a tijei.

Toleranțele elementelor individuale au un efect semnificativ asupra funcționării fiabile a capului de reglare. În procesele de poziționare și deplasare se produce un lanț de toleranțe, care în cazuri nefavorabile poate duce la o eroare în instalarea ERE, ducând la un montaj defectuos.

Asamblarea produsului depinde, așadar, de trei factori:

parametrii dimensionali și de precizie ai suprafețelor de împerechere a componentelor produsului;

parametrii dimensionali și de precizie ai suprafețelor de împerechere a elementului de bază al produsului;

parametrii de poziţionare dimensionali şi de precizie ai organului executiv cu componenta amplasată în acesta.

Luați în considerare cazul unui contact de tip zero, a cărui diagramă este prezentată în Figura 1.1.

Q

j

Figura 1.1 - Schema de calcul a contactului de tip zero.

Date inițiale:

F este forța de asamblare direcționată de-a lungul capului;

f este coeficientul de frecare;

Rg este reacția capului de asamblare, perpendicular pe cursul acestuia;

N este reacția normală la formarea teșirii;

Mg - momentul încovoietor față de capul de montaj;

Nu numai că scad, de exemplu, prin îmbunătățirea culturii de producție și utilizarea echipamentelor și tehnologiilor mai avansate din punct de vedere ecologic, ci și crește, de exemplu, odată cu introducerea de noi procese tehnologice, precum desulfurarea și denitrificarea gazelor de ardere. apa reziduala- aceasta este apa, ale cărei proprietăți au fost modificate ca urmare a activităților menajere, industriale, agricole sau...

La echipamente și unelte de modelare complexe. O altă sarcină importantă a Camerei de Comerț și Industrie este gestionarea proceselor Camerei de Comerț. Automatizarea managementului proceselor CCI permite eficientizarea solutie completa toate sarcinile de pre-producție. Lucrările privind pregătirea tehnologică a producției sunt efectuate de diviziile și serviciile relevante ale întreprinderii. De regulă, cea mai mare cantitate de muncă și totalul...

La unul sau mai multe locuri de muncă, prelungire linii de producție, utilizarea de grup mecanizat și procese standard. Proporționalitatea proceselor de producție trebuie restabilită tot timpul cu îmbunătățirea consecventă a acestora, asociată cu creșterea nivelului de mecanizare și automatizare. În același timp, o creștere a proporționalității ar trebui realizată pe baza unui...

BIOREACTOR Fişa 90 Raport. Stimați membri ai Comisiei de Examinare de Stat, permiteți-mi să vă prezint atenției un proiect de teză pe tema: „Sistem de control automat al procesului de sterilizare a unui bioreactor” Procesul de sterilizare a unui bioreactor (sau fermentator) este o etapă importantă a procesului. de biosinteză a antibioticului eritromicină. Esența procesului de sterilizare este...

Automatizarea și simularea procesului tehnologic

1 AUTOMATIZAREA PROCESULUI

Automatizarea este o direcție în dezvoltarea producției, caracterizată prin eliberarea unei persoane nu numai de eforturile musculare de a efectua anumite mișcări, ci și de controlul operațional al mecanismelor care efectuează aceste mișcări. Automatizarea poate fi parțială sau complexă.

Automatizarea integrată se caracterizează prin execuția automată a tuturor funcțiilor pentru implementarea procesului de producție fără intervenția umană directă în funcționarea echipamentului. Responsabilitățile unei persoane includ configurarea unei mașini sau a unui grup de mașini, pornirea acesteia și controlul acesteia. Automatizarea este cea mai înaltă formă de mecanizare, dar în același timp este o nouă formă de producție, și nu o simplă înlocuire a muncii manuale cu muncă mecanică.

Odată cu dezvoltarea automatizării, roboții industriali (IR) sunt din ce în ce mai folosiți, înlocuind o persoană (sau ajutându-l) în zone cu condiții de muncă periculoase, nesănătoase, dificile sau monotone.

Un robot industrial este un manipulator automat reprogramabil pentru aplicații industriale. Caracteristicile PR sunt controlul automat; capacitatea de a reprograma rapid și relativ ușor, capacitatea de a efectua acțiuni de muncă.

Este deosebit de important ca PR să poată fi folosit pentru a efectua lucrări care nu pot fi mecanizate sau automatizate prin mijloace tradiționale. Cu toate acestea, PR este doar unul dintre multele mijloace posibile de automatizare și simplificare a proceselor de producție. Ele creează premisele pentru tranziția la un nivel calitativ nou de automatizare - crearea de sisteme automate de producție care funcționează cu participarea umană minimă.

Unul dintre principalele avantaje ale PR este capacitatea de a schimba rapid pentru a îndeplini sarcini care diferă în secvența și natura acțiunilor de manipulare. Prin urmare, utilizarea PR este cea mai eficientă în condiții de schimbare frecventă a instalațiilor de producție, precum și pentru automatizarea muncii manuale cu calificare redusă. La fel de importantă este asigurarea reajustării rapide a liniilor automate, precum și finalizarea și punerea în funcțiune a acestora într-un timp scurt.

Roboții industriali fac posibilă automatizarea nu numai a operațiunilor de bază, ci și auxiliare, ceea ce explică interesul din ce în ce mai mare față de aceștia.

Principalele premise pentru extinderea utilizării PR sunt următoarele:

îmbunătățirea calității produselor și a volumului producției sale cu același număr de angajați datorită reducerii timpului de operațiuni și a asigurării unui mod constant „fără oboseală”, creșterea raportului de schimbare a echipamentelor, intensificarea existente și stimularea creării de noi procese și echipamente de mare viteză;

modificarea condițiilor de muncă ale angajaților prin eliberarea acestora de munca necalificată, monotonă, grea și periculoasă, îmbunătățirea condițiilor de siguranță, reducerea pierderilor de timp de muncă din accidente de muncă și boli profesionale;

economia forţei de muncă şi eliberarea muncitorilor pentru soluţionarea problemelor economice naţionale.

1.1 Construcția și calculul schemei modelului "terminal dur - gaură PCB"

Un factor esential in implementarea procesului de asamblare este asigurarea asamblarii modulului electronic. Asamblarea depinde în majoritatea cazurilor de precizia de poziționare și efortul necesar pentru asamblarea elementelor structurale ale modulului, de designul și parametrii tehnologici ai suprafețelor de împerechere.

În varianta când un cablu dur este introdus în orificiul plăcii, se pot distinge următoarele tipuri de contact caracteristice ale elementelor de împerechere:

trecere de ieșire fără contact prin orificiu;

contact de tip zero, când capătul ieșirii atinge generatoarea teșirii găurii;

contact de primul tip, când capătul ieșirii atinge suprafața laterală a găurii;

contact de al doilea tip, atunci când suprafața laterală a ieșirii atinge marginea teșirii găurii;

contact de al treilea tip, când capătul ieșirii atinge suprafața laterală a găurii, iar suprafața de ieșire atinge marginea teșirii găurii.

Următoarele sunt acceptate ca semne de clasificare pentru a distinge tipuri de contacte: o modificare a reacției normale la punctul de contact; forța de frecare; forma liniei elastice a tijei.

Toleranțele elementelor individuale au un efect semnificativ asupra funcționării fiabile a capului de reglare. În procesele de poziționare și deplasare se produce un lanț de toleranțe, care în cazuri nefavorabile poate duce la o eroare în instalarea ERE, ducând la un montaj defectuos.

Asamblarea produsului depinde, așadar, de trei factori:

parametrii dimensionali și de precizie ai suprafețelor de împerechere a componentelor produsului;

parametrii dimensionali și de precizie ai suprafețelor de împerechere a elementului de bază al produsului;

parametrii de poziţionare dimensionali şi de precizie ai organului executiv cu componenta amplasată în acesta.

Luați în considerare cazul unui contact de tip zero, a cărui diagramă este prezentată în Figura 1.1.

M G
R G

R F l

Q
j

Figura 1.1 - Schema de calcul a contactului de tip zero.

Date inițiale:

F este forța de asamblare direcționată de-a lungul capului;

f este coeficientul de frecare;

Rg este reacția capului de asamblare, perpendicular pe cursul acestuia;

N este reacția normală la formarea teșirii;

.

Mg - momentul încovoietor față de capul de montaj;

1.2 Construcția gripperului

Dispozitive de prindere (ZU) roboți industriali servesc la capturarea și ținerea obiectelor de manipulare într-o anumită poziție. La proiectarea prinderilor se iau în considerare forma și proprietățile obiectului capturat, condițiile de derulare a procesului tehnologic și caracteristicile echipamentului tehnologic utilizat, motiv pentru varietatea corpurilor de prindere existente ale PR. cel mai criterii importante atunci când se evaluează alegerea organelor de prindere sunt adaptabilitatea la forma obiectului prins, precizia de prindere și forța de prindere.

În clasificarea dispozitivelor de prindere ale dispozitivului de stocare, semnele care caracterizează obiectul captării, procesul de captare și ținere a obiectului, procesul tehnologic deservit, precum și semnele care reflectă caracteristicile structurale și funcționale și baza constructivă a dispozitivele de stocare sunt selectate ca caracteristici de clasificare.

Factorii asociați cu obiectul capturat includ forma obiectului, masa acestuia, proprietățile mecanice, raportul de dimensiune, proprietățile fizice și mecanice ale materialelor obiectului, precum și starea suprafeței. Masa obiectului determină forța de prindere necesară, adică. capacitatea de transport PR și vă permite să alegeți tipul de unitate și baza de design a memoriei; starea suprafeței obiectului predetermina materialul fălcilor cu care ar trebui să fie echipată memoria; forma obiectului și raportul dimensiunilor acestuia afectează și alegerea designului memoriei.

Proprietățile materialului obiectului afectează alegerea metodei de captare a obiectului, gradul necesar de detectare a memoriei, posibilitatea reorientării obiectelor în procesul de captare și transportare a acestora în poziția tehnologică. În special, pentru un obiect cu un grad ridicat de rugozitate a suprafeței, dar nerigid proprietăți mecanice, este posibil să se utilizeze doar un element de strângere „moale” echipat cu senzori pentru determinarea forței de strângere.

Varietatea dispozitivelor de memorie potrivite pentru rezolvarea unor probleme similare și un număr mare de caracteristici care le caracterizează diferitele caracteristici de design și tehnologia nu permit construirea unei clasificări conform unui principiu pur ierarhic. Există dispozitive de memorie după principiul acțiunii: apucare, susținere, ținere, capabile de a reloca un obiect, centrare, bazare, fixare.

După tipul de control, memoria este împărțită în: neadministrată, comandă, hard-coded, adaptivă.

Modelul TP este un ansamblu de diagrame funcționale, ecuații, operatori logici, nomograme, tabele etc., cu ajutorul cărora se determină caracteristicile stării sistemului în funcție de parametrii procesului, semnalele de intrare și timp.

Construcția unei descrieri formale (matematice) a TP cu gradul necesar de fiabilitate se numește ea formalizarea. Rezultatul formalizării TP este construcția modelelor sale. Dezvoltarea modelului se bazează pe prezentarea TP ca un sistem complex, ai cărui parametri depind în general de timp și sunt de natură probabilistică. Complexitatea construirii unei descrieri matematice a unui anumit TP se datorează gradului de studiu al acestuia și detalierii necesare a modelului.

Cerințe de bază pentru modelele TP.

1. Precizia potrivirii modelului cu TP real.

Precizia modelului este asigurată de un studiu amănunțit și descrierea interacțiunii parametrilor procesului de natură fizică diferită. Cerințele pentru acuratețea modelului depind de scopul acestuia și de caracteristicile procesului.

2. Sensibilitatea modelului.

Sensibilitatea modelului constă în modificări semnificative ale valorii numerice a indicatorului tehnic și economic simulat al procesului (acuratețe, productivitate, eficiență economicăşi altele) cu modificări relativ mici ale parametrilor tehnologici studiaţi.

3. Continuitatea modelului procesului.

Această cerință este legată de utilizarea computerelor pentru proiectarea procesului. Aici înțelegem validitatea aceluiași model pentru o gamă largă de regimuri tehnologice. Dacă modelul nu are proprietatea de continuitate pe întreaga gamă de modificări de regim, atunci programele de calcul devin mai complicate din cauza necesității de a efectua un număr semnificativ de verificări pentru adecvarea acestuia.

Clasificarea modelelor TP.

Puteți introduce o împărțire condiționată a modelelor în grupuri.

1. Modele deterministe

Construcția unui model determinist TP decurge direct din conceptul de relație funcțională între mărimile fizice:

Unde la– indicator tehnic și economic simulat al procesului; - Parametrii TP.

Adică, prezența unui model determinist înseamnă existența unei relații funcționale neechivoce între indicatorul de proces studiat. lași valorile parametrilor tehnologici (de exemplu, presiunea, temperatura, viteza de tăiere etc.).

2. Modelele probabilistice TP sunt rezultatul unei descrieri formalizate a relațiilor dintre legile de distribuție a indicatorilor tehnici și economici ai procesului și parametrii acestuia, care pot fi considerate atât la nivelul variabilelor aleatoare, cât și la nivelul aleatoarelor. funcții. Un model probabilistic este de obicei prezentat sub formă de tablouri statistice, legi de distribuție, ecuații de regresie etc.

3. Modelele statice deterministe reflectă relația funcțională dintre indicatorii tehnici și economici ai procesului tehnologic și parametrii acestuia independenți de timp. De regulă, aceste modele sunt prezentate ca un sistem de ecuații algebrice.

4. Modele dinamice deterministe - rezultatul formalizării TP, ai căror parametri sunt în funcție de timp sau derivate ale parametrilor în raport cu timpul.

5. Modelele statice probabilistice descriu relația dintre parametrii stării TP, considerate ca variabile aleatoare care nu depind de timp.

6. Modelele dinamice probabilistice reflectă relația dintre parametrii procesului tehnologic și indicatorii tehnici și economici ai acestuia, considerați ca realizări ale funcțiilor aleatorii.

Construcția modelelor TP.

Secvența generală a etapelor pentru compilarea modelelor TP poate fi reprezentată sub formă de diagramă (Fig. 2).

Primul pas în construirea unui model TP este studiul său amănunțit. În același timp, ar trebui identificate principalele regularități ale procesului, permițând deja în acea etapă utilizarea metodelor de tastare și a tehnologiei de grup. Acest lucru vă permite să schițați o singură schemă logică pentru construcție operațiuni tehnologice, precum și tranziții, setări etc.

Etapa studierii TP include efectuarea de experimente, prelucrarea datelor obținute în acest caz, precum și generalizarea materialului experimental colectat anterior.

O descriere semnificativă este rezultatul etapei anterioare, adică. studiul TP. Poate fi prezentat sub forma unei reprezentări grafice a lanțurilor tehnologice și a necesarului descriere verbală toate operațiunile. O descriere semnificativă oferă Informații generale despre natura fizică și caracteristicile operațiilor și tranzițiilor, despre semnificația lor în schema generală a TP și natura interacțiunilor dintre ele. O descriere semnificativă include scopul modelului creat, o listă a parametrilor TP și a acestora specificații detaliate(sub formă de tabele, grafice). O descriere semnificativă stă la baza construirii unei scheme oficializate de TP.

Structura schemei formalizate include: un sistem de parametri ai procesului proiectat, indicatori tehnici și economici ai procesului, un set de condiții inițiale, modele de operațiuni și tranziții studiate anterior. Într-o schemă formalizată, aceste date sunt incluse într-o formă concentrată, adică. sub formă de diagrame funcționale, scurte explicații verbale.

Modelul matematic al TP este rezultat final formalizarea acestuia În același timp, toate relațiile dintre indicatorii tehnici și economici și parametrii de proces sunt prezentate sub forma unor dependențe analitice.

Utilizarea calculatoarelor pentru proiectarea tehnologică necesită construirea unor algoritmi de modelare. Algoritmul de modelare este construit după ce problemele creării unui model TP sunt rezolvate în mod fundamental.