2. Системи автоматичного керування.

Для здійснення автоматизації виробничих процесів необхідно, щоб керування ними відбувалося без участі людини. Таке керування називають автоматичним.

Для автоматичного керування застосовують різноманітні технічні засоби, які утворюють автоматичний керуючий пристрій, що одержує інформацію за допомогою посилання різноманітних сигналів. Якщо такий пристрій приставити до машини або механізму, які виконують технологічні операції, то цю машину або механізм називають керуючим об'єктом. Керуючий об'єкт і автоматичний керуючий пристрій становлять автоматичну систему керування (АСК).

Частина системи, що виконує відповідну функцію, називається блоком. Залежно від виконуваних функцій в автоматичному керуючому пристрої блок може бути сприймаючим, задавальним, запам'ятовуючим, керуючим і виконавчим. Сприймальний блок приймає дії іззовні. Задавальний блок встановлює заданий порядок роботи і значення заданої величини. Запам'ятовуючий блок (блок пам'яті або фіксації) фіксує на відповідний проміжок часу значення дії. Керуючий блок перетворює дію, прийняту від інших блоків, і передає її на виконавчий блок. Виконавчий блок виробляє керуючі дії для об'єкта.

Кожна система, пристрій і блок мають вхід і вихід. Вхід — це частина системи, пристрою або блока, на яку безпосередньо подається дія. Вихід — це та частина, яка безпосередньо діє на іншу частину системи.

Залежно від характеру керуючої дії системи автоматизації бувають стабілізуючі, програмні і слідкуючі.

Стабілізуюча автоматична система здатна тривалий час підтримувати керуючу величину постійною (наприклад, підтримування заданої швидкості обертання вала, рівня рідини в резервуарі, тиску та ін.).

Програмна автоматична система змінює керуючу величину відповідно з наперед заданою послідовністю змін. Таку систему застосовують у сушильних камерах, в яких температура і вологість повітря мають змінюватись відповідно до заданого режиму сушіння. Програма може бути задана перфорованими стрічками і картами, магнітним записом, кіноплівкою, кнопковими пристроями та ін.

Слідкуюча автоматична система замінює керуючу величину залежно від значення невідомої раніше змінної величини на вході автоматичної системи. Така система здатна слідкувати за змінами, що підбуваються в будь-якому процесі. В цю систему можуть входити навіть лічильно-обчислювальні пристрої.

За принципом дії системи поділяються на системи з розімкнутими і замкнутими ланцюгами дії (рис. 1).

Автоматичною системою з розімкнутим ланцюгом дії називається така система, в якої вхідними є тільки зовнішні дії керуючого пристрою. Ці дії визначені раніше і не залежать від дійсного стану керуючого об'єкта або процесу. Така система використовується тільки для керування простими процесами, які відбуваються в одних і тих самих умовах і у визначеному порядку.

Автоматичною системою із замкнутим ланцюгом дії називають таку систему, в якій вхідними для керуючого пристрою є як зовнішні, так і внутрішні (контролюючі) дії. Прикладом замкнутої системи може бути автоматична система регулювання. В ній керуючі дії виробляються внаслідок порівняння дійсного значення керуючої величини з наперед заданою. Пристрій, що виюнуе функції регулювання, називається автоматичним регулятором.

Системи автоматичного керування широко застосовуються в усіх галузях промисловості не тільки для керування машинами, верстатами, лініями та іншими транспортними об'єктами, а й для контролю якості обробки деталей та сортування їх.

Для запобігання несправностям, які можуть призвести до аварій, ламання інструментів і устаткування в автоматичних лініях, застосовують засоби автоматичної сигналізації і захисту, які в будь-який час можуть зупинити лінію чи інший об'єкт.

Контрольні питання.

1. У висотній будівлі управління ліфтом проводиться безпосередньо з його кабіни. Відстань між елементами управління (кнопками панелі) і виконавськими органами (електродвигуном) є змінною і може досягати декількох десятків метрів. Який принцип дії системи управління слід вибрати?

2. У 1967 р. відбулася перша в світі автоматична стиковка космічних апаратів на орбіті Землі (апарати «Космос-186» і «Космос-188»). Як ви думаєте, ручна стиковка космічних апаратів відбулася до цієї дати чи після неї?

3. Чому в легкових автомобілях використовують гідравлічну систему управління гальмами, а у вантажних — пневматичну?

4. Чому в дорожньо-будівельній техніці широко застосовують гідравлічні системи управління, тоді як пневматичні системи теж здатні розвивати великі зусилля, причому за коротший час?

5. На крупному авіалайнері використана гідравлічна система управління кермом і закрилками. З міркувань безпеки її вирішено продублювати. На якому принципі дії слід засновувати дублюючу систему?

6. Обгрунтуйте твердження про те, що всі процеси управління мають інформаційний зміст.

7. Яку роль в системах управління грає інформаційний обмін?

8. Візьміть будь-який знайомий предмет побутової техніки і опишіть його призначений для користувача інтерфейс своїми словами. У описі відобразіть:

а) для чого призначений пристрій;

б) який його ступінь автоматизації;

в) які елементи представляють інтерфейс;

г) для чого служать ці елементи;

д) з чим взаємодіють ці елементи;

е) який порядок приведення пристрою в дію.

9. Дайте характеристику інтерфейсу розглянутого пристрою:

• простий/скадний (вимагає тривалого вивчення);

• зручний/незручний (робота з ним швидко стомлює);

• безпечний/небезпечний (помилки управління можуть мати незворотні наслідки).

10. Приведіть приклади інтерфейсів пристроїв, що вимірюють час.

11. Навіщо в інтерфейси мобільних телефонів вбудовують вібродзвінок? Чому такого елементу немає в інтерфейсах стаціонарних телефонів?

12. Навіщо в інтерфейси стаціонарних телефонів вбудовують лампу, що сигналізує про вхідний дзвінок? Чому такого елементу немає в мобільних телефонних апаратах?

13. Н а рисунку представлений інтерфейс пристрою (програми), призначений для управління прогляданням (прослуховуванням або іншим відтворенням) інформаційних об'єктів. Інтерфейс представлений сімома кнопками. Спробуйте здогадатися про призначення кожної з них.

14. Перед вами якийсь незнайомий пристрій, в призначеному для користувача інтерфейсі якого можна розрізнити елементи управління. Назвіть дві основні функції, які виконує цей інтерфейс.

1 Стиснуті гази розширюються із швидкістю звуку, але треба мати на увазі, що швидкість звуку в стиснутому газі відрізняється від швидкості звуку в тому ж газі за нормальних умов і може бути значно вищою.