книги из ГПНТБ / Ретман А.А. Автоматика и автоматизация портовых перегрузочных работ учебник

Очевидно, что такой метод кодирования ограничен количеством символов принятого алфавита.

Для увеличения возможности передачи информации применя­ ются более сложные методы. Так, при к а ч е с т в е н н о - к о м ­ б и н а ц и о н н о м м е т о д е сигналы комбинируются из сочетаний нескольких символов, причем повторение и перестановка симво­ лов сигнала не допускается. В этом случае количество возмож­ ных сигналов определяется числом возможных сочетаний. Качест­ венно-комбинационный метод дает возможность лучше использо­ вать алфавит, но последний должен быть сравнительно большим, так как не все символы могут сочетаться. Например, частотные

Преимуществом рассмотренных двух методов кодирования является быстродействие и относительная простота аппаратуры, шифратора и дешифратора.

Р а с п р е д е л и т е л ь н ы й м е т о д кодирования заключает­ ся в том, что сигнал при одном импульсном признаке составля­ ется только за счет изменения его длины, т. е. алфавит этого ко­ да состоит всего из одной буквы. Такой способ кодирования носит название число-импульсного.

Чаще применяется другая разновидность распределительного метода, когда в канал связи передается серия импульсов, причем каждой команде (сигналу) в коде соответствует его порядковое место-позиция. Позиция, на которой подается команда, выделяет­ ся другим импульсным признаком, например изменением поляр­ ности. В серии передаваемых импульсов редко используются всепозиции, поскольку передается всего одна или несколько команд. Так как практически число переданных команд меньше длины ко­ да, распределительный метод в информационном отношении не­ экономичен. Кроме того, он не быстродействен, но, как и комби­ национно-распределительный метод, требует минимального коли­ чества каналов связи.

К а ч е с т в е н н о - р а с п р е д е л и т е л ь н ы й м е т о д коди­ рования объединяет положительные качества качественно-комби­ национного и распределительного методов. Каждому из N сооб­ щений соответствует комбинация во временной последовательно­ сти по т символов, выбираемых из п значений алфавита. Этот код напоминает составление т буквенных слов из 32-буквенного русского алфавита. Очевидно, что благодаря допускаемому пов­ торению и перестановке символов этот метод кодирования наибо­ лее информативен.

Общим для качественно-комбинационного и распределитель­ ного методов является возможность передачи большого числа' команд при очень бедном алфавите, который в этом случае на­ зывается основанием кода. Очень часто за основание и принима­ ется 2 (импульс и пауза), т. е. бинарный код. В простейшем слу­ чае он представляет собой двоичную систему счисления (рас­

110

смотренную в § 12). Двоичные коды нашли широкое применение в телемеханических системах и, в частности, в системах автома­ тизации перегрузочных машин и комплексов.

§ 14. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

Телемеханические системы должны, во-первых, обеспечить точ­ ную и надежную передачу информации, а, во-вторых, осуществить эту передачу наиболее экономно, т. е. передать максимальное ко­

ф о р м а ц и и . Для решения этих задач теория информации зани­ мается, в частности, отыскиванием наивыгоднейших способов кодирования сообщений и повышением пропускной способности каналов связи, а также разработкой методов, обеспечивающих отсутствие искажений в передаваемых сообщениях.

Передача информации характеризуется:

количеством сообщений, передаваемых по данной системе в единицу времени — скорость передачи сообщений;

максимальным количеством сообщений, которое данная систе­ ма может передать в единицу времени, — пропускная спо­ собность;

количеством сообщений, поступающих на вход канала в еди­ ницу времени,— скорость создания информации.

Скорость передачи сообщений и пропускная способность за­ висят от свойств каналов связи и способов кодирования сообще­ ний на входе. Скорость создания сообщений зависит от источни­ ка, выдающего информацию, и характеризует производитель­ ность источника.

Для сравнения различных видов сообщений в теории инфор­ мации введена универсальная мера количества информации. Та­ кая мера позволяет сопоставлять разные источники сообщений и каналы связи. Скорость создания сообщений обозначается буквой С, а скорость передачи — С'. Сравнивая между собой значения С и С', можно согласовать производительность источника с про­ пускной способностью канала связи. Эффективность системы пе­ редачи информации характеризует степень использования канала связи.

Пропускная способность канала связи ограничивается вслед­ ствие разного рода помех. Кроме того, помехи искажают сооб­ щения, происходит потеря информации, поэтому практически пр'инятое сообщение не полностью соответствует переданному. Способность системы передачи информации противостоять вред­ ному влиянию помех характеризуется помехоустойчивостью, ко­ торая является качественным показателем. .

Требования эффективности (количественный показатель) и по­ мехоустойчивости (качественный показатель) взаимно противо­ положны. Помехоустойчивость достигается за счет ухудшения эффективности, и наоборот. Задача теории информации и заклю­

111

чается в том, чтобы обеспечить максимальное использование пропускной способности канала связи при минимальных потерях

или запоминающему устройству, а смысл и важность передавае­ мой информации не учитываются.

Источник информации при дискретных сообщениях может пе­

бором, но он не знает, в какой последовательности они поступят. Следовательно, процесс передачи информации для получателя является случайным, и требования к каналу связи определяются статистическими свойствами источника сообщений. Количество передаваемой информации зависит от различных условий. Если имеется постоянное число элементов сообщения п, то из этих элементов может быть составлено N различных комбинаций при условии, что каждый элемент имеет одно из нескольких возмож­ ных состояний. Если число состояний т, а вероятность появления любого из т состояний одинакова, то общее число возможных сообщений N = mn.

Количество информации / оценивается логарифмом числа воз­

Следовательно, количество информации пропорционально чис­ лу элементов сообщения п.

Коэффициентом пропорциональности а является основание ло­ гарифма. Выбор основания логарифма определяет выбор единицы измерения информации. Наиболее удобно основание 2, так как это связано с применением в устройствах передачи и хранения информации элементов с двумя устойчивыми состояниями: реле, магнитных элементов, триггеров. При таком основании единицей информации является такая информация, которая обладает дву­

что соответствует простейшему выбору из двух равновероятных возможностей,- (В дальнейшем, как принято, 2 в основании лога­ рифма опускается.)

Различные сообщения одного и того же источника информа­ ции могут содержать разное количество информации. Например, часто повторяющиеся сообщения о нормальной работе объекта во много раз менее информативны, чем неожиданный для полу­ чателя аварийный сигнал. Следовательно, количество информа­

112

ции в сообщении I связано с вероятностью его появления Р. По­

скретных, так и для непрерывных сообщений. Последние необхо­ димо превратить в конечные, применяя квантование.

Если сообщения неравновероятны, то выражение количества информации I усложняется, так как необходимо учитывать веро­ ятность того или иного сообщения. Исходя из положений теории вероятности для данного случая, среднее количество информа­ ции Я, приходящиеся на одно сообщение, определяется как мате­ матическое ожидание величины информации, которая является случайной величиной.

Математическим ожиданием случайной величины является сумма произведений всех возможных значений этой величины на вероятность этих значений

Неопределенность существует в полной мере только до полу­ чения сообщения. Чем больше величина неопределенности, тем больше должна быть получаемая информация. Следовательно, величина Я определяет степень неопределенности, существовав­ шей до получения информации. Выражение среднего количества информации соответствует формуле энтропии в термодинамике, поэтому величину Я также называют энтропией, под которой по­ нимают меру недостающей информации. Я характеризует источ­ ник информации в целом как способность отдачи информации.

Передача сигналов по каналу связи сопровождается помеха­ ми. Обычно каналов связи без помех не бывает, но, если ими можно пренебречь, такой канал называется каналом без помех. Источниками помех могут быть другие каналы связи, линии элек­ тропередач, атмосферные электрические разряды и др. Чаще все­ го встречается канал связи, у которого сигнал на выходе равен сумме сигнала на входе и шума (дробовой шум в электронных лампах, тепловой в сопротивлениях). Очевидно, что источником помех может быть также передатчик, приемник.

Ч а с т ь в т о р а я

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОРТОВЫХ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ РАБОТ

Г Л А В А VII

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

АВТОМАТИЗАЦИИ

§ 15. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ

АВТОМАТИЗАЦИИ ПОРТОВЫХ ПЕРЕГРУЗОЧНЫХ М АШ ИН И УСТАНОВОК

За прошедшее пятилетие (1966—1970 гг.) в нашей стране производство средств механизации перегрузочных работ выросло в 1,6 раза и опережает такие развитые капиталистические стра­ ны, как Франция — в 1,6, ФРГ — в 2,4, Англия — в 4 раза. Уве­ личение производства подъемно-транспортного оборудования к i-975 г. на 39% по сравнению с 1970 г. позволит сократить чис­ ленность работающих ' на погрузочно-разгрузочных и складских работах почти на 900 тыс. человек.

Почти все портовые перегрузочные работы осуществляются с помощью разнообразных перегрузочных машин, степень автома­ тизации управления которыми различна.

Наибольшее место в портовой механизации занимают краны, среди которых наиболее многочисленной является группа пор­ тальных и полупортальных кранов. Широкое применение в пор­ тах получила группа передвижных кранов: железнодорожных, ав­ томобильных кранов и кранов на гусеничном и пневмоколесном ходу. Увеличилось также количество плавучих кранов.

Для механизации грузовых работ на больших площадях от­ крытых складов устанавливаются мостовые перегружатели. На большинстве электрических кранов автоматизированы процессы разгона и торможения электродвигателей, синхронизирована ра­ бота двигателей механизма передвижения. Автоматизирована ра­ бота большинства приборов безопасности. Начинает внедряться дистанционное и программное управление портальными и пере­ движными кранами. На передвижных и плавучих дизель-электри- ческих кранах автоматизируется работа двигателей внутреннего сгорания (ДВС), что обеспечивает автоматический контроль за работой двигателя и автоматическое поддержание постоянной ча­ стоты вращения.

Таким образом, основные направления автоматизации управ­ ления кранами сводятся к автоматизации разгона и торможения электродвигателей кранов старых выпусков путем замены сило­ вых контроллеров магнитными; автоматизации управления двух­ барабанной лебедкой грейферных кранов; автоматическому регу­ лированию частоты вращения поворотной части крана в зависи­

мости от вылета стрелы; автоматизации установки дополнитель­ ных опор передвижных кранов; автоматизации работы приборов безопасности; автоматизации работы двигателей внутреннего сго­ рания; автоматизации учета работы кранов; применению дистан­ ционного и программного управления кранами; внедрению счет­

но-решающих устройств.

Не меньшее место, чем краны, в портовой механизации зани­ мают машины внутрипортового безрельсового транспорта и трюм­ ные, вагонные, складские машины, к которым относятся авто- и электропогрузчики, тягачи и штабелеры, тракторы и бульдозеры, трюмные и вагонные погрузчики.

В двигателях внутреннего сгорания автопогрузчиков автома­

стеме погрузчиков. Применение турботрансформаторов и всережимных регуляторов позволяет обеспечивать работу ДВС с по­ стоянной частотой вращения. На электропогрузчиках силовые контроллеры заменяются магнитными. Очень перспективно внед­ рение электроники для автоматизации разгона электродвигателей постоянного тока и увеличения времени разряда аккумуляторных батарей. Автоматизируется работа зарядных станций.

Широкое распространение получило дистанционное управле­ ние трюмными и вагонными машинами. Внедряется программное управление погрузчиками и тягачами. Поэтому можно считать, что основными направлениями автоматизации внутрипортовых машин безрельсового транспорта и специальных трюмных, вагон­ ных и складских машин является автоматизация работы двигате­ лей внутреннего сгорания, широкое внедрение электроники в си­ стемы управления, применение счетно-решающих устройств, автоматизация процесса зарядки аккумуляторных батарей, приме­ нение дистанционного и программного управления, автоматиза­ ция учета работы этих машин.

Получают развитие в портах специализированные высокопро­

манском порту, установка для перегрузки калийной соли в Вентспилсском порту, предполагается в текущем пятилетии постро­ ить специализированные высокомеханизированные и соответствен­ но автоматизированные перегрузочные комплексы для обработки навалочных грузов в портах Николаев, Жданов, Одесса, Ново­ российск, Кандалакша, Мурманск, во вновь строящемся порту в бухте Врангеля. В течение этой пятилетки создаются контейнер­ ные комплексы в Ленинградском, Ильичевском, Находкинском

порту и специализированный контейнерный район в бухте Вран­ геля.

В специализированных комплексах для перегрузки навалочных грузов широкое применение получили конвейерные линии боль­

116

шой протяженности, специальные погрузочные машины, а склад­ ские площади оборудуются стаккерами и реклаймерами. В неко­ торых высокомеханизированных комплексах используются вагоноопрокидыватели.

В высокопроизводительных комплексах или поточно-транс­ портных системах достигнута наибольшая степень автоматиза­ ции, благодаря чему управление ими, как правило, осуществляет­

автоматический пуск и остановку всех элементов перегрузочного комплекса в определенной последовательности, автоматический контроль за работой машин и отдельных механизмов. В системах непрерывного транспорта широко применяются автоматические устройства для контроля работы, защиты от перегрузки и других неисправностей, например обрыва ленты, для поддержания опре­ деленного режима работы. В этих системах лучше налажен ав­ томатический учет работы. Очень перспективно широкое внедре­ ние промышленных телевизионных установок для наблюдения за работой всей системы.

Автоматизируется работа вагоноопрокидывателей с целью оп­ тимального их использования.

В портовых многоэтажных складах применяются лифты, у ко­ торых автоматизируется точная остановка кабины, автоматически обеспечивается безопасность их работы. Для повышения произво­ дительности лифтов портовых складов в устройствах автоматиче­ ского и диспетчерского управления для одного лифта или группы лифтов перспективно собирательное управление. При таком уп­ равлении собираются и регистрируются все распоряжения, кото­ рые выполняются в определенной последовательности. После вы­ полнения распоряжений от вызывных кнопок кабина лифта воз­ вращается на основную остановку.

Большое значение для автоматизации портовых перегрузоч­ ных работ, осуществляемых машинами циклического действия, имеет создание новых и широкое использование существующих автоматических грузозахватных устройств. К таким устройствам относятся грейферы, подъемные электромагниты, вакуумные за­ хваты, автоматические стропы и пр.

Основным признаком автоматического грузозахватного при­ способления является то, что операции застройки — отстропки вы­ полняются не портовыми рабочими, а с пульта управления пере­ грузочной машины. При этом осуществляется наведение грузо­ захватного приспособления на груз, автоматическая установка опускаемого приспособления, автоматическое включение его. Од­ новременно автоматически контролируются и фиксируются мо­ менты захвата груза и производится включение механизма подъ­ ема перегрузочной машины. Аналогичным образом автоматизи­ рованы операции отдачи груза.

11?

В зависимости от рода перегружаемого груза все автоматиче­ ские грузозахватные приспособления делятся на приспособления для захвата тарно-штучных грузов, контейнеров, лесоматериалов, черных металлов и для захвата навалочных грузов. Захватные приспособления могут иметь самостоятельный привод или привод от механизмов перегрузочной машины; в зависимости от прин­ ципа действия они делятся на защемляющие, поддерживающие груз снизу, зачерпывающие и притягивающие.

Автоматизация портовых перегрузочных работ в значитель­ ной степени зависит от дальнейшего совершенствования конст­ рукций железнодорожных вагонов и судов. Так, широкое приме­ нение вагонов с раскрывающейся крышей или боковой стенкой, специализированных судов создает большие перспективы для ав­ томатизации перегрузки тарно-штучных грузов.

В настоящее время автоматизация работы портовых перегру­ зочных машин, а следовательно, и портовых перегрузочных ра­ бот осуществляется в двух направлениях: автоматизация работы существующих перегрузочных машин и механизмов посредством применения имеющихся автоматических устройств и систем и путем создания новых перегрузочных машин и механизмов.

Так, автоматизация управления силовыми контроллерами мо­ жет осуществляться с помощью дополнительно установленных на них серводвигателей. Примером создания новых устройств явля­ ется автоматическое противоугонное устройство для портального крана «Ганц», разработанное в Одесском порту. Следует отме­ тить, что даже внедрение отдельных автоматических устройств в существующие перегрузочные машины и механизмы дает техни­ ческий и экономический эффект. Желательно, чтобы конструкции существующих перегрузочных машин давали возможность авто­ матизировать эти машины без значительных изменений узлов и деталей, сопрягаемых с элементами автоматики.

Примером создания новых перегрузочных машин и механиз­ мов с автоматическим управлением и регулированием может слу­ жить грейферный перегружатель с программным управлением Ле­ нинградского завода подъемно-транспортного оборудования име­ ни С. М. Кирова.

§ 16. ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ АВТОМАТИЗАЦИИ

Современные автоматические устройства настолько разработа­ ны, что, используя их, можно автоматизировать любую отрасль производства, в том числе портовые перегрузочные работы. Авто­ матизация должна внедряться в первую очередь в тех производ­ ственных процессах, где человек не в состоянии обеспечить даль­ нейшее повышение производительности труда в силу своих чисто психических возможностей. Так, программирование управления грейферным перегружателем в Одесской установке для выгрузки сахара-сырца из трюма судна вызвано тем, что кранов­

118

щик физически не способен достичь необходимой производитель­ ности.

Автоматизировать перегрузочные процессы в первую очередь необходимо и там, где груз опасен для здоровья и жизни чело­ века, например в Мурманской установке для перегрузки апати­ тового концентрата. В остальных случаях степень автоматизации определяется техническими и экономическими предпосылками.

Главными условиями автоматизации портовых перегрузочных работ являются техническая целесообразность и экономическая эффективность. Комплексная механизация и автоматизация явля­ ются основой ускоренного технического прогресса, без которого не­ возможны ни рост производительности труда, ни улучшение усло­ вий труда, ни снижение себестоимости перегрузочных работ, ни повышение их качества.

Автоматизация перегрузочных машин позволяет уменьшить износ оборудования, увеличить межпрофилактические и межре­ монтные сроки, уменьшить затраты на техническое обслуживание и ремонт. Эти факторы необходимо учитывать при расчете эко­ номической эффективности внедрения автоматизации в перегру­ зочные работы.

Автоматизация имеет не только экономическое, но и огромное социальное значение, так как отвечает насущным интересам тру­ дящихся, освобождает человека от тяжелых и трудоемких работ. При этом в связи с ростом производительности труда создаются условия для дальнейшего сокращения продолжительности рабо­ чего дня и ликвидации существенных различий между умствен­ ным и физическим трудом.

Условиями широкой автоматизации портовых перегрузочных работ являются:

а) завершение комплексной механизации портовых перегру­ зочных работ. По данным выполнения предшествующего пятилет­ него плана в 1970 г. переработка грузов в морских портах комп­ лексно-механизированным способом достигла в среднем 84,8%, а по навалочным грузам — 97%. Благодаря более высокой степени комплексно-механизированной переработки навалочных грузов и

потока должны быть значительными. Очевидно, что автоматиза­ ция требует, как правило, вложения значительных материальных средств, и затраченные средства должны сравнительно быстро

количестве; в) перегрузочные машины, которые должны быть автоматизи­

рованы, должны иметь электрический, пневматический или гид­ равлический привод, потому что рассмотренные ранее элементы автоматики (датчики, усилители, исполнительные механизмы) являются либо электрическими, либо гидравлическими, либо пнев­

119