36300

Теория автоматического управления

Шпаргалка

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Управление по возмущению управление без обратной связи по регулируемой величине – разомкнутые системы управления. Управление по отклонению управление с обратной связью по регулируемой величине – замкнутые системы управления. Управление в разомкнутых системах может осуществляться: а в виде программного управления: при этом регулятор УУ действует по заранее заданной жесткой программе.

Русский

2013-09-21

3.73 MB

50 чел.

ТЕОРИЯ

Теория автоматического управления

  1.  Приведите и поясните основные принципы управления.

В ТУ используются 2 осн-ых принципа упр-я и их комбинаций:

1.Управление по возмущению (управление без обратной связи по регулируемой величине – разомкнутые системы управления).

2.Управление по отклонению (управление с обратной связью по регулируемой величине – замкнутые системы управления).

3.Комбинированные.

Управление по возмущению

В таких системах выходная  величина  объекта  у  не  измеряется, управляющее воздействие  не  зависит  от  у. Управление  в  разомкнутых  системах  может  осуществляться:

а) в  виде  программного  управления:

при  этом  регулятор (УУ)  действует  по заранее  заданной  жесткой  программе.

б) управление  по  принципу  компенсации  возмущений:

В системе происходит компенсация возмущ-го воздействия путем его измерения и подачи на вход. Система вырабатывает управ-е воздействие с учетом возмущения. Недостатки: не возможно скомпенсировать все возмущения.

Управление по отклонению

Отклонение  от заданного значения u. В таких системах сигнал рассогласования используется для формирования на объект, которое продолжается до тех пор, пока y = u, . Такой процесс называется регулированием, а СУ замкнутой. Замкнутая СУ реагирует  на  любые  отклонения  y  от  задания  независимо от причин, вызвавших  это  отклонение, т.е. независимо  от     возмущающих  воздействий  внутри  замкнутого  контура. В замкнутых СУ присутствует обратная связь. Достоинством таких систем является: высокая точность, пониженные требования к изготовлению элементов управления, а недостатками: низкое быстродействие, так как система реагирует на следствие, пониженная устойчивость.

Комбинированное управление.

Управление осуществляется и по следствию, и по причине. Объединяет достоинства первых двух принципов.

  1.  Назовите и дайте определение динамических характеристик САУ. Приведите формулы аналитической связи между ними.

К динамическим характеристикам относятся:

1.Временные: переходная харак-ка –h(t), импульсная харак-ка – g(t).

2.Частотные: комплексная передаточная функция – W(jw), амплитудно-частотная характеристика – W(w), фазо-частотная характеристика –(w), логарифмическая характеристика –L(w).

3.Операторная передаточная функция W(p).

4.Системная передаточная функция W(z).

Временные характеристики

Переходной характеристикой цепи h(t) наз-ся отношение реакции системы на ступенчатое воздействие к величине этого воздействия при нулевых начальных условиях:

Импульсной харак-ой g(t) наз-ся отношение реакции сис-мы на импульсное возд-е к площади этого возд-я при нул. нач. условиях.

h(t) и g(t) отличаются видом входного воздействия:

Можно показать, что временные характеристики взаимно однозначно связаны с ОПФ следующими отношениями:

 

                        

 

Комплексной передаточной функцией наз-ся отношение преобразования Фурье выходного сигнала к преоб-ю Фурье входного сигнала..

                                                

КПФ однозначно связана с врем. харак-ми через преобраз-е Фурье.

Для КПФ имеет несколько способов представления:

Годограф- геометрическое место точек, описывающее концом вектора W() при изменении частоты от 0 до

 

  1.   Назовите задачи анализа САУ. Приведите структурную схему одноконтурной САУ и определите ее характеристики по каналам задания, возмущения и ошибок по заданию и возмущению.

Задачи анализа САУ: изучение их общесистемных свойств и условий выполнения их функций и достижения заданных целей. В результате анализа констатируются свойства системы в целом, и количественно оценивается степень удовлетворения требований к процессу управления. Анализ должен объяснять, почему система с определённой структурой элементов имеет то или иное поведение. Безусловными требованиями к свойствам системы являются устойчивость, инвариантность управляющих переменных к возмущениям, ковариантность (совпадение) к задающим сигналам, грубость (ограниченная чувствительность свойств системы к вариациям, возмущениям) или робастность (параметрическая инвариантность).

Основные задачи анализа:

  1.  Установление фактов инвариантности, робастности, устойчивости.
  2.  Построение характеристик и вычисление показателей качества.
  3.  Вывод об удовлетворительном или неуд. поведении сист, т.е. о соответствии сист критериям качества.

Простейшие одноконтурные системы всегда содержат отрицательные ОС, создающие в сист замкнутый контур.

Wр

 Wo

Wос

U 

f1 

f2 

y 

 

 

U – задание;  - ошибка управления,  – управляющее воздействие; y – выходной сигнал; f1, f2 – возмущающие воздействия.

Для анализа используются следующие виды передат. функций:    

 1) ПФ по каналу управления:

2) ПФ по ошибке при воздействии U:

3) ПФ ошибки управления по заданию:

4) ПФ системы по возмущению:

  1.  Поясните понятие устойчивости линейной САУ. Дайте классификацию методов определения устойчивости и поясните их.

Устойчивость СУ по нач-м условиям (по Ляпунову)- это св-во системы без которого она не работоспособна.  Если сист. устойчива, то затухают все составляющее свободных движений, вызванных любыми ненул-ми нач-ми условиями.   

   Критерий устойчивости –это правила опред-я устой-ти сист. без решения харак-го урав-я,  т.е. определение положения корней относ-но мнимой оси.   Все критерии делят на: 1)алгебраические

                                                 2)частотные.

Алгебраические позволяют судить об устойчивости по коэффициентам А(р).      

Критерий Гурвица:

 

Для асимптотической устойчивости необходимо, чтобы при аn>0 все диагональные определители матрицы были >0.

Критерий Раусса:

Должны выполняться условия Раусса:

, , и т.д.

Выводы:

  1.  Алгебраические критерии удобно использовать для систем . Критерий Раусса более алгоритмизирован.
  2.  Алгебраические  критерии не позволяют судить об удалённости системы от границы устойчивости. Косвенно эту удалённость можно оценить силой неравенств.

 Частотный критерий устойчивости:

1) критерий Михайлова

2) критерий Найквиста.

3) логарифмический.

Критерий Михайлова:  для асимптот-й устой-ти  сист. необ-мо и достат-но, чтобы годограф характ-го уравнения  A() при изменении частоты  от 0 до , начинаясь на действ-й оси, обходил послед-но в положит-ом направлении (против часовой стрелки) n квадрантов, или поворачивался на угол n*/2 в положит-ом направлении.

1

Сист. б. нах-ся на границе устой-ти тогда, когда годограф б. проходить через начало координат.

Примечание: 1) при изменении коэф-та передачи в сист. годограф смещается влево или вправо, т.е. изменяя К м. менять устой-ть.

Критерий Найквиста: позволяет судить об устой-ти замк-й сист. по частотным св-ам разомк-й.

Замкнутая система устойчива, если годограф разомкнутой системы не охватывает точку (-1;0) на  действительной  оси компл-й плоскости.

   Логарифмический кр. Удобно опред-ть по ЛАЧХ, ЛФЧХ. Замк-я сист. б. устойчива если 1)φ(ωср) проходит выше чем –π.

2)для раз-й сист. L(ωπ)<0

  1.  Приведите классификацию, формулировки критериев устойчивости и поясните их.

Для более сложных случаев разработаны критерии устойчивости, т.е. правила определения расположения корней относительно мнимой оси. Критерии делятся на алгебраические и  частотные.

Алгебраические позволяют судить об устойчивости по коэффициентам А(р).      

Критерий Гурвица:

 

Для асимптотической устойчивости необходимо, чтобы при аn>0 все диагональные определители матрицы были >0..

Критерий Раусса:

Должны выполняться условия Раусса:

, , и т.д.

Выводы:

  1.  Алгебраические критерии удобно использовать для систем . Критерий Раусса более алгоритмизирован.
  2.  Алгебраические  критерии не позволяют судить об удалённости системы от границы устойчивости. Косвенно эту удалённость можно оценить силой неравенств.

Частотный критерий устойчивости:

1) критерий Михайлова

2) критерий Найквиста.

3) логарифмический.

Критерий Михайлова:  для асимптот-й устой-ти  сист. необ-мо и достат-но, чтобы годограф характ-го уравнения  A() при изменении частоты  от 0 до , начинаясь на действ-й оси, обходил послед-но в положит-ом направлении (против часовой стрелки) n квадрантов, или поворачивался на угол n*/2 в положит-ом направлении.

1

Сист. б. нах-ся на границе устой-ти тогда, когда годограф б. проходить через начало координат.

Примечание: 1) при изменении коэф-та передачи в сист. годограф смещается влево или вправо, т.е. изменяя К м. менять устой-ть.

Критерий Найквиста: позволяет судить об устой-ти замк-й сист. по частотным св-ам разомк-й.

Замкнутая система устойчива, если годограф разомкнутой системы не охватывает точку (-1;0) на  действительной  оси компл-й плоскости.

   Логарифмический кр. Удобно опред-ть по ЛАЧХ, ЛФЧХ. Замк-я сист. б. устойчива если 1)φ(ωср) проходит выше чем –π.

2)для раз-й сист. L(ωπ)<0

  1.  Приведите формулировки и поясните критерий устойчивости Найквиста для статических и астатических в разомкнутом состоянии САУ.

Критерий Найквиста: частотный критерий, основан на принципе аргумента. Позволяет судить об устойчивости замкнутой системы по частотным свойствам разомкнутой системы, ОПФ кот-й м.б. задана аналитически, таблично или графически.

  1.  ОПФ разомкнутой системы является статической: .

               

Если разомкнутая система имеет ОПФ статического вида и устойчива, то для асимптотической устойчивости замкнутой системы необходимо и достаточно, чтобы годограф не охватывал точку (-1, j0) при изменении частоты от 0 до ∞.

  1.  Разомкнутая система имеет астатическую ОПФ:

Нейтральная в разомкнутом состоянии система будет устойчива при замыкании, если годограф разомкнутой системы при дополнении в бесконечность не охватывает точку (-1, j0) на комплексной плоскости.

  1.  Приведите формулировки и поясните критерий устойчивости Найквиста по логарифмическим частотным характеристикам.

Наибольшее распространение получил логарифмический вариант критерия Найквиста. В этом случае устойчивость замкнутой системы определяется по ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы.

Замкн. сист будет устойчивой, если ЛФЧХ разомкнутой системы на проходит выше уровня -1800. Замкнутая система будет устойчивой, если ЛАЧХ разомкнутой системы на меньше нуля. Удалённость от границы устойчивости характеризуется запасами устойчивости. Их можно оценить количественно: запас устойчивости по амплитуде равен (должен составлять 10-20 дБ), запас по фазе - (для реальных систем должен составлять 30-60º).

  1.  Приведите и поясните показатели качества переходных процессов в САУ. Поясните их связь с частотными характеристиками.

Прямые показатели качества (количественные оценки качества) определяются по кривой переходного процесса.

Используются следующие прямые показатели качества:

  1.  величина перерегулирования                                                         

- характеризует максимальное отклонение регулируемой величины от ее установившегося значения

2) быстродействие/время переходного процесса или время регулирования tp

3) статическая ошибка сm  величина отклонения установившегося значения регулируемой величины x() от требуемого значения N

4) время установления ty – промежуток времени, по истечении которого регулируемая величина первый раз достигает установившегося значения.

Для определения качества системы могут использоваться и другие показатели, соответствующие решаемой задаче, например, число колебаний регулируемой величины за время регулирования, частота и период колебаний, кинетические ошибки  и т.д. Во всех случаях необходимо построить переходную функцию.

  1.  Запишите уравнение ПИД-закона управления. Поясните влияние пропорциональной, дифференциальной и интегральной составляющих на показатели качества и устойчивость процессов в САУ

Задача: Кр - ? Ти - ? Тд - ?

Ти - постоянная времени интегральной составляющей (повышает точность управления, но замедляет действие сист)

Выберем постоянные времени так, чтобы компенсировать Т1 и Т2:

      

Кр можно выбрать из условия минимальной длительности п.п.:

По табл соотв-ия: , где Т=Т2

Это чисто экспонициальный процесс

tуст≈5Т2

  1.  Дайте классификацию и поясните сущность интегральных критериев качества.

Интегральные оценки характ-ют качество протекания п.п. Наибольшее распр-ие получили 2 интегральные оценки:

- линейный интегр-й критерий                                            

- квадратичный интегр-й к.к.     

Δх=х(t)-x(∞) – приращение п.п.

Τ – весовые коэф-ты, позволяющие учесть в критерии скорость и ускорение п.п.     

J0 определяет площадь под кривой квадрата динамической ошибки. Чем меньше этот интеграл, тем быстрее затухает п.п. и => интеграл J0 служит мерой быстродействия сист. Критерий широко распр-н. т.к. он м.б. рассчитан ч/з ОПФ сист.:

Более практичным явл-ся модульный критерий: - даёт приемлемые результаты для колеб-х процессов.

В ряде случаев сист, удовлетворяющая условию минимума J0, имеет значительную колебательность п.п., для уменьшения кот-й можно воспользоваться оценкой J1:

Последний член в полученном выражении является постоянной величиной и, если считать, что при t ошибка (t)0, то он равен 2(0). Минимальное значение интеграл J1 будет иметь, если подынтегральное выражение будет равно 0.                                                     

При подаче на вход сист единичного ступенчатого воздействия начальное значение ошибки(0)=1.

По критерию J1 не контролируется колебательность К и перерегул-е σ => при синтезе по китерию J1=min, могут получится колебат-е процессы и с большим перерегул-ем.

«-» интегр-х оценок: невозможность получения прямых показателей качества и высокая сложность вычислительных процедур. «+» – возможность выразить интегральные оценки как фун-и параметров сист и, воспользовавшись известными методами поиска экстремума, определить значения этих параметров, дающие минимум избранной оценке.

  1.  Приведите и поясните постановки задач синтеза линейных САУ.

Целью синтеза сист является построение ММ сист, удовлетворяющей общесист-ым требованиям (устойчивость, инвариантность, ковариантность, робастность, критерий оптимальности). В зависимости от степени неопределенности, постановки задач синтеза классифицируются: параметрический синтез, структурный и топологический.

При синтезе задается множество М систем, на котором производится выбор сист по заданному критерию оптимальности. Задача не тривиальна, когда множество М содержит более 1-го элемента, т.е. имеется исходная неопределенность. Синтез представляет собой задачу уменьшения неопределенности или повышения ранга модели, за счет привлечения информации о пожелании технолога или проектировщика, которые д.б. сформулированы в виде критерия оптимальности.

1) Параметрический синтез

Эл-ты мн-ва М различаются параметрами, при этом мн-ва М(2) (второго ранга неопределенности) представляет собой множество полностью определенных сист М(3) и с допустимым диапазоном изменения параметров Q 

M(2)={ M(3), Q}

Пр: М2: Wp(p)=K1+K2*1/p

      M3: K1, K2  G, т.е. M(3) различаются параметрами k1 и k2.

В такой постановке задачи синтеза необходимо найти k1* и k2*, удовлетворяющих заданному критерию оптимальности.

2) Структурный синтез

Элементы исходного множества отличаются структурами звеньев, при этом множество М является моделью первого ранга неопределенности, включающей в себя полностью определенные модели 2-го ранга неопределенности

М(1) = { M(2), G}

В результате решения этой задачи выбирается структура, например выбирается ЗУ. После выполнения струк-го синтеза необходимо будет провести параметр. синтез и определить параметры выбранного ЗУ.

3) Топологический синтез

Множество М является моделью нулевого ранга неопределенности, т.е. представляет собой множество систем с различной топологией.

М(0) = { M(1), Т}

В такой постановке необходимо выбрать топологию системы. Применительно к пром. системам, необходимо выбрать структуру всей сист. После решения этой задачи необходимо решить задачи структурного и параметрического синтезов.

  1.  Приведите классификацию и примеры методов синтеза закона управления линейных САУ.

Задачей синтезаСУ является разработка системы управления с наилучшими (заданными) показателями качества. Т.е. это задача оптим-ого синтеза структуры и параметров СУ.

 Синтез можно разделить на: синтез структуры СУ(заданы характеристики системы и необходимо синтезировать структуру) и параметрический синтез (задана структура, характеристика, необходимо определить параметры настройки регулятора).

Способы синтеза:

  1.  Синтез путем интерактивного анализа СУ. При таком способе на основе исходной СУ (т.е. с заданной структурой) рассчит-ся хар-ки, определ-ся показателями качествами и сравниваются с требуемыми показат качества. Последующий анализ позволяет, определяет вид и место включения корректирующих звеньев, законов управления, вводить коррекцию. После коррекции рассчитываются качественные показатели. Если они удовлетворяют требуемым, то синтез заканчивают, в противном же случае анализ повторяют.

 Недостатком такого способа является то, что применяется только для простых систем, т.к. для сложных СУ процесс трудоемок.

  1.  Определение структуры и параметров регулятора сразу. Существует несколько методов:

а) графоаналитические;

б) аналитические;

а)   Графоаналитические методыделятся на:

  1.  частотные;
  2.  корневые;
  3.  методы корневого годографа; kp, ku, Tд
  4.  методы стандартных переходных хар-к.

Все перечисленные графоаналитические методы для ручного счета и используют графические построения. В настоящее время в связи с появлением ЭВМ эти методы теряют свое значение.

Достаточно точно настройки непрерывных регуляторов можно определить графоанал-им методом по АФХ объекта на заданное значение показателя колебательности М.

 Метод расчета основан на том факте, что АФХ разомкнутой системы управления W (jw) = Wоб(jw)Wp(jw) должна касаться на комплексной плоскости окружности с заданным индексом М. Радиус окружности     r = М/(М2 – 1) (11.1)

а ее центр лежит на отрицательной вещественной полуоси и отстоит от начала координат на расстояние  R = M2/(М2– 1)  

б) Аналитические методы:

  1.  Методы расчета СУ первого и второго порядков, когда можно рассчитать зависимость показателей качества от параметров системы tp(T0, kp, k0) или σ(T0, kp) или kp(Mзад).
  2.  Синтез оптимальных СУ по интегральным критериям качества.
  3.  Вариационные методы
  4.  Методы динамического линейного и нелинейного программирования
  5.  Принцип максимума
  6.  Метод аналитич конструирования регулятора
  7.  Методы прямого синтеза с помощью пакетов прикладных программ:
  8.  Аналого-цифровое моделирование
  9.  Параметрический синтез с использ-ем ПК.

  При таком синтезе реализуется наиболее полное исследование и синтез СУ с учетом нелинейности.

 Однако, моделирование базируется на расчетных методах численного решения задач.

 Аналитические и графические методы исследуют функциональные зависимости, часто позволяют найти более оптимальные и общие зависимости.

Задача синтеза САУ решается в 2 этапа:

  1.  Синтез САУ на заданную точность (синтез установившихся режимов САУ)
  2.  Динамический синтез (синтез переходных процессов на заданные показатели качества).

1-Обеспечить в установившихся режимах заданную точность САУ. В результате должен быть выбран порядок астатизма и коэффициент передачи регулятора кр.

1)объект статический

Задана ошибка системы:

-ошибка системы должна быть равна 0: eустu=0 => нужно ввести интегрирующее звено.

-ошибка системы должна быть равна 0: eустf=0 => нужно ввести интегрирующее звено.

-eустu=euзад>0

 

Таким образом, в зависимости от требуемых заданных ошибок в установившемся режиме, можно рассчитать структуру регулятора и его параметры.

2) объект астатический

 

Пусть:

- eустu=0  => любой закон управления

- eустf =0  =>    =>  нужно ввести интегрирующее звено

- eустf=efзад>0   =>      =>  efуст=1/кр    =>кр>=1/efзад 

Таким образом, если объект управления содержит интегрирующее звено, то по каналу управления ошибка=0 обеспечит любой ЗУ.  Ошибка по каналу подавления зависит от интегрирующих звеньев в законе управления.

  1.  Поясните сущность частотных методов синтеза корректирующих устройств.

Основаны на графическом построении и являются достаточно простыми, хорошо разработанными и наглядными методами синтеза. Существует несколько видов частотного синтеза. Наиболее полно разработан и используется метод Солодовникова. Он основан на соответствии между ЛАЧХ разомкнутой САУ и её статическими и динамическими свойствами в замкнутом состоянии. Метод используется только для систем, ОПФ которых не имеет нулей и полюсов в правой полуплоскости комплексной плоскости. Для таких ОПФ ЛАЧХ и ЛФЧХ однозначно определяют друг друга и для синтеза достаточно рассматривать лишь ЛАЧХ разомкнутой САУ.

.

Если устойчивость и необходимые качества не м.б. достигнуты простым изменением параметров сист, то задача синтеза решается введением в систему дополнительных устройств и синтез производится в 2 этапа: синтез САУ по точности и динамический синтез.

Значение порядка астатизма ν и добротности k выбирают в процессе синтеза системы по точности, исходя из заданных ошибок ε в установившемся режиме. Выбором показателей качества переходных характеристик σ и tуст гарантируется необходимое быстродействие системы и её динамическая точность, а заданные запасы устойчивости обеспечат требуемую колебательность п.п.

В некоторых случаях необходимо, чтобы ускорение регулируемой координаты не превышало некоторого значения ω. Такое ограничение необходимо в механических системах. Оно предупреждает появление в объекте и исполнительном элементе недопустимых перегрузок. После решения задачи синтеза по точности  пусть Wраз(p) имеет вид: . 

Необходимо синтезировать корректирующее устройства, обеспечивающие заданные динамические свойства сист, т.к. как правило после синтеза по точности сист явл-ся неуст-й. Для этого необходимо трансформировать заданные показатели качества, переходные характеристики и заданные запасы устойчивости в коэффициенты некоторой ОПФ, которую назовем желаемой:

Частотные методы синтеза предполагают включение корректирующих устройств, трансформирующих Wисх(p). Это можно сделать, включив корректирующие звенья сдвигающие фазу. Возможны два вида коррекции: 1) положительный поворот фазы в районе средних частот;   2) отрицательный поворот фазы в диапазоне верхних частот.

Метод синтеза корректирующих устройств сводится к обеспечению равенства ОПФ разомкнутой скорректированной системы и ОПФ разомкнутой желаемой системы, путем включения дополнительных корректирующих звеньев.

  1.  Приведите и поясните методы линеаризации нелинейных функций.

Несущественно  нелинейная  статическая  характеристика  –  характеристика, описываемая непрерывной дифференцируемой функцией. Практически   это   математическое    условие   означает,  что  график  функции            y = f(x) должен  иметь  гладкую форму (рис. 2.5,  а). В  ограниченном  диапазоне  изменения  входной величины  x  такая  характеристика  может  быть  приближенно  заменена (аппроксимирована) линейной  функцией. Приближенная  замена  нелинейной  функции  линейной  называется линеаризацией.  Линеаризация  нелинейной  характеристики  правомерна,  если  в  процессе работы элемента его входная величина меняется в небольшом диапазоне вокруг некоторого значения   x =  x0 .

Существенно нелинейная статическая характеристика – характеристика, описываемая функцией, имеющей изломы или разрывы.

Примером  существенно  нелинейной  статической  характеристики  может  служить характеристика реле (рис. 2.5, в), которое при достижении входного сигнала x (ток в обмотке реле)  некоторого  значения  x1  изменит  выходной  сигнал  y (напряжение  в  коммутируемой цепи) с уровня  y1 до уровня y2  . Замена такой характеристики прямой линией с постоянным углом  наклона  привела  бы  к  существенному  несоответствию  между  математическим

описанием элемента и реальным физическим процессом, протекающем в элементе. Поэтому существенно нелинейная статическая характеристика линеаризации не подлежит.  Линеаризацию  гладких (несущественно  нелинейных)  статических  характеристик  можно осуществлять либо по методу касательной, либо по методу секущей.

Так,  например,  линеаризация  по  методу  касательной  заключается  в  разложении  функции y(x) в интервале вокруг некоторой точки  x0    в ряд Тейлора и в последующем учете первых двух членов этого ряда:

y(x)≈y(x0)+y′(x0)(x–x0),                                                                                                         (2.12)

где y′(x0) – значение производной функции  y(x) в заданной точке А с координатами  x0  и  y0 .

Геометрический смысл такой линеаризации заключается в замене кривой  y(x)  касательной ВС, проведенной к кривой в точке А (рис. 2.8).

При  анализе  АСУ  удобно  линейные  статические  характеристики  рассматривать  в отклонениях переменных x и y от значений  x0  и  y0 :

Δy=y-y0;                                                                                                                                  (2.13)

Δx=x-x0.                                                                                                                                   (2.14)

Тогда с учетом обозначений (2.13, 2.14) выражение (2.12) принимает вид

Δy=kΔx,                                                                                                                                   (2.15)

где  k = y′(x0)  –  передаточный  коэффициент  элемента,  характеризующий  его передаточные свойства в статическом режиме.

  1.  Приведите методику линеаризации нелинейных дифференциальных уравнений.

Если динамика элемента описывается линейным дифференциальным уравнением, то этот элемент называется линейным, если дифференциальное уравнение нелинейно, то элемент называется нелинейным. Из-за нелинейности статических характеристик уравнения элементов системы в большинстве случаев являются нелинейными.

Для упрощения анализа, когда это возможно, приближенно заменяют нелинейные дифференциальные уравнения такими линейными уравнениями, решения которых с достаточной степенью точности совпадают с решениями нелинейных уравнений. Этот процесс замены нелинейного дифференциального уравнения линейным называется линеаризацией. Обычно линеаризация нелинейного уравнения производится относительно некоторого установившегося состояния элемента системы.

Если дифференциальное уравнение элемента нелинейно из-за нелинейности его статической характеристики, то линеаризация уравнения сводится к замене нелинейной характеристики элемента x=ф(g) некоторой линейной функцией x=ag+b. Аналитически эта замена производится с помощью разложения в ряд Тейлора функции x=y(g) в окрестности точки, соответствующей установившемуся состоянию и отбрасывания всех членов, содержащих отклонение g входной величины элемента в степени выше первой. Геометрически это означает замену кривой x=ф(g) касательной, проведенной к кривой в точке (х0, g0), соответствующей установившемуся состоянию работы элемента.

В других случаях линеаризация производится путем проведения секущей, мало отклоняющейся от функции x=ф(g) в требуемом диапазоне измене-ния входной величины элемента.

Рассмотрим сущность процесса линеаризации на примере сушильного шкафа. Зависимость температуры объекта от подаваемого напряжения в большинстве случаев нелинейна и имеет вид, представленный на рисунке.

Графически линеаризацию некоторого уравнения от двух переменных F(х,у) = 0 в окрестности некоторой точки (х0, у0) можно представить как замену рассматриваемого участка кривой на касательную , уравнение которой определяется по формуле:

Где  и - частные производные от F по х и у. Данное уравнение называется уравнением в приращениях, поскольку значения х и у здесь заменены на приращения Dх = х - х0 и Dу = у - у0.

Линеаризация ДУ происходит аналогично, отличие состоит только в том, что необходимо искать частные производные по производным (,, и т.д.).

  1.  Приведите нелинейные модели САУ.

Каждая СУ состоит их линейных и НЛЗ. Наличие одного НЛЗ делает всю САУ нелинейной. По мат-му описанию процессов НЛЗ делятся на статич-е и динамич-е.

  1.  Статич. (безынерционные ли звенья 1-го пор-ка)

z(x)=f(x), f – НЛ зависимость. Описыв-ся алгебраич-ми зависимочтями вых-й величины от вх-й

  1.  Динамич-е НЛЗ, процессы кот-х опис-ся НЛ ДУ, например:

Принципы нелинейности:

а) коэф-ты ур-я зависят от пер-х

б) степень произв-х выше 1 и самой произв-ой

в) коэф-т К зависит от самой производной

ДУ будет НЛ, если присут-т хотя бы один из признаков нелинейности.

Звенья принято описывать с пом-ю ДУ:

  1.  0-го пор-ка: n=0; z=f(x), f – НЛЗ
  2.  1-го пор-ка: n=1; z=f(x, x’); z=f1(x)+f2(x’); f, f1, f2 – НЛ фун-и
  3.  2-го пор-ка: n=2; f2(z, z’)=f1(x, x’); f1, f2 – НЛ фун-и

Нелинейности 1-го пор-ка можно представить в виде стр-х схем, сост-х из безынерц-го НЛЗ и инерц-го лин-го звена.

  1.  Поясните методы анализа устойчивости равновесных режимов нелинейных САУ.

Особенности анализа НСУ: не применим принцип суперпозиции; нет единого метода решения НДУ; испол. приближ. методы(не дают полн. инф. о сво-вах сист.); возможны автокалебательные режимы(уст. незатух. колеб.)

Методы анализа динамики НС:

1.Точные методы исслед-ия динамики:

-метод про-ва сост: фазовой плоскости; изоклин;

-метод точечного преобразования

2. Приближ. методы исслед-ия динамики(испол-ся, если НС мало отлич-ся от ЛС): малого анализа; Пуанкаре; Булгакова; Вандерполя

3. Приближ методы исслед-ия автоколебательных режимов: гармонической линеаризации, гарм. баланса.

4.Если НДУ можно линеар-ть в окр-ти раб. т., динамика НС изуч-ся методами анализа ЛС.

Методы анализа равновес.(статич) режимов:

1) аналитический

- по статич хар-ке: Y(x)=y{z(t)}=y{z(x)}

- метод фазовой плоскости

2) графический

- по статич хар-ке: Z(x),Y(z)→Y(x)

-метод фаз про-ва

Фаз. про-во - про-во сост. для автономной системы. Фаз. плоскость-след движения т. в фаз. ро-ве. Фаз. портрет-совок-ть фаз. тр-рий для всех н.у. вместе с особ точками и траект-ми.

3) методы, опред-щие уст-ть НС:

-критерий абсолютной уст-ти Попова

Критерий Попова: замкнутая СУ, сост-ая из лин. части, удовл-ей гипотезе фильтра, и нелин. части – гипотезе сектора, абсолютна уст-ва, если выполн-ся Крит. абсол.уст-ти:

где k-коэф передачи нелин звена, q-произвол действ число, δ- произвол действ «+» число.

- прямой метод Ляпунова

  1.  Приведите формулировку критерия абсолютной устойчивости нелинейной САУ, Попова, его графическую интерпретацию и пояснения.

Румынский учёный Попов разработал частотный критерий для сист с уст-ой, неуст и нейтр-й частью.

1) Замкнутая СУ, состоящая из линейной части, удовлетворяющей гипотезе фильтра, и НЛ части, удовлетворяющей гипотезе спектра, абсолютно устойчива, если выполняется критерий абсолютной устойчивости: , где К  max угловой коэф-т сектора нелинейности, W() – АФХ уст-й лин-й части, α - произвольное число.

Геометрическая интерпретация: . Введём ПФ Попова или модефик-ю ПФ: , подставим в выражение:

- ур-е прямой линии в корд-х А,В, т.е. +j. Коэф-т наклона пр-й – 1/α. Действит-я ось это прямая в пересечении точки (1/К; j0).

Критерий Попова: Если при увеличении амплитуды сигнала система установившаяся, а при уменьшении- система неуст., то возникающие в системе колебания с параметрами w0xm0 устойчивы.

В соответствии с критерием Д-разбиения комплексно передаточную функцию нелинейного звена делит пространство на две области:

Амплитуда увеличивается

Рассмотрим процессы в точке 1 и точке 2

Точка 1: под воздействием внешних факторов амплитуда увеличивается, тогда по  годографу перейдем в зону D(0). Амплитуда продолжает увеличиваться до ∞. Колебания в системе сорвутся.

Точка 1: амплитуда уменьшается, тогда по попадаем в зону D(1),  в которой амплитуда продолжает дальше уменьшаться.

Точка 1 – это точка неустойчивых колебаний, т.е. если в системе возникнут колебания, то они в ближайшее время сорвуться.

Точка 2: амплитуда возникших колебаний увеличится, тогда попадем в зону D(1), в которых  амплитуда начинает уменьшаться, по не вернется в точку 2.

Точка 2: амплитуда уменьшается, тогда попадаем в неустойчивую зону D(0), в которой амплитуда начинает автоматически увеличиваться, пока не вернемся в точку 2.

Точка 2 – это точка устойчивых автоколебаний.

  1.  Приведите классификацию и поясните методы технической линеаризации нелинейных САУ.

По характеру влияния на САУ нелинейные звенья разделяют на 2 типа: нелинейные звенья, специально вводимые в систему в корректирующих звеньев для улучшения статических или динамических характеристик для улучшения качества САУ.

Нелинейные звенья являются частью системы. Такие звенья присутствуют в любой САУ т.к. по физической природе большинство звеньев САУ нелинейны. В этом случае нелинейности ухудшают качественные показатели САУ.

Рассмотрим способы коррекции статических характеристик нелинейных звеньев, позволяющие осуществить их линеаризацию. Линеаризация статических характеристик нелинейных звеньев называется технической линеаризацией. Существуют 2 способа технической линеаризации: с помощью компенсирующих нелинейностей, вибрационная линеаризация.

 Рассмотрим метод компенсации: его суть состоит в том, что линеаризация статических характеристик производится путем дополнительного включения другого звена с такой характеристикой, чтобы эквивалентная результирующая характеристика была линейна.

Возможны 3 способа включения компенсирующих нелинейностей:

- Последовательно с нелинейным звеном включается звено, статическая характеристика которого взаимно – обратна  статической характеристике исходного звена.

- Параллельно нелинейному звену присоединяется звено, имеющее взаимно – дополняющую к исходному статическую характеристику.

- Включение нелинейного звена в обратную связь.

Выводы: 1) При таком способе компенсации очень часто характеристика компенсирующего звена оказывается физически нереализуема.

2)  Компенсирующее нелинейное звено может быть выполнено в виде математических моделей пневматических, гидравлических звеньев. По физической природе компенсирующие звенья могут не совпадать с линеаризуемым звеном.

3) Если нелинейность обусловлена характеристикой самого объекта, то линеаризация м.б. осуществлена с помощью математической модели.

  1.  Дайте определение и поясните понятие комплексного коэффициента передачи нелинейного звена.

Комплексным коэффициентом передачи нелинейного звена называется  отношение  комплексной амплитуды первой гармоники нелинейного звена к амплитуде входного сигнала.

 

Функции и называются коэффициентами гармонической линеаризации, потому что представляют нелинейное звено фиктивным линейным, линеаризированным нелинейного звена в частотной области для амплитуды первой гармоники.

Они показывают зависимость амплитуды и фазы выходной гармоники нелинейного звена от амплитуды и фазы  входного сигнала.

Фактически нелинейные звенья с нечетно симметричной характеристикой заменяются прямыми линиями пропорциональными амплитуде входного сигнала

В результате  гармонической линеаризации получаем не чисто линейное звено, а своеобразное нелинейное звено, коэффициент усиления которого зависит от амплитуды входного сигнала и частоты. Для однозначных характеристик коэффициента усиления зависит только от входного сигнал, определяют только , а

Для гистерезисных характеристик коэффициент передачи комплексный и зависит от амплитуды и частоты входного сигнала. В расчетах удобно использовать

 

  1.  Выведите уравнения гармонического баланса для нелинейной САУ и поясните их.

Рассмотрим автономную нелинейную САУ, в которой выполняется гипотеза фильтра.

В этой системе необходимо, чтобы она работала на границе устойчивости, т.е. чтобы передаточная функция разомкнутой системы:

      

На практике возникает проблема определения автоколебаний, успешного их устранения.

Для этого необходимо решить уравнения гармонического баланса.

Можно решить двумя способами:  (аналитически, графически)  

Аналитический способ.

Рассмотрим систему гармонического баланса:

- баланс амплитуд и баланс фаз          

Из уравнения баланса фаз определяется частота, на которой сдвиг по фазе равен . Далее эта частота подставляется в 1-ое уравнения, в баланс амплитуд. Из него определяются амплитуды возможных гармонических колебаний. Аналитическое решение наглядно, но имеются ограничения математического характера.

  1.  Выведите условия возникновения автоколебаний в нелинейной САУ и поясните способ определения их устойчивости по частотному критерию Гольдфарба.

Если в системе возникают автоколебания с частотой ω0  и амплитудой xm0, то это означает, что выполняются уравнения гармонического баланса.

Рассмотрим ситуацию, когда амплитуда колебаний либо увел., либо уменьш.

Под действием внешних факторов амплитуда колебаний либо увел., либо уменьш.

1)амплитуда увел.      xm1=xm0+xm

Подставим новое значение амплитуды А(p)=0 в характеристическое уравнение. Определим устойчивость по алгебраическому критерию.

Возьмем 2 состояния:

-полученная система неустановившаяся. Колебания будут возрастать.(выделено жирным)

- полученная система установившаяся.

2)амплитуда уменьшается     xm2=xm0-xm       A(p)=0

Возьмем 2 состояния:

- полученная система неустановившаяся. Колебания будут возрастать(выделено жирным)

- полученная система неустановившаяся. Колебания будут уменьшаться до 0.

Графический способ (метод Гольдфарба).

    

Отсюда методика:

Строится АФХ линейной части.

Строится инверсный годограф комплексного коэффициента передачи нелинейного звена.

Решением гармонического баланса будут точки пересечения годографов. При этом частота колебаний будет определяться по годографам. При этом возможны 3 случая:

– годографы не пересекаются. Уравнения гармонического баланса не имеют решений, т.е. в системе не возникает автоколебаний.

– годографы касаются друг друга. Параметры системы имеют критические значения. Это состояние для системы определяется как катастрофическое, т.к. при любых случайных шумах система может перейти из 1-го качественного состояния в другое.

– годографы пересекаются. В точках пересечения возникают гармонические колебания, параметры которых определяются координатами точек пересечения.

Таким образом, в системе выполняются условия гармонического баланса, то в ней существует возможность возникновения гармонических автоколебаний с постоянной амплитудой и частотой. Для нелинейной САУ это равновесное состояние.

  1.  Приведите структурные схемы дискретных и цифровых САУ, поясните назначение звеньев  и преобразования сигнала.

Дискретной называется система, которая осуществляет обработку дискретных сигналов. Будем использовать понятия дискретная система и дискретный сигнал как синонимы, и мат. модели цифрового системы и цифрового сигнала с неограниченной разрядностью АЦП и неограниченной точностью обработки.

Дискретная система полностью определяется математическим оператором, которая устанавливает связь между ее входом и выходом.

Непрерывные СУ

Wраз(р)=Wp(p)*Wo(p)

Wзамк=Wyu(p)=Wраз(p)/1+Wраз(p)

Цифровые СУ

Дискретные СУ

 Дискретное преобр Лапласа

Дискретное преобр Фурье

  1.  Приведите классификацию, структурную схему импульсной САУ. Поясните преобразования сигнала при модуляции и демодуляции и формирование закона управления.

в технических системах большое распространение получил еще один способ управления – это импульсное управление. Оно во многих случаях по эффективности совпадает с цифровыми, то есть имеет те же преимущества, но формирует на объект воздействие импульсное, то есть электродвигатели работают в импульсном режиме, что дает энергетические преимущества, то есть делает САУ экономичными. Импульсные системы проще в реализации.

ВУ – вычислительное устройство

ИД – импульсный демодулятор

ИМ – импульсный модулятор

АИМ: В САУ с АИМ в качестве демодулятора используются электродвигатели исполнительных механизмов, которые являются обязательными элементами любой САУ. С АИМ используются электродвигатели пропорциональной скорости

ШИМ: В качестве демодуляторов используются электродвигатели постоянной скорости.

  1.  Разработайте и поясните эквивалентную расчетную схему дискретной САУ.

При разработке расчетной схемы будем использовать допущения:

Операция квантования по уровню нелинейна => ЦСАУ нелинейна. Примем допущение, что шаг квантования стремится к нулю.

.    ,  

Операция дискретизации сигнала линейна, поэтому в дальнейшем нелинейные ЦСАУ заменим дискретными линейными САУ.

Для дискретизации непрерывного сигнала будем использовать идеализированные моделированные  – импульсные последовательности.

Для преобразования дискретного сигнала в непрерывный будем использовать простейший преобразователь-фиксатор нулевого порядка с идеализированной импульсной характеристикой.

В качестве АЦП используем идеальное импульсное звено с шагом дискретизации t.

Полученная схема не может быть использована как расчетная, т.к. она не может быть охарактеризована передаточной функцией, связывающей . Это связанно с тем, что при дискретизации происходит размножение спектра исходного сигнала вдоль всей оси частот с периодом .

Для получения расчетной схемы необходимо полученную схему представить таким образом, чтобы на входе и выходе системы действовал цифровой сигнал, т.к. между дискретными сигналами существует пропорциональная зависимость. Разработаем такую схему.

В этой схему удобно объединить два блока, работающих в непрерывном режиме

Получена расчетная схема ЦСАУ, эквивалентная по дискретной составляющей исходной САУ с цифровым регулятором. Эта схема позволяет ввести понятие переходной функции ЦСАУ в дискретном пространстве. Т.к. нелинейными эффектами при квантовании по уровню пренебрегаем => процессы описываются линейными разностными уравнениями. В силу этого для анализа и синтеза ЦСАУ можно использовать хорошо развитые методы анализа и синтеза линейных систем, модифицируя их для ЦСАУ.

Выходной сигнал в расчетной схеме дискретный. Это означает, что он совпадает с реальным непрерывным сигналом только в моменты взятия отсчета. Поведение непрерывного сигнала между отсчетами  определяется соотношением между шагом дискретизации T и постоянной времени непрерывной части, т.е.

  1.  Поясните понятие устойчивости дискретной САУ. Дайте классификацию методов определения устойчивости и поясните их.

Непрерывная САУ устойчива, если все корни характеристического полинома расположены в левой полуплоскости комплексной р-плоскости. В z-пространстве мнимая ось с помощью конформного преобразования изменяется в окружность единичного радиуса, а левая полуплоскость – внутрь этой окружности. Т.о. единичная окружность z-плоскости представляет собой границу устойчивости.

Тогда дискретная система будет устойчива, если 1). САУ с цифровым регулятором устойчива, если все полюсы zi передаточной функции лежат внутри единичной окружности, | zi | < 1, для всех i. 2). Если характеристическое уравнение имеет корень z1 = 1, а остальные корни лежат внутри единичной окружности, то переходный процесс при стремится к некоторому постоянному значению. Такое состояние называется апериодическая граница устойчивости. 3). Если характеристическое уравнение имеет пару комплексно сопряженных корней, расположенных на единичной окружности, то имеет место колебательная граница устойчивости. С течением времени в системе устанавливаются незатухающие периодические колебания. 4). Если характеристическое уравнение имеет корень z1 = -1, то с течением времени в системе устанавливаются незатухающие периодические колебания, период которых Тт = 2Т, Т – интервал дискретизации.

Алгебраический критерий устойчивости цифровой САУ.

Рассмотрим критерий Гурвица для цифровой системы. Характеристический полином передаточной функции системы записывается по положительным степеням z:

Цифровая САУ будет устойчива, если выполняются условия Гурвица для цифровых систем.

ЦСАУ при положительных коэффициентах характеристического уравнения может быть неустойчива даже для систем первого и второго порядков.

Критерий устойчивости Михайлова. Для устойчивости цифровой САУ необходимо и достаточно, чтобы годограф характеристического уравнения Aт() c ростом частоты от 0 до Т/2  обходил последовательно в положительном направлении 2n квадрантов.

Критерий устойчивости Найквиста.

При рассмотрении критерия Найквиста пользуются комплексной передаточной функцией разомкнутой системы Wт раз(). Если разомкнутая система статическая и устойчива, то для устойчивости замкнутой цифровой САУ необходимо и достаточно, чтобы годограф разомкнутой системы при изменении частоты от 0 до Т/2  не охватывал точку (-1, j0) на комплексной плоскости.

  1.  Выведите формулы спектра дискретного сигнала и проанализируйте его свойства.

Спектральная плотность дискретного сигнала xT()  будем называть спектром дискретного сигнала.

   Его можно найти 2 способами:

  1.  x(t) характеризуется комплексной спектральной плотностью

Если в этом выражении t заменить на nT, интеграл заменить на сумму, dt на Т, то вместо непрерывного варианта получим:

  1.  С другой стороны, спектральный дискретный сигнал может быть прямым преобразованием Фурье, т.к. дискретизация – линейное преобразование. x(t)  имеет комплексную спектральную плотность:

Воспользуемся фильтрующим свойством функции:

- значению функции, в которой функции существуют.

Анализ:

  1.  Комплексная экспонента может быть представлена по Эйлеру как  cos(nωT)-j sin(nωT). Откуда следует, что эта экспонента периодична по частоте. При этом период повторения равен .

 Спектр дискретного сигнала в отличие от аналогового периодичен по частоте с периодом fдискр.

   , k=0,1,2,3…

  1.  Периодизация спектра обусловлена дискретизацией сигнала по времени.
  2.  Справедливо и обратное утверждение о периодичности сигналов с дискретизацией по частоте, т.е. линейным спектром.
  3.  Оба свойства отвечают функциональному положению о взаимосвязи дискретизации и периодизации сигналов во временной и частотной области.
  4.  Во многих случаях, особенно при расчетах, достаточно определить спектр дискретного сигнала в основной полосе частот [0±ωT/2], а дальше он повторяется.

  1.  Приведите алгоритм дискретной обработки и получите передаточные функции и импульсную характеристику дискретной САУ.

При построении дискретной САУ реализуется 2 подхода:

  1.  Частота с которой ПК рассчитывает процессы так велика, что интервал гораздо меньше всех постоянных времен НЧ. В этом случае ни исполнительный механизм, ни объект не замечают, что сигнал дискретный. Если при этом и шаг квантования мал, то САУ практически не отличается от непрерывной системы и если исполнительный механизм и объект меняются, то и цифровая САУ меняется.
  2.  Интервал дискретизации сопоставим с длительностью переходного процесса в системе. Такая ситуация возникает, когда один и тот же процессор  используется для управления многими объектами. В этом случае САУ нужно считать  дискретными и процессы в них необходимо описывать с применением специального математического аппарата. Для того чтобы цифровая САУ была эквивалентна непрерывной необходимо при выборе частотной дискретизации учитывать не только граничную частоту сигнала, но и граничную частоту полосы пропускания.

 

В этом случае с помощью фильтров можно убрать боковые спектры состояния и в качестве КПФ учитывать только главный лепесток.

Выполнив все замены получаем:

g(m) – импульсная харрактеристика дискретной САУ, ее можно определить как отклик дискретной системы на сигнал единичного импульса.

Для физически реализуемой системы:

Для дискретных систем возможны два вида импульсных харрактеристик:

  1.  Бесконечной длительности

Такую импульсную харрактеристику имеют рекурсивные алгоритмы, поэтому их часто называют алгоритмы с бесконечной импульсной харрактеристикой.

  1.  Конечной длительности

Нерекурсивные цифровые алгоритмы имеют конечные импульсные харрактеристики. Это означает, что дискретные временные свертки можно непосредственно использовать при реализации нерекурсивных алгоритмов. В выражении дискретной временной свертки число слагаемых также ограничено.

Рекурсивные алгоритмы вследствие бесконечности их импульсной харрактеристики невозможно реализовать по алгоритму свертки, так как при этом требуется бесконечное время и объем вычислений.

Рисунок.. Бесконечная и конечная импульсные харрактеристики.

  1.  Поясните способы определения выходного сигнала в дискретной САУ.

1 способ:

Перейти от к можно несколькими способами

,

2 способ: представить z-преобразование выходного сигнала:

по таблице

Анализ:

1) Первый способ более простой, однако он обладает двумя недостатками:

  1.  При делении полиномов получаются бесконечные ряды. Для получения приемлемого рез-та необходимо рассчитать большое количество членов ряда
  2.  Если интеграл дискретизации выбран неверно, то  произойдет наложение спектральных составляющих, которые существенно исказит выходной сигнал

2)Преимущество второго способа состоит в том, что сразу получается непр. ПП  y(t) без дополнительных ошибок и аппроксимаций, однако, клок ф-ии имеющих z-преобр. Очень узок, кроме того не всегда удается представить yr(z) в виде суммы простых дробей.

Технические измерения и приборы

1. Бесконтактные методы измерения температуры.

Измерения температуры тел по их тепловому излучению производятся методами пирометрии, а средства измерений температуры тел по тепловому излучению принято называть пирометрами излучения или просто пирометрами. Они широко применяются в металлургической и в других отраслях промышленности. Позволяют измерять темп-ру тел от 300 до 6000С

При измерении температуры с помощью пирометров температурное поле объекта измерения не искажается, так как измерение, осуществляемое методами пирометрии излучения, не требует непосредственного соприкосновения с телом какого-либо термоприемника. Поэтому такие методы измерения температур принято называть бесконтактными. Методы измерения температур, использующие различные свойства теплового излучения тел, вытекающие из законов излучения абсолютно черного тела, нашли широкое практическое применение. Под абсолютно черным телом понимают тело, которое поглощает всю падающую на него лучистую энергию. Такие тела в природе отсутствуют, но модель черного тела можно осуществить с достаточной степенью приближения. Моделью наиболее приближающейся по своим свойствам к абсолютно черному телу, является полое непрозрачное тело с малым отверстием, все участки поверхности которого имеют одну и ту же температуру. Для такой модели черного тела коэффициент поглощения можно принять равным единице, так как энергия луча, попадающего в малое отверстие полого тела, практически полностью поглощается внутри последнего вследствие многократных отражений от внутренней поверхности.

Лучистая энергия выделяется нагретым телом в виде электромагнитных волн различной длины: при температурах до 500°С нагретое тело излучает инфракрасные лучи. По мере повышения температуры цвет тела от темно-красного доходит до белого, содержащего волны видимого спектра излучения. Одновременно с повышением температуры тела и изменением его цвета возрастает интенсивность монохроматического излучения (яркость), т.е. излучения при определенной длине волны, а также увеличивается суммарное излучение (световое и тепловое). Монохроматическое и суммарное (полное) излучения используются для измерения температуры нагретых тел и в соответствии с этим пирометры излучения делятся на пирометры частичного и полного излучения.

Радиационные пирометры: измеряют тем-ру нагретых тел по интегральному излучению на всех длинах волн. В кач-ве чувствит-го эл-та исп-ся термобатарея. Тепловой поток направляется на рабочие слои термопары термобатареи по степени нагрева кот-х опр-ют темп-ру излучателя.

2. Выбор типа исполнительного механизма.

Исполнительные механизмы имеют блоки обратной связи, конечные выключатели, устройства дистанционной передачи положения выходного вала, редуктор и возможность ручного управления. В настоящее время выпускаются исполнительные механизмы только постоянной скорости. Они надежны, просты, легко управляются релейными импульсными блоками регулятора. По характеру перемещения ИМ делятся на многооборотные (выходной вал вращается с заданной частотой), тип электродвигателя МЭМ, и однооборотные (выходной вал совершает поворот на угол меньший 360° (МЭО), и прямоходные. Управление ИМ осущ. бесконтактными пускателями типа ПБР или реверсивными магнитным контакторами типа ПМРТ. ИМ выбирают в зависимости от величины усилия, необходимого для перестановки регулирующего клапана или величины момента для поворотных заслонок. Для поворотных заслонок величину момента (Н·м), необходимого для их вращения определяют по формуле М=к(Мрт), где Мр – реактивный момент; к – 2 ÷ 3 – коэффициент, учитывающий затяжку сальников и загрязненность трубопровода; Мт – момент трения. Момент на валу ИМ д/б равен или больше момента, необходимого для вращения заслонки. Реактивный момент, обусловленный стремлением потока закрыть заслонку равен: Мр=0,07ΔрроDу2, где Δрро – перепад давления на заслонке или регулирующем органе [Па]. Рекомендуется при расчете принимать этот параметр равным избыточному давлению перед заслонкой Ри1; Dу – диаметр заслонки в метрах.

Мт в опорах: Мт=0,785 Dу2 Ри1rшλ, где rш - радиус шейки вала заслонки в метрах; λ = 0,15 – коэффициент трения в опорах.

3. Измерение расхода методом переменного перепада давлений.

Принцип действия расходомеров переменного перепада давления (РППД) основан на измерении в соответствии с уравнением Бернулли перепада статического Рс или полного Р давления потока среды на установленном в нем неподвижном первичном преобразователе (ПП) и вычислении по этому перепаду средней скорости движения среды и ее расхода. РППД определяет объемный или массовый расход G движущейся среды на основе его квадратичной зависимости от перепада давления Р на ПП:

, где К – расчетный коэффициент, учитывающий плотность среды и конструктивные характеристики ПП. В качестве ПП в РППД при измерении расхода по перепаду статического давления применяют стандартные сужающие устройства (СУ) – диафрагмы, трубы Вентури, сопла.

РППД на СУ представляет собой составной расходомер, в комплект которого входят СУ, соединительные или импульсные линии (трубки) отбора от него измеряемого давления, дифманометр и вторичный показывающий прибор, шкала которого градуирована в единицах расхода (в зависимости от характеристик вторичного прибора в комплект может дополнительно входить блок извлечения квадратного корня).

Наиболее широко на практике используется вариант РППД на диафрагме. Принцип действия РППД на диафрагме заключается в сжатии движущейся среды проходным отверстием диафрагмы, что приводит к увеличению за ее кромкой скорости потока и его кинетической энергии (динамического давления) с соответствующим уменьшением статического давления. По краям диафрагмы создается перепад давлений Р = Р1 – Р2, который отводится импульсными трубками к дифманометру. После прохождения диафрагмы поток расширяется, снижая скорость и восстанавливая статическое давление, которое тем не менее уже не достигает прежнего значения из-за вихревых потерь давления Рпп зависит от относительной площади сечений модуля СУ: чем меньше m, тем больше перепад давления и выше точность измерения расхода, но тем больше безвозвратная потеря давления).

Корректное использование диафрагменных расходомеров, гарантирующее определенную точность измерения, требует учета следующих факторов: характер движения потока на прямых участках трубопроводов до (более 10D) и после (не менее 5D) диафрагмы должен быть стационарным с достаточно симметричным профилем скорости потока по сечению трубопровода; фазовое состояние потока не должно изменяться при его течении через СУ; во внутренней полости прямых участков трубопроводов до и после СУ недопустимо скопление осадков; на поверхностях диафрагмы недопустимо образование отложений, изменяющих конструктивные параметры и геометрию расходомера.

4. Методы измерения температуры.

Существует два метода измерения температуры: контактный метод и бесконтактный. В контактной термометрии используется такая форма теплопроводности как теплоотдача – теплообмен между поверхностью твердого тела и соприкасающимся с ним теплоносителем (газ, пар, жидкость). Бесконтактная термометрия, или пирометрия, основана на принципе теплового излучения.

Из всего многообразия методов измерения температуры и измерительных средств в металлургии широкое распространение получили термопреобразователи сопротивления, термоэлектрические преобразователи и пирометры излучения.

Первые две разновидности датчиков используются для контроля температуры охлаждающей воды, подогретых газов и воздуха, поступающих к горелочным устройствам, отходящих продуктов сгорания, футеровки агрегатов, жидких металлов, шлака и др. Пирометры применяются для измерения температуры насадок регенераторов, свода нагревательных печей, жидкого металла и шлака и др.

5. Микропроцессорные средства автоматического контроля и регулирования. К микропроцессорным средствам автоматического контроля и регулирования относятся локальные регуляторы и программно-логические контроллеры.

Автоматические регуляторы с типовыми законами регулирования: релейными, П, ПД, ПИ, ПИД. Эти регуляторы составляют основную группу используемых в современных системах автоматизации. Несмотря на широкое использование ПК и ПЛК, автоматические регуляторы являются достаточно распространенными средствами автоматизации в составе локальных систем контроля и регул-я. Регулятор РП4-М1. Этот регулятор предназначен для выработки законов регул-я и работает с электрическими ИМ постоянной скорости. Регулятор РП4-У-М1: типы датчиков – любой с унифицированным сигналом постоянного тока. РП4-Т-М1 работает с термоэлектрическими преобразователями, термосопр-ми с унифицированным сиг-ом пост. тока. РП4-П-М1 работает с дифференциально-трансформаторными датчиками и с индуктивными датчиками. Регулятор программируемый ПРОТАР предназначен для применения в системах программного, каскадного многосвязного регулирования с реализацией сложных алгоритмов обработки информации. ПРОТАР может использоваться в двух режимах:жесткий режим (режим жесткой структуры). В нем можно осуществить один из стандартных зак-ов рег-я, а так же двухпозиционное и  трехпозиционное рег-ие. Регулятор имеет функцию сигнализации отклонения пар-ра от верхнего и нижнего значения задания;сосвободнопрограммируемым алгоритмом можно путем набора функций (сложение, вычитание, умножение, деление, корень и др.), имеющихся в ПО регулятора, можно перестраивать структуру ПРОТАР.Связь регулятора с датчиками, ИМ, Вычислительными устройствами АСУТП осущ. с помощью стандартных унифицированных сигналов постоянного тока и напряжения. ПРОТАР может принимать 6 аналоговых и 11 дискретных сигналов. Выходом регулятора м/б 1 аналоговый или 1 импульсный сигнал и 5 дискретных.Регулятор МИНИТЕР 300 – микропроцессорный, применяется для автоматизации котлоагрегатов. Регулятор имеет стандартные законы регулирования с импульсным или аналоговым выходным сигналом, а так же 2х позиционное регулирование. Имеется возможность формиров-я программного задания в виде произвольной кусочно-линейной функции.Регулятор настраивается автоматически на оптимальную динамику процесса регулирования. Регулятор имеет вывод на регистрирующий прибор, защиту от обрыва цепи датчика (термопара, датчики постоянного тока и т.д.). Кроме того регулятор имеет цифровую индикацию на передней панели, самодиагностику, интерфейс RS-232 и отражение процесса регулирования на дисплее или принтере. Регулятор имеет связь с компьютером более высокого уровня. Регуляторы температуры типа РТ. Эти устройства предназначены для автоматического регулирования t°С в локальных СУ. Регулятор осущ. 2х позиционное контактное или импульсное регулирование по ПД или ПИД законом. Подключение термопреобр-лей сопр-я производится по 4х проводной схеме, поэтому не требуется подгонка линии связи. ПЛК – это аппаратно-программное средство САР и ориентирован он для работы как в локальных системах, так и в распределенных системах верхнего уровня АСУТП. Он позволяет вести программное супервизорное, экстремальное, многосвязанное регулиров-е, а так же регулир-е с переменной структурой. Он может реализовать линейные законы регулиров-я, логические операции и позволяет обеспечить высококачественное управление разнообразными ТП и агрегатами. Контроллер имеет 2 модели: регулирующую и логическую. Архитектура регулирующей модели обеспечивает возможность вручную или автоматически включать, выключать, переключать и реконфигурировать контуры регулирования, причем все эти операции выполняются безударно в независимости от сложности структуры управления. Логич-я модель формирует логическую программу шагового управления с анализом условий выпол-я каждого шага. На каждом шаге задается контрольное время выполнения и условный или безусловный переход к следующему шагу. В сочетании с обработкой дискр.сигналов эта модель позволяет выполнять функциональное преобразов-е аналог. сиг-ов и вырабатывает аналог. и дискр. управляющие сиг-лы. Контроллеры могут объединяться в локальную управляющую сеть.

6. Назначение, принцип работы и типы газоанализаторов.

Назначение газоанализаторов: измерять и контролировать концентрацию газов.

В технологических процессах металлургического производства контролируется концентрация различных газов: горючие газы, продукты сгорания, защитные атмосферы, газы технологических процессов, вредные и взрывоопасные примеси и т.д.

Контроль состава газов в ряде случаев дает возможность судить о правильности протекания технологического процесса. Например, по составу колошникового газа в доменной печи ведется процесс плавки; скорость окисления углерода в жидкой ванне, характеризующая ход конвертерной плавки, определяется на основе анализа газов на содержание СО и СО2; непрерывный контроль топочного режима в эксплуатационных условиях на современных ТЭС осуществляется с помощью автоматических газоанализаторов по содержанию в продуктах горения (дымовых газах) О2 и т.д.  

Промышленный газоанализатор, как правило, состоит из устройства пробоподготовки, приемника и измерительного прибора.

Устройство пробоподготовки предназначено для отбора пробы анализируемой газовой смеси от технологического объекта, очистки пробы от агрессивных и механических примесей, приведения ее параметров (температуры, давления и т.п.) к значениям, нормированным для параметров пробы на входе приемника газоанализатора.

Приемник газоанализатора предназначен для формирования выходных унифицированных сигналов, значение которых эквивалентно содержанию (концентрации) измеряемого компонента в газовой смеси.

В качестве измерительного устройства, как правило, используются стандартные измерительные приборы.

Типы газоанализаторов: термокондуктометрические; термомагнитные; электрохимические; основанные на поглощении инфракрасного излучения: оптико-акустические и абсорбционные.

7. Пирометр полного излучения. Принцип действия и используемые закономерности.          6

В пирометрах полного излучения (радиационных пирометрах) используется  зависимость температуры от величины суммарной энергии, излучаемой объектом.

Излучение от нагретого тела 1, пройдя через объектив 2 и диафрагму 3, попадает на чувствительный элемент 4, который, поглощая энергию излучения, вырабатывает пропорциональный ей, а следовательно, и температуре электрический сигнал, который поступает в измерительную схему (вторичный преобразователь и вторичный измерительный прибор, градуированный в градусах Цельсия). В качестве чувствительного элемента используется термобатарея, состоящая из нескольких последовательно соединенных миниатюрных термопар. Окуляр 6 служит для удобства визирования пирометра на тело 1. Все элементы датчика размещаются в корпусе 5.

Лучи, выходящие из различных точек поверхности объекта и попадающие в линзу объектива концентрируются на рабочей поверхности термобатареи, ограниченной отверстиями диафрагмы. ТЭДС термобатареи, устанавливающаяся в результате воздействия на нее потока лучистой энергии и теплообмена с окружающими деталями измеряется в измерительной схеме.

8. Пирометр частичного излучения. Принцип действия и

используемые закономерности.Они обеспечивают автоматическое непрерывное измерение и регистрацию температур. Позволяют измерить яркостную температуру неподвижных или движущихся нагретых тел. Их принцип действия основан на использовании зависимости интенсивности излучения от температур в узком интервале длин волн спектра. При освещении фотоустройства в цепи его возникает ток пропорциональный световому потоку испускаемому нагретым телом.

Излучение от нагретого тела 1, пройдя через объектив 2 и диафрагму 3, попадает на чувствительный элемент 4, который, поглощая энергию излучения, вырабатывает пропорциональный ей, а следовательно, и температуре электрический сигнал, который поступает в измерительную схему (вторичный преобразователь и вторичный измерительный прибор, градуированный в градусах Цельсия). В качестве чувствительного элемента используются фотодиоды, фоторезисторы и т. п. Для выделения из общего спектра излучения определенной длины волны применяется цветовой светофильтр 7. Окуляр 6 служит для удобства визирования пирометра на тело 1. Все элементы датчика размещаются в корпусе 5.

Фотоэлектрический яркостный пирометр основан на использовании зависимости между током І фоточувствительного элемента и температурой Т источника излучения. Эта зависимость имеет вид: ; а зависит от чувствительности элемента, п зависит от спектральной характеристики.

Фотоэлектрические пирометры частичного излучения делятся на две группы: пирометры, в которых мерой температуры объекта является непосредственно величина фототока приемника излучения; пирометры, которые содержат стабильный источник излучения, причем фотоприемник служит лишь индикатором равенства яркостей данного источника и объекта.

Принцип действия фотоэлектрических (яркостных) пирометров основан на сравнении интенсивности монохроматического излучения нагретого тела и эталонной пирометрической лампы накаливания. При использовании в качестве фотоприемников фоторезисторов их включают в мостовую схему:

На фоторезистор ФР1 попадает световой поток от контролируемого объекта. На фоторезистор ФР2 воздействует поток от лампы накаливания. При нарушении баланса моста напряжение с его измерительной диагонали подается на усилитель, который изменяет ее накал таким образом, чтобы уменьшить разбаланс моста. Показывающий прибор в цепи лампы накаливания может быть проградуирован в единицах температуры; градуировка проводится по показаниям образцового пирометра.

9. Принцип действия пирометров спектрального отношения.

Пирометры спектрального отношения измеряют цветовую температуру объекта по отношению интенсивностей излучения Еλ1 и Еλ2 в двух определенных участках спектра, каждый из которых характеризуется эффективной длиной волны λ1 и λ2.

   Здесь ελ – относительная лучеиспускательная способность тела.Следовательно, осуществив в приборе операцию логарифмирования, можно свести измерение отношения интенсивностей излучения к измерению разности их логарифмов. Это отношение однозначно определяет цветовую температуру нагретого тела. Пирометры спектрального отношения применяются для автоматического измерения -ры в металлургич. и других отраслях промышл-ти.В основу работы фотоэлектрических цветовых пирометров положено следующее физическое явление: при нагреве тело излучает световой поток, где присутствуют разные цвета, т.е. имеются электромагнитные колебания с различными длинами волн. Каждой температуре соответствует определенная длина волны, на которой интенсивность излучения максимальна. В цветовых пирометрах определяется отношение интенсивности излучения данного тела в лучах выбранных длин волн. Это отношение для каждой температуры будет различным, и оно однозначно определяет температуру тела.

Схема реализации пирометра спектрального отношения:

Излучение от нагретого тела после объектива с помощью призмы раздваивается и направляется через светофильтры СФ1 и СФ2 и на 2 ФП, соответствующие сигналы после усилителей поступают в логарифмический преобразователь, а затем в измерительный прибор. Недостаток этой схемы заключается в зависимости характеристик от стабильности преобразующих элементов каждого канала.

Излучение от нагретого тела фокусируется оптической системой на диске, вращаемом синхронным электродвигателем. Диск имеет 2 отверстия с разными светофильтрами, при вращении обтюратора на фотоприемник поочередно попадают потоки излучения с λ1 и λ2 волнами. Воздействия светового излучения на фотоприемник вызывает появление на его выходе импульсов напряжения, пропорциональных интенсивности излучения двух участков спектра. После вычисления log отношения интенсивности излучения сигнал поступает в измерительный прибор, отградуированный в градусах Цельсия.

10. Принцип действия термопары и термометра сопротивления.

Термопара – два разнородных (с различной концентрацией свободных электронов) металлических проводника – термоэлектроды, соединенных пайкой или сваркой на измерительном (рабочем) конце, подвергаемом воздействию измеряемой температуры, и разомкнутых на контрольном (свободном) конце, находящемся под воздействием известной температуры и подключаемом к измерительному прибору.

Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте, заключающемся в том, что в замкнутой цепи из двух разнородных проводников возникает электрический ток, если места соединения (спаи) проводников имеют разную температуру.

Спай с температурой t называется горячим или рабочим, а спай с более низкой (обычно постоянной) температурой t0 – холодным или свободным. Термоэлектрический эффект объясняется наличием в металле свободных электронов, число которых в единице объема различно для разных металлов. Если, допустим, электроны диффундируют из проводника 1 в проводник 2, то первый в спаях с температурами t и t0 заряжается положительно, а второй – отрицательно. Между проводниками 1 и 2 возникает разность потенциалов – термодвижущая сила ТЭДС.

,

где e12(t) – разность потенциалов при температуре t; e12(t0) – то же при температуре t0.

Таким образом, результирующая ТЭДС E(t, t0) будет зависеть от температур t и t0. На практике температуру t0 поддерживают постоянной, поэтому E(t, t0)=f(t).

Принцип действия термопреобразователей сопротивления или резистивных детекторов температуры основан на способности металлов или полупроводниковых материалов изменять электрическое сопротивление с изменением температуры. Эффект объясняется увеличением кинетической энергии колебаний ионов в узлах кристаллической решетки металла и рассеиванием вследствие потока свободных электронов.

Для изготовления чувствительных элементов термометров применяется медная, платиновая или никелевая проволока.

У термопреобразователей сопротивления (ТС) из меди (ТСМ) и никеля (ТСН) сопротивление Rt  изменяется в зависимости от температуры t линейно:

, где R0 – сопротивление термометра при 0 0С; – температурный коэффициент сопротивления проволоки (ТКС).

ТКС металлов имеет положительное значение () в отличие от ряда полупроводников, у которых оно отрицательное (): при возрастании температуры их сопротивление уменьшается. Чем больше ТКС, тем выше чувствительность элемента к малым изменениям температуры. Диапазон измеряемых температур для ТСМ -200200 0С.

Зависимость сопротивления платиновой проволоки от температуры в интервале от 0 0С до +850 0С описывается выражением                                                   где А, В – постоянные коэффициенты.

11. Средства измерения давления газа, жидкости и пара.

Для прямого измерения давления жидкой или газообразной среды с отображением его значения непосредственно на первичном измерительном приборе (на его отсчетном устройстве – шкале, табло или индикаторе) применяются манометры. Если отображение значения давления на самом первичном приборе отсутствует (т.е. прибор является бесшкальным), но он позволяет получать и дистанционно передавать измерительный сигнал параметра, такой прибор называют измерительным преобразователем давления (ИПД) или датчиком давления. Манометры классифицируют по принципу действия и конструкции, виду измеряемого давления, применению и назначению, типу отображения данных и другим признакам. По принципу действия манометры можно подразделить на деформационные (давление определяется по величине деформации и перемещения упругого чувствительного элемента УЧЭ – мембраны, трубчатой пружины, сильфона), электрические (давление определяется на основе зависимости электрических параметров – сопротивления, емкости, заряда, частоты – чувствительного элемента от измеряемого давления), широко применяемые в промышленности. Последние основаны на использовании интегральных тензорезисторных чувствительных элементов с цифровым табло и развитой системой интерфейсов. По виду измеряемого давления манометры подразделяют на приборы измерения: избыточного и абсолютного давления – собственно манометры, разряжения – вакуумметры; давления и разрежения – мановакуумметры; разностного давления – дифференциальные манометры (дифманометры). По области применения манометры подразделяют на общепромышленные, или технические, работающие в промышленных условиях (при перепадах температур и влажности окружающей среды, вибрациях, загрязнениях и т.п) и лабораторные. Для целей современной автоматизации используются измерительные преобразователи давления (ИПД). На рис. представлена классификация ИПД. По способу обработки и отображения измеряемого давления ИПД подразделяют на первичные (формируют для дистанционной передачи выходной сигнал, соответствующий измеряемому давлению) и вторичные (получают сигнал от первичных преобразователей, обрабатывают его, накапливают, отображают и передают на более высокий уровень АСКУЭ или в систему управления). Современная тенденция развития первичных и вторичных ИПД заключается в “интеллектуализации” на базе микроэлектронной технологии и микропроцессорной техники как первых – передаче им части функций вторичных преобразователей, так и вторых – передаче им части функций системы управления. По принципу действия, или способу преобразования измеряемого давления в выходной сигнал, первичные ИПД подразделяют прежде всего на деформационные и электрические. В первых относительное перемещение деформированного чувствительного элемента (мембраны, сильфона, трубки Бурдона) преобразуется с помощью дополнительных промежуточных механизмов и преобразователей в электрический (посредством, например, магнитотранзисторного или оптоэлектронного преобразователя) или магнитный (например, в сигнал взаимной индуктивности в датчиках с дифференциально-трансформаторной системой передачи данных) сигнал, а во-вторых – измеряемое давление через упругие свойства деформированного ЧЭ изменяет его собственные электрические параметры – сопротивление, емкость или заряд, которые становятся мерой этого давления. Подавляющее большинство современных общепромышленных ИПД реализованы на основе следующих принципов: емкостных (используют устройства чувствительных элементов в виде конденсатора с переменным зазором: смещение или прогиб под действием прилагаемого давления подвижного электрода – мембраны – относительно неподвижного изменяют емкость чувствительного элемента), пьезоэлектрических (основаны на зависимости поляризованного заряда или резонансной частоты пьезокристаллов – кварца, турмалина и др. – от давления) или транзисторных (используют зависимость активного сопротивления проводника или полупроводника от его деформации). В последние годы ИПД создаются на основе и других принципов: волоконно-оптических, гальваномагнитных, объемного сжатия, с поверхностными акустическими волнами, с p-n переходами и т.д.

12. Средства определения химических составов чугуна, стали.

Для оперативного контроля состава металла на рабочей площадке или непосредственно в ванне агрегата используются методы, основанные на исследовании физических свойств металла.

Для экспресс-анализа содержания углерода в металле применяются устройства, основанные на зависимости термоэлектродвижущей силы, возникающей в цепи из двух разнородных металлов или сплавов, от их природы и свойства. С целью повышения точности определения содержания углерода пробу стали, отбираемую по ходу плавки, подвергают закалке, при этом основной структурной составляющей пробы является мартенсит, т.е. твердый раствор углерода в альфа-железе. В таких бинарных растворах между содержанием углерода и ТЭДС существует линейная зависимость. Устройство работает на принципе измерения величины ТЭДС пробы стали в паре с элементом сравнения – железом армко. Принцип действия прибора, реализующий метод ликвидуса, основан на зависимости температуры затвердевания (соответствующей температуре ликвидуса) от содержания углерода в кристаллизующейся пробе. На диаграмме прибора фиксируется площадка ликвидуса, положение которой определяется содержанием углерода. Точность содержания углерода ±0,03%, длительность измерения 10 – 15 с.

Широкое распространение в металлургии получили спектральные методы оперативного анализа состава металла. Они позволяют одновременно определять содержание практически всех элементов в пробе непосредственно у сталеплавильного агрегата.

Эмиссионный спектрометр состоит из оптической части, фотоэлектрических преобразователей, вакуумного устройства и генератора возбуждения электрической дуги. Принцип работы: генератор возбуждает разряд между пробой и стандартным электродом, что вызывает эмиссию атомов и ионов состава вещества пробы. Излучение поступает в оптическую схему, на выходе которой образуется спектр. Степень интенсивности излучения каждой длины волны определяется процентным содержанием контролируемых элементов. Приемниками излучения являются фотоумножители, которые преобразуют оптические сигналы спектральных составляющих, в электрические, пропорциональные содержанию элементов в пробе.

Фирма VAI (Австрия) применяет оригинальную систему анализа состава металла в конвертере:

Лазерное излучение вводится в ванну конвертера и возбуждает атомы расплава. Обратное излучение направляется в спектрометрический анализатор, преобразуется в электрические сигналы, пропорциональные процентному содержанию компонентов. Во время процесса обезуглероживания определяется скорость выгорания углерода.

13. Стандартные сужающие устройства. Основные параметры для расчета сужающих устройств. К стандартным сужающим устройствам относятся диафрагмы, сопла и сопла Вентури. Диафрагма является самым простым в изготовлении сужающим устройством. Диафрагма представляет собой тонкий диск с отверстием круглого сечения, центр которой лежит по оси трубопровода. По двум сторонам диафрагмы располагаются отверстия, по средствам которых снимается давление перед и после диафрагмы. В качестве регистрирующего прибора чаще используются U-образные манометры. Расход можно определить как функцию от перепада давлений, при известных параметрах устройства и среды.

Сопло выполнено в виде насадки с круглым концентрическим отверстием, имеющим плавно ссужающуюся часть на входе и развитую цилиндрическую часть на выходе. Система менее восприимчива к возмущениям потока.

Сопло Вентури состоит из цилиндрического входного участка, плавно ссужающейся части, переходящей в цилиндрический участок и из расширяющейся конической части диффузора. Здесь благодаря наличию диффузора потери давления значительно меньше чем у сопла или диафрагмы.  Представляет собой сопло с диффузором, причём параметр Р2 снимается в на соединении диффузора с насадкой. Такие сопла предотвращают вихревые движения в струе.

Расход жидкости в массовом исчислении:

Объемный расход:

ρ – плотность вещества

В – постоянный коэффициент

Технические средства автоматизации

1. Адаптивные регуляторы.

А) СНС по отклонению

Б) СНС по возмущению

АР применяются для упр-я ТП и агрегатами с нестационарными, т.е. с изменяющимися во времени динамич. хар-ми, выполняются на базе элементов и средств цифровой ВТ. Принцип работы самонастраивающейся системы СНС:

Для системы задается некоторый функционал кач-ва Qз –который зависит от параметров системы и внешних воздействий. В процессе работы функционал качества ФК изменяется при изменении вх воздействия и динамических хар-к объекта. Самонастройка системы сводится к решению 2-х осн.задач:

1.стабилизация динамических или статических хар-к СУ,т.е. обеспечение условия Q=Qз Q – текущее значение ФК

2.оптимизация динамических или статических хар-к СУ, т.е. Q = Qмин

СНС с использованием эталонной модели на основе принципа упр-я по отклонению (рис.А) ЭМС – эталонная модель системы, ВУ, Р, ОУ, ЭС – элемент сравнения. Основной контур упр-я  (ОК) – ОУ и регулятор с настраиваемыми параметрами. ВУ на основании информации о входных воздействиях  g и f и выходных координат Хм (модели) и Х объекта и заданного значения регулируемой величины Х0, составляет вектор настраиваемых параметров V для Р, на основании которого Р выдает управляющее воздействие У. Адаптация в данной системе осущ-ся с помощью замкнутого контура ОС. Применение компенсационных сигналов по внешним возмущающим воздействиям обеспечивает повышение качества адаптации.Рис. Б) – СНС по возмущению.

БОП – блок оценки параметров ОУ, БНП – блок настройки параметров регулятора. Управление в такой системе осущ-ся на основе беспоисковой оценки параметров ОУ и настройки Р по разомкнутому циклу. Этот тип АР особенно эффективен в тех случаях, когда удается выделить один технологич.параметр от которого зависят все настраиваемые параметры Р.

  1.  Блок-схема исполнительного механизма.

Исполнительное устройство – силовое устройство, которое изменяет величину регулируемого параметра в соответствии с сигналом, подающимся от регулирующего устройства.

Исполнительное устройство состоит из блоков:

  1.  исполнительного механизма
  2.  регулирующего органа

Исполнительный механизм и регулирующий орган связаны гибкой связью, т.е. с помощью тяг, рычагов, тросов и других соединений или могут иметь монолитную конструкцию (жесткая связь), т.е. исполнительный механизм и регулирующий орган собраны в одном корпусе.

Схема исполнительного устройства:

Исполнительное устройство должно иметь вспомогательные средства управления. На входе исполнительного устройства ставят блоки усиления (БУ), которые усиливают командный сигнал для передачи от регулирующего устройства  к исполнительному. Исполнительные устройства снабжаются блоками дистанционного (БДУ) и ручного (БРУ) управления. Блок сигнализации конечных положений (БСКП) вала исполнительного механизма. Фиксаторы конечных положений регулирующего органа (ФП). Исполнительные устройства снабжаются блоками обратной связи (БОС).

Исполнительный механизм – блок исполнительного устройства, который преобразует входной командный сигнал от регулирующего устройства в управляющий сигнал и, через соответствующую связь, передает этот сигнал регулирующему органу или непосредственно на объект управления.

Регулирующий орган – блок исполнительного устройства, с помощью которого производится непосредственное воздействие на объект управления или регулируемый параметр.

Одной из основных характеристик исполнительного устройства является величина перестановочного усилия, передаваемого выходным органом исполнительного механизма на регулирующий орган. Эта величина обычно указывается в паспорте, является основной при энергетическом расчете и выборе исполнительного механизма.

3. Выбор технических средств измерения, контроля и отображения.

Выбор измерительной аппаратуры определяется:

-Видом и пределами измерений контролируемого параметра

-Требуемой точностью измерений

-Требуемым быстродействием

-Конструкцией агрегата и режимом его работы

-Совокупностью характеристик контролируемой и окружающей сред: для датчика температуры – давлением, запыленностью, агрессивностью; для датчика давления – температурой, запыленностью, агрессивностью и т.д.

-Условиями монтажа, обслуживания и ремонта

-Экономическими показателями

-Номенклатурой выпускаемых приборов.

Динамические характеристики ИУ не должны по возможности ухудшать динамических свойств объекта,т.к. обычно измерительный элемент включается как основная часть промышленного объекта регулирования. Быстродействие ИЭ должно быть выше, чем возможная скорость изменения контролируемого параметра. При выборе аппаратуры следует руководствоваться соотношениями:изм  (0,02 –0,3)об и Тизм  (0,2-0,3)Тоб, обеспечивающими достаточное быстродействие измерительного устройства.

Конструктивные особенности агрегата – объекта контроля и режимы его работы могут иногда оказывать решающее значение на выбор ИУ. Существенную роль при выборе измерительных средств играют характеристики контролируемой и окружающей сред. Для контроля температуры агрессивных газов и жидкостей приходиться применять ТП с защитными чехлами из специальных сталей. В ряде случаев монтаж, обслуживание и ремонт измерительной аппаратуры весьма затруднены из-за неблагоприятных условий в районе места установки датчика: высокой температуры, запыленности, вредных выделений и т.п. В таких случаях сдледует выбирать аппаратуру, требующую минимальных затрат, времени и усилий на ее монтаж, профилактическое обслуживание и ремонт. Из экономических соображений автоматическое измерение того или иного параметра должен использоваться прибор с наименьшей стоимостью при соблюдении всех других требований качественного контроля. От характера представления данных контроля оператору и системе обработки информации зависит выбор размеров ВП, их шкал, вида диаграммной записи, вида сигнальных устройств, типа преобразователей и дистанционной передачи контроля параметров в современных металлургических агрегатах приводят  к применению мнемосхем – изображений технологических схем процессов и агрегатов с расположением в точках

4. Импульсные регуляторы. Виды импульсной модуляции, достоинства.

 Импульсные регуляторы – регуляторы дискретного действия в структуре которых имеется импульсный элемент, преобразующий непрерывно изменяющуюся регулируемую величину в последовательность импульсов. Параметры импульсов меняются в соответствии со значениями входной величины модулирующего сигнала. Модулируемыми параметрами могут быть на выходе импульса: амплитуда, ширина и интервал времени между импульсами. Виды модуляции:

Амплитудо-импульсная модуляция. Модулируемым параметром, зависящем от значения входного сигнала х вх в начале очередного периода повторения импульсов Тп является высота (амплитуда импульсов) рис. 1

Широтно-импульсная модуляция – модулируемым параметром является

ширина импульса Ти (рис.2)

Время- импульсная модуляция подразделяется на фазоимпульсную (рис.3) и частотно- импульсную. В ФИМ модулируемым параметром является величина запаздывания Тз импульса относительно начала периода .

В ЧИМ – частота следования импульсов f = 1/ Тп.

Достоинства по сравнению с непрерывными регуляторами:

-возможность многоточечного управления

-многократное использование линий связи

-повышенная помехозащищенность.

-Применяется на объектах с большим запаздыванием.

5. Общие сведения о графических и буквенно-цифровых условных обозначениях элементов схем автоматизации.

Для измер. преобразователей и приборов, устанавливаемых по месту, принято единое графическое обозначение в виде окружности или овала, в зависимости от объёма вписываемых буквенных обозначений. Тоже обозначение, но разделённое горизонтальной чертой на 2 половины соответствует приборам устанавливаемым на щите или пульте.

В отличии от обозначений приборов исполнительные механизмы изображают кругом меньшего диаметра:

Регулирующий орган изображают аналогично трубопроводной арматуре

Для получения полного обозначения прибора или средства автоматизации в его УГО в виде круга или овала вписывают буквенное условное обозначение, которое и определяет назначение, вфполняемые функции, характеристики работ. В таблице 1.приведены основные значения первой буквы в условном обозначении.

 Дополнительное обозначение первой буквы(Табл.2)

ФункцииА – сигнализация; I – показания; R – регистрация; C – регулирование; S – вкл/выкл, переключение; Н – верх. предел измерения; L – ниж. пр. изм.

Допол. букв. обозн. функц. призн. приборов.

Е – чувствительный элемент; Т – дистанционная передача; Y – преобразование, вычислительные функции.

Допол. букв. обозн. хар-к. работы приборов.

Е – электр-я; Р – пневмат-я; G – гидравлическая; А – аналоговая; D – цифровая.

Принципы построения буквенно-цифровых обозначений.

Основное буквенное обозначение вписывают в верхнее поле УГО. В поле под чертой указывают позиционное обозначение данного прибора в конкретной схеме измерения, регулирования или управления, сигнализации.Сначала записывают обозначение основной измерительной величины и её уточнения, если требуется. Затем указывают функциональные признаки приборов, которые если их несколько у приборов, также записывают в строго определённой последовательности, а именно показание, регистрация, регулирование(управление), вкл/выкл (перекл-е),сигнализация.Следует помнить, что в УГО прибора вносят буквенные символы только тех его функциональных признаков, которые используются в данной конкретной схеме.В ряде случаев необходимо в УГО прибора передать объём информации больший, чем закодированный в буквенном обозначении, вписанном в графическом обозначении. В этих случаях дополнительную информацию записывают справа от графического обозначения.

Всем приборам и средствам автоматизации изображаемым на функциональных структурных схемах присваивается позиционное обозначение, сохраняющееся во всех материалах проекта. Позиционные обозначения приборов и средств автоматизации образуются из 2-х частей, а именно обозначения числами номера функциональной группы и строчными буквами русского алфавита номеров приборов и средств автоматизации в данной функциональной группе. Позиционные обозначения электроаппаратуры на функциональных структурных схемах должны соответствовать обозначениям, принятым в принципиальных электрических схемах.

6. Релейные регуляторы. Двух и трехпозиционные, их статические характеристики и параметры настройки.

Двухпозиционный регулятор (Рп2).Рп2 называют такие устройства, выходная величина которых может принимать только два установившихся значения. Характеристика Рп2 отражает зависимость выходной величины Y от Х представляющей собой разность между текущим значением регулируемой величины и ее заданным значением Х0:

B при Х

Y =                 -B при Х -

B при -Х; dx/d0

-B при -Х; dx/d0,где В – регулирующее воздействие. Характеристика Рп2 согласно этим выражениям имеет зону неоднозначности 2.В установившемся режиме при поступлении на вход одноемкостного объекта с самовыравниванием ступенчатого воздействия В, регулируемая величина Х будет изменятся по exp закону, т.е. . Регулируемая величина Х в процессе регулирования колеблется относительно заданного значения Х0 с max амплитудой отклонения А. Если значение регулируемой величины меньше заданного с учетом зоны неоднозначности, то У=В, что обеспечивает полное поступление энергии в объект; Х будет увеличиваться. После того, как Х превысит Х0 с учетом зоны неоднозначности, то У=-В, доступ энергии в объекте прекратится; Х уменьшается.Снижение зоны неоднозначности приводит к уменьшению периода колебаний и следовательно к увеличению числа переключений. Уменьшение числа переключений возможно за счет понижения энергии коммутируемой регулятором, а так же увеличение постоянной времени объекта.

Трехпозиционный регулятор Рп3. Такие устройства выходная величина которых имеет три установившихся значения. От Рп2 они отличаются формами статических характеристик, релейных устройств и способами подвода энергии в объект регулирования. Для статической характеристики на рис. а) уравнение имеет вид:

B при Х

Y = 0 при -Х;

-B при Х -

Для рис.б)

B при Х +

Y =            0 при -Х;

-B при Х - -

B при Х+; dx/d0

0 при +Х; dx/d0

0 при --Х-; dx/d0

-B при --Х-; dx/d0

Параметрами настройки релейных регуляторов являются зона неоднозначности и зона нечувствительности.

Характер регулирования аналогичен процессу Рп2, но с меньшими значениями А. Кроме того, при выборе промежуточной мощности достаточно близкой к номинально потребляемой возможно осуществить регулирование не только с меньшими амплитудами, но и удерживать Х в пределах зоны нечувствительности более длительное время не образуя при этом периодических колебаний.

7. Устройства отображения технологической и производственной информации.

Служат для эффективного взаимодействия человека – оператора с системой управления и автоматизируемым объектом, т.е. это технические средства с помощью которых создаются динамические модели контролируемых или управляемых объектов.

Средства отображения информации:

Абонентные пульты, диспетчерские щиты, панели управления и контроля, средства контроля, вторичные преобразователи, датчики, регистрирующие, показывающие приборы, мнемосхемы, различного вида сигнализации, системы визуализации с использованием мониторов ЭВМ, экраны коллективного пользования.

Основные технические хар-ки:

-быстродействие (время воспроизведение символов, время вызова, время обновления),

-точность – соответствие отображаемой информации входным данным, должна быть не ниже точности обработки информации остальными ТС,

-информационная емкость – максимальное кол-во инф-ции кот может быть на нем отображена,

-разрешающая способность – способность воспроизводить мелкие детали или много цифр после запятой,

-надежность.

Уст-ва отображения инф-ции выполняют следующие ф-ции: индикации и визуализации, регистрация и хранение информации. Помимо световой индикации есть акустическая и осязательная.

Видеотерминальные средства: монитор; системный блок; клавиатура; печатающее устройство. Клавиатура служит для ввода – вывода сигнала на экран. Монитор для отображения информации, системный блок для хранения программ. Печатающее устройство для вывода информации на бумагу.

Мнемосхемы.Относятся к числу средств с дискретным представлением информации.

Мнемосхемы – условное графическое изображение ОУ при различных режимах его работы.В основу построения мнемосхем положены принципы:

Принцип лаконичности – мнемосхема не должна содержать лишних элементов, а предоставляемая информация должна быть четкой, конкретной и удобной для восприятия

Принцип обобщения и унификации – символика на мнемосхемах должна отражать наиболее существенные черты реального элемента, а символы сходных объектов или процессов целесообразно объединять и унифицировать

Принцип первичных ассоциаций и стереотипов – применение условных обозначений параметров, установленных ГОСТ

Принцип акцента – выделение элементов контроля и управления цветом, размером, формой в зависимости от приоритета информации

Различают операторские и диспетчерские мнемосхемы. Они отличаются

степенью детализации и отображения информации.

Операторские мнемосхемы – отображают сосредоточенный пространственно АТК.

Диспетчерские мнемосхемы - отображают рассосредоточенный пространственно АТК.

Мозаичные мнемосхемы – собираются из унифицированных элементов с типовыми изображениями символов.

8. Цифровые регуляторы. Достоинства. Структурная схема.

Приборы, в которых информация об управляющем сигнале хотя бы в одном из блоков выражается в цифровом коде, и для ее обработки используют средства цифровой ВТ. Для представления сигнала в цифровом коде в регуляторе осуществляется квантование сигнала по времени и по уровню. Достоинства

-высокая точность измерения регулируемой величины (чем выше разрядность, тем точнее регулирование)

-возможность использования в качестве РУ ЦВМ и ЭВМ

-возможность использования любого из алгоритмов регулирования : П,ПИ,ПИД, релейных

-способность автоматически обнаруживать и исправлять, возникающие при обработке сигналов ошибки и искажения

-Возможность использования в многоканальных СУ.

Работа ЦР определяется его динамическими свойствами.

Такие регуляторы обычно многоканальные и используются для управления большим количеством объектов посредством машин централизованного контроля и управления. Работа ЦР определяется его динамическими свойствами, законы регулирования ЦР вырабатываются в цифровой форме.

Структурная схема состоит из входного устройства I, вычислительного устройства II, выходного устройства III входное устройство представляет собой совокупность блоков и включает в себя: АД – аналоговый датчик, АЗ – аналоговый задатчик, АО – блок аналоговых отклонений, АЦП – аналого-цифровой преобразователь. Текущее значение регулируемой величины, определяемое аналоговым датчиком поступает в виде сигнала тока или напряжения на вход АО, где сравнивается с сигналом задания от АЗ. Выходом АО является сигнал рассогласования Х, который поступает в АЦП, где осуществляется его квантование по времени и уровню. Выходным сигналом, является сигнал в цифровом коде Х* [nT], который подается на вход вычислительного устройства. ВУ представляет собой совокупность различных вычислительных блоков, запоминающих элементов и логических устройств, которые обеспечивают вычисление управляющего воздействия в соответствии с принятым законом регулирования. ВУ состоит БН – блок настройки, БЦО – блок цифровых операторов, БУ – блок управления. БН предназначен для хранения коэффициентов настройки к1-к3. БУ обеспечивает последовательность работы блоков ЦР. БУ представляет собой систему логических устройств, которые формируют последовательность командных импульсов. БЦО выполняет основные операции по вычислению отдельных составляющих закона регулирования. На выходе ВУ выдают управляющие воздействия Y*[nТ] в цифровой форме, которая поступает на вход выходного устройства. Выходное устройство состоит из ЦАП, усилителя У, ИМ. ЦАП в моменты времени =Т, 2Т,…, nТ преобразует управляющий сигнал Y*[nТ], в пропорциональное значение длительности импульса i, в течении которого ИМ отрабатывает это управляющее воздействие.

9. Экстремальные регуляторы.ЭР(оптимизатор) называют автоматическое ус-во, обеспечивающее отыскание и поддержание таких значений вх переменных Y1,Y2,Yn ОУ при кот его вых переменная х достигает наибольшего или наименьшего значения, применяют в системах авт оптимизации САО работы отдельных агрегатов или отдельного технологического процесса металлург. пр-ва. В отличии от обычных СР в системах САО не известно заданное значение регул.величины поэтому задачей таких систем явл. авт поиск. Такого управляющего воздействия, которое обеспечивает мах или мин. регулируемой величины. Задача поиска экстремума разбивается на две части 1- определение отклонений от точки экстремума (изучение объекта), 2- организация движения к точке экстремума. ЭР с запоминанием экстремума:

ЭР вкл в себя ЗУ – зап.уст-во, ЭС –элемент сравнения, УР-устройство реверса, ИМ. ЗУ фиксирует только увеличение величины х. Вых величина ОУ х подается на ЗУ и запоминается ИМ, если происходит увеличение х при воздействии на ОУ, управляющего воздействия У.Сигнал Хз с ЗУ непрерывно подается на ЭУ, где сравнивается с текущим значением Х. Сигнал разности Х-Хз с вых ЭС пост на вх УР, кот представляет собой сигнум –реле, т.е. реле знака, изменение сигнала на вых ОУ. При достижении разности Х-Хз, попадающего в зону нечувствительности sign- реле оно срабатывает и производит реверс ИМ, воздействующего на ОУ, при этом запомненная в предыдущий момент Хз стирается и осуществляется запоминание нового текущего значения Х. В рез-те устанавливается автоколебательный режим работы рег-ра около точки экстремума.

Шаговый ЭР.

ИЭ –импульсные элементы (работают синхронно) е-рТ – запоминающее устр-во, УР устр-во реверса.ШР изменяет управляющее воздействие У ступенчато. Первоначально производится принудительное изменение У в какую-нибудь сторону на некоторую величину шага У. Значение Х в конце шага сравнивается с тем, которое было в начале. В зависимости от знака разности этих значений опр-ся новое направление изменения У. Вых величина объекта Х подается на ИЭ1, который осущ-ет ее квантование по уровню, т.е. вых сигнал ИЭ1 предст.собой последовательность импульсов. Высота их пропорциональна текущему значению Х в дискретные моменты времени.=nТ, где Т- период повторения импульсов. В ЭС получается сигнал разности Х. Если Х0, сигнум – реле не меняет направление вращения ИМ, если Х0, то производится реверс ИМ (изменяется направление поиска экстремума). ИЭ2 осущ-ет периодическое размыкание цепи питания ИМ. Движение рабочей точки к экстремуму осущ-ся ступенчато, при этом если шаг изменения управляющего воздействия конечен, система всегда перейдет в экстрему

САПР в автоматике

1. Виды комплексов и компонентов САПР. Программно- методический комплекс, программно-технический комплекс САПР, их разновидности.

Комплексы средств автоматизированного проектирования – это совокупность компонентов проектирования, предназначенная для тиражирования и ориентированная на проектирование объектов определённого класса, вида, типа и выполнения унифицированных процедур в проектирующих или обслуживающих подсистемах САПР.

Комплексы средств могут быть представлены одним из компонентов САПР или комбинированными САПР. Компоненты видов обеспечения САПР выполняют заданную функцию и представляют наименьший (неделимый) самостоятельно разрабатываемый или покупной элемент САПР (например, монитор, операционная система и т.д.).

Эффективное функционирование компонентов и комплексов САПР обеспечивают стандартные интерфейсы и протоколы связи.

Комбинированные комплексы средств в свою очередь делятся на программно-методические (ПМК) и программно-технические (ПТК) комплексы.

ПМК – это взаимосвязанная совокупность компонентов программного, информационного и методического обеспечения (включая компоненты математического и лингвистического обеспечений). ПМК необходим для получения законченного проектного решения по объекту проектирования (одной или нескольким его частям или объекту в целом) или для выполнения унифицированных проектных процедур.

ПМК в зависимости от назначения могут быть общесистемными и базовыми, в том числе проблемно-ориентированными и объектно-ориентированными.

Общесистемные ПМК предназначены для выполнения унифицированных процедур по управлению, контролю, планированию вычислительного процесса, распределению ресурсов САПР и реализации других функций, являющихся общими для САПР или подсистем САПР. Общесистемные ПМК включают в себя программное, информационное, методическое и другие виды обеспечений.

Базовые ПМК делят на проблемно-ориентированные и объектно-ориентированные.

Проблемно-ориентированные ПМК включают программные средства, предназначенные для автоматизированного упорядочения исходных данных, требований и ограничений к объекту ориентирования в целом или к сборочным единицам.

Объектно-ориентированные ПМК отражают особенности объектов проектирования как совокупность предметной области.

Программно-технический комплекс (ПТК) представляет совокупность ПМК с комплексами и / или  компонентами технического назначения.

В зависимости от назначения ПТК  делят на:

  1.  Автоматизированные рабочие места (АРМ);
  2.  Центральные вычислительные комплексы.

2. Информационное обеспечение САПР.

Его основу составляют данные, которыми пользуются проектировщики непосредственно для выработки проектных решений. Эти данные могут быть представлены в виде различных документов на различных носителях, включать сведения справочного характера о материалах, комплектующих изделиях, типовых проектных решениях, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений, а также о структуре и параметрах проектируемых изделий.

Совокупность данных, используемых всеми компонентами САПР (математическое, программное, информационное обеспечение) составляет информационный фонд. Основная функция фонда - обеспечение создания, поддержки и организации доступа к данным.

Существует несколько способов ведения информационного фонда: использование файловой системы, построение библиотек, использование банков данных, создание специализированных программ-адаптеров.

Использование файловой системы и построение библиотек распространено в создании информационного обеспечения различных вычислительных систем, так как поддерживается средствами операционных систем. Она обеспечивает начальный ввод крупных массивов данных, хранение текстовых документов, но малопригодны при обеспечении быстрого доступа к справочным данным, хранении меняющихся данных, ведении текущей проектной документации, поиску необходимых текстовых документов и организации взаимодействия между разноязыковыми модулями.

СУБД выполняет следующие функции: создание схемы БД, организация хранения данных, защита целостности БД, управление доступом к БД путем его разграничения, поддержание загрузки БД и ТП в их функционировании. Для всех этих функций создается свое программное обеспечение.

Создание информационных программ-адаптеров было порождено проблемой организации межмодульного интерфейса. Все это привело к разработке специализированных систем и программных технологий.

К функциям программ-адаптеров относятся:

  1.  контроль наличия исходных данных для каждого конкретного модуля;
  2.  задание недостающих исходных данных;
  3.  проверка соответствия типов, структур, последовательности данных аналогичным характеристикам, принятым в вызываемом модуле;
  4.  преобразование данных в случае несоответствия типов;
  5.  обеспечение передачи данных вызываемому модулю в .соответствии с типом обмена;
  6.  организация среды определяемой типом языка программного модуля;
  7.  проверка результата, сохранение результата работы модуля для дальнейшего использования.

В крупных САПР, которые оперируют большим числом входных, промежуточных и результирующих переменных, области обмена организуют в виде банка данных.

3. Классификация САПР по сложности объекта проектирования, характеру и числу.

Составной частью объекта проектирования, представляющего технический комплекс, сооружение или изделие, является деталь.

Если объект проектирования - ТП, то его составной частью является технологическая операция или номенклатура выполняемой технологической документации.

По характеру выполняемой проектной документации различают САПР, выполняющие документы на бумажной ленте или листе, на машинных носителях, на фото носителях и комбинированные САПР.

САПР бывают малой, средней и высокой производительности, одно-, двух- и трехуровневые. Основу одноуровневого комплекса технических средств составляют ЭВМ среднего и высокого класса, в которых выполняется программная обработка данных, осуществляется их хранение, а также штатный набор периферийных устройств.

При использовании мини ЭВМ комплекс технических средств САПР называется автоматизированным рабочим местом.

Рост возможностей мини и микро ЭВМ приводит к предпочтительности построения автоматизированных рабочих мест с терминалами, состоящими не только из алфавитно-цифровых и графических дисплеев, но и из микро ЭВМ. Это позволяет увеличить число терминалов комплекса и, следовательно, число пользователей, работающих в САПР.

В одноуровневых САПР используется единая мониторная система, банк данных и пакет прикладных программ, ориентированных на ЭВМ комплекса.

Терминальные микро ЭВМ программно совместимы с основной ЭВМ и служат для подготовки задач для решения на основной ЭВМ или для решения простых задач с помощью тех же программных и информационных средств.

Возможности одноуровневых САПР ограничены, а потому в САПР крупных предприятий применяют двух- и трехуровневые САПР, один из уровней которых составляет одна или несколько ЭВМ. Такой уровень называется центральным вычислительным комплексом. ЦБК эффективно выполняет функцию программной обработки данных при выполнении наиболее сложных программных процедур, требующих огромных вычислительных ресурсов.

Для эффективной связи пользователя с САПР и решения более простых задач целесообразно иметь второй уровень, называемый интерактивным графическим комплексом.

Каждый из рассмотренных комплексов имеет свой пакет прикладных программ для решения сходных по содержанию проектных процедур, которые ориентированы на разные размерности задач.

Двухуровневые САПР могут иметь радиальную и кольцевую структуру. Кольцевая структура САПР соответствует объединению автоматизированных рабочих мест в сеть типа кольцо, в которой функции мониторной системы и СУБД распределяются по узлам вычислительной сети.

Трехуровневые системы помимо средств двухуровневой системы включают программно управляемое оборудование (например, чертежные автоматы, установки для изготовления фотошаблонов, комплексы для контроля программ к станкам с ЧПУ).

Обеспечивает пополнение, совершенствование и обновление составных частей САПР, а также взаимодействие и расширение взаимосвязи с САПР различного уровня и назначения.

4. Классификация САПР по типу и разновидности объектов проектирования.

САПР классифицируются по ГОСТ 23 501.108-85. Основные признаки, характеризующие САПР:

Тип.

  1.  Разновидность.
  2.  Сложность объекта проектирования.
  3.  Уровень и комплексность автоматизации проектирования.
  4.  Характер.
  5.  Число выпускаемых проектных документов.
  6.  Число уровней в структуре технического обеспечения САПР.

Первые три признака отражают особенности объекта проектирования. Признаки 4-6 -возможности системы, а седьмой - особенности технической базы САПР.

По типу объекта проектирования разделяют девять групп САПР:

1. САПР изделий машиностроения

2. САПР изделий приборостроения

3. САПР ТП в машиностроении и приборостроении

4. САПР объектов строительства

5. САПР технологических процессов в строительстве

6. САПР программных изделий

7. САПР организационных систем

8.9. резервные градации.

По разновидности САПР: ГОСТ требует указания и кодирования САПР в соответствии с действующими в каждой отрасли промышленности системами обозначения документации на объекте, проектируемые системой.

5. Классификация САПР по уровню и комплексной автоматизации проектирования.

САПР классифицируются по ГОСТ 23 501.108-85. Основные признаки, характеризующие САПР:

  1.  Тип.
  2.  Разновидность.
  3.  Сложность объекта проектирования.
  4.  Уровень и комплексность автоматизации проектирования.
  5.  Характер.
  6.  Число выпускаемых проектных документов.
  7.  Число уровней в структуре технического обеспечения САПР.
  8.  

Первые три признака отражают особенности объекта проектирования. Признаки 4-6 -возможности системы, а седьмой - особенности технической базы САПР.

 

Чтобы отнести САПР к третьей группе, в ней должны использоваться методы многовариантного оптимального проектирования

Если система проектирования выполняет один этап проектирования из всех установленных для объекта, проектируемого системой, она является одноэтапной, если несколько этапов – многоэтапной.

Комплексная САПР выполняет все этапы проектирования.

В многоэтапной и комплексной САПР проектирование должно осуществляться без ручной перекодировки данных, используемых на нескольких или всех этапах.

Содержание и количество этапов зависит от типа объекта проектирования.

Для САПР изделий машиностроения выделяют этапы:

- функционального проектирования;

- конструкторского проектирования;

- технологического проектирования;

- проектирования программ для программно-управляемого оборудования;

- проектирования производственных систем.

Для САПР изделий радиоэлектронной аппаратуры выделяют следующие этапы:

- системотехническое проектирование;

- схемотехническое проектирование;

- конструкторское проектирование;

- технологическое проектирование.

6. Лингвистическое, методическое и организационное обеспечение САПР.

Лингвистическое.

Его основу составляют языковые средства (языки программирования) для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений.

Методическое.

Это входящие в состав САПР документы, регламентирующие порядок ее эксплуатации. Также сюда относятся правовое обеспечение и защита данных на предприятии

Организационное.

Это обеспечение включает в себя положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и прочие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и взаимодействие их с комплексом средств автоматизированного проектирования.

7. Математическое обеспечение САПР.

Его основа - алгоритмы, по, которым разрабатывается программное обеспечение

САПР. Элементы математического обеспечения чрезвычайно разнообразны, среди них имеются различные инвариантные элементы. Основные элементы математического обеспечен:

  1.  принципы построения функциональных моделей(инвариантные элементы);
  2.  методы численного решения алгебраических и дифференциальных моделей;
  3.  методы постановки экстремальных задач;                        
  4.  методы поиска экстремума.;

От разработки математического обеспечения, являющегося самым сложным этапом создания САПР, зависит производительность и эффективность функционирования системы в целом. По назначению и способам реализации математического обеспечения САПР делятся на:

  1.  математические методы и построенные на их основе математические модели, описывающие объекты проектирования
  2.  формализованное описание технологии автоматизированного проектирования.

Способы и средства реализации первой части наиболее специфичны в различных САПР и зависят от особенностей объекта проектирования. При решении второй части должна быть описана вся логика технологии проектирования, в том числе взаимодействие проектировщиков между собой на основе использования средств автоматизации. Эта задача решается на основе системного подхода и, так как сейчас отсутствует теоретическая база для решения этой задачи, то применяется интеграция в единый комплекс средств моделирования сложных систем. Задача технологии решается на основе развития методов получения оптимальных проектных решений, а также на основе совершенствования и типизации самих процессов автоматизированного проектирования.

8. Программное обеспечение САПР.

Это совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования.

Программное обеспечение делится на общесистемное и специальное. Общесистемное ПО служит для организации функционирования технических средств, то есть для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов и представлено различными операционными системами ЭВМ и вычислительных комплексов. Примерами служат Windows, различные драйвера.

Специальное (прикладное) ПО реализует выполнение непосредственных проектных процедур. Оно реализуется в виде пакетов прикладных программ, каждый из которых обслуживает определенный этап процесса проектирования или отдельную группу однотипных задач внутри различных этапов. Примеры: AutoCAD, ProInginer.

9. Состав САПР. Компоненты видов обеспечения САПР.

Состав и структура САПР.

Составными частями САПР, жестко связанными с организационной структурой проектной организации, являются подсистемы, в которых при помощи специализированных комплексных средств решается последовательность задач проектирования.

По назначению подсистемы делятся на проектирующие и обслуживающие.

Проектирующие подсистемы  имеют объектную  ориентацию  и реализуют определенный этап проектирования или группы непосредственно связанных проектных задач, например, эскизное проектирование изделий,  проектирование корпусных деталей, проектирование ТП механической обработки.

Обслуживающая подсистема имеет общесистемное применение и обеспечивает поддержку функционирования проектирующих подсистем, а также оформление, передачу и вывод

полученных в них результатов (автоматизированные банки данных, подсистемы документирования графической информации, подсистемы графического ввода-вывода).

Компоненты видов обеспечения

Средства автоматизации проектирования можно сгруппировать по видам обеспечения:

1. Математическое.

Его основа - алгоритмы, по, которым разрабатывается программное обеспечение

От разработки математического обеспечения, являющегося самым сложным этапом создания САПР, зависит производительность и эффективность функционирования системы в целом. По назначению и способам реализации математического обеспечения САПР делятся на:

  1.  математические методы и построенные на их основе математические модели, описывающие объекты проектирования
  2.  формализованное описание технологии автоматизированного проектирования.

2. Программное.

Это совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования.

Программное обеспечение делится на общесистемное и специальное. Общесистемное ПО служит для организации функционирования технических средств. Специальное (прикладное) ПО реализует выполнение непосредственных проектных процедур. Оно реализуется в виде пакетов прикладных программ, каждый из которых обслуживает определенный этап процесса проектирования или отдельную группу однотипных задач внутри различных этапов.

3. Информационное.

Его основу составляют данные, которыми пользуются проектировщики непосредственно для выработки проектных решений. Эти данные могут быть представлены в виде различных документов на различных носителях, включать сведения справочного характера о материалах, комплектующих изделиях, типовых проектных решениях, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений, а также о структуре и параметрах проектируемых изделий.

Совокупность данных, используемых всеми компонентами САПР (математическое, программное, информационное обеспечение) составляет информационный фонд. Основная функция фонда - обеспечение создания, поддержки и организации доступа к данным.

4. Техническое.

Это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования.

5. Лингвистическое.

Его основу составляют языковые средства (языки программирования) для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений.

6. Методическое.

Это входящие в состав САПР документы, регламентирующие порядок ее эксплуатации.

7. Организационное.

Это обеспечение включает в себя положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и прочие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и взаимодействие их с комплексом средств автоматизированного проектирования.

10. Техническое обеспечение САПР.

Это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированного проектирования.

Выделяют автоматизированные рабочие места АРМ трех классов:

  1.  микро АРМ для решения простых конструкторских и технологических задач в автономном режиме в составе средств двухуровневой САПР. Они обеспечивают двухмерное  представление  объекта  проектирования,  укомплектовываются инвариантными пакетами прикладных программ, в том числе для решения типовых инженерных задач.

Средние АРМ помимо задач, выполняемых микро АРМ посредством графического процессора позволяют представлять объект проектирования в двух- и трехмерном виде, имеют пакеты прикладных программ, инвариантные к различным видам объекта проектирования.

  1.  Супер АРМ способны решать весь комплекс задач САПР в масштабе предприятия.

Все вычислительные комплексы САПР, в том числе и АРМ, содержат необходимое число периферийных устройств для ввода и отображения информации, графические и алфавитно-цифровые дисплеи, графические планшеты и электронные перья, высокоточные рулонные и планшетные графопостроители различных форматов, устройство снятия твердой копии с изображения на экране дисплея, устройство вывода графической информации на микрофильмы и микрофиши, а также устройства связи с ЭВМ высшего уровня

Моделирование систем и МОделирование технологических Объектов

1. «Аналитические методы оптимизации работы хорошо определённых объектов».

    Хорошо определённые объекты – это объекты, модели которых достаточно точно формализованы, известны параметры математических соотношений и формализована целевая функция. В ряде случаев функции, описывающие связи вход-выход, входящие в критерий непрерывны, детерминированы и имеют производные. Используют следующую последовательность построения алгоритма (реализующего управление в разомкнутой системе, т.е. без ОС).

А) записывают уравнение или систему уравнений модели объекта

  Yj=,                     j=1…m

Б) записывают выражение для целевой функции, например сумму квадратов отклонений от заданного значения

  F=,   Yj – заданное значение

В) из выражения для F исключают (Y) подстановкой уравнения модели, получают формулу критерия оптимальности

 G=, где Gj – весовой коэффициент, определяющий зависимость отклонения по каждому конкретному выходу j)

Г) приравнивают к нулю частные производные и решают систему уравнений относительно (Хi):, знак экстремума (мах, мин) определяется по второй производной.

    Общий вид решения системы будет иметь вид: Xiопт=, где Kj – условный коэффициент который определяется через (Gj) и (Aji). Полученное значение (Xiопт) будет оптимальным управлением, т.к. при заданных значениях Yj, они обеспечивают мин отклонение от заданного хода процесса или состояния объекта.

    Широкий круг задач оптимизации решается методом линейного программирования (симплекс-метод). Применяется в тех случаях, когда линейны модель, ограничения и целевая функция.

   Qj minAjiXi<Qj max – модель (j=1…m)

    Rj min<Xi<Ri max – ограничения (i=1…m)

    Критерий оптимальности:  G=RiXi – критерий.

    В данных выражениях А и В – коэффициенты.

    Разработаны программы симплекс-метода, позволяющие определить значения линейной целевой функции при линейной модели.

    Формула критерия будет следующей G=B1X1+B2X2+…+BmXn max (min).

2. Импульсные характеристики статических объектов. Определение параметров объекта по импульсным характеристикам.

При снятии кривых разгона приходится вносить длительные и достаточно существенные возмущения в работу объекта. Это не всегда допустимо при исследовании объектов, включенных в реальный технологический процесс. По этому используют не переходные, а импульсные переходные характеристики. Для статических объектов целесообразно использовать не ступенчатое, а импульсное входное воздействие. При этом возмущение в работу объекта вносят на сравнительно короткое время, но при этом его величина может быть значительно больше, чем при ступенчатом.

Импульсной характеристикой называется кривая изменения во времени выходной величины в переходном процессе вызванном однократным импульсным возмущением входной величины, т.е. таким импульсом когда нанесённое ступенчатое возмущение  спустя некоторый промежуток времени t также ступенчато полностью снимается.

Коб= Тоб=

По импульсной характеристике можно определить динамические параметры объёкта – Тоб,Коб,об. Запаздывание об определяется отрезком отсечённым на оси времени касательной проведённой в точке максимальной скорости изменения выходной величины.

    Для объекта без самовыравнивания – Коб=.

Эксперимент прекращают на статических объектах по снятию импульсных характеристик когда выходная переменная вернулась к исходному значению.

3. Информационно-советующие АСУ ТП.

Эта АСУ ТП включает в себя локальные системы автоматического контроля и регулирования, объединённые центральным ПУ, на котором работает оператор. Оператор осуществляет дистанционное управление отдельными ИМ или изменяет задание Р в локальных системах регулирования. Вычислительный комплекс выполняет функции централизованного контроля, вычисление некоторых показателей, неподдающийся непосредственному измерению, а также контроля работы и состояния оборудования, т.е. ВК даёт дополнительную информацию оператору, которую он использует при управлении ТП, а также на ВК возложены функции поиска наилучших (оптимальных) решений с выдачей рекомендаций (советов) по управлению оператору. Функции обратной связи не автоматизированы.

4. Информационные АСУ ТП.

АСУ ТП, выполняющая информационные функции. Эта АСУ ТП включает в себя локальные системы автоматического контроля и регулирования, объединённые центральным ПУ, на котором работает оператор. Оператор осуществляет дистанционное управление отдельными ИМ или изменяет задание Р в локальных системах регулирования. Вычислительный комплекс выполняет функции централизованного контроля, вычисление некоторых показателей, неподдающийся непосредственному измерению, а также контроля работы и состояния оборудования, т.е. ВК даёт дополнительную информацию оператору, которую он использует при управлении ТП.

Автоматизированный сбор технологической информации, автоматизированная сигнализация о недоступных отклонениях технологических параметров.

5. Как определяется шаг интегрирования по времени при моделировании САУ с помощью ПК.

В основу процедуры моделирования многих типовых звеньев положен метод Рунге-Кутта. Применительно к простому интегратору он может быть представлен таким образом:

,

В конечных приращениях то же самое можно записать в виде:

где T – постоянная интегрирования звена; Xn, Yn – соответственно вход и выход звена на n-м шаге расчета; t – величина интервала времени, в течение которого входное воздействие считается постоянным.

Суммирование (интегрирование) выходного параметра производится через интервалы времени t=S, в связи с чем этот интервал получил название шаг интегрирования S (в дальнейшем использовано обозначение S).

При моделировании отдельных звеньев САУ, а также систем, скомпонованных из них, очень важно правильно определить и задать программе шаг моделирования по времени. Для краткости было введено название: шаг интегрирования или просто шаг.

Предположим, требуется исследовать поведение звена или системы в течение одной секунды. При шаге 0.01 с. потребуется 100 циклов расчета по одной и той же процедуре. Если будет принят шаг 0.001 с., то потребуется 1000 таких же циклов.

Чем меньше шаг, тем точнее цифровая модель системы соответствует своему аналоговому прототипу и тем больше ценность и достоверность полученных результатов. Однако, уменьшение шага приводит к увеличению числа операций, которые должна произвести ЭВМ, и к практически пропорциональному росту времени расчета. При этом для расчета переходного процесса, который в реальном объекте длится 1 – 2 секунды, может потребоваться от нескольких секунд до нескольких минут работы программы (время зависит от типа ЭВМ и сложности программы).

Необходим разумный компромисс при выборе шага интегрирования. Анализ показывает, что при моделировании интеграторов, ПИ-звеньев, шаг решающего значения не имеет. Величина шага важна для апериодических звеньев первого и второго порядка, колебательных, дифференцирующих и ПД-звеньев.

Достаточно большой опыт в эксплуатации программ моделирования позволяет сделать следующие выводы и рекомендации:

1.Из всех типов звеньев, для которых принципиально важна величина шага, чаще всего в системах встречаются апериодические звенья первого порядка с передаточной функцией

2. Апериодические звенья достаточно точно моделируются при шаге интегрирования примерно равном постоянной времени звена.

3. В том случае, если в системе имеется несколько апериодических звеньев с различными постоянными, то целесообразно назначить шаг, примерно равный минимальной постоянной времени (базовой постоянной).

4. При наличии в системе звеньев другого типа с передаточными функциями, содержащими в знаменателе постоянные времени, например интеграторы или пропорционально-интегральные звенья, значение базовой постоянной уточняется. Если минимальная из указанных выше постоянных меньше базовой, то базовой присваивается значение этой постоянной.

5. Для удобства вывода результатов на дисплей или принтер и упрощения дальнейшего анализа, предпочтительно величину шага принять из чисел следующего ряда: 0.001, 0.002, 0.005, 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5 и т.д. При этом выбранное для шага значение должно быть ближайшим меньшим к базовой постоянной.

6. Корреляционный, факторный и регрессионный методы анализа

Методами корреляционного, факторного и регрессионного анализа получают статические модели объекта, с помощью которых устанавливаются количественные связи между переменными в установившихся режимах.

1. С помощью факторного анализа оценивается влияние различных факторов технологического процесса на его результат.

Определяются нормальные эксплуатационные значения входных элементов. По каждой из переменных будет проведено два эксперимента с отклонением в стороны уменьшения и увеличения переменной. Существуют Хi0, Δi : Хi= Хi0Δi. Составляется таблице плана эксперимента. В результате проведения эксперимента получается самая первая, очень приближенная модель объекта.

Y=a0x0+ a1x1+…+anxn

;     ; i=1…n  .

i – номер фактора, j – номер опыта.   

2. Корреляционный анализ. Позволяет установить функционал-ю связь м/д случайн. вел-ми. Основной областью применения явл-ся процессы со случ-ым характером управляющих и возмущающих возд-ий. В этих процессах ставится задача выявить слабоощутимые закономерности в измен-ии случ. переменной во времени(автокорреляция) или же установление взаимосвязи и взаимовлияние м/д 2-мя случ-ми перем-ми-это коэффиц-т корреляции.Установив знач-ие коэффиц-ов корреляции м/д случайно изменяющимися входными и выходными перем-ми можно затем установить точную количеств-ю связь м/д теми переменными на вх. и вых.,кот-е связаны тесной функц-ой завис-ю, а затем опр-ть вид ф-ии, кот-я их связывает.Корреляц-й анализ-метод обраб-ки рез-ов пассив-го эксперим-та.   

3. Регрессионный анализ. Обеспеч-ет подбор ф-ий, описывающих объект, т.е. позв. Получить статич-ю модель о. Обычно, разр-ка моделей начинается со статич-х хар-к.В начале, методами факторного анализа выбир-ся наиб. существенне перем-е,затем в режиме нормальной эксплуатации регистрируются изменяющиеся знач-я вх. вых. перем-х о.

В рез-те обраб-ки полученных данных получаем уточненную модель о. в установ. Режиме.Задача регресс.анализа-подобрать именно то уравнение, при кот-ом отклонение теоретич-х знач-ий, расч-ых по ур-ию  и знач-ий, получ-ых в рез-те эксперим-та наименьшее.

7. Математические модели объектов.

Математические модели являются частью математического обеспечения АСУТП и представляют собой описание объекта на формальном математическом языке (уравнения, формулы и т.д.). Математическая модель сложного объекта дает его упрощенное или приближенное описание. Математическая модель – алгоритм функционирования объекта.

Классификация математических моделей:

По назначению: для исследований – дают возможность исследовать объект без экспериментов с целью его совершенствования, а в некоторых случаях разрабатывать новые ТП. Должны быть достаточно точными; - для управления должны давать информацию для управления или рассчитывать управляющее воздействие. Они более просты и ограничиваются временем счета на ЭВМ.

По выполняемым функциям: - контролирующие применяются для расчета тех величин процесса, которые невозможно определить непосредственными измерениями на объекте (отсутствие датчика) или когда применяются для расчета комплексных величин, которые лучше характеризуют процесс, чем измеряемая величина; - прогнозирующие – позволяют рассчитывать изменение выходных величин или их значений в какой то будущий момент времени, т.е. прогнозировать ход процесса. Эти модели исп-ся при оптимальном упр-и.

По свойствам: - статические модели позволяют рассчитывать параметры процесса без учета времени. Они применяются для расчета некоторых комплексных параметров на основе измерения величин в данный момент времени. К статическим относятся и модели для расчета конечных значений управляемых величин, они состоят из алгебраических ур-ний.; - динамические – дают возможность рассчитывать значения вых величин и управляющих воздействий во времени используя дифф.ур-я.

По способу построения: - детерминированные (теоретические), Строго детерминированные можно построить для простых объектов. Они строятся на основе теоретических представлений о процессе с использованием химических и физических закономерностей;  экспериментально-статистические модели – строятся когда нет четкого представления о процессе или когда описываются сложные объекты. Для их построения используются экспериментальные данные или результаты длительной эксплуатации агрегата, затем подвергаются статической обработке (регрессионный, факторный, корреляционный анализы); - комбинированные модели используют принципы построения как детерминированных так и экспериментально - статистических методов.(уравнения – теоретически, коэффициенты – экспериментально).

8. Металлургические агрегаты и их особенности как объекта автоматизации.

1. Металлургические агрегаты, металлургические процессы управления являются сложными объектами и как правило не могут быть достаточно точно смоделированными и апроксимированы одним ими двумя типовыми звеньями.

2. Металлургические объекты в основном с рассредоточенными параметрами, поэтому возникает проблема где и что измерять.

3. В виду сложности большинства металлургических процессов теоретические модели как правило мало применимы. В основном используются эмпирические (экспериментальные) модели.

4. Металлургические объекты имеют много возмущающих воздействий и несколько управляемых переменных на входе.

5. Измерение параметров металлургических объектов связано с техническими трудностями,т.к. необх-мо подвергать с помощью целой сис-мы датчиков измер-ю пар-ров ТП,причем работа датчиков связана во многих случаях с работой в агрессивных средах, в условиях сильных вибраций,темпер-р и т.д.

6. Как правило объект управления в металлургии имеют нелинейные статические характеристики и непостоянные динамические.

7. Высокая производительность металлургических агрегатов, их большая энерго- и метериалоемкость позволяют получить значительный экономический эффект при вводе в эксплуатацию современных локальных систем автоматизации в АСУ ТП, объединяющих эту автоматику в единый комплекс.

8. Физическая природа регулируемых параметров объектов различна. Регулируется температура, давление, расход, соотношение, уровень, положение механизмов и т.д.

Для решения задач управления этими параметрами необходимо знать статические и динамические свойства объекта в независимости от природы или особенностей объекта регулирования. Эти свойства  являются исходными данными при выборе структуры СУ, законов регулирования, расчетов параметров этих законов.

9.Большинство о.в металлургии –это о. с распределенными пар-ми. Больш-во о. многосвязные(имеют неск-ко вх./вых. и оказывающих друг на друга взаимовлияние).

9. Моделирование как способ изучения, прогнозирования поведения и отображения объектов. Типы объектов. Виды моделирования.

Модель должна отображать объект, т.е. она должна быть адекватна ей. На модели можно рассматривать прогноз, как ведет себя объект при тех или иных воздействиях.

Существует два класса моделей:

1) физические, которые представляют собой установки, устройства, воспроизводящие в том или ином масштабе исследуемый объект при сохранении физического подобия объекта.

2) абстрактные модели, в них производится описание объекта на каком-либо языке (как то речь, чертеж, схема, математика). Совокупность математических соотношений, описывающих характеристики объекта называется математической моделью объекта. Математическая модель отображает алгоритм функционирования объекта. Все многообразие математических моделей можно разделить на две большие группы: теоретические и экспериментальные

Кроме физического моделирования применяется моделирование на аналоговых вычислительных комплексах.

В настоящее время при исследовании сложных объектов и разработке соответствующих систем управления применяются методы цифрового моделирования. Современное программное обеспечение и средства ВТ, а также наличия соответствующих математических методов позволяют моделировать на  ЭВМ практические любые технологические объекты.

Типы объектов:

- отдельный агрегат, комплекс, участок, цех и т.д.

- простые, сложные.

- объекты с сосредоточенными и рассредоточенными параметрами

10. Моделирование на ЭВМ типовых звеньев САУ 

В состав структурных схем большинства систем автоматического управления (САУ) входит достаточно ограниченный набор типовых  звеньев. Наиболее  часто  встречаются  интеграторы, апериодические и дифференцирующие элементы, пропорционально-интегральные регуляторы, реле, функциональные преобразователи, усилители и т.д.

Для того чтобы лучше уяснить роль каждого звена в системе регулирования, необходимо хорошо представлять, как именно преобразуются входные сигналы или воздействия этим звеном системы в соответствующие выходные. В изучении этого вопроса может помочь программа моделирования типовых элементов САУ.

В основу процедуры моделирования многих типовых звеньев положен метод Рунге-Кутта. Применительно к простому интегратору он может быть представлен таким образом:

,

В конечных приращениях то же самое можно записать в виде:

;

где T – постоянная интегрирования звена; Xn, Yn – соответственно вход и выход звена на n-м шаге расчета; t – величина интервала времени, в течение которого входное воздействие считается постоянным.

Суммирование (интегрирование) выходного параметра производится через интервалы времени t=S, в связи с чем этот интервал получил название шаг интегрирования S (в дальнейшем использовано обозначение S).

Упрощенная блок-схема расчета интегратора.

Апериодическое звено первого порядка

Реальное дифференцирующее звено

Пропорционально-интегральное звено

Структурные схемы некоторых типовых звеньев.

Блок-схема программы, моделирующей простейший интегратор, представлена на рис. 1. При моделировании более сложных звеньев, таких, как апериодическое, пропорционально-интегральное, дифференциальное и т.д., используется то обстоятельство, что сложные звенья могут быть представлены в виде комбинации простейших: интеграторов и безынерционных усилителей. На рис. 2 представлены структурные схемы апериодического, реального дифференцирующего и пропорционально-интегрального звена. По аналогии разработаны процедуры для колебательного, пропорционально-дифференциального и других типов звеньев.

При разработке подпрограмм моделирования нелинейных элементов САУ (реле, АЦП, квадратичный преобразователь, люфт, делительные и множительные устройства) учитывалась логика работы данного устройства и аналитическая зависимость между его входом и выходом

11. Перестроение импульсной характеристики в кривую разгона.

Для получения переходной характеристики ось времени делится на равные промежутки. На участке 1 переходная характеристика совпадает с импульсной. На последующем участке переходная характеристика  получается путем суммирования ординат импульсной характеристики на этом участке с соответствующими значениями ординат на предыдущем участке.

12. Позиционные и следящие САУ электропривода. Регуляторы положения.

Позиционные системы - системы с регулятором положения

Для отработки любых произвольно заданных перемещений механизма за минимальное время.

Класс систем подчиненного регулирования 4 контура управления:

  1.  контур напряжения
  2.  контур тока
  3.  контур скорости       4 регулятора
  4.  контур положения

Регуляторы положения: линейные, нелинейные (лучше, минимум времени)

Следящие – частный случай позиционной, на входе задание меняется произвольным способом. Обрабатывают меняющееся задающее воздействие. Один из основных элементов С. с. - сравнивающее устройство, в котором производится сравнение фактически получающейся выходной величины х с заданной входной величиной g (t) и вырабатывается сигнал рассогласования e = g (t)-x. Передача величины х с выхода на вход осуществляется по цепи отрицательной обратной связи; при этом знак х меняется на обратный. Т. к. по заданию должно быть х = g (t), то рассогласование e является ошибкой С. с. Эта ошибка в хорошо работающей С. с. должна быть достаточно малой. Поэтому сигнал е усиливается и преобразуется в новый сигнал u, который приводит в действие исполнительное устройство. Исполнительное устройство изменяет х так, чтобы ликвидировать рассогласование. Однако из-за наличия различных возмущающих воздействий f (t) и помех n (t) рассогласование возникает вновь, и С. с. всё время работает на его уничтожение, т. е. "следит" за ним и, в итоге, за заданной величиной g (t). 

Пример: одновременная работа станций наведения систем, сельсин.

13. Применение теоретических моделей для описания технологических объектов. Примеры.

Теоретические модели применяются для сравнительно простых и хорошо изученных объектов. Базой таких объектов являются основные физические и химические законы.

Однако, теоретические модели сложных ТО находят ограниченное применение в управлении такими объектами. Одна из причин в том, что теоретическая модель сложного объекта является как правило очень громоздкой, включает в себя десятки, а иногда и сотни математических выражений, требует большого времени для расчетов, что затрудняет управление объектом в реальном времени. Вторая причина – попытка упростить математическую модель приводит к потере адекватности модели к объекту. Наиболее широкое применение теоретические модели нашли в электротехнике, механике, гидравлике, сопротивление материалов, теория машин и механизмов.Для того чтобы разработать теор.модель ОУ,объект д.б. дост. прост,хорошо изучен и д. существовать теория,по возможности учитывающая особенности и данного конкретного ОУ.

В частности, СУ электроприводами разрабатывается на базе теоретических моделей с привлечением минимального количества экспериментальных данных. Плохо применимы в доменном, агломерационном, конвертерном производстве

14. Системы логико-программного управления.

В таких СУ алгоритм управления заложен в самом регуляторе. Применяются в управлении сравнительно простыми детерминированными технологическими процессами, которые не подвергаются существенным возмущениям, в которых жестко определена последовательность технологических операций, их длительность и поэтому есть возможность заранее сформировать всю программу управления объектом. Робот – классическая система логико-программного управления. Эти системы позволяют сделать процесс независимым от квалификации оператора. Основой алгоритмов управления таких систем является Булева алгебра.

Пример: система загрузки доменной печи, программа в стиральной машине-автомат.

15.Системы подчиненного регулирования параметров электропривода.

  1.  одноконтурные
  2.  многоконтурные
  3.  с параллельной коррекцией (1 регулятор, несколько датчиков).
  4.  с последовательной коррекцией (число датчиков=число регуляторов = число регулируемых параметров), несколько регуляторов работает последовательно.

‘+’ возможность ограничить любой параметр на любом уровне

Система с последовательной коррекцией или система подчиненного регулирования (СПР) удобны в расчетах и в настройках, характерным является то, что даже при существующих ошибках в определении параметров объекта системы остаются работоспособными и обладают запасом устойчивости и точности. Ошибка первого параметра влияет на один контур. Выход внешнего регулятора является заданием на вход внутреннего. Появляется возможность ограничить выходные параметры регуляторов.

Каждому регулируемому параметру соответствует свой датчик, регулятор и контур регулирования. Контура регулирования вложены друг в друга, осуществляя раздельное управление каждым параметром объекта, имеется возможность ограничить любой регулируемый параметр на необходимом уровне.

16. Способы определения параметров динамических моделей.

Способы: а) расчетный; б) обработка экспериментальных данных: графически и аналитически. Параметры динамических моделей можно определить по диф. уравнениям; по графикам

В настоящее время при расчете настроек регуляторов локальных систем широко используются достаточно простые динамические модели промышленных объектов управления. В частности, использование моделей инерционных звеньев первого или второго порядка с запаздыванием для расчета настроек регуляторов обеспечивает в большинстве случает качественную работу реальной системы управления.

В связи с этим возникает задача определения численных значений параметров динамических моделей промышленных объектов управления. Опыт показывает, что значительно проще, но с достаточной точность, определить эти параметры экспериментально на реальном объекте управления. Особенно оправдан такой подход для одномерных объектов управления, работающих совместно с системой автоматической стабилизации.
В зависимости от вида переходной характеристики (кривой разгона) задаются чаще всего одним из трех видов передаточной функции объекта управления:
- в виде передаточной функции инерционного звена первого порядка
где – K, T и коэффициент усиления, постоянная времени и запаздывание, которые должны быть определены в окрестности номинального режима работы объекта.
Для объекта управления без самовыравнивания передаточная функция имеет вид:

Более точнее динамику объекта описывает модель второго порядка с запаздыванием

Экспериментальные методы определения динамических характеристик объектов управления делятся на два класса:
1. Методы определение временных характеристик объекта управления.
2. Методы определение частотных характеристик объекта управления.
Временные методы определения динамических характеристик делятся, в свою очередь, на активные и пассивные.
Активные методы предполагает подачу на вход объекта пробных тестирующих сигналов, каковыми являются
- регулярные функции времени (ступенчатый или прямоугольный импульсы, гармонический сигнал, периодический двоичный сигнал);
- пробные сигналы случайного характера (белый шум, псевдослучайный двоичный сигнал - ПСДС).
В зависимости от вида пробного сигнала выбирают соответствующие методы обработки выходного сигнала объекта управления. Так, например, при подаче ступенчатого управляющего сигнала, снимают кривую разгона объекта, а при подаче прямоугольного импульсного сигнала снимают кривую отклика. Кривая отклика снимается для объектов, не допускающих подачу на вход объекта ступенчатых сигналов.
Достоинствами активных методов являются:
- достаточно высокая точность получения математического описания;
- относительно малая длительность эксперимента.
- Следует учитывать, что активные методы, в той или иной степени, приводят к нарушению нормального хода технологического процесса. Поэтому проведение эксперимента должно быть тщательно спланировано.
В пассивных методах на вход объекта не подаются никакие пробные сигналы, а лишь фиксируется естественное движение объекта в процессе его нормального функционирования. Полученные реализации массивов данных входных и выходных сигналов обрабатываются статическими методами. По результатам обработки получают
параметры передаточной функции объекта.

Однако, такие методы имеют ряд недостатков:
- малая точность получаемого математического описания, (т.к. отклонения от нормального режима работы малы);
- необходимость накопления больших массивов данных с целью повышения точности (тысячи точек);
- если эксперимент проводится на объекте, охваченном системой регулирования, то наблюдается эффект корреляции (взаимосвязи) между входным и выходным сигналами объекта через регулятор. Такая взаимосвязь снижает точность математического описания.

17. Типовые способы настройки контуров в системах подчиненного регулирования.

Настройка СПР заключается в последовательной оптимизации контуров, начиная с внутреннего и кончая внешним.

Оптимизация контура – выбор такого закона регулирования, и параметров этого закона, который в наибольшей степени соответствует требованиям статическим и динамическим характеристикам контура регулирования.

Настройки:

- оптимум на симметрию

- по модулю

Настройка контура управления.

- Определение вида звена регулирования (П, И, ПИ, ……), который обеспечивает наилучшие статические и динамические характеристики.

- Определение параметров регулирования (постоянной времени, коэффициента усиления, и т.д.) - Обеспечение вида переходной характеристики и обеспечение заданного диапазона статических и динамических ошибок регулирования.

18. Физическая природа постоянных времени и времени запаздывания в моделях технологических объектов. Одноемкостные и многоемкостные объекты.

Тут все своими словами!!! Физическая природа постоянных времени – электрическая (индукция, емкость; лампочка – идеальная нагрузка, постоянная времени и временя запаздывания приближенно равны нулю) и механическая: масса и момент инерции. Постоянная времени связана с теплоемкостью и с теплообменом.

Физ. природа  времени запаздывания – транспортная (транспортер). Удаленность точки регулирования от места измерения – заслонка в одном месте, расходомер - в другом. Примерами одноемкостных объектов является нагрев заготовок открытым огнем, т.е. энергия передается сразу напрямую, а многоемкостные – рекуператоры, теплообменники, кристализаторы, т.е. воздействие на объект происходит не напрямую.

В рекуператоре нагрев воздуха происходит от стенок, которые нагреваются  горящим газом. В кристаллизаторе охлаждение металла происходит за счет отдачи тепла стенкам, которые охлаждаются водой. Ну и сами подумайте.

Многоемкостные объекты ( так же, как я одноемкостные) могут быть как статическими, так и астатическими, причем если в цепи последовательно включенных звеньев объекта имеется хотя бы одно астатическое звено, то объект в целом является астатическим. [1]

Многоемкостный объект можно рассматривать как ряд одноем-костных объектов, соединенных между собой последовательно. 

Многоемкостные объекты регулировать намного сложнее; они характеризуются так называемым переходным запаздыванием.

Многоемкостные объекты содержат две, три и более емкостей, по структуре они представляют собой цепь последовательно соединенных одноемкостных звеньев. 

Многоемкостные объекты регулирования отличаются способом соединения емкостей. Если емкости не взаимодействуют между собой, то каждая из них ведет себя так, как будто она одна. Если же емкости соединены между собой, то вследствие взаимного влияния друг на друга свойства каждой из них меняются. 

19. Электропривод и его место в структуре АСУТП

ЭП явл-ся основным средством автоматизации современных производственных механизмов и ТП. В большинстве ТП, связанных с обработкой металла (прокатка, резание и т.д.), он явл-ся единственным управляемым источником механической энергии. Механическая энергия выступает как основной управляемый технологический параметр. Например при прокатке полосы на многоклетьевом стане, производится последовательное обжатие в клетях. Обжать полосу – значит затратить определенное количество энергии, источник которой ЭП клети. АЭП может входить составной частью в более сложную АСУ. Применение в АСУ ТП точных датчиков и преобразователей технологической информации, дублирование сигналов и др. способы обеспечивают контроль за текущим состоянием объекта, эффективные алгоритмы управления, точные математические модели объектов, быстродействие современных средств обработки информации позволяет быстро рассчитать величины управляющих воздействий и выдать их на объект. Всего этого, однако, недостаточно для того, чтобы автоматизированное управление было качественным, командная информация должна так же быстро и точно восприниматься источником механической энергии – ЭП. Развитие АСУ ТП сопровождается ростом требований к АП в отношении точности, надежности, быстродействия. В настоящее время все больше для управления ЭП используют УВМ и микропроцессоры. При этом УВМ (МП) могут контролировать параметры ЭП, рассчитывать коррекцию в контурах регулирования и производить ее. УВМ, контролируя основные параметры привода (ток и напряжение и т.д.), используют их для расчета технологических величин. В таких системах осуществляется программное управление ЭП и комплексная автоматизация произ-ва на базе ЭВМ и дискретных элементов автоматики. Пример такой системы АСУТП участка печей стана 2000. Наконец в последнее время унификация элементов управляющей техники, применяемая в ЭП и в АСУТП обусловила тенденцию к прямому цифровому управлению. При этом функции управления ЭП принимают на себя ВУ АСУТП обычно это МП или микроЭВМ, связанные с ЭВМ более высокого уровня. При этом схема управления ЭП содержит только усилительные узлы и датчики параметров. Функции регуляторов выполняет ЭВМ применяется для ЭП  со сложными законами управления и высокими требованиями по точности. В ЭВМ сливаются функции управления ЭП и технологией. Таким образом ЭП в общем случае служит для изменения потока энергии необходимой для ТП, выполняет роль конечного исполнительного звена. Реализует законы управления формируемые вышестоящими уровнями АСУ, является самым нижним уровнем иерархии в АСУ, подчиненным элементам в АСУ ТП. 

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ

  1.  1. Актуальные вопросы автоматизации в управлении экономикой

Современные темпы научно-технического прогресса экономики передовых стран мира демонстрируют практику управления, при которой приумножение национальных доходов обеспечивается за счёт интенсивных факторов и только на четверть за счёт экстенсивных. Интенсификация производственных процессов обеспечивается ускоренным ростом электро-технической, радио-электронной промышленности, приборостроения, лазерной техники, производством ПК, полимерных и композиционных материалов. Автоматизация как стратегическое направление промышленного производства обеспечивает требуемые социально-экономические цели развития путём:

  1.  преобразования качественных характеристик производственных систем на основе применения современных технических средств.
  2.  усиления режимов ресурсосбережения за счет разработок ресурсосберегающего технологического оборудования и технологий на базе АСУ ТП
  3.  значительное повышение производительности труда на основе максимальной автоматизации управленческой деятельности предприятия и интеллектуальной деятельности в образовании и науке.

Стратегия

России, чтобы не откатиться в разряд слаборазвитых стран, необходимо создание около 2 млн. автоматизированных рабочих мест.

В сфере управления экономикой на всех административных уровнях необходимо более 5 млн. ПК.

Автоматизация производства должна в 1,5 раза снизить численность обслуживающего персонала технологических комплексов.

Производительность производства должна увеличиться в 2 раза.

Использование современных информационных технологий независимо от сферы применения даёт одинаковый результат - это более высокая производительность и эффективность.

Использование современных технологий в различных сферах обеспечивает экономическую, социальную, научно-техническую эффективность и эффективность управления.

  1.  2. Задачи расписания и упорядочения, замены и ремонта в АСУП.

Задачи распределения и упорядочения возникают тогда, когда требуется  установить последовательность выполнения операций на различных агрегатах и определить время начала и окончания этих операций. Моделью объекта в этом случае является его производственная им организационная структура. Рассмотрим схему прокатки металла на сортовом стане, отражающую производственную структуру участка, для которой требуется определить расписание работы:

В этом случае задача состоит в определении расписания и выполнения операций при которых некоторый критерий оценки эффективности работы объекта принимает экстремальное значение. Этот критерий зависит от параметров расписания, т.е. времени начала и окончания выполнения операций, а также последовательности выполнения операций на агрегатах. В качестве критерия эффективности может служить общее время выполнения комплекса операций ( задача минимизации общих затрат, максимизации общей прибыли и т.п.)

Задачи замены  и ремонта возникают на любом производстве, так как технические характеристики любого промышленного оборудования со временем или в результате эксплуатации ухудшаются если не принимать мер по ремонту и обслуживанию. В ряде случаев выгоднее не выполнять ремонт, а произвести замену изношенного оборудования. При решении задач такого характера необходимо ответить на вопрос: когда и как производить ремонт, замену или обслуживание. Выделяют два типа задач замены и ремонта.

1.Определение моментов времени когда рассматриваемый агрегат или технологический комплекс требуется вывести в ремонт. В качестве критерия эффективности рассматриваются затраты связанные  с потерями дохода при выходе агрегата из строя или ухудшения его характеристик при длительном использовании, или затраты на проведение ремонта или замены.

2.Второй тип связан, когда момент вывода агрегатов в ремонт уже определен и требуется определить график проведения ремонтов при ограниченных ресурсах или общие затраты на проведение ремонта с учетом потерь дохода при простое ремонтируемого агрегата.

3. Задачи распределения ресурсов в АСУП

Предприятие можно рассматривать в виде некоторой системы переработки ресурсов  по участкам производства или операциям. В качестве ресурсов рассматривают материалы, средства труда, деньги. В качестве модели объекта при решении задач распределения ресурсов являются соответственно его производственная или операционная структура, которая охватывает элементы потребления рассматриваемых ресурсов. Например, производственная структура металлургического завода, приведенная на рис. 2, является моделью объекта управления при решении задачи определения загрузки производства во времени для выполнения заказов. В этом случае параметры загрузки производств (труд) являются ресурсом, который требует распределения.

Рис. 2. Структура металлургического завода

Таким образом, всегда имеется комплекс операций, а некоторые операции можно выполнить различными способами (с разным назначением ресурсов на операцию).

Различают три типа задач распределения ресурсов.

Для задач первого типа характерно, что количество ресурсов задано и их достаточно для выполнения операций при некоторых способах их распределения, но не хватает для выполнения всех операций оптимальным способом. Задача состоит в определении такого распределения ресурсов по операциям, при котором достигается максимальная эффективность выполнения всего комплекса операций. В качестве критерия оценки эффективности распределения может быть принят уровень суммарных затрат (задача минимизации затрат) или общая прибыль при выполнении комплекса операций (задачи максимизации показателя эффективности).

Задачи второго типа отличаются тем, что количество ресурсов задано, но их не хватает для выполнения всех операций. Задача состоит в выборе комплекса операций, подлежащих выполнению, и таком распределении ресурсов по выбранным операциям, чтобы достигалась максимальная эффективность.

В задачах третьего типа задано исходное количество ресурсов, возможно изменение общего количества ресурсов и известны функции затрат, связанных с таким изменением. Задача состоит в определении размеров ресурсов, при которых достигается максимальная эффективность выполнения комплекса.

4.Задачи управления запасами в АСУП

При управлении производством нередко возникает следующая задача: определить, когда и в каких количествах приобретать материалы, заготовки, оборудование и т.д. Приобретение больших количеств материалов приводит к чрезмерным запасам их на складе, что связано с повышенными расходами на хранение, омертвлением капитала и т.д. Если заказы на приобретение выдавать слишком часто, то это приведет к повышенным расходам на оформление заказов и перестройку производства. Недостаточное количество материалов на складе может приводить к потерям, связанным с простоями оборудования, выплатой штрафов и т.п.

Структура системы запасания

Поставщик получает заказы на производство, изготавливает заказанную продукцию и поставляет ее на склад. На складе осуществляют оформление заказов на поставку продукции, хранение продукции, отгрузку ее заказчику. От заказчика на склад поступают данные о его потребностях (спросе).

Решения по управлению заключаются в выборе величин, определяющих срок выдачи заказа на поставку и количество заказываемой продукции. В качестве оценки эффективности решений обычно принимаются суммарные издержки, учитывающие потери поставщика при пере стройках производства, расходы на складские работы (хранение, оформление заказов и т.д.) и потери заказчика от задержки или невыполнение поставки (например, в форме штрафа).

5. Структура АИС  (автоматизированная информационная система) «Анализ и управление».

В "ФИНАНСОВЫЙ УЧЕТ" поступают данные по налогам.

"СБЫТ И РЕАЛИЗАЦИЯ" поступает инф-ия по сбыту и реализ-ии продукции, товарно-материальных ценностей, выпол-ии работ и оказании услуг предприятием.

Из "СНАБЖЕНИЕ" поступает информация по поставкам товарно-материальных ценностей их хранении и отпуске на производство.

ИЗ "АНАЛИЗ и УПРАВЛЕНИЕ" приходят приказы, распоряжения и запросы на получение информации из бухгалтерии.

Из "УЧЕТ ПРОИЗВОДСТВА И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА" поступают данные по плановым и фактическим затратам на производство, плановая себестоимость продукции, цены на продукцию и договорные обязательства.

Из "УЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА" поступает инф-я о ремонтах, строительстве и других услугах вспомогательного производства.

Из "УЧЕТ ПЕРСОНАЛА" поступают данные для расчета зарплаты.

6. Структура АИС «Бухгалтерский учет».

Подсистема включает в себя детальный экономический учет большинства хозяйственных операций на предприятии,  проводящийся непрерывно и в соответствии с установленной государственными органами методикой,   использующий различные измерители и разнообразные формы документов. взаимосвязи подсистемы "Бухгалтерский учет":

Бухгалтерский учет

Приказы и распоряжения

Информация по наличным и безналичным платежам, налоги

Финансовый учет

План и факт производства

Плановая и фактическая себестоимость

Плановая и фактическая зарплата

Цены на продукцию

Договорные обязательства

Информация о поступлении, хранении и отпуске ТМЦ

Регистры бухгалтерского учета, др. отчетность

Анализ и управление

Информация по сбыту продукции, товаров и услуг

Учет сбыта и реализации

Информация по заработной плате

Данные к расчету зарплаты

Учет производства и контроль качества

Учет вспомогательного производства

Учет снабжения

Учет персонала

Информация о ремонтах, строительстве  и др. услугах вспомогательного производства

"АНАЛИЗ и УПРАВЛЕНИЕ" - приказы, распоряжения и запросы на получение информации из бухгалтерии.

"СНАБЖЕНИЕ" - информация по поставкам товарно-материальных ценностей (акты приемки,   счета,   картотека ТМЦ, инвентаризационные ведомости,   требования и т.п.).

"СБЫТ И РЕАЛИЗАЦИЯ" - информация по сбыту и реализации продукции, работ услуг предприятием (акты приемки, счета).

"УЧЕТ ПЕРСОНАЛА" - данные для расчета зарплаты (штатное расписание, тарифные ставки,  табель учета рабочего времени).

"УЧЕТ ПРОИЗВОДСТВА И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА" - данные по плановым и фактическим затратам на производство, себестоимость.

"УЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА" - информация о ремонтах, строительстве ( вспомогательное производство).

"ФИНАНСОВЫЙ УЧЕТ" - информация по безналичным платежам.

"УЧЕТ ПЕРСОНАЛА" - данные о расходах на содержание персонала (отчеты по начислениям з/п и тд).

"АНАЛИЗ И УПРАВЛЕНИЕ" - регистры бухгалтерского учета (журналы-ордера, оборотные ведомости, карточки, справки и т.п.) "УЧЕТ ПРОИЗВОДСТВА И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА" - данные по фактической калькуляции себестоимости продукции.

"ФИНАНСОВЫЙ УЧЕТ" - данные по налогам.

Финансовый учет включает функции по учету безналичных и наличных ден. средств, операций с банковскими учреждениями как в национальной, так и в иностранной валюте. Налоги и расчеты с поставщиками  сырья.

7. Структура АИС  "Учет основного производства и контроль качества"

Основное производство и контроль качества

Финансовый учет

Учет вспомогательного производства

Движение ресурсов, план производства и его выполнение, план ремонтов, строительство, смет и затрат

План и факт поставки, договорные обязательства, цены и ресурсы, данные о качестве

Учет снабжения

Факт производства, договорные обязательства, паспорта качества,

цены на продукцию, отчетность по реализации

Учет сбыта и реализации

Плановый ФЗП, информация о сотрудниках

Учет персонала

Оперативная и периодическая отчетность  о  плане  и  факте производства и качества

План и факт  и  производства, плановая и фактическая  себестоимость, плановые и фактические затраты, цены на продукцию, договорные обязательства

Анализ и управление

Бухгалтерский учет

План и факт  налогов и  выплат, план и факт производства

Учет основного производства и контроль качества - одна из важнейших подсистем АСУ промышленного предприятия. Здесь ведутся все первичные документы по производственной деятельности и создается отчетная информация, с которой работают другие подсистемы. Подсистема выполняет сразу несколько функций: Планирование производства, Учет производства. Контроль качества производства и Анализ. П/с "Учет основного производства и контроль качества" обменивается информацией со многими подразделениями предприятия.

Поток данных в п/с "Бухгалтерский учет" представляет собой информацию о плановой себестоимости продукции, плановых затратах на производство, договорных обязательствах, о ценах на продукцию и собственно план производства. По мере выполнения плана производства, этот поток наполняется информацией о фактическом производстве, фактической себестоимости и фактических затратах.

Обмен информацией с п/с "Учет финансов" идет по налогам (план и факт выплат), договорным обязательствам, затратам, планируемому и фактическому производству.

При расчете себестоимости продукции и в учете производства, используется информация о затратах на вспомогательные ресурсы, поступающая из п/с "Учет вспомогательного производство". Это сметы затрат, планы ремонтов, планы строительства.

При расчете выполнения плана производства, учитывается информация о движении ресурсов, поступающая из этой же п/с.

Планирование и учет поступления ресурсов в производство, строится на основе обмена с п/с "Учет снабжения" информацией о поставках, договорных обязательствах, ценах на ресурсы. В "Учет снабжения" уходит информация о качестве поставляемого сырья.

П/с "Учет сбыта и реализации" получает из п/с "Учет основного производства и контроль качества" сведения о фактическом производстве и качестве товарной продукции. Выполнение плана производства в части отгрузки готовой продукции формируется на основе отчетности по реализации, поступающей из соответствующей п/с. Отчетность создается за различные периоды времени.

П/с "Учет персонала" передает в п/с учета основного производства информацию о сотрудниках и данные по плановому ФЗП. Эти данные участвуют в расчете себестоимости продукции.

Создается отчетность п/с "Учет основного производства и контроль качества" передается в п/с "Управление и анализ" для проведения дальнейшего анализа и планирования, в т.ч. стратегического

8. Структура АИС  Сбыт и реализация.

Информация о

производстве продукции

Учет производства

и контроль качества

Перечень товаров

и услуг для реализации

Анализ

управление

План

производства

Сбыт и реализация

Информация об

отгрузке и реализации

продукции

Информация о предоплате, курсах валют

Учет финансов

Информация по сбыту

и реализации продукции

товаров и услуг

Бухгалтерия

Взаимосвязь подсистемы "Сбыт и реализация" с другими подсистемами АСУ "Предприятие":

Из подсистемы "АНАЛИЗ и УПРАВЛЕНИЕ" приказы (нормативы) и запросы на получение информации.

Из подсистемы "УЧЕТ ПРОИЗВОДСТВА И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА" информация о производстве продукции.

Из подсистемы "ФИНАНСОВЫЙ УЧЕТ" поступает информация о приходе предоплаты по договорам, текущие курсы валют.

Различные отчеты и сводки для подсистемы "АНАЛИЗ и УПРАВЛЕНИЕ" об отгрузке и реализации продукции, товаров и услуг.

Различные отчеты и сводки для подсистемы "БУХГАЛТЕРИЮ" об отгрузке и реализации продукции, товаров и услуг.

9. Структура АИС Учет персонала.

Подсистема включает функции по планированию и учету использования трудовых ресурсов предприятия.

Взаимосвязи подсистемы "Учет персонала":

Из подсистемы "АНАЛИЗ и УПРАВЛЕНИЕ" приказы (нормативы) и запросы на получение информации. Информация из бухгалтерии о расходах на содержание персонала (отчеты по начислениям з/платы и прочие денежные выплаты).

Различные отчеты и сводки для подсистемы "АНАЛИЗ и УПРАВЛЕНИЕ" об использовании персонала (численность и качественный состав работников, данные для статистики, расходы на содержание персонала и т.д.).

Для подсистем "Учет производства" сводка о плановом фонде зарплаты для составления плановой сметы затрат.

Учет

персонала

Результаты

учета

Данные к расчету

заработной платы

Приказы и запросы

Информация    по

заработной  плате

Бухгалтерия

Анализ и управление

Информация о персонале

Информация о персонале

Учет производства

и контроль качества

Учет вспомогательного

производства

Данные в "БУХГАЛТЕРИЮ" для расчета зарплаты (штатное расписание, тарифные ставки, списочный состав, табель учета рабочего времени и т.д.).

10.Учет снабжения.

Требования на отпуск

Таможенные декларации, счета-фактуры, приемные акты,накладные,требования, реестр расхода.

Учет

снабжения

Финансовый

учет

Информация опоставке,

информация об оплате

Бухгалтерский

учет

Требования на отпуск,информация о поступлении

груза, цены на ресурсы,

данные о качестве

Учет  производства

и контроль качества

Учет

вспомогательно

пр-ва

Управление и анализ

Отчетность по снабжению,

указания и планы

Подсистема "Учет снабжения" предназначена для ввода и обработки информации по обеспечению оборудованием и материалами, предоставляемой отделами и службами предприятия. Данная подсистема осуществляет интенсивный обмен информацией с подсистемой "Бухгалтерский учет" (в части приходования материалов и инвентаризации) и с подсистемами "Учет производства и контроль качества" и "Учет деятельности вспомогательного производства" (в части оформления требования на выдачу материалов со склада).

Для всех операций по перемещению материалов, предусмотрено несколько возможных схем, что позволяет четко и безошибочно учитывать прибывающие/убывающие товары, вне зависимости от наличия тех или иных документов или проведения тех или иных мероприятий (например, оформление таможенной декларации).

Особое внимание уделено реализации связи с подсистемой Управления и Анализа. В эту подсистему поступает как оперативная информация по деятельности служб снабжения, так и всевозможная отчетность за различные периоды по всем аспектам деятельности.

11. Сравнительный анализ АСУТП и АСУП

У произв-ом и ТП имеет ряд отличий:

1) Произв-ом упр-ют люди, в процессе У они воздействуют на людей. Технол процессом также упр-ют люди, но они возд-ют на "вещи" – ср-ва произ-ва и предметы труда. Ср-ом труда в современном произ-ве явл-ся машина, человек получает данные о работе машины – ее состоянии, о наличии и кач-ве сырья, материалов и готовой продукции, срав-ет их с план-ми и нормат-ми данными, принимает решение и передает его машине, изменяя режим ее работы. В системе «человек – машина» - человек – субъект У; машина - объект У.

2) Продукт труда в У ТП - продукт произ-ва или услуга. Продукт труда в У произ-ом – инф-ция.

3) При У ТП осущ-ся координация составл-щих произв-го процесса, отдельных технол операций технол процесса, а не людей, как при У произ-ом. Это третье отличие.

4) У осущ-ся циклично, длит-ть циклов зависит от уровня У. Самые короткие циклы исп-ся при У ТП. В самом коротком цикле У произ-ом имеется несколько циклов У ТП.

5) Только в У ТП можно создать автоматич-е системы с замкнутой обратной связью. На других уровнях У осущ-ся людьми, и автоматич-е У невозм-но.

6) Основной объект У в АСУТП - технол процесс, обор-ние, в АСУП – объединение произ-в, произ-во или его части.

7) В АСУТП сущ-ет возм-ть создания автоматической СУ

Автома-ция У произв-ом (предприятием) основана на применении совр методов и ср-в автоматич. обработки инф-ции для учета, анализа, план-я и принятия управл. решений. В системах автоматич. У все функции по У осущ-ся без непоср-го участия человека с помощью рег-ров, в АСУП и АСУТП решения по У осущ-ся совместно персоналом и ТСА (включая ЭВМ).

Функции АСУП: контроль, учет, анализ, план-е.

Объединение нескольких АСУТП между собой и АСУП, осущ-мое с целью повышения общей технич и экон эфф-ти, приводит к появлению интегрированных АСУ, кот строятся по иерархическому принципу.

На верхней ступени стоит отраслевая АСУ (ОАСУ), с которой посл-но связаны АСУ на предприятии, АСУ в цехах и на участках, а на нижней ступени нах-ся АСУТП.

12. Режимы работы  АСУТП, информационные потоки в ИАСУ.

Режимы работы АСУТП: 1) автоматизированные;

                    2) автоматические.

Автоматизированные режимы можно разделить на:

1. Режим ручного управления (РУ), когда оперативный персонал (ОП) непосредственно воздействует на регулирующие органы (РО), управляя процессом.

Этот режим предусматривается в обязательном порядке в любой АСУТП и применяется в случае технических отказов средств автоматизации и при выполнении функции АСУТП запуск и останов оборудования.

2. Режим дистанционного управления.

АСУТП с ВК, выполняющим информационные функции. Эта разновидность АСУТП включает в себя локальные системы автоматического контроля, регулирования, объединенные центральным пультом управления, на котором работает оператор.  ВК выполняет информационные функции централизованного контроля, вычисление некоторых комплексных показателей, а также контроля работы и состояния оборудования.  EMBED Visio.Drawing.6  

3. Режим " совета "- кроме выполнения информационных функции УВК сам решает задачу управления, т.е. вычисляет управляющие воздействия и выдаёт рекомендации - «советы» - оперативному персоналу. Персонал анализирует эти советы, вносит при необходимости какие-то изменения и выдает задания автоматическим регулятором с пульта управления вручную.

4. Режим "диалога" – ОП проводит оптимизацию технологического процесса, активно используя при этом ЭВМ.

Автоматические режимы работы АСУТП делятся на:

1. Режим супервизорного управления (косвенного).

Когда УВК решает задачу оптимального управления и через автоматические задатчики устанавливает задания для локальных регуляторов. АСУТП с ВК, выполняющим функции центрального управляющего устройства.

2. Режим непосредственного цифрового управления (НЦУ) – УВК решает задачу оптимизации и берет на себя функцию многоканального цифрового регулятора.

 

В этом режиме исчезает такой элемент, как ВП и АР, вместе с ними и громоздкие щитовые помещения, перечисленные выше.

13. Уровни автоматизации управления      

Уровни автоматизации управления обычно совпадают с принятыми уровнями управления. На предприятии ряда отраслей промышленности в общей смене автоматизированного управления предприятия выделяют 3 уровня:

  1.  автоматизации управления технологическими процессами;
  2.  автоматизации управления на уровне производств;
  3.  автоматизации управления на уровне предприятия.

СПВ – системы сбора, первичной обработки и выдачи информации.

1. На нижней ступени решаются технические задачи:

  1.  соблюдение технологических режимов;
  2.  соблюдение правил эксплуатации оборудования;
  3.  соблюдение техники безопасности.

На этой ступени автоматизация обеспечивает в основном стабилизацию параметров, постоянную или оптимальную в данных условиях производительности агрегатов.

Для этого применяют: локальные системы стабилизации и регулирования параметров, поисковую автоматику, некоторые элементы вычислительной техники, автоматическую сигнализацию, блокировку, регистрацию и т.п.

2. На средней ступени определяется экономически обоснованное распределение нагрузок между цехами и агрегатами, оптимальный режим технологического процесса, а также вырабатываются и передаются команды АСУ нижней ступени.

Для этого используют системы централизованного сбора информации и ЭВМ для анализа деятельности производств и выработки заданий АСУ нижней ступени.

3. На верхней ступени решаются технические и в основном, экономические задачи, планируется производство отдельных цехов и участков, выполняются учетные работы, осуществляется управление транспортом, складами, энергоресурсами, определяются показатели для оперативного управления, которые передаются в соответствующие АСУ средней ступени.

Здесь применяют системы сбора информации о работе основных и вспомогательных производств и ЭВМ для анализа деятельности всего предприятия, планирования, учета, оперативного управления и выдачи необходимой отчетной информации.

Управление производством включает координацию деятельности всего персонала предприятия, управление движением всех элементов производства.

Управление производством распространяется на все фазы его существование – создание, функционирование, совершенствование, ликвидацию.

Структурная схема автоматизации промышленного предприятия

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И  УПРАВЛЕНИЯ

1. Интегрированные системы проектирования и управления производствами. Системный анализ функционирования предприятий и объединений.

Интегрированная система управления (СУ) является иерархической многоуровневой. Разделение функционирования под-
систем, входящих в интегрированную систему управления, по
уровням обусловлено задачами, решаемыми каждой из подсистем и в целом на предприятии. Так, подсистемы АСНИ, САПР, 
АСТПП являются внешними по отношению к АСУП и обеспечивают АСУП информацией, исходя из которой АСУП составляет задание для ГАП, которое распределяется по ГАУ.

Рассмотрим разделение уровней в интегрированной системе управления предприятием и взаимосвязь выделенных уровней. Важной составной частью интегрированной СУ предприятием является АСУП, которая решает задачи текущего, перспективного, календарного и оперативного планирования производства, учета и контроля людских, сырьевых и материальных ресурсов.Автоматизированная система управления предприятием
обеспечивает административный персонал предприятия оперативной информацией о состоянии производства.В свою очередь, обеспечение АСУП оперативной информации для решения перечисленных задач осуществляют АСНИ, 
САПР, АСТПП, ГАП, Анализ этой информации позволяет правильно планировать снабжение предприятия материалами, комплектующими изделиями, заготовками, инструментом и т. п.,
своевременно координировать деятельность предприятия для
выполнения плановых заданий. Согласно календарному плану,
составленному АСУП, функционирует ГАП. На уровне ГАП решаются задачи материального и организационного взаимодействия цехов, линий, технологических установок, участков,
непосредственное управление компонентами исполнительной системы ГАП, т. е. выполняются функции нижнего уровня интегрированной системы управления предприятием.Таким образом, можно выделить четыре уровня управления
в комплексной интегрированной системе управления предприятием (рис.):

Системный анализ функционирования предприятий и объединений требует рассматривать изучаемые явления и процессы комплексно, с учетом их внешних и внутренних связей, существенных с точки зрения целей,  поставленных перед     системой.

Системный анализ заключается в следующем:-Выделяются локальные объекты управления.

-Устанавливается структура целей и задач объекта управления.-Определяются  цели ИАСУ.

-Выделяются и анализируются существенные внешние и внутренние связи объекта управления. -Устанавливается способ функционирования объекта и выделенных частей в динамике.

-Определяются способы комплексирования задач управления.

-Внедряются в интегрированную систему локальные системы и достигаются локальные цели.

-Осуществляется переход к совместному функционированию локальных частей интегрированной системы.

2. Методология построения ИАСУ. Уровни ИСУП.

На 1 уровне находятся автом. сист. научных исследований(АСНИ), САПР, АСУП,АС технол. подготовки производства(АСТПП)

На 2 уровне – гибкие автоматизированные производства(ГАП)

На 3 уровне – ГА участки(ГАУ)

Уровни ИСУП.

1 ур. Функционируют АСУП, АСНИ, САПР и АСТПП. Решаются задачи текущего, перспективного, календарного и оперативного планирования производства, также выполнение предприятиями производственной программы по объёму, номенклатуре и кол-ву выпуска продукции. Идёт распределение людских, материальных и сырьевых ресурсов. Решаются задачи проектирования новых изделий, организации технологического процесса для производства этих изделий, выбор материалов, инструмента, комплектующих изделий, технологической подготовки производства.

Эффективность в решении задач этого уровня  обеспечивается инфор-й связью с др. уровнями. 1 ур. Осуществляет выбор структуры алгоритмов, относящихся к нижестоящим уровням. 2 ур. Осн. задача – управление перестройкой производства и переналадкой оборудования. На 2 ур. решаются  задачи планирования, управления и учёта ГАП. В соответствии с календарным планом,

составленным в АСУП, здесь рассчитываются заявки на заготовки, инструмент.

Осуществляется координация работы участка. Идёт контроль за выполнением технологических процессов. 2 ур. выполняет функцию адаптации алгоритмов, используемых на 3 и 4 уровнях.3 ур.  Осуществляет управление работой участков и сложных технол.-х объектов, в состав которых входят складские и транспортные  работы и механизмы, средства контроля. Сведения об аварийных и сбойных ситуациях, об интенсивности работы оборудования и качестве выполнения работ регистрируются и передаются на верхний уровень для анализа и принятия решений. 3 ур. устанавливает цель и задание, подлежащие реализации на 4 ур. На этом Ур. определяются установки для управляющих устройств 4 ур., которые реализуются через заранее определённую последовательность действий.4 ур. Задачи – управление исполнительной системой ГАП и обеспечение надёжности функционирования оборудования. Этот уровень взаимодействует непосредственно с объектом в реальном времени процесса. Решение этих задач осуществляется с помощью датчиков, подключенных к исполнт. сист. и периодического тестирования оборудования. Сведения с датчиков обрабатываются и передаются в сист. принятия решений для хранения и последующего использования. Данные о сбоях передаются на 3 ур. для регистрации, анализа и принятия решений. В случае необходимости СУ может осуществлять сама переналадку оборуд.

3. SCADA- пакеты как наиболее популярное средство для ППО САТП. Применение SCADA-программ как средства разработки ПО для СУ. Составляющие SCADA-систем.

Приступая к разработке ППО для создания СУ выбирают обычно один из сущ. Утей.

1)прогр-ие с исполб-ем традиционных ср-в.2) исполь-ие уже готовыхср-в.

Путь 2 наиболее оптим. Разработка современной SCADA системы требует больших вложений и выполняется в длительные сроки, поэтому разработчикам управляющего ППО представляется целесообразным приобретать, осваивать какой-либо готовый инструментарий.

SCADA-пакеты явл-ся одним из наиболее популярных ср-в для программирования систем автоматизации ТП и предназначены для создания интерфейсов человек-машина, регистрирования и архивирования данных АСУТП

Применение SCADA-программ как средства разработки ПО для СУ.

Применение SCADA –программ как ср-ва разработки ПО для СУ вызвана следующими причинами: универсальность современных пакетов, позволяющая исп-ть их при автоматизации практически все предприятия. Предоставляемые SCADA пакеты графические ср-ва программирования дают возможность отказаться от стандартных языков программирования на наиб. Трудоемких этапах проектирования СУ. С помощью SCADA программ реализуются большинство типичных для АСУ ф-ий.

Составляющие SCADA-систем.

 Структура аппаратных средств АСУТП.

Согласно традиционной структуре аппаратных средств АСУТП SCADA-сист. в иерархии программного обеспечения сист. промышленной автоматизации находятся на 2 и 3 уровнях.

АСУП

Уровень3  IBMPC совместимые промыш. и настольн. компы

Уровень2   IBMPC совместимые контроллеры

Уровень1   контроллеры

Уровень0   датчики, ИМ

Необходимо отличать обеспечение SCADA, функционирующие в составе АСУТП конкретного объекта, и набор инструментальных средств, предназначенных для разработки такого ПО. Соответственно и критерии оценки средств разработки SCADA-сист., их пригодности для реализации той или иной прикладной задачи, отличаются от требований к прикладному ПО верх.ур. АСУТП. Обе разновидности ПО тесно связаны.

SCADA-сист. включают в себя 3 неотъемлемых составляющих:

  1.  RTU (Remote Terminal Unit) -удаленный терминал, реализующий задачи контроля и упр-я в режиме реального времени.
  2.  MTU (Master Terminal Unit)-диспетчерский пункт управления, осущ. обработку данных и упр-е высокого уровня.
  3.  CS (Communication System)-коммуникационная система, для передачи данных с удаленных точек или объектов на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигнала управления на RTU  или на конкретный объект.

  1.  Функции SCADA-систем.

SCADA-сист. обеспечивают выполнение следующих функций:

  1.  автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО сист. авт-и без реального программирования;
  2.  прием инф-и о контролируемых технологических параметрах от контроллеров нижних уровней и датчиков;
  3.  сохранение принятой инф-и о технологических пар-х процесса и технол. оборудования в архивах;
  4.   вторичная обработка принятой инф-и;
  5.  графическое представление хода технол. процесса;
  6.  прием команд оператора и передача их контроллерам нижних ур. и ИМ;
  7.  регистрация событий, связанных с контролируемым технол. процессом и действиями персонала, ответственного за эксплуатацию и обслуживание сист.;
  8.  оповещение эксплуатационного и обслуживающего персонала об аварийных событиях;
  9.  формирование сводок и др. отчетных документов на основе архивной инф-и;
  10.  обмен инф-й с автом-й сист. упр-я предприятием;
  11.  непосредственное автом-е упр-е технол. процессом в соответствии с заданными алгоритмами.

5. SCADA-система iFIX

Система iFIX является SCADA-системой для работы в АСУТП. Такие системы обеспечивают получение данных в реальном времени как персоналом предприятия, так и прикладным программным обеспечением, установленным на предприятии. Представление данных в реальном времени является ключевым для более эффективного использования ресурсов и персонала, и для большей степени автоматизации .

iFIX является программной системой. В её основе лежит один основной компонент, называемый Workspace, который можно назвать ядром системы. Ядро системы выполняет основные функции, которые позволяют конкретным приложениям выполнять свои задачи.

Для сбора данных системе iFIX не требуется уникальное оборудование. С устройствами ввода/вывода, установленными на местах, она напрямую связывается через программный интерфейс под названием драйвер ввода/вывода. Для программного обеспечения iFIX имеется обширный каталог драйверов ввода/вывода, которые поддерживают и широко распространенные и специализированные устройства ввода/вывода.

После того, как данные собраны, они обрабатываются и направляются в соответствии с запросами прикладного программного обеспечения. Этот процесс называется управлением данными.

После этого можно реализовать все остальные функции SCADA-системы, такие как мониторинг, контроль, диспетчерское управление, управление, создание архивов, отчётов.

Потом управляющие воздействия по этим же каналам могут быть посланы обратно на технологический объект. Таким образом, устанавливается важная двунаправленная связь, которая необходима для эффективного взаимодействия с объектом. Функции работы с данными и поток информации в системе iFIX проиллюстрированы на следующем рисунке.

Основой программного обеспечения iFIX является база данных процесса. База данных – это представление  логики процесса обработки данных в SCADA - системе с помощью цепи блоков.

База данных процесса, состоит из блоков и цепей. Блок (называемый также тег) - это закодированный набор управляющих инструкций, которые выполняют определенную задачу. Каждый блок обладает набором параметров, которые характеризуют протекающий в данном блоке процесс обработки данных.

6. Задачи планирования и оперативного управления. Состав ИО.

Задачи планирования хар-ся большим объемом вычислит работы и большой размерностью. Частота поступления невелика, время поступления заранее обусловлено. Время решения этих задач велико и не лимитируется. Частота изменения вых данных невелика, достоверность мала, а точность решения определяется достоверностью исходн данных.

оперативное упр-е хар-ся случайным характером возмущен, приводящее к рассогласованию плановых и фактических пок-лей. Объем вычисл невилик, частота поступл в обслуж узлы велика, время решений невелико и лимитируется, частота изменения исходных данных велика и достоверность тоже, точность решениязадач определ-ся кач-ом алгоритмов решения задач данного класса.

Состав ИО 1)нормативные и справочные данные, кот сост инф базис системы.

2)текущие сведения поступающие извне сист треб обратной реакциисист или влияющ на на алгоритм выработки решений.

3)накапливаемые учетные и архивные сведения необходимые для планирования и развития системы.     

7. Принципы организации ИО. Метод исключения. Метод передачи информации об отклонениях. Уровни обработки информации.

1.однократный ввод данных и многократн их использование.

2.агрегация и фильтрация информации(процесс обобщения и выделения инф-и).

3.зависимость степени агрегации от уровня принятия решения.

Выполнение этих принципов предусм комплексное использование массивов инф при решении разн задач в с.у. Т.о.увеличение потока инф не способствует улучшению ее практич использования. При проектировании инф потоков в с.у. необходимо использовать метод исключения.- основная масса данных должна быть отфильтрована. Отобранные данные треб дополнит обработки.

Метод передачи инф-и об отклонениях. Уровни обраб инф-и.

учитываются только факты об отклонениях от нормы, критич, аварийные ситуации. Но при использовании этого принципа след время от времени передавать и обрабатывать инф-ю об абсолютных значениях параметровс.у. т.к. в противном случае теряется представление об управл системе на использ инф-и человеком. в процессе принятия решений влияет характер решаемой задачи.

Уровни обраб инф-и.

1ур-сбор первичных данных(обеспечение, выявление и регистрация сведений о предметах и процессах.

2ур-группировка и обобщение первичных данных в разных разрезах с целью получения укрупненных показателей.

3ур-обеспечивает выделение инф-и, необх для решения задач упр-я.

Вывод: все уровни обр инф ориентированы на человека, коллектив, принимающий окончательные решения; чел может управлять не зная алгоритма упр-я, машина не может, но ни чел ни машина не могут управл без инф-и об

8.  Цели и методы формализации задач управления.

Проблемы разработки, внедрения и эксплуатации АСУ имеют множество задач. Однако одним из важнейших вопросов их создания является выбор или разработка вновь методов формализации управленческих задач, обеспечивающих выявление из бесчисленного множества допустимых решений оптимального или определенно эффективного решения. Кроме того, цель формализации — передача производства решения экономических задач АСУ.

Методы формализации решения экономических задач представлены широким классом математических моделей. Их использование позволяет осуществить экономический анализ, плановый или прогностический расчет и т.п. при условии: при заданных ограничениях и избранном критерии оценки результатов расчета обеспечить доказательное достижение искомого оптимального результата.

Во многих случаях, когда экономическую задачу не удается формализовать с помощью математической модели, прибегают к моделям эвристическим. Эвристические модели представлены алгоритмами, формализующими в каждом конкретном случае логически рациональный вычислительный процесс, обеспечивающий эффективное решение задачи. Класс эвристических моделей весьма представителен. Но все они, позволяя в процессе решения достичь определенно эффективного результата, не отвечают на вопрос: как далеко или близко выявленный результат находится от оптимального решения. Естественно, те экономические проблемы, которые сегодня не поддаются формализации, остаются в системах управления в пределах творческой деятельности человека.

Все методы формализации задач управления, в том числе и те, на основе которых строится рациональная эксплуатация технического обеспечения АСУ, принято называть математическим обеспечением АСУ. Математическое обеспечение является составной частью программного обеспечения современных ЭВМ.

Современное программное (математическое) обеспечение АСУ формируется совместно с освоением использования ЭВМ в системах управления экономикой.

Увеличение производительности ЭВМ в основном достигается с помощью комплекса управляющих программ. Производительность программистов повышается за счет комплекса обрабатывающих программ.

9. Прикладные программы для обработки данных. Линейное, нелинейное и параметрическое программирование.

Прикладные программы предназначены для обработки данных пользователей ЭВМ. С помощью прикладных программ осуществляется решение: как отдельных задач, так и системы взаимосвязанных задач. Область применения прикладных программ — все отрасли человеческой деятельности. Сегодня ЭВМ используется в научных исследованиях, в управлении предприятиями, в управлении технологическими процессами, в управлении движением различных устройств и т.п. Эти программы находятся в постоянном развитии и расширении, особенно в направлении применения оптимизирующих алгоритмов, и представляются не в виде некоторого одного универсального комплекса, а нескольких, каждый из которых представлен совокупностью программ для разрешения вполне определенных функций.

Обеспечивающими программами принято называть те, которые разрабатываются самими пользователями для решения вновь возникших задач. Систематически создающиеся новые прикладные программы в соответствии с установленным порядком собираются, анализируются и дополняют общегосударственный фонд программного обеспечения ЭВМ. Таким образом, обеспечивающие программы позволяют расширить комплексы прикладных программ.

Комплекс функционально направленных прикладных программ вместе с дополнительным программным обеспечением и документацией, необходимой для его установки и эффективной эксплуатации в АСУ, называется пакетом прикладных программ. Такие пакеты организуются для пользователей как составная часть общесистемных программ (операционных систем) ЭВМ.

Прикладные и обеспечивающие программы формируются, прежде всего, на базе математических методов. В тех случаях, когда для решения той или иной актуальной задачи не удается подобрать математический метод, используются эвристические алгоритмы.

Линейное программирование — линейное преобразование переменных в системах линейных уравнений. Сюда следует отнести: симплекс-метод, распределительный метод, метод разрешающих множителей, статический матричный метод решения материальных балансов.

Параметрическое программирование является разновидностью линейного программирования, где, например, коэффициенты при переменных линейного функционала, или коэффициенты при переменных системы линейных уравнений, или те и другие коэффициенты зависят от некоторого параметра. К этому направлению может быть отнесен динамический матричный метод решения материальных балансов.

Нелинейное программирование относится к наименее изученному, применительно к экономическим явлениям и процессам, математическому направлению. Большинство изученных численных методов нелинейного программирования посвящено решению задач квадратичного программирования на основе симплекс-метода.

Вопрос 10. Универсальные CAD/CAM/CAE-системы.

Системы проектирования в масштабах предприятия за рубежом принято определять как CAD/CAM/CAE – системы, функции автоматизированного проектирования распределяются в них следующим образом: модули CAD (Computer Aided Design) – для геометрического моделирования и машинной графики, модули подсистемы CAM (Computer Aided Manufacturing) – для технологической подготовки производства, а модули  CAE (Computer Aided Engineering) – для инженерных расчетов и анализа с целью поверки проектных решений.   Таким образом, современная система CAD/CAM/CAE способна обеспечить автоматизированную поддержку работ инженеров и специалистов на всех стадиях цикла проектирования и изготовления новой продукции.

Все универсальные CAD/CAM/CAE – системы содержат три обязательные категории подсистем:

Пакеты программ для графического ядра системы. Типичными представителями программ этой категории могут служить ACIS (Spatial Technology) и Concept Modeller, реализующие твердотельную вариационную геометрию при создании геометрических моделей.

Пакеты для  всестороннего анализа и оценки функциональных и эксплуатационных свойств с помощью методов моделирования на различных уровнях физического представления проектируемых объектов. Их использование позволяет почти полностью отказаться от дорогостоящего изготовления прототипов проектируемых изделий и их натуральных испытаний. В зависимости от  типа проектируемых изделий, технологии их изготовления, системы подразделяют на универсальные и специализированные. К числу универсальных относятся NASTRAN, NISA 2, ANSUS, к числу специализированных CAE- систем –пакеты SIMTEC  и MAG-MAsoft  (моделирование процессов отвердевания металлических отливок) MoldFlow (процессы литья пластмасс) и др.

Системы для подготовки управляющих программ станков и технологического оборудования с ЧПУ. Как правило, они имеют собственный достаточно развитый графический редактор, позволяющий на основе чертежа детали создать её геометрическую модель, которая затем используется для генерации управляющей программы систем ЧПУ. Наиболее известными пакетами являются SMART-CAM, CIM CAD, Cimplex, EUCLID, “Спрут” и др.                      

Проектирование автоматизированных систем

1.  Стадии и этапы проектирования систем автоматизации.

Исследование и обоснование создания АСУТП. На этой стадии формируют цель создания АСУТП, требования к системе в целом, перечень автоматизируемых функций, а также определяют источники эффективности системы.

На этой стадии проводят анализ известных случаев применения АСУТП для аналогичных объектов и технико-экономическое обследование существующего ТехОбУпр. Обследование проводят с целью выявления достигнутой на объекте степени использования производственных ресурсов (труд, сырье, материалы, топливо, энергия, оборудование), а также возможного влияния автоматизации управления на использование резервов, сокращение расходов ресурсов, т. е. на снижение себестоимости целевой продукции и увеличение ее выпуска.

Результатом работ на этой стадии являются технико-экономическое обоснование (ТЭО) создания АСУТП и результаты обследования и анализа ТОУ в виде отчета. Работы проводятся совместно представителями заказчика и разработчика системы. В рабочие бригады входят специалисты по АСУТП, технологии, КИП и автоматизации, экономике, системотехнике.

Техническое задание. Цель работ – подтверждение целесообразности и обоснование возможности создания АСУТП в соответствии с ТЭО; планирование работ по созданию АСУТП; подготовка материалов, необходимых для проектных работ. Все это обеспечивается проведением разработчиком научно-исследовательских работ (НИР), разработкой аванпроекта и технического задания (ТЗ).

В процессе НИР проводят исследования ТОУ, информационных потоков и наиболее сложных задач управления с выбором критерия управления и ограничений и составлением математических моделей технологического процесса и каналов измерений.

При разработке аванпроекта разработчик подтверждает возможность создания заданной АСУТП по различным видам обеспечении; осуществляет предварительные расчеты надежности, быстродействия и метрологических показателей наиболее ответственных функций (и/или узлов) системы; проводит оценку необходимых вычислительных мощностей и рациональной загрузки средств ВТ; производит предварительный выбор КТС с его обоснованием.

Результатом работ является техническое задание на разработку АСУТП – обязательный исходный документ для всех последующих работ.

Технический проект. Цель работ – разработка основных технических решений по системе и определение ее сметной стоимости.

На этом этапе первоначально проводят работы по функционально-алгоритмическому синтезу системы, включающие разработку окончательной функциональной структуры; распределение функций между техникой и оперативным технологическим персоналом; постановку задач и разработку алгоритмов; разработку алгоритма функционирования АСУТП как человеко-машинной системы; разработку организационной структуры системы и структуры ее КТС. Затем проводят детализацию решений по всем видам обеспечения АСУТП.

Результатом работ является технический проект, включающий документацию на функциональную часть проекта; проектные решения, необходимые и достаточные для выпуска на следующей стадии эксплуатационной документации на систему в целом; проектно-сметную документацию, входящую в состав раздела «Автоматизация технологических процессов» проекта строительства; проект заявок, содержащих технические требования на разработку новых технических средств; техническое задание на поставку комплексов средств автоматизации; комплекс документации, необходимой для заказа комплекса средств ВТ; документации специального математического и информационного обеспечении, включая техническое задание на разработку программ.

Рабочая документация. Цель работы – выпуск рабочей документации на создаваемую систему. Работы на этой стадии завершаются выпуском комплекта проектно-сметной документации, достаточной для приобретения, монтажа и наладки КТС; документации ПО, достаточной для изготовления программ специального ПО на машинных носителях и их применения; документации организационного обеспечения, необходимой и достаточной для наладки и эксплуатации системы и документации на комплекс средств автоматизации АСУТП.

Техно-рабочий проект. Проектирование АСУТП может осуществляться в одну стадию, если система создается с широким использованием типовых решений, путем повторного применения проекта или при создании технически несложной системы.

Изготовление несерийных компонентов комплекса средств автоматизации. Цель работ – изготовление компонентов технического, программного и информационного обеспечении «собственной разработки».

В ходе работ разрабатывают, изготовляют и испытывают нестандартизованные технические средства, в том числе оперативно-диспетчерское оборудование; специальные программы, в том числе программные средства для привязки готовых программ, получаемых по комплектации; части информационного обеспечения в виде информационных изделий.

Ввод в действие. Цель работ – ввод действующей системы в промышленную эксплуатацию.

Организационно работы по внедрению системы выполняют по утвержденному плану-графику. Первоначально должны быть укомплектованы и обучены необходимые штаты персонала системы, проведена комплектация АСУТП и подготовлен ТОУ к проведению строительных и монтажных работ. Затем проводят монтажно-строительные и пуско-наладочные работы, опытную эксплуатацию, приемочные испытания, устранение недостатков и, наконец, приемку в промышленную эксплуатацию.

2. Виды и типы схем. Их назначение. Примеры.

Виды и типы схем

При разработке схем автоматического управления и технологического контроля применяют различные приборы и средства автоматизации, соединяемые с объектом управления и между собой по определенным схемам. В зависимости от используемых приборов и средств автоматизации (электрических, пневматических, гидравлических) и линейной связи в проектах автоматизации разрабатывают схемы, которые различают по видам и типам.

По видам схемы подразделяют на электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные.

Наибольшее распространение в практике автоматизации технологических процессов получили электрические приборы и средства автоматизации, что объясняется большим разнообразием имеющейся аппаратуры и приборов и наличием на объектах источников электропитания требуемых мощности и напряжения. В связи с этим наибольшее распространение получили электрические схемы. В специальных условиях, например в условиях взрывоопасных производств, в подавляющем большинстве случаев применяют пневматические приборы и средства автоматизации. Это обусловило необходимость выполнения большого числа различных пневматических схем. Из-за громоздкости гидравлической аппаратуры и трудностей передачи гидравлических командных импульсов на большие расстояния гидравлические схемы получили небольшое распространение.

В ряде случаев в проектах встречаются комбинированные электропневматические, электропневмогидравлические, пневмогидравлические и электрогидравлические схемы.

По типам схемы автоматизации подразделяют на:

структурные, отражающие укрупненную структуру системы управления и взаимосвязи между пунктами контроля и управления объектом и отдельными должностными лицами;

функциональные, отражающие функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, сигнализации, управления и регулирования технологического процесса и определяющие оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации;

принципиальные, определяющие полный состав входящих в отдельный узел автоматизации элементов, модулей, вспомогательной аппаратуры и связей между ними и дающие детальное представление о принципе его работы.

На основании принципиальных схем разрабатывают схемы внешних соединений электрических и трубных проводок, общих видов и монтажных схем щитов и пультов автоматизации;

монтажные, показывающие соединение электрических и трубных проводок в пределах комплектных устройств (щитов, пультов, стативов и т. п.), а также места их присоединения и ввода (сборки коммутационных зажимов, штепсельные разъемы, переборочные соединения для трубных проводок и т. п.);

соединений, показывающие внешние электрические и трубные связи между измерительными устройствами и средствами получения первичной информации, с одной стороны, щитами и пультами автоматизации — с другой. На схеме соединений показывают также вспомогательные элементы (фитинги, проходные и соединительные коробки и т. п.) и в необходимых случаях — шкафы силового электрооборудования.

Схемы автоматизации, как правило, выполняют без соблюдения масштаба. В монтажных схемах соблюдается действительное пространственное расположение отдельных средств автоматизации и монтажных изделий.

3. Задание на проектирование, исходные данные и материалы

Задание на проектирование систем автоматизации технологических процессов составляется генеральным проектировщиком или заказчиком с участием специализированной организации, которой поручается разработка проекта.

Задание на проектирование должно содержать следующие данные:

  1.  наименование предприятия и задачу проекта:
  2.  основание для проектирования;
  3.  перечень производств, цехов, агрегатов, установок, охватываемых проектом систем автоматизации, с указанием для каждого особых условий при их наличии (например, класс взрыво- и пожароопасности помещений, наличие агрессивной, влажной, сырой, запыленной окружающей среды и т. д.);
  4.  стадийность проектирования;
  5.  требования к разработке вариантов технического проекта;
  6.  планируемый уровень капитальных затрат на автоматизацию и примерных затрат на научно-исследовательские работы, опытно-конструкторские работы и проектирование с указанием источников финансирования;
  7.  сроки строительства и очередности ввода в действие производственных подразделений предприятия;
  8.  наименование организаций-участников разработки проекта предприятия (объекта) и систем автоматизации: генпроектировщика, головного научно-исследовательского института по системам автоматизации, организаций-исполнителей смежных (строительной, сантехнической и пр.) частей проекта и др.;
  9.  предложения по централизации управления технологическими процессами и структуре управления объектом, по объему и уровню автоматизации;
  10.  предложения по размещению центральных и местных пунктов управления, щитов и пультов (диспетчерских, цеховых, агрегатных и др.);
  11.  особые условия проектирования.

Для выполнения проектов систем автоматизации должны представляться следующие исходные данные и материалы:

  1.  технологические схемы с характеристиками оборудования, схемами и чертежами трубопроводных коммуникаций, с обязательным указанием действительных внутренних диаметров, толщин стенок и материалов труб;
  2.  перечни контролируемых и регулируемых параметров с необходимыми требованиями и характеристиками;
  3.  чертежи производственных помещений с расположением технологического оборудования и трубопроводных коммуникаций, с указанием рекомендуемых мест расположения щитов и пультов (планы и разрезы);
  4.  чертежи технологического оборудования, на котором предусматривается установка приборов и средств автоматизации, перечень и характеристика поставляемых комплектно с оборудованием приборов, средств автоматизации и систем управления, чертежи комплектно поставляемых щитов, пультов и т.д.;
  5.  строительные чертежи помещений для установки и размещения технических средств систем автоматизации;
  6.  схемы управления электродвигателями, типы пусковой аппаратуры и станций управления для использования при проектировании систем автоматизации;
  7.  схемы водоснабжения с указанием диаметров труб, расхода давления и температуры воды в них;
  8.  схемы воздухоснабжения с указанием давления, температуры, влажности и запыленности воздуха, наличия устройств очистки и осушки воздуха;
  9.  данные, необходимые для расчета регулирующих органов, сужающих устройств и заполнения опросных листов;

требования к надежности создаваемых систем автоматизации;

  1.  результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, содержащие рекомендации по проектированию систем и средств автоматизации. Эти результаты должны содержать математическое описание динамических свойств объекта управления. Если эти математические зависимости неизвестны, то в задании на проектирование должны приводиться экспериментальные временные или частотные характеристики, снятые на опытных или аналогичных действующих установках, графически отражающие динамические свойства объекта по каждому из каналов управления.

Для автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) в составе технического задания на проектирование должны приводиться данные предпроектных разработок, определяющих основные принципы построения АСУ ТП: иерархию АСУ, ее структуру и функции, алгоритмы и т.п.;

  1.  техническая документация по типовым проектам и проектным решениям;
  2.  дополнительные данные и материалы, которые могут потребоваться исполнителю в процессе проектирования.

4. Назначение и правила выполнения структурной схемы комплекса технических    средств автоматизации.

Структурная схема — это совокупность элементарных звеньев объекта и связей между ними, один из видов графической модели. Под элементарным звеном понимают часть объекта, системы управления и т. д., которая реализует элементарную функцию.

Графическое изображение структуры управления называется структурной схемой. Хотя исходные данные для выбора структуры управления и ее иерархии с той или иной степенью детализации оговариваются заказчиком при выдаче задания на проектирование, полная структура управления должна разрабатываться проектной организацией.

В самом общем виде структурная схема системы автоматизации представлена на рисунке 9.1. Система автоматизации состоит из объекта автоматизации и системы управления этим объектом. Благодаря определенному взаимодействию между объектом автоматизации и системой управления система автоматизации в целом обеспечивает требуемый результат функционирования объекта, характеризующийся параметрами  х1 х2…хn

Работа комплексного объекта автоматизации характеризуется рядом вспомогательных параметров у1, у2, ..., yj, которые также должны контролироваться и регулироваться.

В процессе работы на объект поступают возмущающие воздействия f1, f2, ...,fi, вызывающие отклонения параметров х1, х2,   хn от их требуемых значений. Информация о текущих значениях х1, х2,   хn, y1, y2,   yn  поступает в систему управления и сравнивается с предписанными им значениями gj, g2,..., gk, в результате чего система управления вырабатывает управляющие воздействия Е1 , E2, ..., Еm для компенсации отклонений выходных параметров.

Рисунок 9.1 – Структурная схема системы автоматизации

Выбор структуры управления объектом автоматизации оказывает существенное влияние на эффективность его работы, снижение относительной стоимости системы управления, ее надежности, ремонтоспособности и т.д.

В общем случае любая система может быть представлена:

- конструктивной структурой;

- функциональной структурой;

- алгоритмической структурой.

В конструктивной структуре системы каждая ее часть представляет собой самостоятельное конструктивное целое (рисунок 9.1).

В конструктивной схеме присутствуют:

- объект и система автоматизации;

- информационные и управляющие потоки.

В алгоритмической структуре каждая часть предназначена для выполнения определенного алгоритма преобразования входного сигнала, являющегося частью всего алгоритма функционирования системы.

Проектировщик разрабатывает алгоритмическую структурную схему (АСС) объекта автоматизации по дифференциальным уравнениям или графическим характеристикам. Объект автоматизации представляется в виде нескольких звеньев с различными передаточными функциями, соединенными между собой.

Рисунок 9.2 – Алгоритмическая структурная схема, представленная в виде простых звеньев

В функциональной структуре каждая часть предназначена для выполнения определенной функции.

Структурная схема АСУ ТП разрабатывается на стадии “Проект” при двухстадийном проектировании и соответствует составу системы.

На структурной схеме показывают следующие элементы:

  1.  технологические подразделения (отделения, участки, цеха, производства);
  2.  пункты контроля и управления (местные щиты, операторские и диспетчерские пункты, блочные щиты и т.д.);
  3.  технологический персонал (эксплуатационный) и дополнительные специальные службы, обеспечивающие оперативное управление;
  4.  основные функции и технические средства, обеспечивающие их реализацию в каждом пункте контроля и управления;
  5.  взаимосвязь между подразделениями и с вышестоящей АСУ.

Функции АСУ ТП шифруют и на схеме обозначают в виде чисел. Условные обозначения функций АСУТП на рисунке 9.3 приведены в таблице 9.1. Структурная схема системы автоматизации выполняется по узлам и включает все элементы системы от датчика до регулирующего органа с указанием места расположения, показывая их взаимосвязи между собой.

5. Назначение и правила выполнения схемы автоматизации технологических  процессов.

Схемы автоматизации разрабатывают в целом на технологическую (инженерную) систему или ее часть - технологическую линию, блок оборудования, установку или агрегат.

Функциональная схема — это схематическое изображение некоторого устройства, состоящего из основных элементов и соединяющих их проводников, а также из входов и выходов, на которые подаётся и с которых снимается электрический сигнал.

Схему автоматизации допускается совмещать со схемой соединений (монтажной), выполняемой в составе основного комплекта марки ТХ по ГОСТ 21.401, или со схемами инженерных систем.

На схеме автоматизации изображают:

1) технологическое и инженерное оборудование и коммуникации (трубопроводы, газоходы, воздуховоды) автоматизируемого объекта (далее - технологическое оборудование);

2) технические средства автоматизации или контуры контроля, регулирования и управления*;

3) линии связи между отдельными техническими средствами автоматизации или контурами (при необходимости). контроля, регулирования и управления - это совокупность отдельных функционально связанных приборов, выполняющих определенную задачу по контролю, регулированию, сигнализации, управлению и т. п.

Технологическое оборудование на схемах автоматизации рекомендуется изображать в соответствии со схемой соединении, принятой в основном комплекте марки ТХ или схемами инженерных систем. При этом допускается упрощать изображение технологического оборудования, не показывая на схеме оборудование, коммуникации и их элементы, которые, не оснащаются техническими средствами автоматизации и не влияют на работу систем автоматизации.

При отсутствии в основном комплекте марки ТХ схемы соединений технологическое оборудование изображают с учетом требований следующих стандартов:

- оборудование

- коммуникации в зависимости от транспортируемых сред

- трубопроводную запорную арматуру, используемую в системах автоматизации (не регулирующую)

Условные графические и буквенные обозначения приборов и контуров контроля и управления принимают по ГОСТ . Буквенные обозначения измеряемых величин и функциональных признаков приборов указывают в верхней части окружности (овала).

Линии связи между приборами и контурами контроля и управления изображают на схемах сплошной тонкой линией независимо от вида сигналов и количества проходов и труб.

Схемы автоматизации выполняют двумя способами:

1) развернутый, при котором на схеме изображают состав и место расположения технических средств автоматизации каждого контура контроля и управления.

2) упрощенный, при котором на схеме изображают основные функции контуров контроля и управления (без выделения входящих в них отдельных технических средств автоматизации и указания места расположения).

Примеры схемы

 

  1.  Правила и особенности выполнения функциональных схем автоматизации упрощенным    способом. Пример.

Функциональная схема — это схематическое изображение некоторого устройства, состоящего из основных элементов и соединяющих их проводников, а также из входов и выходов, на которые подаётся и с которых снимается электрический сигнал.

Упрощенный способ выполнения схем автоматизации

При упрощенном способе выполнения схем автоматизации контуры контроля и управления, а также одиночные приборы наносят рядом с изображением технологического оборудования и коммуникаций (или в их разрыве) по рисункам 1 и 2.

В нижней части схемы рекомендуется приводить таблицу контуров в соответствии с приложением В. В таблице контуров указывают номера контуров и номер листа основного комплекта, на котором приведен состав каждого контура.

Контур (независимо от количества входящих в него элементов) изображают в виде окружности (овала), разделенного горизонтальной чертой. В верхнюю часть окружности записывают буквенное обозначение, определяющее измеряемый  (регулируемый) параметр и функции, выполняемые данным контуром, в нижнюю - номер контура. Для контуров систем автоматического регулирования, кроме того, на схеме изображают исполнительные механизмы, регулирующие органы и линию связи, соединяющую контуры с исполнительными механизмами.

Предельные рабочие значения измеряемых (регулируемых) величин указывают рядом с графическими обозначениями контуров или в дополнительной графе таблицы контуров.

Состав каждого контура должен быть приведен на:

- принципиальной (электрической, пневматической) схеме контроля, регулирования и управления;

- схеме соединений внешних проводок.

    

7. Правила и особенности выполнения функциональной схемы автоматизации развернутым   способом. Пример.

Функциональная схема — это схематическое изображение некоторого устройства, состоящего из основных элементов и соединяющих их проводников, а также из входов и выходов, на которые подаётся и с которых снимается электрический сигнал.

Развернутый способ выполнения схем автоматизации

Технологическое оборудование изображают в верхней части схемы.

Приборы, встраиваемые в технологические коммуникации, показывают в разрыве линии изображения коммуникаций в соответствии с рисунком 1, устанавливаемые на технологическом оборудовании (с помощью закладных устройств) показывают рядом - в соответствии с рисунком 2.

  

 Рисунок 1

 Рисунок 2

Остальные технические средства автоматизации показывают условными графическими обозначениями в прямоугольниках, расположенных в нижней части схемы. Каждому прямоугольнику присваивают заголовки, соответствующие показанным в них техническим средствам.

Первым располагают прямоугольник, в котором показаны внещитовые приборы, конструктивно не связанные с технологическим оборудованием, с заголовком «Приборы местные», ниже - прямоугольники, в которых показаны щиты и пульты, а также комплексы технических средств (при необходимости).

Заголовки прямоугольников, предназначенных для изображения щитов и пультов, принимают в соответствии с наименованиями, принятыми в эскизных чертежах общих видов, для комплексов технических средств - в соответствии с их записью в спецификации оборудования.

На схеме автоматизации буквенно-цифровые обозначения приборов указывают в нижней части окружности (овала) или с правой стороны от него, обозначения электроаппаратов - справа от их условного графического обозначения.

При этом обозначения технических средств присваивают по спецификации оборудования и составляют из цифрового обозначения соответствующего контура и буквенного обозначения (прописными буквами русского алфавита) каждого элемента, входящего в контур (в зависимости от последовательности прохождения сигнала).

При большом количестве приборов допускается применять обозначения, в которых первый знак соответствует условному обозначению измеряемой величины, последующие знаки - порядковому номеру контура в пределах измеряемой величины.

Линии связи допускается изображать с разрывом при большой протяженности и/или при сложном их расположении. Места разрывов линий связи нумеруют арабскими цифрами в порядке их расположения в прямоугольнике с заголовком «Приборы местные».

Допускается пересечение линий связи с изображениями технологического оборудования. Пересечение линий связи с обозначениями приборов не допускается.

8. Чертежи общих видов щитов, пультов систем автоматизации. Правила выполнения.     Пример.

Чертеж общего вида изделия — документ, определяющий конструкцию изделия, взаимодействие его основных составных частей и поясняющий принцип работы изделия.

Чертежи общего вида щитов, стативов, пультов разрабатываются на единичные и составные щиты. Под единичным щитом понимают однопанельный щит, статив или пульт. Под составным щитом понимают щит, статив или пульт, выполненные из нескольких единичных щитов и вспомогательных элементов.

Чертеж общего вида единичного щита содержит следующие элементы:

а)вид спереди (фасадная плоскость);

б)вид на внутренние плоскости;

в)технические требования;

г)таблицу надписей табло и в рамках;

д)таблицы для монтажа электрических и трубных проводок;

е)перечень составных частей;

ж)основную надпись и дополнительные графы.

Допускается выполнять другие изображения: виды, разрезы и т.д.

Чертеж общего вида составного щита содержит:

  1.  вид спереди (фронтальная плоскость);
  2.  перечень составных частей;
  3.  основную надпись и дополнительные графы.

На чертежах общего вида щиты изображаются в следующих масштабах:

  1.  1:10 для единичного щита;
  2.  1:25 для составного щита.

На чертежах общих видов щиты, приборы, средства автоматизации, аппараты, рейки и т.д. изображаются упрощённо в виде внешних очертаний сплошными линиями.

Всем шкафам, стойкам, корпусам пультов, вспомогательным элементам, рамам, а также приборам и средствам автоматизации, аппаратуре и монтажным изделиям, устанавливаемым на фасадах и внутри щитов, присваиваются номера позиций, начиная с единицы в порядке записи их в спецификацию. Номера позиций наносят на полках линий выносок.

Фасадная плоскость щита (вид спереди)

На фасадной плоскости единичного щита изображаются:

  1.  приборы, средства автоматизации и элементы мнемосхемы;
  2.  габаритныеразмеры щита и размеры, координирующие установку приборов и средств автоматизации;
  3.  обозначение установочного чертежа (проставляется под полкой линии-выноски, на которой показана позиция приборов)

Вид на внутренние плоскости щита

Над изображением указывают заголовок «Вид на внутренние плоскости (развернуто)».

На передних, боковых стенках, поворотных рамах показывают установленные на них приборы, аппараты, блоки зажимов, рейки для установки аппаратов, потоки электрических и трубных проводок, а также дециметровые шкалы. Вертикальные жгуты, прокладываемые в стойках щитов, не показывают. Дециметровые шкалы наносятся на стойки условно и служат для координации аппаратуры по вертикали. Потоки электрических и трубных проводок имеют следующие изображения:

1.      Электрические жгуты (жгуты электропроводок обычные

 

2.      Экранированные жгуты и кабели

 

3.      Жгуты измерительных цепей, которые необходимо проложить отдельно

 

4.      Потоки трубных проводок

Для приборов и аппаратуры, устанавливаемых внутри щита, проставляются позиции по спецификации. Для всех приборов, аппаратов, блоков зажимов указывают позиционные обозначения, которые наносят на изображения прибора над ним или справа от него.

В качестве позиционного обозначения принимают для приборов позиции по заказной спецификации (по функциональной схеме).

9. Схемы внешних электрических и трубных проводок. Основные требования и правила   выполнения.

Схема соединений внешних проводок - это комбинированная схема, на которой показывают электрические и трубные связи между приборами и средствами автоматизации, установленными на технологическом оборудовании, вне щитов и на щитах, а также подключения проводок к приборам и щитам. Схема подключения показывает внешние подключения изделия. На схеме должны быть изображены изделие, его входные и выходные элементы (разъемы, зажимы и т.п.) и подводимые к ним концы проводов и кабелей внешнего монтажа, указаны данные о подключении изделия (характеристики внешних цепей, адреса). Схему подключения допускается не выполнять, если все подключения могут быть показаны на схеме соединений внешних проводок.

При необходимости раздельного изображения электрических и трубных проводок цеха, участка, технологического агрегата и т.п. допускается выполнять схемы соединений и подключения раздельно, на разных листах: для электрических и отдельно трубных проводок.

 Схемы соединений и подключения внешних проводок выполняют на основании следующих материалов:

- схем автоматизации технологических процессов;- принципиальных, электрических, пневматических, гидравлических схем;  - эксплуатационной документации на приборы и средства автоматизации, примененные в проекте;

На схемах должно быть наименьшее число изломов и пересечений проводок.

Расстояние между соседними параллельными проводками, а также между соседними изображениями приборов и средств автоматизации должно быть не менее 3 мм.

При наличии в проекте систем автоматизации нескольких аналогичных агрегатов  с постоянными данными, общими для всех агрегатов, схемы выполняют для одного агрегата, а в технических требованиях (указаниях) дают пояснение.

При наличии агрегатов с однотипными внешними проводками, отличающимися только длиной, схему соединений выполняют только для одного агрегата с таблицей применяемости для других агрегатов, о чем в технических требованиях (указаниях) дают пояснение.

Правила выполнения схем соединений внешних проводок.

На схеме соединений в общем случае приводят:

- первичные приборы и исполнительные механизмы, установленные непосредственно на технологическом оборудовании и коммуникациях;

- внещитовые приборы и групповые установки приборов;

- щиты, пульты, комплексы технических средств;

- внешние электрические и трубные проводки между всеми техническими средствами автоматизации;

- защитное заземление и зануление систем автоматизации;

- перечень элементов по ГОСТ 2.701.

Внешние электрические и трубные проводки выполняют отдельными сплошными основными толстыми линиями. При этом проводки, проложенные в коробках, изображают двумя параллельными тонкими линиями на расстоянии 3-4 мм друг от друга.

Для каждой проводки, над изображающей ее линией, приводят техническую характеристику (тип, марку кабеля, провода, трубы и т. д.) и длину проводки. Допускается длину указывать под линией проводки. Для электропроводок в защитных трубах под линией указывают характеристику и длину защитной трубы.

Технические требования к схеме в общем случае должны содержать:

- ссылки на схемы автоматизации, на которых указаны позиционные обозначения приборов;

- пояснения по нумерации кабелей, проводов, труб, коробов (при необходимости);

- указания по защитному заземлению и занулению электроустановок.

Для сложных соединений электропроводок в системе автоматизации (например, при преобладании систем управления электроприводами), когда применяют многожильные магистральные кабели, соединение проводок целесообразно показывать по упрощенной схеме, отражающей только структуру проводок. В этом случае все приборы показывают условными обозначениями в соответствии со схемой автоматизации (без таблицы данных), остальные технические средства - в виде прямоугольников.

Линии связи (независимо от количества прокладываемых проводов, кабелей, коробов) показывают одной линией, без указания характеристик и длины проводок, над линией связи указывают номера проводок.

Для такой схемы выполняют таблицу соединении внешних проводок, в которой приводят все остальные сведения, необходимые для монтажа проводок.

Пример выполнения схемы соединения внешних проводок приведен на рисунке 12.

Правила выполнения схем подключения внешних проводок

На схеме подключения в общем случае показывают подключения проводок к групповым установкам внещитовых приборов, соединительным коробкам, щитам (включая клеммные), пультам, комплексам, их составным частям.

На схеме подключения приводят и наносят:

- изображения устройств, к которым подключают проводки;

- подключение к ним жил кабелей, проводов и труб и их обозначения;

- отрезки кабелей, труб в соответствии со схемой соединении. Отрезки кабелей и труб, противоположные подключению, заканчивают фигурной скобкой со ссылкой на обозначение и/или номер листа основного комплекта, на котором приведена схема соединений.

10. Электрические принципиальные схемы систем и средств автоматизации. Назначение и   правила выполнения. Пример.

Принципиальная электрическая схема — графическое изображение (модель) с помощью условных графических и буквенно-цифровых обозначений (пиктограмм) связей между элементами электрического устройства.

Принципиальные электрические схемы определяют полный состав приборов, аппаратов и устройств, а также связей между ними, действие которых обеспечивает решение задач управления, регулирования, защит, измерения и сигнализации.

Они служат основанием для разработки других документов проекта: монтажных таблиц щитов и пультов, схем внешних соединений и т.п.

Эти схемы служат для изучения принципа действия системы, они необходимы при производстве наладочных работ и в эксплуатации.

Схемы выполняются применительно к определенным самостоятельным элементам, установкам или участкам автоматизированной системы, например: схема управления регулирующим клапаном; схема регулятора уровня; схема сигнализации уровня в резервуаре.

Принципиальная схема представляет собой сочетание элементарных электрических цепей, выполняющих в заданной последовательности ряд стандартных операций:

- передачу командных сигналов от органов управления или измерения к исполнительным органам;

- усиление или размножение командных сигналов, их сравнение;

- блокировку сигналов и т.д.

При разработке принципиальных схем необходимо обеспечить:

  1.  надежность работы;
  2.  простоту и экономичность;
  3.  четкость действия схемы при аварийных режимах;
  4.  удобство оперативной работы;
  5.  удобство эксплуатации;
  6.  четкость оформления.

Принципиальные электрические схемы выполняют в соответствии с действующими стандартами ГОСТ. На принципиальных электрических схемах систем автоматизации в общем случае должны изображаться:

1.      Цепи электропитания, управления, сигнализации, измерения, регулирования, силовые цепи.

2.      Контакты аппаратов данной схемы, занятые в других схемах и контакты из других схем.

3.      Диаграммы и таблицы включения контактов переключателей, программных устройств, конечных выключателей, циклограммы работы аппаратуры.

4.      Поясняющая технологическая схема, циклограмма работы оборудования, схема блокировочных зависимостей работы оборудования.

5.      Необходимые пояснения и примечания.

6.      Перечень элементов по ГОСТ.

7.      Основная надпись.

На электрических принципиальных схемах все цепи должны иметь маркировку (номер).

Элементы схемы изображаются в виде условных обозначений без соблюдения масштаба в соответствии с действующими стандартами. Маркировку контактов, приборов и аппаратов осуществляют в соответствии с маркировкой контактов заводов изготовителей.

Всем приборам и аппаратам присваивают условные буквенно-цифровые обозначения. Обозначения наносят сверху или справа от условного графического изображения.

Все элементы, изображённые на схеме, вносят в перечень элементов. Перечень элементов располагают над основной надписью. Допускается в перечень элементов записывать аппаратуру группами соответственно местам их установки. Этим группам присваивают заголовки и указывают их в графе «Наименование». Например: «аппараты по месту», «аппараты на щите», «пульт управления» и т.д.

В графе перечня «Наименование» указывается краткое наименование элемента схемы с указанием его типа и основных характеристик.

При разработке принципиальных электрических схем следует придерживаться следующего порядка:

1.      На основании задания чётко сформулировать технические требования.

2.      Установить последовательность действия схемы.

3.      Каждое из заданных условий реализовать в виде элементарных цепей.

4.      Составить предварительный вариант схемы.

5.      Элементарные цепи объединить в общую схему.

6.      Выбрать аппаратуру и рассчитать элементы схемы.

7.      Скорректировать схему в соответствии с выбранной аппаратурой.

8.      Проверить схему с точки зрения возможности возникновения ложных цепей и контактов.

9.      Рассмотреть возможные варианты и принять окончательную схему.

Принципиальная схема токового зеркала

АСУ ТП в металлургии

1. АСУТП широкополосных станов. Функции и структура.

Современные прокатные станы оснащены большим количеством локальных систем автоматики, которые обеспечивают регулирование отдельных технологических параметров. Локальная автоматика на базе ПЛК может управляться операторами в режиме ручного дистанционного управления. При этом задание ЛА выдаёт оператор. В том случае, если работу ЛА координирует одна или несколько вычислительных машин, такая система и является АСУТП прокатки. В этом случае задание на ЛА рассчитывается УВК.

АСУТП включают:

  1.  Нагревательную печь
  2.  Черновую группу клетей
  3.  Чистовую группу клетей
  4.  Моталки

Металл проходит 3 этапа:

  1.  Нагрев по всей длине
  2.  Прокат
  3.  Смотка в рулон

Функции:

  1.  Управления нагревом
  2.  Управления прокаткой
  3.  Управления смоткой

Центр. ЭВМ

Управл. ПК

Управл. ПК

ЛА 1-4

ЛА 1-4

ЛА 1-4

ЛА 1-4

МП (4)

Черн НК

Чист ГК

моталки

АСУТП строится по иерархическому принципу. Нижний уровень – ЛА(программируемые контроллеры, ИМ и датчики, а также ЭП). Второй уровень – уровень оптимизации технологического процесса(ТП), обеспечивающий анализ технологической информации и расчёт заданий для ЛА. Третий уровень – уровень АСУП, обеспечивающий расчёт графиков выполнения заказов, очерёдности прокатки партий заготовок и связь со сложными АСУ других технологических процессов.

2. Перечислите и поясните виды управления: централизованное, децентрализованное, распределённое многоуровневое.

    В системе централизованного управления все сигналы с объекта, а также все данные о технологическом процессе и о внешних воздействиях  на объект поступают в центральный пункт системы управления. В нём производится обработка этой информации, управление объектом или воздействия, регулирующих ту или иную величину. Достоинством этой системы управления является то, что сосредоточение в одном месте всей информации об объекте даёт наиболее полно и правильно оценивать общий ход технологического процесса и принимать наиболее оптимальные и правильные решения по его управлению. Недостатком её является то, что ошибки центрального пункта управления нигде уже не могут быть исправлены.

Централизованная     Децентрализованная           Распределенная

 

“Поясните сущность децентрализованного управления”.

    Наиболее простой организацией системы управления являются одноуровневые системы децентрализованного управления. Такие системы находят применение тогда, когда технологический процесс состоит из отдельных производств или участков, не связанных или слабо связанных один с другим функционально. Тогда для каждого такого участка создаётся свой индивидуальный пункт управления. Пункт размещается по возможности в непосредственной близости от объекта управления. В зависимости от конкретных особенностей данного производства, общей организации всей системы оперативного управления на предприятии, оснащённости децентрализованной системы управления средствами автоматизации пункт управления системы может обслуживать либо постоянно

«Поясните сущность распределённого управления».

    Для объекта с непрерывным технологическим процессом, протекающим круглосуточно, трудно организовывать ремонтные, регламентные или профилактические работы на центральном пункте управления без остановки технологического процесса. Кроме этого, значительно возрастают затраты на оборудование и соединительные линии в связи с концентрацией в центральном пункте управления всей оперативной информации и осуществлением с этого пункта всех функций управления объектом. Поэтому при разработке систем управления более целесообразно является построение систем управления со смешанной структурой: децентрализованной и централизованной. Такая структура оказывается оптимальной в том случае, когда объект управления не может быть разделен на независимые в смысле управления части, а сама система управления может быть разделена на независимые подсистемы управления.

Поясните сущность многоуровневого управления».

    Если одноуровневая структура системы управления не обеспечивает оптимальных условий функционирования сложного автоматизируемого объекта, то система управления может быть построена как многоуровневая, в виде совокупности отдельных частей (подсистем), между которыми устанавливаются отношения соподчинения. При этом устройства центрального пункта управления (устройства наивысшего уровня) управляют подсистемами ранга, меньшего на единицу, причём каждая из подсистем имеет свои устройства управления.

    В этой системе информация о технологическом процессе, состоянии объекта и отдельных его частей обобщается и систематизируется по мере продвижения от подсистем более низкого ранга к подсистемам более высокого ранга. Центральный пункт управления получает самую общую информацию, объём которой сравнительно невелик, и поэтому её можно быстро и эффективно переработать.

    Команды управления вырабатываются центральным пунктом в наиболее общей форме. По мере продвижения к аппаратуре управления подсистем низших рангов эти команды детализируются.

3. Режимы работы АСУ ТП.

    АСУ ТП может работать в одном из следующих режимов работы.

    АСУ ТП, выполняющая информационные функции. Эта АСУ ТП включает в себя локальные системы автоматического контроля и регулирования, объединённые центральным ПУ, на котором работает оператор. Оператор осуществляет дистанционное управление отдельными ИМ или изменяет задание Р в локальных системах регулирования. Вычислительный комплекс выполняет функции централизованного контроля, вычисление некоторых показателей, неподдающийся непосредственному измерению, а также контроля работы и состояния оборудования, т.е. ВК даёт дополнительную информацию оператору, которую он использует при управлении ТП.

    АСУ ТП, выполняющие управляющие функции в режиме “советчика”. В таких АСУ ТП, кроме функций, выполняемых в предыдущей системе, на ВК возложены функции поиска наилучших (оптимальных) решений с выдачей рекомендаций (советов) по управлению оператору. Эти два режима практически не отличаются по аппаратному обеспечению. Программное обеспечение у них разное.

    АСУ ТП, выполняющие функции центрального управляющего устройства. В этих системах ВК включается в замкнутые контуры управления и вырабатывает управляющее воздействие как задание локальным системам автоматического регулирования. Управление такого вида называется супервизорным. В АСУ ТП, работающих в режиме супервизорного управления, участие человека состоит в разработке алгоритмов управления и программ для ЭВМ, а также в контроле над работой системы. Оператор вмешивается непосредственно в управление только в случае выхода из строя системы или её отдельных частей. В общем случае управляющее воздействие выдаются, минуя оператора.

4. Функциональная схема САР развернутым способом с изображением технологического оборудования.

Развернутый способ, как правило, применяют для наиболее сложных объектов автоматизации. По этому способу каждый прибор или блок, входящий в единый (измерительный, регулирующий или управляющий) комплект, показывают отдельным условным графическим обозначением. Сложные приборы, выполняющие несколько функций, изображают несколькими окружностями, расположенными слитно. Методика построения графических условных обозначений следующая: в верхней части окружности проставляют буквенные обозначения измеряемой величины и функционального признака прибора, в нижней – позиционное обозначение (цифровое или буквенно-цифровое), служащее для нумерации отдельных элементов комплекта.

Упрощенный способ применяют, в основном, для несложных объектов автоматизации. Изображение приборов и средств автоматизации при этом способе производят непосредственно на изображении технологического оборудования и трубопроводах. Первичные измерительные преобразователи и всю вспомогательную аппаратуру не показывают. Приборы и средства автоматизации, осуществляющие сложные функции (контроль, регулирование, сигнализацию и т.п.) и выполненные в виде отдельных блоков, показывают одним условным обозначением. При этом способе достаточно основных  условных буквенных обозначений по ОСТ 3627-77. Методика построения графических условных обозначений следующая: в верхней части окружности проставляют буквенные обозначения измеряемой величины и функционального признака прибора, в нижней – позиционное обозначение (цифровое или буквенно-цифровое)  служащее для нумерации комплекта измерения или регулирования

Схемы автоматизации являются основными чертежами, определяющими построение системы автоматического управления технологической установкой.   Системы автоматизации на этих схемах представляют в виде блоков автоматического контроля управления и регулирования, дающих полное представление об оснащении объекта  приборами и средствами  автоматизации, включая средства  телемеханики и вычислительной техники.

На схеме автоматизации упрощенно изображают технологический агрегат и располагают приборы и средства автоматизации в условных изображениях с указанием связей между ними.

Основные условные изображения приборов и средств автоматизации (ГОСТ  21.404.– 85), приведены в таблице 4.1. Для обозначения измеряемых и регулируемых величин и функциональных признаков приборов приняты прописные буквы латинского алфавита

Наименование

Обозначение

Первичный измерительный преобразователь (датчик), прибор (контролирующий, регулирующий):

Базовое обозначение:

Допускаемое значение:

Прибор устанавливаемый на щите:

Исполнительный механизм:

Регулирующий орган:

Линия связи:

Пересечение линий связи:

- без соединения друг с другом;

- с соединением между собой.


Обоз

Измерительная величина

Обозн

Измерительная величина

D

E

F

G

H

L

M

P

Плотность

Электр. величина

Расход чего-либо

Размер полож.перем.

Ручное воздействие

Уровень

Влажность

Давление, вакуум

Q

R

S

T

U

V

W

Состав, концентрация

Радиоактивность

Скорость

Температура

Несколько разнородных измеритель. Величин

Вязкость

Взвеш-ее устройство

Функции

А – сигнализация; I – показания; R – регистрация; C – регулирование; S – вкл/выкл, переключение; Н – верх. предел измерения; L – ниж. пр. изм.

Допол. букв. обозн. функц. призн. приборов.

Е – чувствительный элемент; Т – дистанционная передача; Y – преобразование, вычислительные функции.

Допол. букв. обозн. хар-к. работы приборов.

Е – электр-я; Р – пневмат-я; G – гидравлическая; А – аналоговая; D – цифровая.

Принципы построения буквенно-цифровых обозначений.

Основное буквенное обозначение вписывают в верхнее поле УГО. В поле под чертой указывают позиционное обозначение данного прибора в конкретной схеме измерения, регулирования или управления, сигнализации.

Сначала записывают обозначение основной измерительной величины и её уточнения, если требуется. Затем указывают функциональные признаки приборов, которые если их несколько у приборов, также записывают в строго определённой последовательности, а именно показание, регистрация, регулирование(управление), вкл/выкл (перекл-е),сигнализация.

Следует помнить, что в УГО прибора вносят буквенные символы только тех его функциональных признаков, которые используются в данной конкретной схеме.

В ряде случаев необходимо в УГО прибора передать объём информации больший, чем закодированный в буквенном обозначении, вписанном в графическом обозначении. В этих случаях дополнительную информацию записывают справа от графического обозначения.

Всем приборам и средствам автоматизации изображаемым на функциональных структурных схемах присваивается позиционное обозначение, сохраняющееся во всех материалах проекта. Позиционные обозначения приборов и средств автоматизации образуются из 2-х частей, а именно обозначения числами номера функциональной группы и строчными буквами русского алфавита номеров приборов и средств автоматизации в данной функциональной группе.

Позиционные обозначения электроаппаратуры на функциональных структурных схемах должны соответствовать обозначениям, принятым в принципиальных электрических схемах.

5. Функциональная схема АСУ ТП. Состав и назначение основных узлов.

1-ТОУ - технологический объект управления. Это источник информации в АСУТП в виде набора технологических параметров и  потребителей информации в виде набора регулирующих воздействий. В качестве ТОУ может быть использована вся технологическая цепочка, отдельные её узлы и агрегаты.

2-Датчики.

3-Преобразователи.

4-АР - автоматические регуляторы + ВП - вторичные приборы. - средства локального регулирования. ВП служат средством  визуальной информации для оперативного персонала.

5-ИМ - исполнительные механизмы + РО - регулирующие органы - средства реализации управляющих воздействий на технологический ОУ.

6-УВК - управляющий вычислительный комплекс, включает все средства вычислительной техники в том числе и специализированные ЭВМ, предназначенные для вычислений и реализаций функций АСУТП.

7-обслуживающий персонал - технологи, специалисты по автоматизации, операторы ЭВМ программисты, системотехники, электронщики, т.е. все кто непосредственно отвечает за операционное управление процессом.

8-блок связи - средства телевизионной, телефонной, компьютерной и организационной связи АСУТП с вышестоящей АСУП.

9-АСУП - календарное планирование, доставка сырья и сбыт готовой продукции, маркетинг, финансирование и т.д.

РУ - ручное управление.  ДУ - дистанционное управление. ЛУ - локальное управление.  НЦУ - непосредственное цифровое управление.

ПРАКТИКА

ТАУ

  1.  Изображенная на рисунке система

где , ,

описывается дифференциальным уравнением

в)  0,2++=4   

Y(p)(0.2p2+p+1)=4g(p)

0,2++=4   

  1.  Структурной схеме, изображенной на рисунке, где

,   ,  соответствует передаточная функция

в)    

  1.   Экспериментально получена реакция системы y(t) на единичный входной импульс. Для определения передаточной функции системы необходимо

в)  получить преобразование Лапласа y(t)

получить преобразование Лапласа, т.к. ОПФ- это отношение преобразования Лапласа выходного сигнала к преобразованию Лапласа входного сигнала.   

    4. В системе с передаточной функцией

установившийся отклик на входной сигнал 1(t) имеет вид

б)  0,5   

отклик системы равен 0,5

  5. В системе с передаточной функцией

установившийся отклик на входной сигнал δ(t) имеет вид

г)  0

равен 0 ,т.к. используется дельта функция

6.  На рисунке представлена переходная характеристика системы управления. Коэффициент статической ошибки в системе равен

статическая ошибка равна 5 % от установившегося значения, т.е. 0,05

7. На рисунке приведена логарифмическая амплитудная характеристика, соответствующая передаточной функции . Постоянные времени Т1 и Т2 удовлетворяют соотношению

г)  Т1 > Т2

в первой точке перегиба ЛАЧХ L изменяется с 0 до 20, значит постоянная Т1 находиться в числителе, во второй точке перегиба наоборот. Lgω1<lgω2, T=1/ω, соответственно Т1 будет больше Т2, так как ω1<ω2

8.Системе с асимптотической амплитудной частотной характеристике (ЛАЧХ), приведенной на рисунке, соответствует передаточная функция

г)  

в первой точке перегиба ЛАЧХ L изменяется с -20 до 0, значит постоянная Т1 находиться в числителе, во второй точке перегиба ЛАЧХ L изменяется с 0 до -20, значит постоянная Т2 находиться в знаменателе, а в 3 точке перегиба L изменяется с -20 до -60,т.е. на 40дБ, значит переменная Т3 содержится в знаменателе и она возведена в квадрат.

9. Заданы желаемая Wж и располагаемая W0 передаточные функции

, .

Параметры последовательного корректирующего устройства с передаточной функцией равны

в)  K=4; T1=0,1; T2=0,4  

Wж=Wо*Wk, Wk=Wж/Wo,

  1.  На рисунке толстыми линиями изображены частотные характеристики нескорректированного звена, а тонкими красными – скорректированного с помощью местной обратной связи. Корректирующий фильтр имеет характер 

а)  интегрирующего звена   

11. Корни характеристического уравнения замкнутой импульсной системы равны

-0,3+03j,- 0,3-0,3j, -0,4j. Эта система

а)  устойчива  

рисуем единичную окружность и расставляем корни, все они буду внутри окружности, значит система устойчива

12. Длительность переходного процесса в системе с передаточной функцией

при 5%-й точности примерно равна

г)  9с

Т=Т1+Т2=2+3=5, tрег=3Т=15(берез приближенное значение к этому, т.о. 9с)

13. Заданы желаемая Wж и располагаемая W0 передаточные функции

, .

Параметры последовательного корректирующего устройства с передаточной функцией равны

а)  K=4; T1=0,3; T2=0,8  

Wж=Wо*Wk, Wk=Wж/Wo,

14. В системе с передаточной функцией

установившийся отклик на входной сигнал δ(t) имеет вид

в)  0

равен 0 ,т.к. используется дельта функция

15. Наибольшее влияние на длительность переходного процесса оказывают корни характеристического уровня

а)  ближайшие к мнимой оси

чем ближе к мнимой оси, тем ближе к границе устойчивости, а значит колебания становятся почти одинаковой амплитуды и быстродействие системы увеличивается

16. На рисунке приведена логарифмическая амплитудно-частотная характеристика разомкнутой системы. Время регулирования замкнутой системы принадлежит отрезку

б)  [0,01;0,1]   

lgω1=1=> ω1=101=10=> T1=1/ω1=1/10=0.1

lgω2=2=> ω2=102=100=> T2=1/ω2=1/100=0.01

либо через частоту среза

lgωср=1,7=> ωср=101,7=50=> Tср=1/ωср=1/50=0.02(принадлежит отрезку [0,01;0,1])

17. Асимптотической ЛАЧХ, приведенной на рисунке, соответствует передаточная функция

в первой точке перегиба ЛАЧХ L изменяется с 0 до -20, значит постоянная Т2 находиться в знаменателе , во второй точке перегиба ЛАЧХ L изменяется с -20 до 0, значит постоянная Т1 находиться в числителе, а в 3 точке перегиба L изменяется с 0 до -20, значит переменная Т3 содержится в знаменателе.

19. Объект управления считают устойчивым, нейтральным или неустойчивым в зависимости от

в)  поведения после прекращения действия возмущения

объект устойчив, если после кратковременного внешнего воздействия он с течением времени возвратиться к исходному состоянию или состоянию, близкому к нему

со старых билетов(вдруг будет)

1. Построить асимптотические логарифмические частотные характеристики разомкнутой САУ.

Найдём ОПФ разомкнутой СУ:

K=1000, T1=10, T2=0,1

Вычисление ЛАЧХ

20lgK=20lg1000=60[дБ]

Найдём частоты сопряжения:

ωс1=1/T1=1/10=0,1[с-1]; lgωс1=-1 дек

ωс2=1/T2=1/0,1=10[с-1]; lgωс1=1 дек

В числителе ОПФ имеется множитель s2 => ЛАЧХ начинается с наклона -40дБ\дек

На частоте ωс1 наклон ЛАЧХ меняется на +40 дб\дек (множитель в степени 2)

На частоте ωс2 наклон ЛАЧХ меняется на -20 дб\дек (множитель в степени 1)

Вычисление ЛФЧХ

Найдём КПФ:

Найдём ФЧХ:

φ(ω)=-П+2arctg(10ω)-arctg(0,1ω)=φ1(ω)+φ2(ω)+φ3(ω)

Построение

2. Дана схема комбинированного управления.

φ(s)

ε

Определить передаточную функцию замкнутой системы относительно сигналов u-ε.

Прямая ветвь от u до e: 1 (через  сумматор) и –φ(s)*W2(s),

итого: 1–φ(s)*W2(s)

Обратная связь: единичная отрицательная через W1(s) и W2(s)

итого: W1(s)*W2(s)

Полностью ОПФ:

3. Дана схема комбинированного управления.

φ(s)

ε

Определить передаточную функцию замкнутой системы относительно сигналов u-y.

Прямая ветвь от u до e: W1(s)*W2(s) и φ(s)*W2(s),

итого: W1(s)*W2(s)+φ(s)*W2(s)

Обратная связь: единичная отрицательная через W1(s) и W2(s)

итого: W1(s)*W2(s)

Полностью ОПФ:

4. Определить устойчивость системы, если известна ОПФ

Определим устойчивость системы по критерию Михайлова.

Критерий М.: система асимптотически устойчива, если годограф её характеристического полинома начинается на действительной оси и при изменении частоты от 0 до ∞ последовательно обходит n квадрантов комплексной координатной плоскости, где n – порядок характеристического полинома.

Запишем ХП системы: A(s)=6s3+3s2+2s+1

Представим ХП в комплексном виде путём формальной замены s на :

A()=-63-3ω2+2+1

Разложим ХП на действительную и мнимую часть:

A(jω)=R(ω)+jI(ω)=-3ω2+1+j(-6ω3+2ω)

Найдём нули действительной и мнимой части:

R(ω)=0 при ω; I(ω)=0 при ω=0,±

ω

R(ω)

I(ω)

0

1

0

0,1

0,997

0,194

0

0

1

-2

-4

10

-301

-620

-∞

-∞

Составим таблицу значений:

По частотному критерию Михайлова данная система 3 порядка будет находиться на границе устойчивости, поскольку годограф её ХП начинается на действительной оси и при изменении частоты от 0 до находится в I квадранте комплексной плоскости, затем проходит через точку начала координат и при изменении частоты от до ∞ находится в III 

квадранте.

5. Определить устойчивость замкнутой САУ, если известна ОПФ разомкнутой системы

Чтобы судить об устойчивости замкнутой СУ по ПФ разомкнутой СУ, используем частотный критерий Найквиста.

Нейтральная в разомкнутом состоянии астатическая СУ будет устойчива при замыкании, если годограф разомкнутой СУ с его дополнением в бесконечность не охватывает точку (-1,0) на комплексной координатной плоскости.

Для построения годографа АФХ СУ найдем её КПФ, формально заменив переменную s на переменную в выражении ОПФ:

Выделим действительную и мнимую части КПФ:

Построим годограф АФХ разомкнутой СУ.

Составим таблицу значений:

ω

A(ω)

B(ω)

0

-∞

1

-4

0,4

-0,2

0,12

0

0

По частотному критерию Найквиста данная разомкнутая система будет неустойчива после замыкания, поскольку годограф её АФХ при замыкании на положительное направление действительной оси дугой с бесконечно большим радиусом охватывает точку (-1,0) на комплексной координатной плоскости.

ОМК

  1.  Разработать  программу  тестирования  ячеек  внутреннего ОЗУ микроконтроллера, проверочные коды  55Н и ААН.

MOV  R0, #01H   ; Запись в указатель начальной ячейки

AGAIN:

MOV  @R0, #55H  ; Запись в ячейку проверочного кода

CJNE  @R0 ,#55H,ERROR   ; Считывание и проверка

MOV  @R0,#0AAH   ; Запись в ячейку проверочного кода

CJNE  @R0,#0AAH,ERROR ; Считывание  и  проверка

INC  R0               ; Продвижение  по  ячейкам  ОЗУ

CJNE  R0,#80H, AGAIN  ; Все ли ячейки протестированы?

MAIN:                          ;           Блок основной программы

JMP   MAIN        ;

ERROR: ;подпрограмма обработки ошибки

JMP    ERROR    ;

  1.  Разработать программу тестирования ячеек внешнего ОЗУ с адреса 0300Н по 0400Н, проверочные коды 55Н и ААН.

MOV  P1,#00   ;погасим все светодиоды

           MOV     DPTR,#0300H   ; Указание начального адреса ячейки    

AGAIN: MOV    A,#55H                 ;

          MOVX    @DPTR,A    ;  Запись кода в ячейку внешнего ОЗУ    

          MOVX   A,@DPTR    ; Считывание из ячейки внешнего ОЗУ

          CJNE    A,#55H,ERROR  ; Проверка кода

           MOV    A,#0AAH              ;

           MOVX    @DPTR,A   ; Запись кода в ячейку внешнего ОЗУ

          MOVX    A,@DPTR    ; Считывание из ячейки внешнего ОЗУ

        CJNE    A,#0AAH,ERROR ; Проверка кода

        INC    DPTR                       ; Продвижение по ячейкам ОЗУ

        MOV    A,DPH       ;Проверка на конец

        CJNE    A,#04H,AGAIN   ;

ERROR: SETB  P1.0   ; Включение светодиода  “Ошибка ОЗУ”

                 JMP   ERROR        ;

                          END

  1.  Разработать программу сохранения данных 1 банка  регистров  микроконтроллера  во внешнем ОЗУ с адреса 0000Н.

CLR  RS0   ;  Переключение на нулевой банк регистров       

CLR    RS1 ;          

    MOV R0,  #08H; Загрузка счетчика количества регистров

    MOV DPTR, #0000H;Загрузка начального  адреса   ОЗУ

    MOV  R1,  #08H ;Указание начального адреса 1 банка регистров

SAVE:MOV  A,@R1      ;  

     MOVX  @DPTR,A;  Сохранение во внешнем ОЗУ

      INC   R1                 ; Продвижение по ячейкам 1 банка  

      INC   DPTR   ;  Указание следующего адреса внешнего    ОЗУ

   DJNZ  R0,SAVE  ; Все ли данные сохранены? Если нет, то про-

                                      ; должить сохранять

  1.  Разработать программу для микроконтроллера выбирающую 10 любых констант из ПЗУ и выдающую эти коды порт Р2.

 MOV  R0,#0AH  ;0АН=10 – число данных

 MOV  DPTR, #TABLE  ;указатель на начало таблицы с данными

TRANSFER:

MOVC   A,@A+DPTR  ;выборка данных из ПЗУ

MOV  P2,A   ;посылка в порт2

CLR  A   ;очистка аккумулятора

INC  DPTR   

DJNZ  R0,TRANSFER  ;цикл проходит 10 раз

TABLE:  DB 01H, 02H, 03H,04H,05H, 06H, 07H, 08H, FFH, F5H

END

  1.  Разработать программу сложения двухбайтных двоичных чисел.

;первое число расположено в ячейках 20Н-21Н, второе в 40Н-41Н

;результат сложения в ячейках 20Н-21Н

ADD_BIN:   CLR C                 ; Сброс флага переноса

              MOV   R0,#20H  ; Адрес расположения мл. байта 1числа

              MOV   R1,#40H  ; Адрес расположения мл. байта 2 числа

              MOV   R2,#2       ; Количество байт в числе

ADDITION:  MOV   A, @R0     ; Загрузка текущего байта

              ADDC  A, @R1    ; Сложение

              MOV @R0,A       ; Размещение текущего байта результата

                  INC   R0              ; Указание на второй байт 1 числа  (ячейка 21Н)

                     INC   R1              ; Указание на второй байт 2 числа (ячейка 41Н)    

          DJNZ    R2,ADDITION; Продолжить сложение, если R20

  1.  Разработать программу вычитания двухбайтных чисел.

;первое число расположено в ячейках 20Н-21Н, второе в 40Н-41Н

;результат сложения в ячейках 20Н-21Н

SUB_BIN: CLR  C                 ; Сброс флага переноса

MOV    R0,#20H  ; Адрес расположения мл. байта 1числа

MOV    R1,#40H  ; Адрес расположения мл. байта 2 числа

MOV    R2,#2       ; Количество  байт в числе

SUBTRACT: MOV    A,@R0     ; Загрузка текущего байта

SUBB  A,@R1    ;  Вычитание

MOV  @R0,A       ; Размещение текущего байта результата

INC    R0              ; Указание на второй байт 1 числа  (ячейка 21Н)   

INC    R1              ; Указание на второй байт 2 числа (ячейка 41Н)

DJNZ    R2,SUBTRACT; Продолжить вычитание, если R20

  1.  Разработайте фрагмент программы, реализующий последовательность действий:

              А ← 0FH   MOV   A,#0FH

              B  ← 03H   MOV   B,#03H

              [30H] ← A+B  ADD   A,B

    MOV   30H,A

              [31H] ← A – B  SUBB   A,B

    MOV   31H,A

              [32H] ← A/B  DIV   AB

    MOV   32H,A

              [33H] ← A*B  MUL  AB

    MOV   33H, A

              [34H] ← [33H]  - [32H] MOV   A,33H

    SUBB   A, 32H

    MOV   34H, A

              [35H] ← [31H] + [30H] MOV  A,31H

    ADD  A,30H

    MOV   35H,A

    END

8.  Разработайте фрагмент программы, реализующий последовательность действий:

              [20H] ← 08H  MOV  20H,#08H

              [21H] ← 14H  MOV  21H,#14H

               A ← 05H   MOV   A,#05H

               B ← [21H]   MOV  B,21H

              [25H] ← A+[20H]  ADD  A,20H

    MOV  25H,A

              [26H] ← B – [25H]  MOV  A,B

    SUBB  A,25H

    MOV  26H,A

              [27H] ← A *  [20H  MOV  B,20H

MUL   AB

    MOV  27H,A

              [28H] ← A/2  MOV  B,#02H

    DIV  AB

    MOV  28H,A

    END

9. Разработайте фрагмент программы, реализующий последовательность действий:

              А ← 05H   MOV  A,#05H

              B  ← ABH   MOV  B,#0ABH

              [30H] ← A-B  SUBB  A,B

    MOV  30H,A

              [31H] ← A + B  ADD  A,B

    MOV  31H,A

              [32H] ← A*B  MUL  AB

    MOV  32H,A

              [33H] ← A/B  DIV  AB

    MOV  33H,A

              [34H] ← [33H]  + [32H] MOV  A,33H

    ADD  A,32H

    MOV  34H,A

              [35H] ← [31H] - [30H] MOV  A,31H

    SUBB  A,30H

    MOV  35H,A

    END

10.  Разработайте фрагмент программы, реализующий последовательность действий:

              А ← 0FH    MOV  A,#0FH

              B  ← 03H    MOV  B,#03H

              [30H] ← A^B   ANL   A,B

     MOV  30H,A

              [31H] ← A √ B   ORL  A,B

                   MOV  31H,A

[32H] ← A xor B   XRL   A,B

     MOV  32H,A

              [33H] ← A*B   MUL  AB

     MOV  33H,A

              [34H] ← НЕ(А)  +В  CPL  A

     ADD  A,B

     MOV  34H,A

              [35H] ← [31H] + НЕ[30H] MOV  A,30H

     CPL  A

     ADD  A,31H

     MOV  35H,A

     END

11.   Разработайте фрагмент программы, реализующий последовательность действий:

              [20h] ← 09H    MOV  20H, #09H  

              [21h]  ← 03H    MOV   21H, #03H

              A ← 05h    MOV  A, #05H

              B ← НЕ ([21h]/2)   MOV  A, 21H

      MOV  B,#02H

      DIV  AB  ;деление на 2

      CPL  A ;инверсия аккумулятора

      MOV   B,A запись рез-та в аккум.

              [25h] ← A  xor  [20h]  XRL  A,20H;исключающее ИЛИ

      MOV  25H,A

              [26h] ← A ^ B   ANL  A,B ; логич. И

      MOV  26H,A

              [26H] ← В √ [25h]   MOV  A,B

      ORL  A,25H    ; логич. ИЛИ

      MOV  26H,A

              [27H] ← [25h] + НЕ[20h]  MOV   A,20H

      CPL   A

      ADD  A,25H

      MOV   27H,A

      END

12 .  Разработайте фрагмент программы, реализующий последовательность действий:

              [20h] ← 09H    MOV  20H,#09H

              [21h]  ← 03H    MOV  21H,#03H

              A ← 05h    MOV  A,#05H

              B ← НЕ ([20h]/2)   MOV  A,20H

      MOV  B,#02H

      DIV  AB  ;деление на 2

      CPL  A ;инверсия аккумулятора

      MOV   B,A запись рез-та в аккум.

              [25h] ← A  xor  [21h]  XRL  A,21H ;исключающее ИЛИ

      MOV  25H,A  

              [26h] ← A ^ B   ANL  A,B    ; логич. И

      MOV  26H,A

              [26H] ← В √ [20h]   MOV  A,B

ORL  A,20H   ; логич. ИЛИ

MOV  26H,A

              [27H] ← [25h] + НЕ[26h]  MOV   A,26H

      CPL   A

      ADD  A,25H

      MOV   27H,A

13.   Разработайте фрагмент программы, реализующий последовательность действий:

              [10h] ← 09H    MOV  10H,#09H

              [11h]  ← 03H    MOV  11H,#03H

              A ← 0Fh    MOV  A,#0FH

              B ← НЕ ([11h]/4)   MOV  A,11H

      MOV  B,#04H

      DIV  AB

      CPL  A

      MOV  B,A

              [25h] ← B  xor  [20h]  MOV  A,B

      XRL  A,20H

      MOV  25H,A

              [26h] ← [10] ^ B   MOV  A,B

      ANL  A,0AH ; логич. И м\у содержимым аккумулятора и десятой ячейки (10=0АН)

      MOV  26H,A

              [26H] ← В √ [25h]   MOV  A,B

      ORL  A,25H

      MOV  26H,A

              [27H] ← [25h] + НЕ[20h]  MOV  A,20H

      CPL  A

      ADD  A,25H

      MOV  27H,A

  1.  Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содер. А и C:

MOV A,#15

SETB ACC.7

CPL  ACC.0

CPL  A

MOV  C, ACC.5

ANL C, ACC.3

ORL  C, ACC.4

CPL  A

                A=?    C=?

A=15=0FH= 00001111B

;установка седьмого бита в 1

A=10001111B = 8FH

;инверсия нулевого бита аккумулятора

A=10001110B = 8EH

;инверсия аккумулятора

A=01110001B = 71H

ACC.5 = 1

C=1

;логическое И между ACC.3 = 0  и C=1

C=0

;логическое ИЛИ между ACC.4=1 и C=0

C=1

;инверсия аккумулятора

A=10001110B = 8EH 

С=1

15.   Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А и C:

MOV A,#0Eh

SETB ACC.7

            

CPL  ACC.0

CPL  A    

          

MOV  C, ACC.2

                            

ANL C, ACC.6

             

ORL  C, ACC.1

CPL  A

                A=?    C=?

A=0EH= 00001110B

;установка седьмого бита в 1

A=8EH= 10001110B

;инверсия нулевого бита аккумулятора

A=     10001111B = 8FH

;инверсия аккумулятора

A=     01110000B = 70H

ACC.2 = 0

C=0

;логическое И между ACC.6 = 1  и C=0

C=0

;логическое ИЛИ между ACC.1 = 0 C=0

C=1

;инверсия аккумулятора

A=10001111B = 8FH 

С=1

    

 

16.   Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А и C:

      

MOV A,#0Ch

SETB ACC.6

CPL  ACC.1

CPL  A

MOV  C, ACC.3

ANL C, ACC.5

ORL  C, ACC.2

CPL  A

A=?    C=?   

A=0СH= 00001100B

;установка 6 бита в 1

A=01001100B = 4СH

;инверсия 1 бита аккумулятора

A=01001110B = 4EH

;инверсия аккумулятора

A=10110001B = 0B1H

ACC.3 = 0

C=0

;логическое И между ACC.5 = 1  и C=0

C=0

;логическое ИЛИ между ACC.2=0 и C=0

C=0

;инверсия аккумулятора

A=01001110B = 4EH 

С=0

  

17. Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А и C:

       

MOV A,#0Bh

SETB ACC.5

CPL  ACC.2

CPL  A

MOV  C, ACC.1

ANL C, ACC.7

ORL  C, ACC.4

CPL  A

 A=?    C=?      

A=00001011B=0BH

;установка пятого бита в 1

A=00101011B=2BH

;инверсия второго бита аккумулятора

A=00101111B=2FH

;инверсия аккумулятора

A=11010000B=0D0H

ACC.1=0

C=0

;логическое И между ACC.7 = 1  и C=0

C=0

;логическое ИЛИ между ACC.4=1 и C=0

C=1

;инверсия аккумулятора

A=00101111B=2FH

C=1

18. Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:

MOV A,#0Eh               MOV R0,#20H               MOV @R0,#05                

ANL  A,R0               

CPL  A               

CPL  ACC.0               

XRL A,@R0

CPL  A                 A=?         

A =00001110B = 0EH

R0=00100000B = 20H

;запись в 20H ячейку числа 05

(20H)=05H

;операция И м/у аккум. и регистром R0

A =00000000B = 00H

;инверсия аккумулятора

A =11111111B = FFH

;инверсия нулевого бита аккумулятора

A =11111110B = FEH

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой 20H

До:

(20H)=05H=00000101B

A   =0FEH=11111110B

После:

A        =11111011B = FBH

;инверсия аккумулятора

A        =00000100B = 04H     

19.   Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:

MOV A,#03h

MOV R0,#60H

MOV @R0,#0AH

 

ANL  A,R0

CPL  A

CPL  ACC.0

XRL A,@R0

CPL  A

A=?  

A =00000011B = 03H

R0=01100000B = 60H

;запись в 60H ячейку числа 0AH

(60H)=0AH

;операция И м/у аккум. и регистром R0

A =00000000B = 00H

;инверсия аккумулятора

A =11111111B = FFH

;инверсия нулевого бита аккумулятора

A =11111110B = FEH

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой 60H

До:

(60H)=0AH=00001010B

A   =0FEH=11111110B

После:

A        =11110100B = 0F4H

;инверсия аккумулятора

A        =00001011B =  0BH    

20.  Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:

              

MOV A,#0Ch

MOV R0,#30H

MOV @R0,#07

ANL  A,R0

CPL  A

CPL  ACC.3

XRL A,@R0

CPL  A

A=?

A =00001100B = 0CH

R0=00110000B = 30H

;запись в 30H ячейку числа 07

(30H)=07H

;операция И м/у аккум. и регистром R0

A =00000000B = 00H

;инверсия аккумулятора

A =11111111B = 0FFH

;инверсия третьего бита аккумулятора

A =11110111B = 0F7H

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой 30H

До:

(30H)=07H=00000111B

A   =0F7H=11110111B

После:

A        =11110000B = 0F0H

;инверсия аккумулятора

A        =00001111B =  0FH     

        

21. Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:

  

MOV A,#0Dh

MOV R1,#40H

MOV @R1,#3EH

              ANL  A,R1

              CPL  A

              CPL  ACC.7

              XRL A,@R1

              

CPL  A

                A=?    

A =00001101B = 0DH

R1=01000000B = 40H

;запись в 40H ячейку числа 3EH

(40H)=3EH

;операция И м/у аккум. и регистром R1

A =00000000B = 00H

;инверсия аккумулятора

A =11111111B = 0FFH

;инверсия седьмого бита аккумулятора

A =01111111B = 7FH

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой40H

До:

(40H)=3EH=00111110B

A    =7FH=01111111B

После:

A        =01000001B =  41H

;инверсия аккумулятора

A        =10111110B = 0BEH     

          

22. Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:            

MOV A,#0Fh

MOV R0,#34H

MOV @R0,#0AEH

              

ANL  A,R0

              

CPL  A

              

CPL  ACC.1

              

XRL A,@R0

              

CPL  A                 

A=?

A =00001111B = 0FH

R0=00110100B = 34H

;запись в 34H ячейку числа 0AEH

(34H)=0AEH

;операция И м/у аккум. и регистром R0

A =00000100B = 04H

;инверсия аккумулятора

A =11111011B = 0FBH

;инверсия первого бита аккумулятора

A =11111001B = 0F9H

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой34H

До:

(34H)=0AEH=10101110B

A    =0F9H=11111001B

После:

A         =01010111B =  57H

;инверсия аккумулятора

A         =10101000B = 0A8H    

23. Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:

MOV A,#11h

MOV R0,#22H

MOV @R0,#0EH

              

ANL  A,R0

              

CPL  A

              

CPL  ACC.5

              

XRL A,@R0

              

CPL  A

A=?

A =00010001B = 11H

R0=00100010B = 22H

;запись в 22H ячейку числа 0EH

(22H)=0EH

;операция И м/у аккум. и регистром R0

A =00000000B = 00H

;инверсия аккумулятора

A =11111111B = 0FFH

;инверсия пятого бита аккумулятора

A =11011111B = 0DFH

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой22H

До:

(22H)=0EH =00001110B

A    =0DFH=11011111B

После:

A         =11010001B = 0D1H

;инверсия аккумулятора

A         =00101110B = 02EH    

     

24. Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:

MOV A,#22h

MOV R0,#50H

MOV @R0,#0CAH

ANL  A,R0

CPL  A

CPL  ACC.6

XRL A,@R0

CPL  A

A=?

A =00100010B = 22H

R0=01010000B = 50H

;запись в 50H ячейку числа 0CAH

(50H)=0CAH

;операция И м/у аккум. и регистром R0

A =00000000B = 00H

;инверсия аккумулятора

A =11111111B = 0FFH

;инверсия шестого бита аккумулятора

A =10111111B = 0BFH

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой50H

До:

(50H)=0CAH =11001010B

A     =0BFH=10111111B

После:

A          =01110101B = 75H

;инверсия аккумулятора

A          =10001010B = 8AH    

25. Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:

    

MOV A,#34h

MOV R0,#10H

MOV @R0,#1CH

              

ANL  A,R0

              

CPL  A

              

CPL  ACC.3

              

XRL A,@R0

              

CPL  A

A=?

A =00110100B = 34H

R0=00010000B = 10H

;запись в 10H ячейку числа 01CH

(10H)=01CH

;операция И м/у аккум. и регистром R0

A =00010000B = 10H

;инверсия аккумулятора

A =11101111B = 0EFH

;инверсия третьего бита аккумулятора

A =11100111B = 0E7H

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой10H

До:

(10H)= 1CH =00011100B

A     =0E7H=11100111B

После:

A          =11111011B = 0FBH

;инверсия аккумулятора

A          =00000100B =  04H    

  26. Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:

MOV A,#2Eh

MOV R0,#40H

MOV @R0,#0AFH

              

ANL  A,R0

              

CPL  A

              

CPL  ACC.3

              

XRL A,@R0

 

             

CPL  A

A=?

A =00101110 B = 2EH

R0=01000000 B = 40H

;запись в 40H ячейку числа 0AFH

(40H)=0AFH

;операция И м/у аккум. и регистром R0

A =00000000B = 00H

;инверсия аккумулятора

A =11111111B = FFH

;инверсия третьего бита аккумулятора

A =11110111B = 0F7H

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой 40H

До:

(40H)= 0AFH =10101111B

A     =0F7H= 11110111B

После:

A           =01011000B = 58H

;инверсия аккумулятора

A           =10100111B =  0A7H    

27. Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:

  MOV A,#0Eh

MOV R0,#20H

MOV @R0,#05

ANL  A,R0

CPL  A

CPL  ACC.0

XRL A,@R0

CPL  A

A=?

A =00001110 B = 0EH

R0=00100000 B = 20H

;запись в 20H ячейку числа 05H

(20H)=05H

;операция И м/у аккум. и регистром R0

A =00000000B = 00H

;инверсия аккумулятора

A =11111111B = FFH

;инверсия нулевого бита аккумулятора

A =11111110B = 0FEH

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой20H

До:

(20H)=  05H =00000101B

A     =0FEH= 11111110B

После:

A           =11111011B = 0FBH

;инверсия аккумулятора

A           =00000100B =  04H    

       28. Проанализируйте следующий  фрагмент программы  и определите содержимое А:

MOV A,#0AEh

MOV R0,#51H

MOV @R0,#0EEH

              

ANL  A,R0

              

CPL  A

              

CPL  ACC.2

              

XRL A,@R0

              

CPL  A

A=?        

A =10101110B = 0AEH

R0=01010001B = 51H

;запись в 51H ячейку числа 0EEH

(51H)=0EEH

;операция И м/у аккум. и регистром R0

A =00000000B = 00H

;инверсия аккумулятора

A =11111111B = FFH

;инверсия второго бита аккумулятора

A =11111011B = 0FBH

;исключающее ИЛИ м/у аккум. и ячейкой51H

До:

(51H)= 0EEH =11101110B

A     =0FBH= 11111011B

После:

A           =00010101B = 15H

;инверсия аккумулятора

A           =11101010B = 0EAH    

  1.  Разработайте фрагмент программы для ожидания и подсчета количества импульсных сигналов поступающих в разряд порта P1.2  микроконтроллера. Максимальное число счета до 99, после чего счет начинается сначала.

; число импульсов записывается в аккумулятор

WAIT_SIGNAL: CLR  A      ; Очистка   аккумулятора

WAIT_0:  JB  P1.2, WAIT_0 ; Программное ожидание сигнала 1-0-1

WAIT_1:  JNB    P1.2, WAIT_1 ;Если импульс поступил, то

CLR   C

INC   A             ;инкрементировать А

DA    A                ;  Десятичная  коррекция  результата  А

CJNE   A,#99H,WAIT_0; Проверка на число 99H, если равно, то

JMP  WAIT_SIGNAL ; начать счет сначала  

  1.  Разработайте фрагмент программы для ожидания и подсчета количества импульсных сигналов поступающих в разряд порта P2.2 микроконтроллера.

Максимальное число счета до 50, после чего счет начинается сначала.

; число импульсов записывается в аккумулятор

WAIT_SIGNAL: CLR  A      ; Очистка   аккумулятора

WAIT_0:  JB  P2.2, WAIT_0 ; Программное ожидание сигнала 1-0-1

WAIT_1:  JNB    P2.2, WAIT_1 ;Если импульс поступил, то

CLR   C

INC   A             ;инкрементировать А

DA    A                ;  Десятичная  коррекция  результата  А

CJNE   A,#50H,WAIT_0; Проверка на число 50H, если равно, то

JMP  WAIT_SIGNAL ; начать счет сначала  

  1.  Разработайте фрагмент программы для ожидания и подсчета количества импульсных сигналов поступающих в разряд порта P3.1 микроконтроллера. Максимальное число счета до 30, после чего счет начинается сначала.

; число импульсов записывается в аккумулятор

WAIT_SIGNAL: CLR  A      ; Очистка   аккумулятора

WAIT_0:  JB  P3.1, WAIT_0 ; Программное ожидание сигнала 1-0-1

WAIT_1:  JNB    P3.1, WAIT_1 ;Если импульс поступил, то

CLR   C

INC   A             ;инкрементировать А

DA    A                ;  Десятичная  коррекция  результата  А

CJNE   A,#30H,WAIT_0; Проверка на число 30H, если равно, то

JMP  WAIT_SIGNAL ; начать счет сначала  

  1.  Разработайте фрагмент программы для ожидания и подсчета количества импульсных сигналов поступающих в разряд порта P2.5 микроконтроллера. Максимальное число счета до 66, после чего счет начинается сначала.

; число импульсов записывается в аккумулятор

WAIT_SIGNAL: CLR  A      ; Очистка   аккумулятора

WAIT_0:  JB  P2.5, WAIT_0 ; Программное ожидание сигнала 1-0-1

WAIT_1:  JNB    P2.5, WAIT_1 ;Если импульс поступил, то

CLR   C

INC   A             ;инкрементировать А

DA    A                ;  Десятичная  коррекция  результата  А

CJNE   A,#66H,WAIT_0; Проверка на число 66H, если равно, то

JMP  WAIT_SIGNAL ; начать счет сначала  

  1.  Разработайте фрагмент программы для ожидания и подсчета количества импульсных сигналов поступающих в разряд порта P0.2 микроконтроллера. Максимальное число счета до 70, после чего счет начинается сначала.

; число импульсов записывается в аккумулятор

WAIT_SIGNAL: CLR  A      ; Очистка   аккумулятора

WAIT_0:  JB  P0.2, WAIT_0 ; Программное ожидание сигнала 1-0-1

WAIT_1:  JNB    P0.2, WAIT_1 ;Если импульс поступил, то

CLR   C

INC   A             ;инкрементировать А

DA    A                ;  Десятичная  коррекция  результата  А

CJNE   A,#70H,WAIT_0; Проверка на число 70H, если равно, то

JMP  WAIT_SIGNAL ; начать счет сначала  

МОДЕЛИРОВАНИЕ

Задача №1

Используя структурную схему системы регулирования и данные, приведенные в таблице, выполнить следующее:

а) определить коэффициент передачи звена обратной связи Кос.,

б) выбрать тип регулятора и определить его параметры:

в) с помощью моделирования на ЭВМ рассчитать реакцию системы, изменение задающего и возмущающего воздействий.

Решение:

Объект – инерционное звено 2 порядка

      

Задача №2

Используя структурную схему системы регулирования и данные, приведенные в таблице, выполнить следующее:

а) определить коэффициент передачи звена обратной связи Кос.,

б) выбрать тип регулятора и определить его параметры:

в) с помощью моделирования на ЭВМ рассчитать реакцию системы, изменение задающего и возмущающего воздействий.

Решение:

Объект – инерционное звено 2 порядка

      

     

Задача №3

Используя структурную схему системы регулирования и данные, приведенные в таблице, выполнить следующее:

а) определить коэффициент передачи звена обратной связи Кос.,

б) выбрать тип регулятора и определить его параметры:

в) с помощью моделирования на ЭВМ рассчитать реакцию системы, изменение задающего и возмущающего воздействий.

Решение:

Объект – инерционное звено 2 порядка

      

Задача №4

Используя структурную схему системы регулирования и данные, приведенные в таблице, выполнить следующее:

а) определить коэффициент передачи звена обратной связи Кос.,

б) выбрать тип регулятора и определить его параметры:

в) с помощью моделирования на ЭВМ рассчитать реакцию системы, изменение задающего и возмущающего воздействий.

Решение:

Объект – интегратор W0(p)=

  1.         

  1.  W0(p)== 

Но П-регулятор не восстанавливает значение Х после приложения возмущения!

Поэтому используем ПИ-регулятор: K=1,786, τp = 4Tμ = 4*0,07=0,28.

; фильтр

Задача №5

1. Определить тип объекта (статический или астатический).

2. Определить коэффициент передачи и постоянные времени.

3. Записать передаточную функцию объекта.

Решение:

  1.  статический
  2.  К=0,6/0,2=3, Т= 0,3
  3.  апериодическое звено 1-го порядка

Задача №6

1. Определить тип объекта (статический или астатический).

2. Определить коэффициент передачи и постоянные времени.

3. Записать передаточную функцию объекта.

Решение:

  1.  статический
  2.  К=0,6/0,2=3, Т= 0,3
  3.  апериодическое звено 1-го порядка

Задача №7

1. Определить тип объекта (статический или астатический).

2. Определить коэффициент передачи и постоянные времени.

3. Записать передаточную функцию объекта.

Решение:

  1.  статический
  2.  К=0,4/0,2=2,

из графика: Т12=8

а=0,73     b=0,4 (относительно)

Т1=8*0,525=4,198

Т2=8-4,1298=3,802

  1.  апериодическое звено 2-го порядка

Задача №8

1. Определить тип объекта (статический или астатический).

2. Определить коэффициент передачи и постоянные времени.

3. Записать передаточную функцию объекта.

Решение:

  1.  статический
  2.  К=0,79/0,2=3,95     Т= 5,3     
  3.  апериодическое звено 1-го порядка с запаздыванием

 

Задача №9

1. Определить тип объекта (статический или астатический).

2. Определить коэффициент передачи и постоянные времени.

3. Записать передаточную функцию объекта.

Решение:

  1.  статический
  2.  К=1,5 Т= 0,3
  3.  апериодическое звено 1-го порядка

Задача №10

1. Определить тип объекта (статический или астатический).

2. Определить коэффициент передачи и постоянные времени.

3. Записать передаточную функцию объекта.

Решение:

  1.  статический
  2.  К=0,4/0,2=2, Т= 20
  3.  апериодическое звено 1-го порядка

Задача №11

1. Определить тип объекта (статический или астатический).

2. Определить коэффициент передачи и постоянные времени.

3. Записать передаточную функцию объекта.

Решение:

  1.  статический
  2.  К=1,5 Т= 0,3
  3.  апериодическое звено 1-го порядка

Задача №12

Задача №13

Определить передаточную функцию регулятора.

Рассчитать параметры передаточной функции.

Провести моделирование переходных процессов при заданных входных воздействиях. Привести график.

R0=200 Ом       R1=40 Ом        С=0.5Ф

Решение:

интегратор

Задача №14

Определить передаточную функцию регулятора.

Рассчитать параметры передаточной функции.

Провести моделирование переходных процессов при заданных входных воздействиях. Привести график.

R0=50Ом       R1=25 Ом        С=4Ф

Решение:

интегратор

Задача №15

Определить передаточную функцию регулятора.

Рассчитать параметры передаточной функции.

Провести моделирование переходных процессов при заданных входных воздействиях. Привести график.

R0=200Ом       R1=50 Ом        С=1Ф

Решение:

ПИ-звено

Задача № 16

Определить передаточную функцию регулятора.

Рассчитать параметры передаточной функции.

Провести моделирование переходных процессов при заданных входных воздействиях. Привести график.

R=50Ом   С=4Ф

Решение:

интегратор

Задача №17

Определить передаточную функцию регулятора.

Рассчитать параметры передаточной функции.

Провести моделирование переходных процессов при заданных входных воздействиях. Привести график.

R0=200Ом       R1=100 Ом        С=0.5Ф

Решение:

ПИ-звено

Задача №18

Определить передаточную функцию регулятора.

Рассчитать параметры передаточной функции.

Провести моделирование переходных процессов при заданных входных воздействиях. Привести график.

R0=25Ом       R1=10 Ом        С=5Ф

Решение:

интегратор

ПОПК

  1.  При нажатии на кнопку №1 загораются лампочки №1, №2, №3, №4, №5.

Через 2 секунды – гаснет лампочка №1,

     еще через 2 секунды  – гаснет лампочка №2,

     еще через 2 секунды  – гаснет лампочка №3,

     еще через 2 секунды  – гаснет лампочка №4,

     еще через 2 секунды  – гаснет лампочка №5,

Если нажать на кнопку № 7 сразу гаснут все лампочки.

  1.  При нажатии на кнопку №1 лампочка загорается, и через 3 сек. гаснет. Кнопка №2 обрывает процесс в любой момент времени.

  1.  При нажатии на кнопку №1 лампочка загорается через 2 сек. Кнопка №2 обрывает процесс в любой момент времени

  1.  При нажатии на кнопку №1 или кнопку №2 загорается лампочка №1,  и через 5 секунд гаснет. При нажатии на кнопку №3 гаснет сразу.

  1.  При нажатии на кнопку №1 или кнопку №2, через 3 секунды загорается лампочка №1,  а при нажатии на кнопку №3 или кнопку №4 – лампочка гаснет.

  1.  При нажатии на кнопку №1 и кнопку №2 загорается лампочка №1, и через 5 секунд гаснет. При нажатии на кнопку №3 гаснет сразу.

  1.  При нажатии на кнопку №1 и кнопку №2, через 7 секунд загорается лампочка №1,  а при нажатии на кнопку №3 и кнопку №4 – лампочка гаснет.

  1.  При нажатии на кнопку №1 загорается лампочка №1,  и через 4 секунды  - лампочка №2. При нажатии на кнопку №2 или кнопку №3  обе лампочки гаснут.

  1.  При нажатии на кнопку №1 загорается лампочка №1, через 2 секунды она гаснет и загорается лампочка №2 а при нажатии на кнопку №2 обе лампочки гаснут.

  1.  При нажатии на кнопку №1 или кнопку №2 , через 3 секунды загорается лампочка №1, при нажатии на кнопку №3 лампочка№1 гаснет и загорается лампочка №2.

  1.  При нажатии на кнопку №1 или кнопку №2  загорается лампочка №1, и гаснет через 3,5 секунды. При нажатии на кнопку №3 лампочка№1 гаснет сразу.

  1.  При нажатии на кнопку №1 , через 2 секунды загорается лампочка №1, а при нажатии на кнопку№2   через 3 секунды загорается лампочка №2.  При нажатии на кнопку №3 обе лампочки гаснут.

  1.  При нажатии на кнопку №1  загорается лампочка №1, и через 5 секунд гаснет, а еще через 3 секунды загорается лампочка №2. При нажатии на кнопку №3 обе лампочки гаснут.

  1.  При нажатии на кнопку №1  через 3 секунды загорается лампочка №1, и гаснет через 5 секунд. При нажатии на кнопку №2 лампочка№1 гаснет сразу.

  1.  При нажатии на кнопку №1 загорается лампочка, через 4 секунды загорается лампочка №2 Обе лампочки горят 7 секунд после чего гаснут. При нажатии на кнопку №2  обе лампочки гаснут.

  1.  При нажатии на кнопку №1 загораются лампочка№1 и лампочка №2. Лампочка №2 гаснет через 5 секунд, а лампочка №1 гаснет через 3 секунды после нажатия на кнопку №2.

№17: При нажатии на кнопку «ПУСК», лампочка начинает работать в мигающем режиме - 1сек горит, 0,5 сек остается погашенной. После семи миганий процесс останавливается. При нажатии на кнопку «Стоп» процесс обрывается.

№18: При нажатии на кнопку «ПУСК» лампочка работает в мигающем режиме с периодом в 1 секунду. Мигнув 5 раз, остается погашенной, и вновь возобновляет работу при повторном нажатии на кнопку «ПУСК». Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№19: При нажатии на кнопку «ПУСК» первая  лампочка загорается, и через 3 сек гаснет. После этого загорается вторая лампочка и гаснет через 2 сек. Цикл работы начинается снова, и в таком попеременном режиме лампочки работают 5 раз. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№20: При нажатии на кнопку «ПУСК» обе лампочки загораются. Первая  лампочка гаснет через 2 сек ,а  вторая лампочка гаснет через 4 сек. В погашенном состоянии лампочки находятся 3 сек, после чего работа возобновляется. Отработав таким образом 4 цикла процесс останавливается и возобновляется после повторного нажатия на кнопку «ПУСК». Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№21: При нажатии на кнопку «ПУСК» обе лампочки начинают работать в мигающем режиме. Первая  лампочка 3 сек горит 2 сек погашена, а вторая лампочка имеет период 1 сек Количество миганий второй лампочки подсчитывается, и после семи миганий процесс останавливается. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№22: При нажатии на кнопку «ПУСК» обе лампочки начинают работать в мигающем режиме. Первая  лампочка 2 сек горит, 2 сек погашена,  а  вторая лампочка мигает с периодом 1 сек. Количество миганий первой лампочки подсчитывается, и после семи миганий в течении 2 секунд загорается третья лампочка  и процесс останавливается. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№23: При нажатии на кнопку «ПУСК»  лампочка начинает работать в мигающем режиме - 3 сек горит, 2 сек погашена . Количество миганий  лампочки подсчитывается, и после семи миганий в течении 2 сек горит третья лампочка и процесс останавливается. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№24: См. №21.

     № 25: При нажатии на кнопку «ПУСК» лампочка №1 начинает работать в мигающем режиме: 0,5 сек горит, 0,5 ссек погашена. После 4 миганий включается лампочка №2, которая 1 сек горит, 1 сек погашена. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№ 26: При нажатии на кнопку «ПУСК» лампочка №1 начинает работать в мигающем режиме: 0,5 сек горит, 0,5 сек погашена. После 7 миганий включается лампочка №2, которая 1 сек горит, 1 сек погашена. После трех миганий процесс останавливается. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№ 27: При нажатии на кнопку «ПУСК» лампочка №1 начинает работать в мигающем режиме: 0,5 сек горит, 0,5 сек погашена. После 4 миганий  лампочка  горит непрерывно. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№ 28: При нажатии на кнопку «ПУСК» лампочка №1 начинает работать в мигающем режиме: 0,5 сек горит, 0,5 сек погашена. После 6 миганий лампочка  горит непрерывно в течение 3 сек – затем гаснет. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№ 29: См.  25.

№ 30: При нажатии на кнопку «ПУСК» обе лампочки  начинают работать в противофазном мигающем режиме: 0,5 сек горят, 0,5 сек погашены. После 4 миганий включается лампочка №3, которая 1 сек горит, 1 сек погашена. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№ 31: При нажатии на кнопку «ПУСК» обе лампочки  начинают работать в противофазном мигающем режиме: 0,5 сек горят, 0,5 сек погашены. После 4 миганий включается лампочка №3 на 5 секунд, после чего гаснет. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.

№ 32: При нажатии на кнопку «ПУСК» обе лампочки  начинают работать в противофазном мигающем режиме: 0,5 сек горят, 0,5 сек погашены. После 7 миганий в дополнение включается лампочка №3, которая 1 сек горит, 1 сек погашена. После 5 миганий третьей лампочки процесс останавливается. Кнопка «СТОП» обрывает процесс.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54749. Сухан 62 KB
  - Çапла вара çантлăк кашни кунах улшăнса тăрать.Нумай чухне, çакăн пек çанталăкра, çынсем чирлеççĕ. Сирĕн хушăра та чирлекенсем çук. Ку питĕ савăнтарать. Чирлес мар тесе мĕн тумалла-ши?
54750. Задачи на движение 98 KB
  Оборудование – интерактивная доска (или мультимедиа проектор), компьютер, конверты с заданиями, чистые карточки для записи слов, фломастеры, цветовые жетоны для распределения по группам.
54751. ОТСУТСТВИЕ ВРЕДНЫХ ПРИВЫЧЕК – ЗАЛОГ ЗДОРОВЬЯ 48 KB
  Цель: формирование у учащихся представления о вредных привычках и их влиянии на организм человека. выяснить как дети относятся к различным вредным привычкам; сформировать негативное отношение к вредным привычкам.
54752. Кровь – это жизнь 276 KB
  Учитель: Как по другому мы называем постоянство внутренней среды Дети: Гомеостаз Учитель: Какие параметры гомеостаза или мы их еще называли биологические константы вы знаете Дети: температура тела артериальное давление состав крови пульс и т. Как нельзя себе представить государство без транспортных линий связи так нельзя понять существование человека без движения крови по сосудам когда во все органы и ткани разносятся кислород вода белки и другие...
54753. Глобальные проблемы атмосферы 70 KB
  Чем больше производится вредных выбросов в атмосферу тем больше ее кислотность и больше кислот содержится в обыкновенном дожде. Вопросы к теме Кислотные дожди примерный вариант: Какие из газообразных оксидов формируют естественную кислотность осадков В чем проявляет себя синдром кислотных частиц Какие из газообразных оксидов преимущественно влияют на подкисление атмосферных осадков сверх нормы Какие из производств являются поставщиками в атмосферу кислотообразующих веществ Оказывают ли подкисляющее действие на атмосферную...
54754. Опера М.И. Глинки «Иван Сусанин» 163.5 KB
  Задачи урока: Способствовать осознанию детьми мотивов поведения героев и определению личностного отношения к событиям и персонажам. Развивать умение чувствовать настроение героя музыкального произведения. Воспитывать чувство гордости за русский народ, патриотизм. Способствовать накоплению навыков работы с литературой.
54755. Модель «совокупный доход – совокупные издержки» 59.84 KB
  Однако сами издержки бывают внешними (явными) и внутренними (неявными). К внешним издержкам относятся платежи внешним (по отношению к данной фирме) поставщикам.
54756. Природа в опасности! Охрана природы 1.36 MB
  Развитие у детей умения осуществлять самоконтроль. Развитие восприятия: Развитие целостности предметности осмысленности восприятия. Развитие речи: Развитие диалогической и монологической речи развитие содержательности понятности и выразительности речи. Развитие памяти: Развитие образной эмоциональной словесно-логической памяти.
54757. Проценты 58 KB
  Цели урока: Формирование у учащихся понятия Процент; умений перевода процентов в дробь и обратно; умений нахождения процента от числа разными способами; Развитие кругозора и математической культуры у учащихся; Воспитание активности аккуратности точности. Тип урока: комбинированный Время проведения: 40 минут Оснащение: опорный конспект заранее приготовленные записи на доске прилагается презентация по теме Ход урока: Этап урока Деятельность учителя Деятельность ученика Организационный момент...