Блог викладача ВПУ №4 м.Хмельницького Бик Ніни Василівни: уроки Інформаційні технології

Уроки з предмету "Інформаційні технології"

Урок 1

ВСТУП ДО ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Сучасний етап розвитку суспільства характеризується різким збільшенням обсягів виробництва і номенклатури виробів, зростанням їх складності, широким застосуванням складних машин і механізмів, впровадженням сучасних технологій. Різко зросли інформаційні потоки у виробництві. Здійснення всього цього неможливо без застосування інформаційних і комп'ютерних технологій.

Виробництво товарів здійснюється в технологічному процесі. Технологічний процес є окремим випадком фізичних процесів, що відбуваються у навколишньому світі. Фізичним процесом називається послідовна зміна стану об'єкта. Фізичні процеси протікають у навколишній природі (сходить і заходить сонце, віє вітер, йде дощ, відбувається виверження вулканів, утворюються і зникають циклони, проходять сонячні і місячні затемнення тощо). Розрізняють такі види фізичних процесів:

механічні (рух фізичних тіл, тобто зміна положення у просторі і часі);
теплові процеси (нагрівання та охолодження тіл, що пов'язані зі зміною теплової енергії);
електромагнітні процеси (процеси перетворення електричної та магнітної енергії);
оптичні процеси (випромінювання чи поглинання світлових променів, інтерференція, дифракція, поляризація);
хімічні процеси ( хімічні реакції, тобто перетворення одних речовин в інші, утворення розчинів);
процеси ядерного перетворення тощо.

На деякі фізичні процеси людина не може впливати, тобто не може ними керувати, вона може їх тільки спостерігати, наприклад, зміни пір року, утворення припливів і відпливів, землетруси і виверження вулканів.

Фізичні процеси, параметри яких можна вимірювати і на хід яких можна впливати, вважаються технічними процесами.

Технічні процеси, спеціальним чином організовані для виробництва продукції, називаються технологічними процесами. Технологічними процесами є також виробництво енергії, зокрема електроенергії, теплової енергії.

Вплив на технічний процес з метою зміни його протікання в потрібному напрямку називається керуванням процесом. Керування може здійснюватися безпосередньо людиною, і тоді воно називається ручним керуванням, а може і без участі людини, і в такому разі воно називається автоматичним керуванням. Якщо керування здійснюється за частковою участю людини, то таке керування називається автоматизованим.

Щоб можна було управляти об’єктом необхідне існування набору правил, що дозволяють досягнути поставленої мети (тобто алгоритму керування) i пристрою керування що може виконати цей алгоритм. Керування може здійснювати безпосередньо людина, і тоді воно називається ручним керуванням, а може і без участі людини, і в такому випадку воно називається автоматичним керуванням. Якщо керування здійснюється за частковою участю людини, то таке керування називається автоматизованим.

Термін автоматичний і автоматизований походить від грецького слова automatos — самодіючий, тобто такий, який діє сам по собі, без участі людини. Наука, яка займається вивченням таких пристроїв, їх побудовою і застосуванням на практиці, називається автоматикою. Автоматизація — це практичне втілення досягнень автоматики в практику для вирішення конкретних завдань керування технологічними процесами.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Що називається фізичним процесом?

2. Назвіть види фізичних процесів.

3. Які фізичні процеси вважають технічними?

4. Що таке технологічний процес?

5. Що називають керуванням?

6. Що може бути об’єктом керування?

7. Яке керування називають автоматичним?

Урок 2

Системи управління
автоматизованим обладнанням

1. Виробничий процес.
Керування виробничим процесом

Виробничий процес являє собою сукупність діяльності людей і засобів праці, необхідних на даному підприємстві для виготовлення продукції, тобто це сукупність взаємозв’язаних процесів праці, а іноді й природних процесів, в результаті яких вихідні матеріали та напівфабрикати перетворюються в готову продукцію.

Технологічний процес є частиною виробничого процесу, що містить цілеспрямовані дії зміни і встановлення стану предмета праці. Завершена частина технологічного процесу, що виконується на одному робочому місці, називається технологічною операцією.

Класифікація виробничих процесів.

Залежно від призначення виділяють основні, допоміжні та обслуговуючі виробничі процеси.

Основні виробничі процеси призначені для безпосередньої зміни форми або стану матеріалу товарної продукції. Наприклад, на автомобілебудівному об’єднанні це процеси виготовлення деталей і автомобіля в цілому; на інструментальних заводах – це виготовлення інструменту.

Допоміжними виробничими процесами називаються процеси, в результаті яких виготовляється продукція, яка використовується на самому виробництві, щоб забезпечити нормальне функціонування основних процесів. Наприклад, виготовлення засобів технологічного оснащення, засобів автоматизації та механізації власного виробництва, запчастин для ремонту обладнання, виробництво електроенергії, пари, газу на підприємстві.

Обслуговуючі виробничі процеси забезпечують основні та допоміжні процеси послугами, необхідними для їх нормального функціонування. До них належать транспортні та складські процеси.

2. Автоматизація технологічних процесів

Автоматизація технологічного процесу – сукупність методів і засобів, призначена для реалізації системи або систем, що дозволяють здійснювати управління самим технологічним процесом без безпосередньої участі людини, або залишення за людиною права ухвалення найбільш відповідальних рішень.

Як правило, в результаті автоматизації технологічного процесу створюється АСУ ТП.

Основа автоматизації технологічних процесів — це перерозподіл матеріальних, енергетичних і інформаційних потоків відповідно до прийнятого критерію управління (оптимальності).

Цілі автоматизації.

Основними цілями автоматизації технологічного процесу є:

· Підвищення ефективності виробничого процесу.

· Підвищення безпеки.

· Підвищення екологічності.

· Підвищення економічності.

Завдання автоматизації і їх рішення.

Цілі досягаються за допомогою вирішення наступних завдань автоматизації технологічного процесу:

· Поліпшення якості регулювання

· Підвищення коефіцієнта готовності устаткування

· Поліпшення ергономіки праці операторів процесу

· Забезпечення достовірності інформації про матеріальні компоненти, вживані у виробництві

· Зберігання інформації про хід технологічного процесу і аварійні ситуації

Вирішення завдань автоматизації технологічного процесу здійснюється при допомозі:

· впровадження сучасних методів автоматизації;

· впровадження сучасних засобів автоматизації.

Автоматизація технологічних процесів в рамках одного виробничого процесу дозволяє організувати основу для впровадження систем управління виробництвом і систем управління підприємством.

Термін «автоматизований» на відміну від терміну «автоматичний» підкреслює необхідність участі людини в окремих операціях, як в цілях збереження контролю над процесом, так і у зв'язку з складністю або недоцільністю автоматизації окремих операцій.

3. Автоматизовані системи керування

Сукупність об'єкта керування i пристрою керування, взаємодія яких приводить до досягнення мети називається системою керування. Пристрій керування управляє об’єктом за допомогою різноманітних виконуючих механізмів. В сучасних автоматичних системах керування пристроєм керування є комп’ютер.

Кожна система керування має вхід i вихід, між якими існує зв’язок, який називається зворотним зв’язком. Зворотний зв'язок буває двох видів: позитивний i негативний.

Зворотний зв'язок між виходом i входом системи, при якому зміни параметрів на виході системи спричиняють зміни на вході системи в ту саму сторону називається позитивним зворотним зв'язком.

Зворотний зв’язок між виходом i входом системи, при якому зміни параметрів на виході системи в одну сторону спричиняють зміни на вході системи в другу сторону - називається негативним зворотним зв’язком

В системах керування як правило використовується негативний зворотний зв’язок, оскільки позитивний веде до не бажаних наслідків.

Нинішнє становище в сфері наукового та технічного розвитку України свідчить про те, що економічне зростання тісно пов'язане із застосуванням автоматизаційних систем різного рівня. Наприклад, розвиток виробничих потужностей, торгівлі та сфери послуг на початку XXI століття стало ймовірним завдяки тому, що в усі сфери людського життя увійшли системи автоматизації процесів, що включають в себе підсистеми і деякі функціональні вузли.

Автоматизована система керування технологічними процесами являє собою сукупність апаратних і програмних засобів, які виробляють управління і контроль за різними виробничими процесами, підтримуючи зворотний зв'язок і впливаючи на їхній хід. У разі відхилення якогось процесу від заданих параметрів, сама система оптимізує і регулює управління.

На сьогоднішньому етапі розвитку науки і промисловості спостерігається етап інтеграції систем АСУВ (автоматизовані системи управління виробництвом) та стандартних АСУ ТП , що дає можливість значно вдосконалити процеси управління сучасним підприємством.

4. Класифікація АСУ

Класифікацію АСУ проводять за різними ознаками.

1. За рівнем управління:

§ Загальнодержавна автоматизована система(ЗДАС) - автоматизована система збору і обробки інформації для обліку, планування і управління народним господарством на базі державної мережі обчислювальних центрів (ДМОЦ) і єдиної автоматизованої системи зв'язку країни.

§ Галузева автоматизована система управління(ГАСУ) - АСУ міністерства або відомства, призначена для управління підвідомчими організаціями як автономно, так і у складі ЗДАС.

§ Територіальна АСУ - Система, призначена для управління адміністративно-територіальним районом (республіки, краю, області, району, міста) як автономно, так і у складі ГАСУ і (або) ЗДАС.

§ АСУ виробничим об'єднанням(фірмою) - призначена для управління виробничим об'єднанням (фірмою) як автономно, так і у складі ГАСУ і (або) ЗДАС.

§ АСУ підприємством (АСУП) - призначена для управління підприємством як автономно, так і в складі АСУ, виробничим об'єднанням і (або) АСУ фірмою.

2. За характером об'єкта управління:

§ АСУ технологічним процесом (АСУ ТП) - призначена для безпосереднього управління технологічним процесом.

§ Автоматизована система організаційного управління (АСОУ) - призначена для управління колективами людей в економічних і соціальних системах.

§ Інтегрована система управління - об'єднуюча в одну систему АСОУ і АСУ ТП.

3. За функціональним призначенням.

Виділяють АСУ планових розрахунків (АСПР); матеріально-технічного постачання (АСУ МТП); державної статистики (АСДС); науково-технічного прогресу (АСУ НТП) і т.п.

4. За характером виробництва.

Розрізняють АСУП для підприємств з виробництвом безперервного типу; дискретного (дрібносерійне і одиничне виробництво) і безперервно-дискретного (поточно-масове та великосерійне виробництво).

Контрольні питання

1. Що являє собою виробничий процес?

2. Що таке технологічний процес?

3. Опишіть класифікацію виробничих процесів.

4. Що розуміють під керуванням виробничим процесом?

5. Які існують види керування виробничим процесом?

6. Що таке автоматизація технологічного процесу?

7. Що є цілями автоматизації виробничого процесу?

8. В чому полягають завдання автоматизації виробничого процесу?

9. Що називається системою керування?

10. Що називається позитивним зворотнім зв'язком? негативним зворотнім зв'язком?

11. Який вид зворотного зв'язку використовується в системах керування?

12. Що являє собою автоматизована система керування?

13. За якими ознаками можна класифікувати автоматизовані системи управління?

14. Які АСУ виділяють:

а) за рівнем управління?

б) за характером об'єкта управління?

в) за функціональним призначенням?

г) за характером виробництва?

Урок 3

Автоматизація виробничих процесів

1. Автоматизація виробництва

Потокове виробництво у своєму розвитку йде шляхом автоматизації.

Комплексно-механізоване і автоматизоване потокове виробництво - це система машин, устаткування, транспортних засобів, що забезпечує строго узгоджене в часі виконання всіх стадій виготовлення виробів, починаючи від отримання вихідних заготовок і кінчаючи контролем (випробуванням) готового виробу і випуску продукції через рівні проміжки часу.

Спочатку були створені автоматичні лінії та жорсткі заводи-автомати. З появою електронно-програмного управління створювалися верстати з числовим програмним керуванням (ЧПК), обробні центри та автоматичні лінії, що містять як компонент обладнання з програмним управлінням.

Автоматизація виробничого процесу досягається шляхом використання систем машин-автоматів, що являють собою комбінацію різнорідного устаткування та інших технічних пристроїв, розташованих у технологічній послідовності й об’єднаних засобами транспортування, контролю та управління для виконання часткових процесів виготовлення виробів. Особливо важливу роль при цьому відіграє комплексна автоматизація виробництва, коли без безпосереднього втручання людини, але під її контролем машинами-автоматами здійснюються всі процеси виробництва — від надходження сировини до виходу готового продукту.

Під автоматизацією виробництва розуміють процес, під час якого всі або переважна частина операцій, що потребують фізичних зусиль робітника, передаються машинам і здійснюються без його особистої участі, крім функції налагодження, нагляду і контролю.

2. Гнучка автоматизована система

Під гнучкістю виробництва розуміють його здатність без будь-яких суттєвих змін техніки, технології та організації виробництва забезпечувати освоєння нових виробів у найкоротший термін і з мінімальними затратами праці та матеріальними ресурсами незалежно від зміни конструктивних і технологічних характеристик виробів.

Основний показник – ступінь гнучкості – визначається кількістю витраченого часу та необхідних додаткових витрат при переході на випуск нової продукції.

Виділяють чотири основних групи гнучкого виробництва.

Перша група передбачає жорстку технологію виробництва для виготовлення однієї деталі. По закінченні випуску деталі обладнання не може використовуватись для виготовлення нової.

Друга група заснована на технології виробництва, яка може перебудовуватись. Обладнання може використовуватись для виготовлення нового виробу. Прикладом може слугувати автоматична лінія з агрегатних верстатів.

Третя група заснована на переналагоджувальних технологічних процесах та обладнанні, призначеному для одночасного випуску групи деталей. Щоб перейти на виготовлення деталей конкретного типу, потрібна перебудова, регулювання окремих вузлів, а також заміна деяких пристроїв з наявного комплекту. Переналагодження потребує більш короткої зупинки виробництва, ніж перебудова (1–5 хв). До цієї групи відносяться верстати-автомати, автоматичні лінії на їх базі або на базі спеціалізованих верстатів.

Четверта група заснована на гнучкій технології виробництва та обладнанні, пристосованому до високого рівня автоматизації. Для переходу на випуск нового виробу переналагодження не потрібно.Ступінь гнучкості обмежений технічними параметрами і технологічнимпризначенням обладнання. Прикладом є інтегровані виробничі системи.

Переваги гнучкого виробництва в порівнянні з традиційним: підвищується мобільність виробництва, скорочуються терміни освоєння нової продукції, підвищується продуктивність праці, скорочується виробничий цикл, знижуються витрати на виробництво.

Гнучка виробнича система(ГВС) – це сукупність в різних сполученнях обладнання з ЧПУ, роботизованих технологічних комплексів(РТК), гнучких виробничих модулів, окремих одиниць технологічногообладнання з ЧПУ і систем забезпечення їх функціонування в автоматичномурежимі протягом заданого інтервалу часу. ГВС дає можливість здійснювати автоматизоване переналагодження при виробництві виробів довільної номенклатури у встановлених межах значень їх характеристик. ГВС призначена для виконання основних виробничих процесів (заготівельних, механічної обробки та складання).

3. Гнучка виробнича система

Основними елементами ГВС є гнучкий виробничий модуль (ГВМ), роботизований технологічний комплекс (РТК) і система забезпечення функціонування.

Гнучкий виробничий модуль – це здатність автоматично переналагоджуватись і автономно функціонувати одиниці автоматичного обладнання (з ЧПУ), оснащеність її автоматизованими пристроями завантаження заготовок, видалення відпрацьованої деталі, відходів, подачі та заміни інструменту, вимірів та контролю в процесі обробки, а також пристроями діагностики поломок і відмов у роботі.

Роботизований технологічний комплекс – це сукупність одиниць технологічного обладнання, промислового робота та засобів їх оснащення, автономно функціонуюча та здійснююча багатократні цикли. РТК повинні мати автоматизоване переналагоджування та можливість впровадження в систему.

Основними характеристиками ГВМ і РТК є: здатність працювати автономно, без допомоги людини; автоматичне виконання всіх основних і допоміжних операцій; гнучкість; простота налагодження, усунення відмов основного обладнання та систем управління; сумісність з обладнанням традиційного та гнучкого виробництва; високий ступінь завершеності обробки деталей; висока економічна ефективність при правильній експлуатації та інші.

Існують ГВС повного технологічного циклу, на якій деталі або вироби оброблюються із 100-відсотковою готовністю для складання, та ГВС неповного циклу, коли для завершення виготовлення деталі потрібні додаткові операції на обладнанні поза цієї системи. ГВС можуть бути представлені у вигляді гнучких автоматизованих ліній (ГАЛ), обладнання яких розташоване по технологічному маршруту в заданій послідовності, та гнучких автоматичних дільниць (ГАД), в яких допускається вільне розташування обладнання в будь-якій послідовності та гнучких автоматичних цехів (ГАЦ).

Інтеграція ГВМ та РТК, потім ГАЛ, ГАД та ГАЦ, функціональних підсистем САПР, АСУТП в єдину виробничу систему перетворюють її в гнучке автоматизоване виробництво (ГАВ).

Повністю інтегровані гнучкі виробництва ще не побудовані. Початок цьому покладено впровадженням ГВС. Так, побудовані типові комплексно-автоматизовані ділянки з обладнання з ЧПУ, з використанням ЕОМ, призначені для обробки деталей типу тіл обертання.

Впровадження гнучких автоматизованих комплексів і виробництв дає не тільки великий економічний ефект, підвищує віддачу основних фондів, але й викликає соціально-економічні зміни у виробництві. Полегшується праця, забезпечується її безпека, покращується охорона середовища, усувається різниця між розумовою та фізичною працею, покращуються умови проживання та побуту населення.

Реалізація гнучких автоматизованих виробництв дозволяє: забезпечити швидку перебудову виробництва на випуск нової продукції; збільшити коефіцієнт змінності до 2,5…2,8, а коефіцієнт використання обладнання – до 0,85…0,9; покращити умови праці, зменшити обсяг ручних робіт, збільшити продуктивність праці та знизити собівартість продукції.

Основна концепція подальшої автоматизації промислових підприємств – інтеграція управління підприємством, технологічними процесами, виробництвом в цілому в єдиній системі на основі комп’ютерної техніки.Це створює передумови для побудови заводів-автоматів у майбутньому.

4. Гнучкі автоматизовані лінії

В основі автоматизованого виробництва лежать автоматичні лінії, які мають всі переваги потокового виробництва, дозволяють безперервність виробничих процесів поєднувати з автоматичної їх виконання.

Автоматична лінія (АЛ) - це система машин-автоматів, розміщених по ходу технологічного процесу та об'єднаних системою управління та автоматичними механізмами і пристроями для вирішення завдань транспортування, накопичення заділів, видалення відходів, зміни орієнтації. Автоматичні лінії служать для виконання в автоматичному режимі певних операцій (стадій) виробничого процесу і залежать від виду вихідних матеріалів (заготовок), габаритів, маси та технологічної складності виготовлених виробів, тому до складу АЛ може входити різна кількість обладнання: від 5-10 для виробів середньої складності до 100-150 од. обладнання при масовому виробництві складних виробів.

У комплекс АЛ входить транспортна система, призначена для подачі заготовок зі складу до накопичувачів, переміщення підвісного технологічного обладнання від одного агрегату до іншого, для транспортування зі стендів готових виробів на головну лінію або склад готової продукції.

Виділяють жорсткі (синхронні) автоматичні лінії з характерним жорстким межагрегатним зв'язком і єдиним циклом роботи верстатів і гнучкі (несинхронні) АЛ з гнучким межагрегатним зв'язком. У цьому випадку кожен верстат має індивідуальний магазин-накопичувач міжопераційних заділів. Залежно від функціонального призначення АЛ в машинобудуванні можуть бути заготівельними, механообробними, термічними, механоскладальних, складальними, контрольно-вимірювальними, пакувальними, консерваційними і комплексними.

Контрольні питання

1. Що являє собою комплексно-механізоване і автоматизоване потокове виробництво?

2. Завдяки чому досягається автоматизація виробничого процесу?

3. Що розуміють під автоматизацією виробництва?

4. В чому полягає гнучкість виробництва?

5. Який основний показник гнучкості виробництва?

6. Назвіть основні групи гнучкого виробництва.

7. В чому полягають переваги гнучкого виробництва над традиційним?

8. Що таке гнучка виробнича система?

9. Назвіть основні елементи ГВС.

10. Що являє собою гнучкий виробничий модуль?

11. Що таке роботизований технічний комплекс?

12. Що таке гнучка автоматична лінія?

13. Що входить до комплексу автоматичної лінії?

Урок 4

Організація гнучких автоматизованих виробничих систем

1. Поняття про гнучке виробництво

Гнучкість виробництва - це його здатність робити широку номенклатуру виробів і швидко і економічно здійснювати перехід від випуску одного до випуску іншого типу виробів.

Відповідно до цього гнучке виробництво повинне мати наступні три властивості:

Ø робити широку номенклатуру виробів;

Ø швидко і економічно переходити від випуску одного до випуску іншого типу виробів в межах встановленої номенклатури;

Ø допускати зміни номенклатури виробів, що випускаються, без зміни його технологічного оснащення.

Гнучке автоматичне виробництво (ГАВ) – це інтегроване автоматичне виробництво широкої номенклатури виробів, що має здатність автоматично переходити від випуску одного до випуску іншого типу виробів в межах встановленої номенклатури і допускає зміну цієї номенклатури без зміни його технологічного оснащення.

ГАВ створюються на рівні ділянки, цеху і навіть цілого підприємства і покликані забезпечити:

Ø скорочення циклу виготовлення виробів, передусім, за рахунок зменшення часу виконання контрольних, транспортних і складських операцій і міжопераційних пролежувань, що становить загалом до 95% тривалості циклу виготовлення;

Ø підвищення безперервності виробництва і використання устаткування за рахунок організації роботи в другу і третю зміни без участі робітників і обслуговуючого персоналу;

Ø зменшення тяжкості і підвищення продуктивності праці; при досить надійній роботі устаткування і хорошої стійкості інструменту ГАВ забезпечує підвищення продуктивності праці в 3-5 разів в порівнянні із звичайним виробництвом;

Ø скорочення дефіциту робочої сили за рахунок застосування безлюдної технології і вивільнення при цьому значного числа робітників.

2. Компоненти гнучкого автоматичного виробництва

Гнучке автоматичне виробництво реалізується за допомогою виробничих систем, що мають властивості гнучкості і автоматичності функціонування.

Гнучка автоматична виробнича система (ГАВС) - це виробнича система, що реалізовує гнучкий автоматичний процес виробництва і є взаємоузгодженою сукупністю верстатів з числовим програмним управлінням, промислових роботів, автоматичних транспортних засобів, автоматичних складів, центрального комп'ютера, що управляє, і обслуговуючих усі ці засоби працівників.

ГАВС включає наступні види компонентів.

1. Верстати з числовим програмним управлінням (ЧПУ). Це верстати, що мають вбудовані програмні пристрої автоматичного управління, програми робіт яких складаються на основі чисел, що отримуються безпосередньо з креслень деталей. Кожен верстат з ЧПУ може обробляти широку номенклатуру деталей при обмеженому наборі технологічних методів обробки.

2. Промислові роботи. Промисловий робот (ПР) - це машина-автомат, запрограмована на виконання допоміжних і деяких основних виробничих операцій. За призначенням ПР діляться на:

- виробничі, здійснюючі основні операції технологічних процесів зварювання, зборки, забарвлення і т. д.;

- транспортні, здійснюючі міжопераційну передачу заготівель, деталей і виробів, автоматизоване завантаження і розвантаження різного устаткування, складування виробів і т. д.

3. Автоматичні транспортні засоби. В якості автоматичних транспортних пристроїв використовуються: підвісні і підлогові транспортери; транспортні візки, забезпечені захватними пристроями і керовані від магнітних шин, прокладених під підлогою відповідно до траєкторії транспортного шляху; управляються від комп'ютера, точність позиціонування - до 1 мм.

4. Автоматичні склади і накопичувачі. Важливою частиною ГАПС є система зберігання і автоматичного розподілу предметів виробництва. Ця система, в загальному випадку, включає:

- центральний склад (ЦС), призначений для обслуговування усієї виробничої системи;

- проміжні накопичувачі (ПН), кожен з яких призначений для зберігання і автоматичного розподілу сукупності предметів виробництва, достатньої для безперервної роботи одного або групи обслуговуваних цим накопичувачем верстатів.

5. Центральний комп'ютер ГАВС, що управляє. Найважливішим компонентом ГАВС, який інтегрує її роботу і перетворює її на єдине ціле, є центральний комп'ютер, що управляє, зі своїм оснащенням. Він виконує наступні функції:

- оперативне планування роботи усієї ГАВС відповідно до програми виробництва, що задається вищим рівнем управління;

- зберігання, пошук і передачу в локальні пристрої управління відповідних оброблюваним деталям програм роботи верстатів з ЧПУ;

- координацію роботи усіх компонентів ГАВС і оптимізацію режиму її роботи;

- збір інформації і контроль усіх супутників, що знаходяться в системі, з деталями під час їх переміщення;

- управління рухом супутників з деталями за передбаченою технологією і оптимізацію завантаження верстатів;

- управління вимірювальними установками, вимір припусков і визначення числа переходів при чорновій обробці деталей;

- управління установками технічного контролю і видача інформації про параметри виробу;

- контроль і видача інформації про стан верстатів і інших пристроїв системи; виявлення помилок і їх оцінка на усіх робочих позиціях системи, недопущення аварійних ситуацій;

- підготовка і видача документованої інформації про результати роботи системи.

6. Працівники ГАВС. Створення ГАВС призводить до двох істотних наслідків: в порівнянні із звичайним виробництвом у декілька разів скорочується необхідне число працівників; змінюється характер праці працівників.

При цьому можна виділити наступні основні професії працівників ГАВС :

- оператори, налагоджують, які повинні мати досить високу кваліфікацію для обслуговування складного устаткування і його наладки;

- допоміжні робітники, що здійснюють підготовку деталей і інструменту для запуску в систему; вимоги до кваліфікації цих працівників є відносно невисокими;

- допоміжні робітники, що здійснюють прибирання стружки і підтримку чистоти в приміщеннях; вимоги до кваліфікації цих працівників є дуже низькими;

- технологи-програмісти у тому випадку, якщо розробка програм верстатів з ЧПУ здійснюється безпосередньо у рамках ГАВС; ці працівники повинні мати найбільш високу кваліфікацію і число їх відносно невелике.

Контрольні питання

1. Що розуміють під гнучкістю виробництва?

2. Назвіть властивості гнучкого виробництва.

3. Що таке гнучке автоматизоване виробництво?

4. Що забезпечує гнучке автоматизоване виробництво?

5. Що таке гнучка автоматизована виробнича система?

6. Які компоненти включає гнучка автоматизована виробнича система?

7. Назвіть основні професії працівників гнучкої автоматизованої виробничої системи.

Урок 5

Рівні управління АСУ

Гнучка виробнича система - сукупність в різних поєднаннях технологічного устаткування зчисловимпрограмним управлінням (ЧПУ), роботизованих технологічних комплексів, гнучких виробничих модулів ісистем забезпечення їх функціонування в автоматичному режимі протягом заданого інтервалу часу.

Вона володіє властивістю автоматизованого переналагодження при виробництві виробів довільної номенклатури.

За організаційною структурою ГВС мають наступні рівні:

- гнучка автоматизована лінія (ГАЛ)

- гнучка автоматизована ділянка або гнучкий виробничий комплекс (ГАД або ГВК)

- гнучкий автоматизований цех (ГАЦ).

Гнучка автоматизована лінія - гнучка виробнича система, в якій технологічне устаткування розташовано в прийнятій послідовності технологічних операцій.

Гнучка автоматизована ділянка- гнучка виробнича система, що функціонує за технологічним маршрутом, в якому передбачена можливість зміни послідовності використання технологічного обладнання. Обидві ці системи (ГАЛ і ГАД) можуть містити окремо функціонуючі одиниці технологічного обладнання.

Гнучкий автоматизований цех - гнучка автоматизована система, що є в різних поєднаннях сукупність гнучких автоматизованих ліній, роботизованих технологічних ліній, гнучких автоматизованих ділянок, роботизованихтехнологічних ділянок для виготовлення виробів заданої номенклатури.

Передбачені також гнучкі виробничі комплекси (ГВК), що є гнучкоювиробничою системою, що складається з декількох гнучких виробничих модулів, об'єднаних автоматизованою системою управління і автоматизованою транспортно-складською системою, що автономно функціонує протягом заданого інтервалу часу і має можливість вбудовування в систему вищого ступеня автоматизації.

У ГВС є наступні складові частини.

Гнучкий виробничий модуль (ГВМ) - одиниця технологічного устаткування для виробництва виробів довільної номенклатури у встановлених межах значень їх характеристик з програмним управлінням, що автономнофункціонує, автоматично здійснює всі функції, пов'язані з їх виготовленням, і що має можливістьвбудовування в гнучку виробничу систему.

У загальному випадку засобами автоматизації ГВМ є накопичувачі, пристрої завантаження івивантаження, пристрої видалення відходів, пристрої автоматизованого контролю, включаючи діагностування, пристрої переналагодження і так далі.

Окремим випадком ГВМ є роботизований технологічний комплекс, за умовиможливості його вбудовування в систему більш високого рівня.

Засоби забезпечення функціонування ГВС - сукупність взаємозв'язаних автоматизованих систем, що забезпечують проектування, технологічну підготовку виробництва, управління гнучкоювиробничою системою і автоматичне переміщення предметів виробництва і технологічного оснащення.

У ГВС входять також автоматизована система управління виробництвом (АСУВ), автоматизована транспортно складська система (АТСС), автоматизована система інструментального забезпечення (АСІО), система автоматизованого контролю (САК), автоматизована система видалення відходів (АСУВ) і так далі.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Що таке ГВС?

2. Які рівні має ГВС за організаційною структурою?

3. Що таке гнучка автоматизована лінія?

4. Що таке гнучка автоматизована ділянка?

5. Що таке гнучкий автоматизований цех?

6. З чого складається гнучкий виробничий комплекс?

7. Що таке гнучкий виробничий модуль?

8. Що є засобами автоматизації ГВМ?

9. Що ще входить до складу ГВС?

Урок 6

Числове програмне управління

Автоматизація повсюдно вважається головним, найбільш перспективним напрямком в розвитку промислового виробництва. Завдяки звільненню людини від безпосередньої участі у виробничих процесах, а також високій концентрації основних операцій значно поліпшуються умови праці і економічні показники виробництва.

В останні роки більша увага надається “гнучкості” автоматичного обладнання, досягненої шляхом широкого використання принципів агрегатування і програмного управління, що веде за собою поступове ускладнення конструкції.

Числове програмне управління (ЧПУ) – управління автоматом за заданою робочою програмою, розробленою технологом-програмістом і записаною у вигляді набору чисел на програмоносієві. Програмоносій розміщується у пристрої ЧПУ – електронно-механічному пристрої, який містить мікропроцесорні вузли, призначені для зчитування робочої програми з програмоносія, зберігання її в електронному запам’ятовуючому пристрої і видачі послідовності команд програми на виконавчий пристрій автомата.

Робочою програмою в цьому випадку називається набір команд, почергове виконання яких забезпечує задану процедуру обробки деталі на станку.

У випадку, якщо роботою станка з ЧПУ або оброблювального центру управляє ЕОМ, робоча програма зберігається безпосередньо в пам’яті цієї ЕОМ.

В даний час намітилася тенденція до широкого використання методів числового програмного управління (ЧПУ) практично у всіх видах механообробки і стадіях виробництва. Висока продуктивність устаткування з ЧПУ, висока конструктивна складність оброблюваних деталей, легка переналагоджуваність верстата під широку номенклатуру деталей, можливість майже повної автоматизації технологічного процесу роблять метод ЧПУ незамінним у виробництвах, для яких характерна висока складність, швидка змінюваність і стислі терміни освоєння виробів. Саме тому в гнучких автоматизованих виробництвах на нижньому рівні ієрархії стоїть гнучкий виробничий модуль (ГПМ), який визначений як технологічне устаткування з ЧПУ, оснащене засобами автоматизації допоміжних операцій (роботами) і засобами видалення відходів виробництва.

Числове програмне управління (ЧПУ) стало універсальним засобом управління станками. Його застосовують для всіх груп і типів станків. Застосування станків з ЧПУ дозволило якісно змінити металообробку, дістати більший економічний ефект. Обробка на станках з ЧПУ характеризується:

· ростом виробництва праці оператора-станочника завдяки скороченню основного і додаткового часу (переналадки);

· можливістю застосування багатостаночного обслуговування;

· підвищеною точністю;

· зниженням затрат на спеціальне пристосування; скороченням або повною ліквідацією розміточних і слюсарно-підгоночних робіт.

Велика перевага обробки на станках з ЧПУ полягає також в тому, що значно зменшується доля важкої ручної праці робітників, зменшується необхідність в кваліфікованих станочниках-універсалах, змінюється склад робітників металооброблюючих цехів.
Застосування ЧПУ не тільки змінило характер організації виробництва в металооброблюючих цехах, але й корінним чином вплинуло на конструкцію самих станків.

Класифікація станків з ЧПУ

За технологічним можливостям станки з ЧПУ діляться на групи:

· Станки токарної групи призначені для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей, а також для нарізання зовнішньої і внутрішньої різьби.

· Станки сверлильно-розточної групи призначені для сверління і розточки деталей різного класу точності, а також для комплексної сверлильно-розточної обробки.

· Станки фрезерної групи призначені для фрезерування деталей простої і складної конструкції корпусних деталей (з деяких сторін і під різним кутом) і для комплексної сверлильно-фрезерно-розточної обробки різних деталей.

На станках вказаних трьох груп при їх оснащенні інструментальними магазинами, з автоматичною зміною інструментів, можлива комплексна механічна обробка без переміщення деталі на інші сторони.

Станки шліфувальною групи призначені для кінцевої обробки деталей. Вони поділяються на ряд підгруп в залежності від виду оброблюючих поверхонь:

· круглошліфувальні;

· плоскошліфувальні;

внутрішліфувальні.

Станки електрофізичної групи поділяються на:

· електроерозійні (вирізні і прошивні);

· електрохімічні;
лазерні

Багатоцільові станки призначені для сверлильно-фрезерно-розточної обробки призматичних, конусних і плоских деталей, а також для токарної обробки деталей типу тіл обертання з наступним їх сверлінням, фрезеруванням і розточуванням.

За принципом зміни інструментів станки з ЧПУ поділяються на три групи:

· з ручною зміною;

· з автоматичною зміною в револьверній головці;

· з автоматичною зміною в магазині.

По принципу зміни заготовок станки з ЧПУ поділяються на станки з ручною і автоматичною зміною заготовок.

Станки з автоматичною зміною заготовок оснащені автоматичними пристаночними накопичувачами заготовок можуть працювати довгий час без участі оператора.
Такі станки дістали назву гнучких виробничих модулів (ГПМ).
Станки з ЧПУ для гнучкого механікооброблюючого виробництва краще створювати на базі уніфікованих компонентів, використовуючи принцип агрегатно-модульного будування.
Ряд уніфікованих конструктивних компонентів станків, визначений виконуючими в процесі обробки функціями, включає в себе:

· несучі елементи конструкції (станини, стойки, портали тощо);

· шпиндельні коробки з проводами, що забезпечують потрібні швидкості і сили різання;
столи з прямолінійними і круговими рухами разом з приводами подачі, що забезпечують взаємний простір переміщення інструмента і оброблювального виробу;

· допоміжні прилади для накопичення і заміни ріжучих інструментів на станку (магазини, автооператори з приводами і оснасткою);

· пристрої для автоматичної заміни заготовок (накопичувачі і навантажуючо-розвантажуючі механізми, маніпулятори або промислові роботи), що забезпечують роботу станка в складі РТК і ГПМ.

Основною особливістю уніфікованих конструкційних компонентів станків є можливість управління їх роботою пристроєм ЧПУ, що забезпечує швидку і автоматичну переналадку на обробку різноманітних виробів. Для можливості управління пристроєм ЧПУ окремі модулі і їх компоненти оснащуються регулюючими або слідкуючо-регулюючими електроприводами, а також датчиками зворотнього зв’язку по положенню рухомих елементів або по параметрах технологічного процесу для реалізації адаптивних функцій.

Для управління універсальними верстатами та іншим технологічним устаткуванням широко використовуються системи числового програмного управління (СЧПУ), в яких за допомогою набору цифр і букв однозначно задаються переміщення робочих органів верстатів і маніпуляторів, управління послідовністю і режимом обробки деталі, включення тих чи інших виконуючих механізмів верстата, момент зняття деталі і установки заготовки.

Програми систем з числовим програмним управлінням містять два основні види інформації: геометричну і технологічну. Геометрична інформація містить дані про форму деталей і потрібного для їх обробки інструменту а також вказує їх взаємне розміщення в робочому просторі верстата. Технологічна інформація містить відомості про послідовність вводу в роботу інструментів, про зміну режиму обробки, про зміну інструментів, про включення подачі охолоджуючої рідини і т.д.

По своїй структурі системи числового програмного управління діляться на такі види:

1. розімкнуті

2. замкнуті

3. комбіновані

4. адаптивні

В основі роботи розімкнутих систем числового управління лежить принцип жорсткого управління. В них використовуються тільки управляючі дії закладені в програмі і на можливі зміни в технологічному процесі вони не реагують. В замкнутих системах крім основної управляючої програми використовується ще інформація про дійсні значення параметрів деталі, що обробляється. Така система враховує можливі відхилення в роботі обладнання. В комбінованих системах, управління основними параметрами деталі здійснюється замкнутими, допоміжними параметрами – розімкнутими каналами. В адаптивних системах застосовуються додаткові датчики інформації (сила різання, спрацювання інструмента) , яка використовується для коректування технологічного процесу.

Числове програмне управління використовується для автоматичного управління роботою різноманітних верстатів і механізмів.

При звичайному управлінні верстатом пристроєм управління є людина. Вона управляє роботою верстата за допомогою різноманітних виконуючих механізмів (важелів, кнопок, ручок і т.д.). В автоматичному управлінні пристроєм управління є звичайний автомат, а в числовому програмному управлінні - комп'ютер. Він управляє роботою верстата за допомогою програми, яку для нього склала людина.

Переваги верстатів з числовим програмним управлінням над звичайними автоматичними верстатами в тому, що при зміні деталі, яка виготовляється верстатом, не потрібно переробляти сам верстат, а лише поміняти програму для комп'ютера що керує верстатом.

Види ЧПУ

В системах числового програмного управління положення і переміщення різноманітних частин верстата задається за допомогою чисел в трьохвимірній системі координат. При цьому задається також включення різноманітних пристроїв( двигунів, клапанів), і час виконання операції. В залежності від виду обладнання комп’ютер може використовувати різні принципи числового програмного управління, найбільш поширеними з яких являються супервізорне і пряме числове програмне управління.

В режимі супервізорного числового програмного управління комп’ютер одержує вхідну інформацію про хід технологічного процесу і в відповідності до заданого алгоритму управління може змінювати настройку регуляторів, що використовуються в технологічному обладнанні. Таким чином комп’ютер виконує функції зворотного зв’язку. Завданням супервізорного управління являється підтримка оптимальних умов технологічного процесу.

Завдання режиму супервізорного управління – підтримка ТП поблизу оптимальної робочої точки шляхом оперативної дії на нього. У цьому одна з головних переваг даного режиму. Робота вхідної частини системи, і обчислення дій, що управляють, мало відрізняється від роботи системи управління в режимі порадника. Проте, після обчислених значень уставок, останні перетворюються у величини, які можна використовувати для зміни настройок регуляторів.

При прямому числовому управлінні комп’ютер безпосередньо керує виконавчим механізмом, виконуючи всі необхідні обчислення.

У режимі безпосереднього цифрового управління (ПЦУ) сигнали, використовувані для приведення в дію органів, що управляють, поступають безпосередньо з АСУТП, і регулятори взагалі виключаються з системи. По суті, регулятори – це малі аналогові обчислювачі.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Для чого призначена автоматизація?

2. Для чого використовується ЧПУ?

3. Що таке ЧПУ?

4. Що таке робоча програма ЧПУ?

5. Які переваги надає використання ЧПУ?

6. Назвіть види ЧПУ.

7. Охарактеризуйте кожний вид ЧПУ.

Урок 7

Роботизація виробництва

1. Промисловий робот

Комплексна автоматизація набула розвитку завдяки впровадженню у виробництво автоматизованих маніпуляторів з програмним управлінням — промислових роботів.

Промисловий робот — універсальна автоматизована машина, що запрограмована на виконання у виробничому процесі багатьох послідовних команд для здійснення рухових функцій, аналогічних функціям людини.

Їх універсальність, можливість швидкого переналагодження в разі заміни умов або об’єктів виробництва, висока надійність, тривалий термін служби вможливлюють глибоку автоматизацію серійного та дрібносерійного типів виробництва.

Промисловий робот здатний відтворювати деякі рухові і розумові функції людини під час виконання ним основних і допоміжних виробничих операцій без особистої участі людини. Для цього його наділяють деякими властивостями: зором, дотиком, пам’яттю й іншими, а також здатністю до самоорганізації, самонавчання та адаптації до зовнішнього середовища.

Промислові роботи заміняють монотонну ручну працю, людей у верстатів із ЧПУ, а також там, де вони працюють з радіоактивними, токсичними, вибухонебезпечними речовинами, у складних температурних умовах, в умовах підвищеної вібрації, шуму, забруднення повітря і т. д.

Для здійснення різноманітних виробничих процесів в особливих умовах виробництва використовуються відповідні типи роботів, що об’єднуються в робототехнічні комплекси (РТК).

Найпростішим типом РТК є роботизована технологічна ланка (одиниця роботизованого устаткування), де виконується певна кількість допоміжних технологічних операцій.

Більш складним РТК є роботизована технологічна дільниця (РТД), яка об’єднує кілька роботизованих одиниць устаткування. На РТД промислові роботи виконують низку допоміжних технологічних операцій. Якщо операції здійснюються в єдиному технологічному процесі, то комплекс являє собою роботизовану технологічну лінію (РТЛ).

Сукупність РТД може являти собою цех, що охоплює також кілька автоматизованих складів і транспортних промислових роботів, що зв’язує їх. Вищою формою розвитку роботизованого виробництва є комплексно роботизований завод.

Промислові роботи в РТК можуть виконувати основні технологічні операції (складання, зварювання, фарбування і т. д.) або допоміжні — з обслуговування основного технологічного устаткування. Серійність і номенклатура продукції визначаються розміром партії, що може випускатися без переналагодження комплексу, і переліком видів продукції, що випускаються. Кожний робототехнічний комплекс характеризується граничними значеннями цих параметрів. Розрізняють РТК із централізованим, децентралізованим і комбінованим управлінням. Людина в РТК може безпосередньо брати участь у виконанні деяких технологічних операцій або в управлінні комплексом.

Залежно від виду роботизованого виробничого процесу РТК можуть бути призначені для одержання заготовок, обробки деталей, виконання процесів складання або для реалізації контрольно-сортувальних і транспортно-перевантажувальних завдань, у тому числі для внутрішньоцехового транспортування і складських операцій.

2. Переваги роботизації

Оптимальний режим функціонування робота вибирається шляхом моделювання великої кількості виробничих ситуацій (комбінацій).

Використання РТК в автоматизації виробництва підвищило його переваги завдяки:

¨ зручності експлуатації (інтерактивний пульт спостереження виводить інформацію про технологічний процес у реальному режимі часу; дисплей якісно відображає дані на мові користувача; пульт управління обладнаний принтером і клавіатурою);

¨ якості обробки виробу (жосткість установлення комплексу; великий діапазон режимів обробки виробів різної номенклатури; швидке відновлення функціонування РТК після відмови електропостачання);

¨ гнучкості (легкість зміни заготовки, деталі, оснащення, інструменту; ручне завдання програми за допомогою підвісного пульта інтерактивної дії; швидка зміна програм за рахунок великого обсягу пам’яті; модульність побудові вможливлює дооснащення новими пристроями і устаткуванням; відкритість системи управління сприяє інтеграції і гнучкості створення комплексів);

¨ надійності і безпеці (контроль робочої зони фотоелементами, швидке відновлення параметрів функціонування РТК після збоїв; мінімальна кількість електроприводів та їх подвійний захист; надійний захист робочої зони і високий рівень гігієни завдяки спеціальним камерам процесу обробки деталей; нормативна ергономічність робочого місця);

¨ ефективності (оснащеність універсальним пультом управління роботами та всім устаткуванням; компактність конструкції економить час на монтаж та установлення РТК; скорочення про- стоїв і збереження продуктивності завдяки швидкому відновленню функціонування після відмов; висока швидкість циклів обробки і переналагодження; прогресивна технологія виробництва і системний каталог, що створює зручний доступ до параметрів процесу).

Робототехніка радикально змінює організацію технологічного процесу, усуває чинники, що зумовлені надмірною втомою людини, погіршенням уваги, порушенням координації руху.

Світова тенденція до зниження вартості роботів і підвищення вартості робочої сили робить використання промислових роботів усе більше доступним й економічно виправданим.

3. Будова промислового робота

До складу ПР входить маніпулятор, система управління, інформаційна система.

Маніпулятор - виконавчий пристрій ПР виконує його рухові функції.

Система управління - сукупність функціонально взаємозалежних і взаємодіючих засобів управління, що забезпечують навчання (програмування), збереження програми та її відтворення (зчитування інформації й передачу управляючих сигналів виконавчим органам ПР).

Інформаційна система - сукупність взаємозалежних і взаємодіючих технічних засобів, що забезпечують одержання, перетворення, обробку й передачу інформації про стан ПР і зовнішнього середовища.

Залежно від виконуваних функцій ПР підрозділяються на підйомно-транспортні (допоміжні), виробничі (технологічні) і універсальні.

Підйомно-транспортний ПР призначений для виконання (допоміжних переходів, або операцій переміщення; виконує дії типу «взяти-покласти» при обслуговуванні основного технологічного устаткування на операціях транспортування, установки заготівель і зняття деталей, інструмента й пристосувань, очищення баз деталей й устаткування, а також на транспортно-складських операціях.

Виробничий (технологічний) ПР призначений для виконання технологічних операцій переходів; він безпосередньо бере участь у технологічному процесі в якості машини для виробництва чи обробки, яка виконує основні технологічні операції (згинання, зварювання, фарбування, збирання й т.п.)

Універсальний ПР може виконувати функції під'ємно- транспортного (допоміжного) і виробничого (технологічного) промислових роботів.

Функціональні можливості ПР багато в чому визначаються типом системи програмного управління (СПУ) і характером відпрацьовування програм.

Для здійснення різноманітних виробничих процесів в особливих умовах виробництва використовуються відповідні типи роботів, що об'єднуються в робототехнічні комплекси (РТК).

4. Роботизація у агропромисловому комплексі

Впровадження роботів та робототехнічних систем в агропромисловий комплекс належить до перспективних, інноваційних, високотехнологічних розробок та має важливе значення для агропромислового комплексу нашої держави, оскільки це дозволяє підвищити контроль, удосконалити управління та отримати високу якість продукції.

Стрімке зростання комп'ютерної індустрії спричинило появу нової індустрії роботів та робототехнічних систем, які використовуються у будівельній, промисловій, побутовій, авіаційній, військовій, космічній, підводній і науково-дослідницькій діяльності людини. На черзі вже аграрний сектор, який є невід'ємною частиною життєзабезпечення людини.

Впровадження робототехнічних систем в сільське господарство - це без сумніву актуальна тема, але водночас і складна: існує багато технічних та біологічних чинників, що впливають на робототехнічну систему.

У нашому випадку ми маємо справу з біотехнічним об'єктом, а він у деякій мірі потребує ручної праці. З іншого боку, саме впровадження робототехнічних систем могло б допомогти сільському господарству здійснити ривок у розвитку, тим більше що Україна є аграрною державою. А продукція аграрної галузі - це те, чим ми могли б торгувати з іншими країнами. На відміну від нафти та газу, це ресурс, що поновлюється і користується попитом!

На даний час відомі вже деякі досягнення, пов'язані із застосуванням роботів та робототехнічних систем у сільському господарстві. У 2009 р. з'явилося декілька робототехнічних розробок, присвячених роботі у сільському господарстві. Ці розробки поки що не досягли своєї головної мети - масового впровадження в сільське господарство.

Компанія VisionRoboticsCorporationпредставила в березні 2009 р. Інтелектуальний робототехнічний пристрій для виноградника. Це - новий прототип робота, що обрізає виноград. Він може працювати 24 години на добу при будь-якій освітленості, дозволить заощадити гроші і зменшити затрати ручної праці.

Робот RiceBot, призначений для посіву рису, розроблений Японською національною організацією дослідження сільського господарства (NationalAgricultureandFoodResearch Organization, NARO). Він відмічений призом на конкурсі "TheRobotAward2008" Міністерства економіки Японії.

Фахівці MassachusettsInstituteofTechnology спроектували робототехнічну систему, призначену для догляду за помідорами без втручання людини. Кожен робот оснащений «руками» з м'якими захватами, що дозволяють зривати плід, не ушкоджуючи його, а також насосами для подачі води. Роботи можуть вносити воду і живильні речовини, стежити за параметрами в теплиці, знаходити і збирати стиглі помідори. При цьому рослини за допомогою датчиків по мережі подають роботу сигнали, коли їм потрібна вода або живильні речовини.

Британські вчені створили робота, здатного збирати врожай овочів. За оцінками фахівців, під час збирання врожаю втрати однієї ферми за рахунок відходів можуть становити значну частину, оскільки врожай збирається не вчасно.

Автоматизована система для збирання врожаю здатна точно визначити ступінь зрілості сільськогосподарської продукції. Робот сканує листя рослин у різних діапазонах інфрачервоного випромінювання, радіо, мікрохвильового та інших випромінювань, а сам процес розділення «вершків і корінців» труднощів у дослідників не викликає.

Доїння за розкладом йде в минуле. Сьогодні корови вже можуть доїтися індивідуально. Так, на фермі Stradbrookв Новій Зеландії корови зможуть доїти самі себе - у будь-який час. В основі доїльної системи - роботизований пристрій LelyAstronautA3, налагоджений під потреби тварин.

Робот або робототехнічна система можуть управлятися оператором або працювати за заздалегідь складеною програмою. Використання роботів дозволяє полегшити або зовсім замінити людську працю. У галузі АПК за різним призначенням можемо використовувати всі типи управління робототехнічними системами - біотехнічні, автоматичні та інтерактивні. Використання певного типу управління залежить від ступеня роботизації процесу.

Робототехнічні системи з біотехнічним управлінням передбачають дистанційне керування оператором. Робототехнічні системи з автоматичним управлінням функціонують за заздалегідь заданою програмою, в основному призначені для вирішення одноманітних завдань, можуть адаптуватися під умови функціонування. Роботи з адаптивною системою управління оснащені сенсорною частиною. Сигнали, що передаються, аналізуються і залежно від результатів ухвалюється рішення про подальші дії. Робототехнічні системи з інтерактивним типом управління беруть участь в діалозі з людиною відносно вибору стратегії управління. При цьому, як правило, робот оснащується експертною системою, здатною прогнозувати результати маніпуляцій, і дає поради з вибору об'єкта.

В області робототехніки також відбувається зміна поколінь. Виділяються чотири покоління промислових роботів: роботи з циклічним управлінням без зворотного зв'язку, які виконують неодноразово однакові операції; роботи із зворотним зв'язком, які виконують різні операції; роботи, що навчаються (навчання таких роботів руху по різних траєкторіях здійснює оператор); інтелектуальні роботи, які можуть знаходити потрібні деталі, оцінювати обстановку і ухвалювати найкращі рішення.

До переваг від впровадження роботів та робототехнічних систем в агропромисловому комплексі належать: достатньо швидка окупність; виключення впливу людського фактору на конвеєрних виробництвах, а також при проведенні монотонних робіт, що вимагають високої точності; підвищення точності виконання технологічних операцій і, як наслідок, поліпшення якості; можливість використання технологічного устаткування у три зміни, 24 години на день; раціональність використання виробничих приміщень; усунення шкідливого впливу на персонал, що працює на виробництві.

Впровадження роботів та робототехнічних систем в агропромисловий комплекс належить до перспективних, інноваційних, високотех- нологічних розробок та має важливе значення для агропромислового комплексу нашої держави, оскільки це дозволяє підвищити контроль, удосконалити управління та отримати високу якість продукції.

У процесі роботи робототехнічна система управління повинна накопичувати та змінювати інформацію, враховувати зміну біотехнічного об'єкта, мати два функціональні рівні управління: технологічним процесом та виробництвом.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Що таке промисловий робот?

2. Які технологічні операції можуть виконувати промислові роботи?

3. Назвіть переваги роботизації.

4. Які складові входять до промислового робота?

5. На які види розділяються промислові роботи залежно від виконуваних функцій?

6. Що ви знаєте про роботизацію у агропромисловому комплексі?

7. У яких галузях сільського господарства вже використовують роботів?

Урок 8

Охорона праці на автоматизованому виробництві

1. Загальні положення охорони праці

Правила техніки безпеки та охорони праці регламентують вимоги щодо безпечного виконання робіт у технологічних процесах виробництва.

Для запобігання травматизму, професійним захворюванням і аваріям на виробництві роботодавець зобов'язаний відповідно до Закону України "Про охорону праці" вимог нормативно-правових актів з охорони праці та промислової безпеки створити в кожному структурному підрозділі, на кожному робочому місці безпечні умови праці та забезпечити усунення причин, що призводять до нещасних випадків на виробництві та професійних захворювань.

З метою організації виконання правових, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних, соціально-економічних і лікувально-профілактичних заходів, спрямованих на запобігання нещасним випадкам, професійним захворюванням, аваріям у процесі роботи, та з урахуванням специфіки виробництва роботодавець повинен створювати службу охорони праці відповідно до вимог Типового положення про службу охорони праці.

На підприємстві повинні бути розроблені інструкції з охорони праці відповідно до вимог Положення про розробку інструкцій з охорони праці.

При прийманні на роботу працівник відповідно до вимог Закону України "Про охорону праці" ознайомлюється з умовами праці на робочому місці та вимогами щодо запобігання несприятливій дії небезпечних і шкідливих чинників виробничого процесу, а також з його правами, у тому числі на компенсацію за роботу в таких умовах.

Навчання і перевірка знань з питань охорони праці працівників виробництва повинні проводиться відповідно до вимог Типового положення про порядок проведення навчання і перевірки знань з питань охорони праці.

Попередній (під час прийняття на роботу) і періодичний (протягом трудової діяльності) медичні огляди працівників проводяться відповідно до Закону України "Про охорону праці" та Порядку проведення медичних оглядів працівників певних категорій

Розслідування і облік нещасних випадків, професійних захворювань і аварій проводяться відповідно до Порядку розслідування та ведення обліку нещасних випадків, професійних захворювань і аварій на виробництві.

ВИМОГИ ДО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРАЦІВНИКІВ

ЗАСОБАМИ ІНДИВІДУАЛЬНОГО ЗАХИСТУ

На роботах зі шкідливими і небезпечними умовами праці,а також

роботах, пов'язаних із забрудненням або несприятливими

метеорологічними умовами,працівники  виробництва  забезпечуються

спеціальним одягом, спеціальним взуттям та іншими засобами

індивідуального захисту.

Засоби індивідуального захисту працівників повиннівідповідати

вимогам безпеки для даноготехнологічного процесу або виду робіт

і наявності  небезпечних  ташкідливих чинників.

Для захисту органів слуху за рівнів шуму 80 дБ і вище працівники

мають  забезпечуватися протишумовими навушниками  або засобами

індивідуального захисту  зразка "беруші".

Під час виконання робіт, пов'язаних з можливістю ураження очей,

а також дії ультрафіолетового  випромінювання працівники повинні

бути  забезпечені захисними окулярами та окулярами із

світлофільтрами.

Працівникам, які працюють з механізованим (пневматичним)ручним

інструментом, необхідно видавати засоби захисту рук відвібрації.

Для захисту шкіри рук від шкідливих хімічних речовин працівникам

повинні видаватись захисні креми, мазі, пасти.

Після закінчення роботи засоби індивідуального захисту

необхідно залежно від виду робіт) очистити, провітрити,

висушити,знешкодити тощо.

Спеціальний одяг повинен зберігатись окремо від особистого

одягу працівників в індивідуальних шафах у спеціально

виділеному приміщенні, яке слід провітрювати.

ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ ДО ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ

 На обладнання,  що працює, та нове обладнання повинні бути паспорти з технічними характеристиками і

даними щодо охоронипраці. Усі зміни, що вносяться в конструкцію обладнання в процесійого експлуатації,

ремонту і модернізації, мають фіксуватись упаспорті.

На всіх машинах, верстатах, апаратах та інших пристрояхусі небезпечні частини, що рухаються, повинні бути

огороджені.

Машини, апарати та різного роду пристрої в небезпечнихзонах повинні мати надійну огорожу, яка забезпечує

 безпеку роботи.

Небезпечні зазори між рухомими і нерухомими частинамиповинні бути огороджені.Огородження повинні мати

зручні ручки чи скоби і виконуватись  таким чином, щоб зусилля на відкривання або зняттяйого вручну не

перевищувало 40 Н під час обслуговування і 120 Нпід час ремонту машини.

Огородження робочих органів і механізмів, а такождверцята, кришки, щитки в цих огородженнях, що

відкриваються,повинні мати надійні електричні, механічні або інші блокування, які забезпечують зупинку

машини  при зніманні або відкриванніогородження і неможливість пуску при відкритому положенні жодногоз

огороджень.

Обладнання з інерційним ходом повинно мати гальмовийпристрій, який забезпечує його зупинку і

унеможливлює доступ доробочих органів, які обертаються за інерцією.

Застосування сигнальних кольорів інанесення  знаківбезпеки на обладнання повинні відповідати вимогам.

Усі конвеєри повинні відповідати вимогам безпеки.

Для обслуговування високорозташованих частин обладнання і установок (на висоті 2,0 м і більше) повинні бути

 встановлені стаціонарні площадки і драбини до них з перилами заввишки не менше1,0 м із суцільною

обшивкою їх нижньої частини на висоту не менше0,15 м.

Місця виділення шкідливих парів, газів та пилу на обладнанні повинні бути закриті та обладнані місцевими

 витяжними пристроями з метою забезпечення потрібної чистоти повітря у робочій зоні.

Усі види обладнання або його частини, що працюють під тиском, повинні мати запобіжний клапан та повірені

манометри із зазначенням гранично допустимого  тиску. Манометри повинні мати клеймо про повірку, бути

справними і встановлюватись на видному для обслуговувального персоналу та добре освітленому місці.

Запобіжні клапани повинні мати запірні кожухи або ковпаки, які унеможливлюють збільшення навантаження

клапана, і повинні бутиосвітлені й доступні.

Для запобігання накопиченню на матеріалах  у процесі їх обробки зарядів статичної електрики обладнання

 з пожежовибухобезпеки статичної   електрики повинно відповідати вимогам.

Температура поверхонь обладнання, що нагрівається під час технологічних процесів не повинна

перевищувати 43 град.С.

Облаштування й експлуатація електроприводів,пускорегулювальної апаратури, контрольно-вимірювальних

електроприладів і пристроїв захисту обладнання повинні відповідати вимогам.

Уключення основного двигуна обладнання здійснюється з одного поста, за винятком автоматизованих ліній і

 агрегатів, де, крім місцевих  пускових пристроїв до кожної машини, є централізоване управління з

дистанційного пульта.

Пости місцевого управління електроприводом і органами ручного управління окремими механізмами повинні

розташовуватись на відстані не більше 1,0 - 1,2 м від постійного (основного)місцезнаходження працівника.

При будь-якому режимі управління (дистанційному, зблокованому або місцевому) повинна бути забезпечена

можливість екстреної аварійної зупинки механізмів за допомогою спеціальних вимикачів, установлених у цехах,

у кількості, що визначається конкретними умовами.

Прокладання проводів різного призначення в межах машини виконується з урахуванням захисту їх від

механічних пошкоджень, перегріву, попадання мастил, води й агресивних рідин.

Корпуси електродвигунів та інших електричних пристроїв приєднуються до заземленого пристрою за допомогою

окремої гілки або мають надійний металевий контакт із заземленим корпусом машини. Послідовне включення

до заземленого провідника декількох заземлених елементів не допускається.

В управлінні автоматизованими лініями та агрегатами повинно передбачатись відключення місцевих пускових

пристроїв при переході на робочий режим з централізованим  управлінням з дистанційного пульта.

Автоматизовані лінії та агрегати, що складаються з декількох машин, повинні бути обладнані сигналізацією,

яка попереджає працівників про пуск машини.

У необхідних випадках пуск машини, яка обслуговується двома працівниками, повинен здійснюватись  тільки

за  умови одночасного включення пускових пристроїв обома працівниками.

Сигнальні прилади, що інформують про технологічний розлад, повинні обладнуватись світловими лампами або

звуковимсигналами.

Елементи системи управління (кнопки,  рукоятки, маховики,штурвали, важелі тощо) необхідно розміщувати на

висоті 0,8-1,6 м від підлоги при роботі  стоячи та 0,6-1,2 м при роботі сидячи з метою забезпечення легкого

доступу до них без великого напруженняі поворотів корпуса тіла працівника, який при цьому повинен бути

повернутий обличчям у бік машини.

При розміщенні на одній панелі декількох елементів системи управління їх необхідно розташовувати так, щоб

працівник виконував найменшу кількість рухів при виконанні необхідних операцій і попереджались помилкові

включення.

Маховики, рукоятки і важелі системи управління повинні надійно фіксуватись у заданому положенні.

Фіксувальні органи повинні унеможливлювати їх самовільне переміщення.

Силові кабелі і проводи вторинної комутації, які з'єднують привод машини з винесеними за її межі приладами,

прокладаються в сталевих заземлених або пластмасових трубах і вмісцях, де унеможливлюється пошкодження

ізоляції струмоведучих жил шляхом випадкових механічних ударів, проникнення вологи й агресивної рідини в

труби та розподільчі коробки.

Усі види технологічного обладнання, які оснащені окремо розташованими станціями управління, повинні мати

сигналізацію про подачу напруги в ланцюг управління електроприводом.

Обладнання повинно мати пульти управління, які унеможливлюють самовільний запуск та забезпечують легку і

зручну зупинку його.

Пульти управління всіх машин, апаратів, агрегатів повинні розміщуватися поза огорожами і таким чином, щоб

забезпечити швидкеі зручне користування ними.

Передачі приводу (зубчасті, ремінні тощо), муфти зчеплення та інші частини обладнання, що рухаються та

обертаються, мають бути огороджені.

Рівень шуму при роботі обладнання не повинен перевищуватидопустимі величини.

Обладнання, яке може передавати вібрацію на робочі місця, повинно забезпечуватись віброізоляцією.

Несучі та інші елементи обладнання,  органи управління  і контрольно-вимірювальні  прилади, які виступають

за габарити загальних огороджень і укриттів, повинні мати яскраві розпізнавальні кольорові знаки.

Кольорове оздоблення елементів обладнання повинно відповідати кольорам безпеки (червоний - сигналізує

про небезпеку, жовтий  і помаранчевий - про можливу небезпеку, зелений – про наявність умов безпеки).

Використання у складі виробничого обладнання  та/або контрольно-вимірювальних приладів  джерел

іонізуючоговипромінювання повинно здійснюватись за умови  наявності  ліцензії на  провадження  діяльності

щодо  використання джерел іонізуючоговипромінювання.

2. Класифікація небезпечних і шкідливих

Виробничих факторів

Виробничі фактори за характером впливу на людину можна розділити на шкідливі і небезпечні.

Небезпечний виробничий фактор – фактор, дія якого може привести до травми або іншого різкого раптового погіршення здоров'я. Шкідливий виробничий фактор – фактор, дія якого може привести до зниження працездатності, захворювання або професійного захворювання.

Фізичні небезпечні і шкідливі виробничі фактори:

- машини і механізми, що рухаються;

- рухливі частини виробничого обладнання;

- вироби, заготовки та матеріали, що пересуваються,;

- конструкції, що руйнуються; гірські породи, що обрушуються;

- підвищена запиленість і загазованість повітря робочої зони;

- підвищена або знижена температура поверхонь обладнання, матеріалів;

- підвищена або знижена температура повітря робочої зони;

- підвищений рівень шуму на робочому місці;

- підвищений рівень вібрації;

- підвищений рівень інфразвукових коливань;

- підвищений рівень ультразвуку;

- підвищений або знижений барометричний тиск в робочій зоні і його різка зміна;

- підвищена або знижена вологість повітря;

- підвищена або знижена рухливість повітря;

- підвищена або знижена іонізація повітря;

- підвищений рівень іонізуючих випромінювань в робочій зоні;

- підвищене значення напруги в електричному ланцюзі, замикання якого може статися через тіло людини;

- підвищений рівень статичної електрики;

- підвищений рівень електромагнітних випромінювань;

- підвищена напруженість електричного поля;

- підвищена напруженість магнітного поля;

- відсутність або нестача природного світла;

- недостатня освітленість робочої зони;

- підвищена яскравість світла;

- знижена контрастність;

- пряма і відбита блискучість;

- підвищена пульсація світлового потоку;

- підвищений рівень інфрачервоної радіації;

- гострі краї, задирки і шорсткість на поверхнях заготовок, інструментів і обладнання;

- розташування робочого місця на значній висоті відносно поверхні землі(підлоги).

Хімічні небезпечні і шкідливі виробничі фактори підрозділяються за характером дії на організм людини і шляхом проникнення в організм людини.

Хімічні фактори за характером дії на організм людини підрозділяються на:

- токсичні;

- дратівливі;

- сенсибілізуючі;

- канцерогенні;

- мутагенні;

- такі, що впливають на репродуктивну функцію.

Хімічні фактори можуть проникати в організм людини через:

- органи дихання;

- шлунково-кишковий тракт;

- шкірні покриви і слизові оболонки.

Біологічні небезпечні і шкідливі виробничі фактори включають наступні біологічні об'єкти:

- патогенні мікроорганізми (бактерії, віруси, найпростіші і інші), а також продукти їх життєдіяльності;

- макроорганізми, що негативно впливають на людину.

Психофізіологічні небезпечні і шкідливі виробничі фактори за характером дії підрозділяються на наступні:

- фізичні перевантаження;

- нервово-психічні перевантаження.

Фізичні перевантаження підрозділяються на:

- статичні;

- динамічні.

Нервово-психічні перевантаження підрозділяються на:

- розумове перенапруження;

- перенапруження аналізаторів;

- монотонність праці;

- емоційні перевантаження.

Один і той же небезпечний і шкідливий виробничий фактор за природою своєї дії може відноситися одночасно до різних перелічених вище груп. Крім того, характер впливу фактора на людину залежить від кількісної оцінки цього фактора (наприклад, концентрація шкідливої речовини або рівень шуму). Тому практично кожен фактор може бути шкідливим або небезпечним.

3. Небезпечні фактори виробництва

При холодній обробці металів на людину діє цілий комплекс небезпечних і шкідливих виробничих факторів.

Перелік можливих небезпечних і шкідливих виробничих факторів при роботі на різних металообробних верстатах приведений в таблицях 1 і 2.

До небезпечних фізичних факторів відносяться:

- частини верстатів, вироби і заготовки, що рухаються і обертаються;

- різальний інструмент;

- стружка і осколки інструментів;

- нагріті поверхні обладнання, інструменту, заготівок;

- висока напруга в силовій електричній мережі т статична електрика;

- підйомно–транспортні пристрої і переміщувані вантажі

- можливість виникнення пожеж.

Таблиця 1.

Найбільш характерні небезпечні
виробничі фактори в механічних цехах

Характеристика небезпеки	Тип станку
Характеристика небезпеки	Токарський	Свердлильний	Розточувальний	Шліфу-вальний	Фрезерний
Частини, що рухаються і обертаються	+	+	+	+	+
Деталь	+			+
Стружка	+	+	+		+
Різальний інструмент		+	+	+	+
Електричний струм	+	+	+	+	+
Нагріті поверхні	+	+		+	+
Гострі кромки	+	+
Займання	+	+	+	+	+

ШКІДЛИВІ ФАКТОРИ ВИРОБНИЦТВА

Шкідливими фізичними факторами є:

- висока вологість і швидкість руху повітря робочої зони, підвищена або знижена температура;

- нетоксичний пил;

- підвищені рівні шуму і вібрації;

- підвищений вміст пилу в повітрі робочої зони;

- недостатня освітленість, підвищена яскравість світла і пульсація світлового потоку.

Таблиця 2

Найбільш характерні шкідливі
виробничі фактори в механічних цехах

Характеристика шкідливості	Тип станка
Характеристика шкідливості	Токарський	Сверлильний	Розточу-вальний	Шліфувальний	Фрезерний
Шум	+		+	+	+
Вібрація	+	+		+	+
Інфразвук	+
Ультразвук				+	+
Шкідливі речовини	+			+	+
Психофізіологічні фактори	+				+

До хімічних факторів відносяться токсичний пил, шкідливі пари і гази, аерозолі, агресивні рідини (кислоти, луги).

До біологічних факторів відносяться мікроорганізми, що знаходяться у відпрацьованій МОР.

До психофізіологічних факторів процесів обробки матеріалів різанням відносяться:

- фізичні перевантаження при установці, закріпленні і знятті великогабаритних виробів;

- перенапруження зору;

- статичні навантаження;

- монотонність праці.

До найбільш важливих факторів можна віднести: різальні інструменти (фрези, дискові пили, абразивні круги), приводні і передавальні механізми, зливну (стрічкову) стружку, відлітаючу стружку, пил.

При обробці крихких матеріалів (чавуну, латуні, бронзи, графіту, карболіту, текстоліту та ін.) на високих швидкостях різання стружка від верстата розлітається на значну відстань (3–5 м). Металева стружка, особливо при точінні в'язких металів (сталей), що має високу температуру (400–600°С) і велику кінетичну енергію, представляє серйозну небезпеку не лише для працюючого на верстаті, але і для осіб, що знаходяться поруч. Найбільш оширеними у верстатників є травми очей. Так, при токарній обробці від загального числа виробничих травм ушкодження очей перевищило 50, при фрезеруванні – 10, близько 8 при заточуванні інструменту і шліфуванні. Очі ушкоджувалися стружкою, що відлітає, пиловими долями о матеріалу, що оброблявся, осколками різального інструменту і долями абразиву.

Випадки механічного травмування при роботі на фрезерних верстатах розподіляються таким чином в відсотках:

травмування пальців або кисті рук внаслідок захоплення їх інструментом, що обертається, – 70; травмування очей стружкою, що відлітає – 15; травмування рук або ніг при наладці верстата, установці і знятті оброблюваної деталі, кріпленні і знятті інструменту, – 8; травмування тіла працюючого деталлю, що вирвалася з кріплення при обробці, – 3; травмування пальців рук при прибиранні стружки – 3; інші випадки травмування – 1.

Одним з шкідливих виробничих факторів є пил. Основним джерелом утворення пилу в механічних цехах служать шліфувально-заточні операції. В процесі шліфування в повітря виділяється високодисперсний пил (0,5–3 мкм), до складу якого, окрім часток металу, входять частки абразивного (електрокорунд і карбід кремнію) і зв'язуючого матеріалу (керамічна, силікатна, магнезійна і інші зв'язки). Концентрація пилу досягає найбільшої величини при внутрішньому шліфуванні без вентиляції (28–153 мг/м ), при сухому шліфуванні з відсмоктуванням – запилення складає 20 мг/м³ і більше. Вологе шліфування без вентиляції також не забезпечує повного знепилювання (середня концентрація пилу – 6–7 мг/м³). Крім того, утворюється масляна аерозоль з концентрацією 15–20 мг/м³.

При точінні латуні і бронзи кількість пилу в повітрі приміщення відносно невелика (14,5–20 мг/м³). Проте, пил, що утворюється при точінні цих сплавів, токсичний (містить домішки свинцю).При обробці різанням полімерних матеріалів відбуваються механічні і фізико-хімічні зміни їх структури, і в повітря робочої зони поступає складна суміш пари, газів і аерозолів. Летючі продукти, що утворюються при тепловому розкладанні ряду пластмас, можуть викликати зміни центральної нервової та судинної систем, кровотворних і внутрішніх органів, а також шкірно–трофічні порушення. Аерозолі нафтових олій, що входять до складу мастильно–охолоджувальних рідин (МОР), можуть викликати роздратування слизових оболонок верхніх дихальних шляхів, сприяти зниженню імунобіологічної реактивності.

Тривале вдихання пилу у виробничих умовах може привести до розвитку пилових захворювань бронхо-легочного апарату – пневмоконіозів і хронічного пилового бронхіту. Надзвичайно небезпечне вдихання пилу, газів, туману берилію і його сполук, що приводить до захворювання бериліоз.

У робочих верстатників може виникати ряд захворювань шкіри (дерматози) від дії мастильних і охолоджувальних масел і емульсій, сполук хрому, нікелю, кобальту, пластичних мас, скловолокнистих пластиків та ін.

Найбільш поширені алергічні дерматити і екзема. МОР можуть шкодити організму при частому попаданні олії на відкриті ділянки шкіри, при тривалій роботі в одязі, що пропитаний маслом, при вдиханні масляного туману. Систематичний контакт з маслом може викликати гострі і хронічні захворювання шкіри, зокрема захворювання відоме під назвою масляних вугрів.

У робітників–верстатників в результаті тривалого стояння розвивається виражене розширення вен на ногах, ускладнене запальними або трофічними розладами. Робітники на конвеєрі, шліфувальники схильні до захворювань периферичних нервів і м'язів. До виникнення цих захворювань призводять систематичні тривалі статичні напруги м'язів, однотипні рухи, що виконуються в швидкому темпі, тиск на нервові стовбури і їх мікротравматизація.

ПРАВИЛА БЕЗПЕЧНОЇ РОБОТИ

Правила безпечної роботи діляться на загальні для всіх працівників і спеціальні, складені для кожної групи спеціальностей.

Загальні правила безпечної роботи при ремонті і налагоджуванні верстатів і ліній зводяться до наступного:

1. Перед початком роботи на лінії необхідно переконатись у повній її справності і наявності заземлення всіх агрегатів, що входять до лінії.

2. Регулювати, ремонтувати, змащувати, перевіряти натяг пасів і ланцюгів, нагрівання підшипників, електродвигунів і все інше можна лише при повній зупинці всіх агрегатів лінії.

3. Інструмент, що встановлюється на вали чи шпинделі, має бути відбалансований. Забороняється працювати тупим і несправним інструментом.

4. Не допускається використовувати будь-які предмети для гальмування різального інструменту, що обертається за інерцією після виключення верстатів.

5. Не дозволяється перевантаження обладнання.

6. Забороняється зберігати на обладнанні лінії заготовки, готові деталі, інструмент, обтирально-мастильні матеріали і т.п.;

7. Працювати при несправних огородженнях, запобіжних блокувальних і гальмівних пристроях або при їх відсутності.

8. При раптовому припиненні подавання струму і при будь-якому навіть короткочасному відході оператора від лінії необхідно вимкнути всі електродвигуни.

9. Перед кожним вмиканням лінії необхідно переконатися, що її вмикання нікому не загрожує.

10. Забороняється подавати в лінію заготовки розмірами, більшими або меншими від передбачених технологічним процесом.

11. Вимірювання розмірів деталі, що обробляється, на робочому ході верстата при відсутності спеціальних пристроїв заборонено.

12. При виникненні невластивої вібрації лінію слід вимкнути і вжити заходів для її усунення; перевірити кріплення інструменту, балансування і т.п.

13. Забороняється налагоджування без ознайомлення з паспортом лінії та настановами з її експлуатації.

14. Усі роботи з налагоджування лінії можна виконувати лише при вимкненому вхідному рубильнику.

15. На час виконання ремонтних чи налагоджувальних робіт біля лінії встановлюється табличка з написом "Не вмикати, працюють люди!"

16. Знімати зі шківів і надівати на них паси, відкривати огородження можна лише після повної зупинки частин, що обертаються.

17. При одночасній роботі на лінії декількох робітників слід заздалегідь погодити їх дії так, щоб вони не заважали один одному і не могли травмувати себе.

18. Після закінчення налагодження наладчик зобов'язаний перевірити, чи не залишилося на лінії налагоджувального інструменту, кріпильних деталей та інших предметів; поставити на місце огорожі, пилостружкоприймачі і запобіжні пристрої та перевірити надійність їх кріплення.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Яке завдання охорони праці на виробництві?

2. Які засоби індивідуального захисту використовують на виробництві?

3. Які вимоги до обладнання пред'являє безпека
виробництва?

4. Що таке небезпечний виробничий фактор?

5. Що таке шкідливий виробничий фактор?

6. Назвіть фізичні небезпечні і шкідливі фактори виробництва.

7. Назвіть небезпечні та шкідливі хімічні фактори за характером дії на організм людини.

8. Яким шляхом небезпечні хімічні фактори можуть потрапити в організм людини?

9. Які об'єкти включають біологічні небезпечні і шкідливі виробничі фактори?

10. Що відноситься до небезпечних факторів при холодній обробці металів?

11. Назвіть шкідливі фізичні фактори при холодній обробці металів?

12. Що відноситься до шкідливих хімічних факторів?

13. Сформулюйте загальні правила безпечної роботи.

Урок 9

Роль людського фактора в автоматизованому виробництві

1. Зміна місця і ролі людини у виробництві в процесі науково-технічного прогресу

Науково-технічний прогрес означає формування нового технологічного способу виробництва. Він відбувається поступово, але невпинно, адже йдеться про величезні масштаби виробництва. І сьогодні ще поряд з високотехнічним автоматизованим виробництвом існують галузі, де застосовують ручну працю.

Одне з найважливіших не тільки економічних, а й соціальних завдань – зменшення частки фізичної ручної праці у виробництві. Це потребує істотних змін в умовах життя і праці людини, вимагає освоєння більш складних професій, що можливо лише для людей з достатнім культурним, освітнім та професійним рівнем.

Сьогодні у науково-популярній і спеціальній літературі багато уваги приділяється «безлюдним технологіям», тобто таким автоматизованим, гнучким системам, які нібито повністю усувають людину з виробництва. Проте на практиці, хоч кількість персоналу, який обслуговує таке устаткування, й знижується, роль людини у виробництві не тільки не зменшується, а, навпаки, значно зростає. Звичайно, характер трудової діяльності людини при цьому істотно змінюється: вона в основному виконує функції проектувальника, програміста, налагоджує всю технологічну систему. До того ж «безлюдна технологія» у матеріальному виробництві доповнюється значним збільшенням кількості фахівців, зайнятих розробками нових технологічних систем та устаткування. Ці працівники є практично учасниками кінцевого виробництва. Так, на заводі в одну зміну можуть працювати лише 10 – 20 чоловік, а в конструкторському бюро при цьому заводі – кілька сотень.

Людина поєднує і фізичну, і розумову діяльність. Проте співвідношення між цими складовими праці різне. З розвитком суспільного виробництва на основі нової техніки і технології у загальних витратах праці підвищується значення її розумової частини. Виникає багато професій, які все менше передбачають виконання фізичних дій і все більше – розумових. Це наладчики електронного устаткування, оператори на автоматичних лініях, гідро-, тепло- та атомних електростанціях та ін.

У другій половині ХХ століття можливості зростання продуктивності праці за рахунок найбільш раціонального використання фізичних можливостей людини були вичерпані. Завдання полягало в тому, щоб привести в рух можливості розуму і духу людини. У зв’язку з цим виникло багато теорій “людських відносин”, “соціального партнерства” та інших, спрямованих на те, щоб довести, що підприємці та робітники через купівлю акцій та участь у розподілі прибутку є рівноправними соціальними партнерами. В ряді країн (Японії, США та інших, особливо в Скандинавських) ці теорії вдалося реалізувати на практиці.

2. Людина – головний фактор продуктивних сил

Людина як головний фактор виробництва є носієм виробничих і суспільних відносин. Продуктивні сили й виробничі відносини постійно змінюються, розвиваються. Відповідно змінюються — незмірно зростають — місце і роль людини в процесі виробництва, особливо в умовах сучасного науково-технічного прогресу. З одного боку, відбувається звільнення людини від виконання певних функцій безпосередньо в самому виробництві за рахунок його механізації й автоматизації, а з іншого — підвищується значення її професійної підготовки, здатності забезпечити функціонування складного технічного обладнання. Людина як біосоціальна істота є частиною і природи, і суспільства. Вона включена у зв'язок з іншими людьми в процесі спільної трудової діяльності. Розуміння діалектичної єдності біологічного й соціального в людині має принципове значення. Якщо недооцінюється той чи інший аспект, неминучі викривлення в розвитку суспільства.

Суспільні відносини відіграють вирішальну роль у розвитку людини. Якщо не створено сприятливих суспільних умов, людині дуже важко, а іноді й неможливо проявити свій талант. Проте не можна ігнорувати й те, що людина — біосоціальна істота, що природа відіграє величезну роль у її творенні. Саме тому є люди, які мають великі здібності, талант, і є люди менш обдаровані. Створення умов для реалізації здібностей усім людям — один з основоположних принципів розвитку суспільства.

Робоча сила — це сукупність фізичних і духовних здатностей, які має організм людини, її жива особистість і які вона застосовує щоразу, коли виробляє будь-які споживчі вартості. Це означає, що здатність до праці є важливою, проте не єдиною рисою людини. Категорія особистий фактор виробництва характеризує людину як головний і вирішальний елемент продуктивних сил.Людський фактор — це органічна єдність свідомості й діяльності людини як рушійної сили і вищої мети суспільного прогресу.

Як було зазначено, продуктивні сили — це єдність матеріально-речового й особистого факторів виробництва. Головну роль у цьому відіграє особистий фактор — людина, яка створює засоби виробництва і приводить їх у дію. Людина — головна продуктивна сила суспільства. Разом з тим, засоби виробництва й передусім знаряддя — цс найбільш революційний елемент продуктивних сил. Вони швидко змінюються, вдосконалюються, що пов'язано з розвитком людини, підвищенням її освітнього, кваліфікаційного рівня, поліпшенням організації праці й управління.

До певного часу була поширена концепція про зниження ролі людини в системах автоматизованого виробництва, пристосуванні чи примусовому підпорядкуванні її все досконалішій техніці. Ця концепція розглядала людський фактор як найменш надійну деталь у будь-якій складній технічній системі.

Однак це не відповідає реальним процесам суспільного розвитку. Роль людини в усіх глибоких змінах у техніці й технології не знижується, а навпаки, зростає, адже саме діяльність людини визначає розвиток науки й техніки, вдосконалення виробництва, суспільного життя в цілому.

Науково-технічний прогрес постійно вносить зміни в продуктивні сили суспільства, засоби виробництва, оречевлену й живу працю. Вони все більше стають втіленням знання, значення якого незмірно зростає. Наука перетворюється на безпосередню суспільну продуктивну силу. І якщо в засобах праці вона виступає як оречевлене знання, то в людині вона існує як жива свідомість, яка визначає її науково-технічну й економічну діяльність. Якщо робоча сила не відповідає вимогам, які висуваються до неї новою технікою і технологією, це неминуче призведе до того, що вони не будуть використовуватися.

Відбувається паралельний розвиток засобів виробництва і людини. Ручні знаряддя праці потребували працівника певного типу (без особливої підготовки). Застосування промислових машин висунуло нові вимоги до робочої сили: освіченість, професійна майстерність. Сучасна науково-технічна революція піднесла ці вимоги на ще вищий рівень. З часом змінюються потреби людини у сфері матеріального забезпечення, охорони здоров'я, фізичного розвитку, освіти (як загальної, так і професійної), культури, духовного життя. Від цього все більше залежить розвиток суспільного виробництва.

Це, у свою чергу, вимагає зміни умов відтворення робочої сили. Суспільне виробництво, як і його фактори, завжди має конкретно-історичну соціально-економічну форму. Тому й людина як головний фактор продуктивних сил водночас є суб'єктом (носієм) економічних виробничих і всіх суспільних відносин, адже економічні відносини виникають та існують у процесі спільної трудової діяльності людей.

3. Освіта людини на сучасному виробництві

Людина з виконавця виробничих операцій все більше перетворюється у контролера і наладчика складного устаткування, автоматичних систем. Від рівня її освіти, культури, професійної майстерності залежить їх функціонування. Ускладнення матеріально-речових знарядь виробництва стимулює появу робітника нової якості: вільного, освіченого, культурного, розвиненого як фізично, так і розумово, який користується благами виробництва і глибоко заінтересований у його розвитку і вдосконаленні. Тому, наприклад у США, мінімальна тривалість освіти виробників (враховуючи різного роду курси без відриву від виробництва) досягає 14,5 року. Тут хотілося б підкреслити, що в нашій країні асигнування на освіту не відповідають вимогам науково-технічного прогресу, що позначається на якості підготовки спеціалістів, на розвитку науки і техніки.

Перехід до широкого застосування обчислювальної техніки, комп’ютеризації багатьох сфер діяльності людини, створення розгалуженої системи персональних комп’ютерів знаменував інформаційний переворот у світі, який вніс якісно нові риси у працю і життя людини. Нині докорінно змінюється взаємодія нових поколінь техніки і нових поколінь людей. Новими поколіннями техніки вважаються такі вдосконалені засоби праці, які хоча б в одному або в кількох параметрах принаймні в 2 рази перевищують попередні за своєю ефективністю. Зміна поколінь техніки супроводжується зміною поколінь людей, безпосередніх виробників. Вважається, що протягом століття змінюється три покоління людей.

Сучасна НТР внесла істотні зміни у суспільно-економічний розвиток: зміна поколінь нової техніки почала значно випереджати зміну поколінь працівників. Тепер за життя одного покоління людей у передових галузях виробництва змінюється кілька поколінь техніки. Сучасна НТР охоплює майже шістдесят років. За цей невеликий історичний проміжок часу в електроніці змінилося чотири покоління комп'ютерів, створюється п'яте, одне покоління супутників зв'язку замінюється новим, в авіації використовують реактивні двигуни, створено надзвукові літальні апарати.

Це свідчить про те, що не фізично старіння машин, а моральне викликає заміну діючої техніки новою, що наукові знання, втілені як в уречевленій, так і в живій праці, морально застарівають. Швидкість цього процесу визначається часом, за який наявне знання, в тому числі й кваліфікація робітника, наполовину знецінюється.

Старіння знань з науки і техніки відбувається нерівномірно. Воно коливається в межах 5—7 років у галузях, що швидше розвиваються, 10—12 років у інших і 10—15 років у деяких науково-прикладних та інженерно-технічних галузях.

Ще на початку XX ст. людині вистачало на весь період її трудової діяльності знань, здобутих під час загального та професійного навчання. НТР змінила ситуацію докорінно.

4. Зміна місця і ролі людини у виробництві в процесі науково-технічного прогресу

Все ширшим стає коло професій і спеціальностей, знання у яких швидко старіють, а набута кваліфікація знецінюється. Щоб підтримувати необхідний рівень знань, людина повинна періодично підвищувати свою кваліфікацію. Система освіти перетворюється на безперервну, гнучку, яка у разі потреби дає можливість підвищувати або змінювати кваліфікацію працівників з відривом і без відриву від виробництва: виховує в людині потяг до постійного здобуття нових знань, уміння оволодівати інформацією, сприймати соціально-економічні, науко-во-технічні нововведення.Поряд з традиційною освітою поширюється "електронна" грамотність людей, яка поступово, але невпинно охоплює все більше коло професій. Вона має стати обов'язковою для всіх, оскільки визначає кваліфікованість спеціалістів, їх здатність обробляти і використовувати інформацію.Поверховий погляд на сучасні процеси, викликані НТР, створює враження, ніби стрімке і масштабне зростання знарядь виробництва, уречевленої праці відбувається на фоні незначних змін у живій праці, людському факторі виробництва. І справді, на фоні океанських супертанкерів, велетенських аеробусів, комп'ютерів четвертого покоління, що виконують мільйони операцій за секунду, сама людина виглядає применшено. Проте насправді це не так.

Хоч витрати на технічні засоби виробництва дуже швидко зростають, але й витрати на виховання, освіту, професійну підготовку одного робітника, здатного працювати на певному робочому місці, становлять значну суму. Про це свідчать дані країн з розвинутою економікою.

Якщо враховувати кошти, які держава виділяє на навчання у дошкільних, середніх та вищих навчальних закладах, на виробниче навчання, підвищення кваліфікації та перекваліфікацію працівників (до них додаються особисті витрати людей на придбання книг, передплату періодичних видань, оплату навчання тощо), на виховання дітей, охорону здоров'я, то витрати на відтворення робочої сили стають не тільки порівнянними з вартістю матеріально-речового багатства суспільства. До того ж хоч яким величезним є останнє, людина - головне багатство суспільства.

Врешті-решт істотно змінюється співвідношення між галузями самого матеріального виробництва, насамперед між промисловістю і сільським господарством.Щодо промисловості, то тривалий час частка зайнятих у ній зростала. Тепер ця тенденція у розвинених країнах вже не спостерігається. Наблизилась до цього і більшість східноєвропейських країн, коли весь приріст промислової продукції досягається за рахунок підвищення продуктивності праці при абсолютному скороченні чисельності працівників.

Важливим напрямом якісного вдосконалення сукупного суспільного працівника є швидке підвищення загальноосвітнього рівня працівників, інтелектуалізація праці.Останнім часом в Україні в зв'язку із структурною трансформацією істотних змін зазнала мережа вищих та професійних навчальних закладів. Перепрофільовано 250 профтехучилищ, у вищих навчальних закладах зменшено підготовку студентів з 60 інженерних спеціальностей і збільшено (на 15 відсотків) з економічних, юридичних та інших спеціальностей. Здійснюється перехід на багаторівневу систему підготовки спеціалістів. Вперше в Україні розроблено і запроваджено єдиний державний перелік спеціальностей та кваліфікаційних рівнів.Все більшого значення набуває підвищення кваліфікації та перепідготовки кадрів. Наприклад, у Франції лише 20 відсотків кваліфікованих робітників одержують підготовку на виробництві, у Німеччині ж - 90 відсотків. Аналогічна ситуація в Японії, де кваліфікованих робітників навчають в основному фірми.Такі відмінності у формах професійної підготовки робітників у зарубіжних країнах свідчать, що обидві мають свої переваги. Завдання в тому, щоб раціонально їх поєднувати і використовувати. Це тим більш важливо, що за рівнем професійної підготовки робітників Україна значно відстає від розвинутих країн. Так, строк навчання безпосередньо на виробництві у нас становить 3-6 міс., а в розвинутих країнах - 3-4 роки.

Науково-технічний прогрес як фундаментальний за-кономірний процес дає змогу суттєво розширити виробничі можливості працівників, збільшуючи плідність їх зусиль. У сучасних умовах вона є могутнім фактором розвитку продуктивної сили праці.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Як змінюється роль людини у автоматизованому виробництві?

2. Як змінюється співвідношення фізичної і розумової праці при автоматизованому виробництві?

3. Збільшується чи зменшується роль людини при автоматизованому виробництві?

4. Розкажіть про освіту працівників автоматизованого виробництва.

5. Чому система освіти при сучасному виробництві перетворюється на неперервну?

6. Як змінюється професійно-технічна освіта в Україні?

7. Якого значення набуває професійна підготовка та перепідготовка кадрів для сучасного виробництва?

Урок 10

ПЕРСПЕКТИВА РОЗВИТКУ ЕЛЕКТРОННО-ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ
І ЗАСОБІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ

1. Етапи розвитку IT

Інформаційна технологія виникла кілька мільйонів років тому разом з виробництвом на Землі. Найпростіші інформаційні технології з'явилися з початком писемності. Це наскальні малюнки, знаки і малюнки на корі, папірусі та ін. Поява книг, виготовлених друкарським способом, стала потужним поштовхом до розвитку інформаційних технологій. У своєму розвитку інформаційна технологія пройшла кілька етапів.

"Ручна" інформаційна технологія панувала до другої половини XIX ст. Уся обробка інформації виконувалася вручну за допомогою пера, рахівниці, бухгалтерських книг. Зв'язок підтримувався пересиланням пакетів, листів тощо.

"Механічна" інформаційна технологія. Винахід друкарської машинки, телефону, диктофона, модернізація системи поштового зв'язку дали змогу суттєво вдосконалити як окремі операції, так і весь технологічний процес обробки інформації, підвищити продуктивність управлінської праці. Така механізація інформаційної технології стала базою формування організаційних структур в економіці.

"Електрична" технологія. На зміну "механічній" інформаційній технології у 40—50-х роках XX ст. прийшла "електрична", що ґрунтувалася на широкому використанні електричних друкарських машинок, копіювальних машин, портативних диктофонів. Різко підвищились якість, кількість і швидкість обробки документів.

"Комп'ютерна" інформаційна технологія. Постійне зростання попиту на інформацію та інформаційні послуги зумовило застосування досить широкого спектра технічних засобів, насамперед електронних обчислювальних машин та засобів комунікацій. На їх основі створюються обчислювальні системи і мережі різних конфігурацій не тільки для накопичення, збереження, обробки інформації, а й для максимального наближення термінальних пристроїв до робочого місця фахівця або керівника, що приймає рішення. Це є досягненням багаторічного розвитку АІТ. З появою і широким розвитком електронно-обчислювальних машин (далі — ЕОМ) та периферійної техніки настала ера "комп'ютерної" інформаційної технології, яка у своєму розвитку пройшла три стадії.

Перша стадія (1950—1960) характеризується використанням великих (для того часу) ЕОМ. Вона була зорієнтована на економію машинних ресурсів. Концепція інформаційної технології полягала в такому: все, що можуть зробити люди, вони й мають робити; центральний процесор виконував лише ту частину роботи з обробки інформації, яку люди принципово виконувати не могли, наприклад, масові розрахунки. Основне завдання IT можна сформулювати як підвищення ефективності опрацювання даних на підставі використання формалізованих алгоритмів.

Для другої стадії. (1960—1970) визначальним став широкий випуск малих машин (міні-ЕОМ). Оскільки вартість апаратних засобів (машинних ресурсів) істотно знизилась, то метою інформаційної технології стала економія праці програмістів, тобто необхідно було підвищити ефективність програмування, зокрема за рахунок автоматизації програмних розробок. Докорінно змінилась концептуальна орієнтація — все, що можна запрограмувати, повинні робити машини, а люди зобов'язані виконувати лише те, що не може бути запрограмовано.

Третя стадія інформаційної технології (1970—1990) відома під назвою нової (сучасної, без паперової) інформаційної технології, характеризується масовим випуском персональних електронно-обчислювальних машин (далі — ПЕОМ). Визначальною метою стала економія праці користувачів. Основу нової інформаційної технології становлять розподілена комп'ютерна техніка, "дружнє" програмне забезпечення, розвинуті комунікації. Концепція третьої стадії: автоматизувати можна все, що люди спроможні описати (програмування без програмістів). Тому центральним завданням технології програмування стала розробка інструментальних засобів, які полегшують професіоналам-непрограмістам процес самостійної формалізації індивідуальних знань.

З появою і широким розвитком ЕОМ та периферійної техніки настала ера комп'ютерної інформаційної технології, яка названа новою (сучасною, безпаперовою) інформаційною технологією.

Нова інформаційна технологія (комп'ютерна інформаційна технологія) — це інформаційна технологія з "дружнім" інтерфейсом роботи користувача, що використовує персональні комп'ютери і телекомунікаційні засоби. Її інструментарієм є один або декілька взаємопов'язаних програмних продуктів для певного типу комп'ютера, технологія роботи в якому дає змогу досягти поставленої користувачем мети.

Користувачеві-непрограмісту надано можливість прямого спілкування з ЕОМ під час роботи в діалоговому режимі. При цьому потужні програмно-апаратні засоби (бази даних, експертні системи та бази знань, системи підтримки прийняття рішень тощо) створюють комфорт у роботі, дають можливість не лише автоматизувати процес зміни форми та місцезнаходження інформації, а й змінювати її зміст. Завдяки збільшенню обсягів індивідуального виконання робіт комп'ютери допомагають людині підвищувати продуктивність праці, а також ефективність рішень.

Для нової інформаційної технології характерні такі особливості:

· робота користувача в режимі маніпулювання (не програмування) даними. Користувач має бачити (засоби виведення — екран, принтер) і діяти (засоби введення — клавіатура, миша, сканер), а не знати і пам'ятати;

· наскрізна інформаційна підтримка на всіх етапах проходження інформації на основі інтегрованої бази даних, що передбачає одну уніфіковану форму подання, зберігання, пошуку, відображення, відновлення та захисту даних;

· безпаперовий процес обробки документа, під час якого на папері фіксується лише його остаточний варіант, а проміжні версії та необхідні дані, записані на машинні носії, доводяться до користувача через екран дисплея ПК;

· інтерактивний (діалоговий) режим розв'язування задачі з широкими можливостями для користувача;

· можливість колективного виконання документа на основі групи ПК, об'єднаних засобами комунікацій;

· можливість адаптивної перебудови форм і способів подання інформації у процесі розв'язування задачі.

2. ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ IT

Характерними для HIT є персоналізація засобів обчислювальної техніки, створення локальних мереж ЕОМ і багаторівневих систем обробки даних, організація автоматизованих робочих місць спеціалістів. Арсенал засобів HIT постійно поповнюється, зокрема значного поширення останніми

Класифікація інформаційних технологій роками набули комп'ютерна графіка, мультимедіа, гіпертексти, гіпертекстові технології та системи.

Комп'ютерна (машинна) графіка - один з важливих напрямів розвитку інформаційної технології в сучасних умовах. Під цим поняттям розуміють сукупність методів і засобів автоматизації процесів підготовки, введення, перетворення, зберігання й відображення графічної інформації за допомогою ЕОМ та графічних пристроїв.

Напрями розвитку комп'ютерної графіки такі:

· графіка для автоматизованого проектування в машинобудуванні, будівництві, електроніці, а також художньому конструюванні;

· програмне керування верстатами, роботами-маніпуляторами і підготовкою автоматизованого виробництва;

· кольорова і напівтонова графіка для формування реалістичних зображень просторових об'єктів, у тому числі для машинної мультиплікації;

· автоматизована обробка зображень, їх зберігання, пересилання, аналіз, розпізнавання образів;

· ілюстративна та ділова графіка, наочне подання інформації в дослідженнях, системах управління, виробництві;

· спеціалізована графіка в поліграфії, видавничій справі, рекламі;

· навчальна та ігрова графіка.

Системами мультимедіа є інтерактивні комп'ютерні системи, що забезпечують роботу з багатьма інформаційними середовищами, нерухомим зображенням та рухомим відео, анімованою комп'ютерною графікою, текстом і звуком.

Гіпертекст у загальному випадку — це система інформаційних об'єктів (статей), у якій задані й автоматично підтримуються асоціативні та смислові зв'язки між виділеними об'єктами (елементами, поняттями, термінами або розділами). Це текст, де окремі терміни на екрані дисплея виділені підсвічуванням, а відповідне визначення одразу може бути видано на екран. Сфера застосування гіпертекстових технологій дуже широка: видавнича діяльність, бібліотечна робота, навчальні системи, розробка документації, законів, довідкового управління, баз даних, знань та ін.

Така система містить засоби подання та обробки слів і гіпертекстових структур, інформаційного поєднання документів, а також прокладання і запам'ятовування шляхів у гіпертексті. Під час роботи з гіпертекстовою системою поступово зникає відмінність між автором і читачем, тобто гіпертехнологія стає авторською.

3. ПРАКТИКА ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ
ГНУЧКИХ ВИРОБНИЧИХ СИСТЕМ

Сучасне промислове виробництво характеризується, як уже відзначалося, прискореним оновленням продукції внаслідок посилення конкуренції, технологічного прогресу та орієнтації на виготовлення продукції для конкретного споживача, що зумовлює зниження серійності випуску продукції. Як правило, виробничий апарат промислових підприємств обновляється повільніше, ніж вироби, що випускаються. Звідси виникає гостра проблема адаптації виробництва до параметрів продукції, що швидко змінюється.

Виробнича система, що відповідає сучасним вимогам конкуренції, ураховує тенденції і перспективи розвитку промислового виробництва, має бути:

· високоефективною — характеризуватися високою продуктивністю за мінімальних витрат виробництва;

· високоадаптивною, що передбачає високий рівень гнучкості техніки і технології та забезпечує мінімум трудових і матеріальних витрат під час зміни (відновленні) об’єктів виробництва;

· стабільною, що характеризується постійним складом і структурою технічних засобів, технологічного процесу й організації виробництва протягом визначеного часу.

Сучасна виробнича система має поєднати гнучкість нижчих (одиничного, дрібносерійного) і високу продуктивність вищих (великосерійного, масового) типів виробництва. Необхідність прискорення темпів відновлення продукції спричиняє перехід машинобудування від автоматизації окремих елементів виробничого процесу до комплексної автоматизації на всіх рівнях, застосуванню ГВС в умовах одиничного, серійного й масового виробництв. Нова концепція відкрила шляхи рішення сформованого протиріччя між високою продуктивністю й відсутністю мобільності виробничого устаткування масового виробництва, високою мобільністю і низькою продуктивністю універсальних верстатів одиничного й серійного виробництва.

Значення наукових і технічних проблем гнучких виробничих систем для народного господарства полягає у створенні й удосконаленні методів і засобів технологічного, інформаційного та математичного забезпечення, які підвищують рівень гнучкості й автоматизації виробничих процесів, забезпечують їх автономне функціонування у різних галузях народного господарства. Як наслідок, досягається підвищення продуктивності, надійності, ритмічності та поліпшення інших показників діяльності як окремих автоматизованих технологічних одиниць, так і інтегрованих систем загалом, а також створюються умови для усунення людини зі сфери працемістких і небезпечних робіт та інтелектуалізації її діяльності.

Напрямки досліджень:

Ø Створення і модифікація методів, алгоритмів і програм проектування й моделювання складних розподілених у просторі гнучких систем виробничого призначення та їх компонентів.

Ø Розроблення методів моделювання і планування, математичного, алгоритмічного й програмного забезпечення завдань синтезу складних розподілених у просторі гнучких систем виробничого призначення, що відрізняються фізичними принципами реалізації, конструктивною та технологічною базами виконання, складом функціональних засобів й устаткуванням, технічним призначенням і методами керування на різних рівнях ієрархічної структури.

Ø Оптимізація параметрів структури та режимів роботи окремих компонентів і гнучких виробничих систем загалом за енергетичними критеріями, показниками продуктивності, собівартості й надійності.

Ø Розроблення фізичних моделей і проектування компонентів інтегрованих гнучких виробничих систем для різних галузей виробництва.

Ø Створення й розроблення методологічних засад використання гнучких засобів промислової робототехніки з елементами штучного інтелекту у виробничих, технологічних та організаційно–технічних процесах.

Ø Дослідження методів і засобів технологічного, математичного, інформаційного, технічного забезпечення гнучких виробничих систем з автоматичним формуванням програм їх функціонування.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Коли виникли інформаційні технології?

2. Які етапи свого розвитку пройшли інформаційні технології?

3. Які стадії пройшли комп'ютерні інформаційні технології?

4. Що розуміють під новою інформаційною технологією?

5. Назвіть особливості нової інформаційної технології.

6. Які напрямки розвитку комп'ютерної графіки?

7. Якою має бути сучасна виробнича система?

8. В яких напрямках проходять дослідження для перспективного розвитку автоматизованих систем?

Урок 12

Елементна база сучасних комп’ютерів

Поняття про мікропроцесор

Однією з характерних особливостей нинішнього етапу науково-технічного прогресу є все більш широке застосування мікроелектроніки в різних галузях народного господарства. Роль мікроелектроніки в розвитку суспільного виробництва визначається її практично необмеженими можливостями у вирішенні різних завдань у всіх областях народного господарства, глибоким впливом на культуру і побут сучасної людини.

Особлива увага в даний час приділяється впровадженню мікропроцесорів, що забезпечують вирішення завдань автоматизації управління механізмами, приладами ' і апаратурою. Адаптація мікропроцесора до особливостей конкретного завдання здійснюється в основному шляхом розробки відповідного програмного забезпечення, що заноситься потім в пам'ять програм. Апаратна адаптація в більшості випадків здійснюється шляхом підключення необхідних інтегральних схем обрамлення і організації введення-виводу, відповідних вирішуваному завданню.

Мікропроцесором називається програмований електронний пристрій для обробки інформації, виконаний у вигляді однієї чи кількох мікросхем високого ступеня інтеграції. Перші мікропроцесори були у вигляді інтегральних мікросхем на кристалах кремнію. На початку у вигляді мікросхем виготовлялися окремі логічні елементи. Такі мікросхеми вважалися мікросхемами з малим ступенем інтеграції. Використовуючи мікросхеми логічних елементів, змонтованих на платах із друкованим монтажем, можна було створювати окремі цифрові пристрої обробки інформації: регістри, шифратори, дешифратори, суматори, лічильники імпульсів тощо.

Удосконалення інтегральних технологій дало змогу виготовляти у вигляді мікросхем не тільки окремі логічні елементи, але цифрові пристрої в цілому. Такі мікросхеми належать до мікросхем із середнім ступенем інтеграції.

Подальший бурхливий розвиток інтегральних технологій дав змогу виготовляти у вигляді однієї мікросхеми окремі блоки електронно-обчислювальних машин. Такі мікросхеми називаються мікросхемами з високим ступенем інтеграції.

Наступний етап розвитку інтегральних технологій дав змогу виготовити у вигляді однієї чи кількох мікросхем основну частину електронно-обчислювальної машини, яка виконує основний обсяг обробки інформації — процесор. Такий процесор, виготовлений у вигляді однієї чи кількох мікросхем, отримав назву мікропроцесор.

Мікропроцесор здійснює обробку інформації за програмою, що записана в його пам'ять. Змінивши програму, можна змінювати функції й області застосування мікропроцесора. У цьому полягає його універсальність.

Контролери та логічні елементи

Логічні елементи — елементарні пристрої цифрової техніки, призначені для реалізації елементарних операцій над логічними змінними. Для реалізації операцій над логічними змінними, що можуть мати тільки два значення О і 1, застосовують технічні пристрої, які можуть знаходитися в одному з двох станів. Такими технічними пристроями є різного роду ключові елементи, що можуть перебувати в одному з двох станів: увімкнено й вимкнено. Ключові елементи можуть мати різну фізичну природу: пневматичний ключовий елемент — клапан на пневмопроводі, що може знаходитися у двох станах — закритому й відкритому, гідравлічний ключовий елемент — клапан на трубопроводі з рідиною, який також може бути або відкритий, або закритий. Відомі пристрої, що виконують доволі складні логічні операції, побудовані на основі пневматичних ключових елементів. Однак найбільшого поширення набули логічні пристрої на основі електричних ключових елементів.

Електричний ключ може бути механічної дії, коли електричне коло замикається чи розмикається вручну за допомогою електричного вимикача чи кнопки. Електричний ключ механічної дії застосовується для реалізації найпростіших логічних функцій на передніх панелях електричних пристроїв і вимірювальних приладів, задаючи різноманітні режими їх роботи. Досконалішим електричним ключем є електромагнітне реле. До винайдення і широкого застосування електронних ключових елементів електромагнітні реле були основним елементом для реалізації пристроїв обробки цифрової інформації. Види електронних логічних елементів

У наш час для реалізації логічних функції і операцій застосовуються пристрої, що побудовані на основі електронних ключових елементів: біполярних і польових транзисторах, які працюють у ключовому режимі. Логічні змінні і функції можуть мати, як відомо, лише два значення — 0 і 1. У технічних пристроях значення логічного О реалізується рівнем напруги від 0 В до 0,8 В, а значення логічної 1 — рівнем напруги 2,4 ... 5 В.

Програмо́ваний логі́чний контро́лер (ПЛК) — електронний пристрій, який використовується для автоматизації технологічних процесів таких як, управління конвеєрною лінією, насосами на станціях водопостачання, верстатами з числовим програмним керуванням і т.п. По суті, це спеціалізований комп'ютер реального часу, що розроблений на основі мікроконтролера. Основною його відмінністю від комп'ютерів загального призначення є значна кількість пристроїв вводу-виводу для давачів та виконавчих пристроїв, а також можливість надійної роботи при несприятливих умовах: широкий діапазон температур, висока вологість, сильні електромагнітні завади, вібрації і т.п.

Будова та принцип роботи ПЛК

Основним принципом дії ПЛК є циклічна робота, у якій контролер виконує по черзі окремі команди у такій послідовності, в якій вони записані у програмі. На початку кожного циклу програма зчитує "картину" стану входів контролера та записує їх стани (таблиця стану входів процесу). Після виконання всіх команд і визначення (підрахунку) актуального для даної ситуації стану виходів, контролер вписує стани виходів до пам'яті, що є таблицею стану виходів процесу а операційна система виставляє відповідні сигнали на виходи, котрі управляють виконавчими механізмами. Отже всі сигнальні комбінації подаються у вхідний модуль контролера, а програма відслідковує їх картину та реагує зміною станів виходів на основі закладеного алгоритму.

Цикл роботи ПЛК може виглядати як послідовність кроків:

1. Автодіагностика.

2. Зчитування входів.

3. Виконання програми.

4. Комунікаційні завдання.

5. Встановлення станів виходів.

ПЛК може складатися з:

модуля центрального процесора (CPU);
модуля аналогових виходів;
модуля аналогових входів;
модуля комунікацій;
модуля дискретних виходів;
модуля дискретних входів;
модуля керування осями;
модуля лічильників;
спеціальних модулів;
блоків пам'яті ROM, PROM, EPROM, EEPROM.

Основний алгоритм роботи мікропроцесора

Мікропроцесор, як уже зазначалося, призначений для виконання програм з обробки інформацій. Програма складається з певної кількості команд (інструкцій), які мікропроцесор виконує у певній послідовності. Команди, як і дані, над якими мікропроцесор виконує операції, знаходяться у пам'яті.

Виконання команд програми мікропроцесором — це певна циклічна послідовність дій:

o формування адреси чергової команди;

o зчитування цієї команди за сформованою адресою й пересилка її з пам'яті у мікропроцесор;

o дешифрування отриманої з пам'яті команди, тобто розкладання команди на елементарні дії, які мають виконувати пристрої мікропроцесора;

o власне виконання команди, тобто виконання у певній послідовності елементарних дій, з яких складається команда;

o формування адреси операндів, над якими виконується певна послідовність елементарних операцій даної команди;

o зчитування операндів з пам'яті за сформованою адресою і пересилання їх із пам'яті у мікропроцесор;

o формування адреси, за якою буде записано результат виконання даної команди;

o пересилання результату за сформованою адресою з мікропроцесора у пам'ять;

o формування адреси наступної команди.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Що називається мікропроцесором?

2. Розкажіть про покоління мікросхем.
3. Що таке мікроконтролер?
4. Як представляється інформація у мікропроцесорі?
5. Що таке логічний елемент?
6. Назвіть основні логічні елементи, які використовуються у цифрових приладах?
7. У вигляді яких пристроїв реалізуються логічні елементи?

Урок 13

Функціональна схема мікропроцесора.

Мікропроцесор має такі складові частини: пристрій формування адрес команд і операндів; операційний пристрій, тобто пристрій виконання команд; пристрій керування; система шин, призначена для взаємодії пристроїв мікропроцесора між собою.

Розглянемо будову, принцип дії й основні характеристики цих складових частин мікропроцесора.

Пристрій виконання команд

Пристрій виконання команд призначений для прийому команд із пам'яті через шину даних, дешифрування команд, тобто розкладання команд на елементарні дії, виконання цих дій у певній послідовності.

У свою чергу, пристрій виконання команд складається з таких основних частин: блок попередньої вибірки команд; блок дешифрування команд; виконавчий блок.

Блок попередньої вибірки команд призначений для отримання команд із шини даних і розміщення їх у черзі наперед вибраних команд. Режим попередньої вибірки команд є майже в усіх сучасних мікропроцесорах і призначений для суміщення виконання певних операцій, що дає істотне прискорення виконання програми у цілому.

Блок дешифрування команд вилучає чергову команду з черги попередньої вибірки, перетворює її на послідовність елементарних операцій і розміщує дешифровану команду в чергу, де вона очікує виконання. Команду можна дешифрувати апаратним і програмним способами. У мікропроцесорах, де реалізовано апаратний спосіб дешифрування команд, команда розкладається на елементарні дії, і кожну таку дію виконує спеціальний пристрій, наприклад, операцію додавання виконує суматор, операцію множення — перемножувач, добування квадратного кореня — спеціальний пристрій для добування кореня тощо.

У мікропроцесорах із програмною реалізацією кожна команда розкладається на послідовність елементарних операцій (мікрокоманд), які виконуються у певній послідовності, тобто для кожної команди складається спеціальна програма — мікропрограма виконання цієї команди. Наприклад, команда додавання двох чисел розкладається на такі елементарні операції, як запис першого доданку в один регістр суматора, запис другого доданку в другий регістр суматора, пересилання результату додавання з регістра результату в пам'ять тощо. Команда множення двох чисел розкладається на ряд послідовних додавань. Щоб виконати команду добування квадратного кореня з числа, функція кореня розкладається у ряд, тобто у послідовність операцій множення, ділення, піднесення до степеня. Операція піднесення до степеня замінюється послідовністю операцій множення, а операція множення — послідовністю операцій додавання. Мікропрограми зберігаються у спеціальному пристрої пам'яті, який називається пам'яттю мікропрограм. Дешифрування команд при мікропрограмному способі реалізації команд полягає у зчитуванні відповідної мікропрограми з пам'яті й виконанні послідовності мікрокоманд.

У багатьох випадках реалізується змішаний спосіб виконання команд — частина команд виконується апаратним способом, а решта — програмним способом.

Виконавчий блок безпосередньо здійснює виконання дешифрованих команд. До складу блока входять такі складові частини: регістри загального призначення, спеціальні регістри, суматор із можливістю зсуву чисел на певну кількість одиниць, перемножувач, пристрій обробки послідовностей, пристрій місцевого керування, пристрій перевірки захисту тощо. У деяких мікропроцесорах суматор і кілька регістрів загального призначення утворюють так званий арифметико-логічний пристрій (в англомовній літературі він позначається абревіатурою ALU — arithmeticand logic unit). У сучасних мікропроцесорах спостерігається стійка тенденція до розподілу функцій. Наприклад, виконання складних математичних операцій покладається на спеціалізований пристрій, так званий співпроцесор. Співпроцесор може розміщуватися на тому самому кристалі, що й сам мікропроцесор, а може бути виготовлений як окрема мікросхема.

Система шин мікропроцесора

Мікропроцесор побудований за модульним принципом, тобто складається з окремих, відносно самостійних частин, кожна з яких виконує свої спеціальні функції. Щоб забезпечити взаємодію та узгоджену роботу всіх частин мікропроцесора, складові частини мікропроцесора з'єднані системою шин (магістралей).

Шина або магістраль — це сукупність електричних з'єднувальних провідників, по кожному з яких передається один розряд двійкового числа.

Кількість провідників, що входить до складу шини, називається шириною шини. Сучасні мікропроцесори використовують шини шириною 32, 64, 80 розрядів. Ще однією важливою характеристикою шини є її швидкодія, яка характеризується кількістю двійкових слів, які здатна передати шина за одиницю часу.

Якщо шиною можна передавати інформацію тільки в одному напрямі, наприклад, від постійної пам'яті до мікропроцесора, то така шина називається однонапрямленою, а якщо у двох напрямах, наприклад, від оперативного пристрою пам'яті до мікропроцесора і навпаки, то така шина називається двонапрямленою.

За типом інформації, що передається, розрізняють шину даних (databus), шину адреси (addressbus) і шину керування (controlbus). Мікропроцесор має внутрішню систему шин, яка зв'язує всі його складові частини. Крім того, мікропроцесор у цілому пов'язаний системою зовнішніх шин з іншими пристроями мікропроцесорної системи.

Шини мікропроцесора можуть працювати у режимі розподілу часу, тобто певний відрізок часу виконання команд шина працює як шина адреси, а в інший відрізок часу як шина даних. Такий режим роботи шини називається мультиплексуванням шини. Такий режим реалізований, наприклад, у мікропроцесорі К1810ВМ86.

Для підвищення продуктивності обробки інформації сучасні мікропроцесорні системи побудовано як мультипроцесорні, тобто, коли в системі паралельно працюють два і більше процесорів, наприклад, центральний процесор і співпроцесор, який виконує тільки складні математичні операції. Розподілом задач між паралельно працюючими процесорами досягається істотне підвищення продуктивності системи в цілому. Така будова мікропроцесорних систем відповідає модульному принципу, що спрощує модернізацію та експлуатацію такої системи.

Водночас у мультипроцесорних системах виникають специфічні проблеми, пов'язані головним чином з організацією взаємодії й розподілом спільних ресурсів. Одним із таких ресурсів є система шин, яку використовують кілька паралельно працюючих пристроїв, проте у довільний момент часу шину може використовувати (керувати) тільки один пристрій.

Для розв'язку цієї проблеми у сучасних мікропроцесорних системах передбачені апаратні і програмні засоби, наприклад, спеціальний процесор — контролер шини, який аналізує запити центрального процесора, співпроцесора, контролерів периферійних пристроїв на користування шиною, зважує їх пріоритети і передає керування шиною процесору, що має в даний момент часу максимальний пріоритет.

Пристрій керування

Модульний принцип побудови мікропроцесора, складний характер взаємодії складових частин мікропроцесора, необхідність продуктивної роботи зумовлюють необхідність мати спеціальний пристрій керування у складі мікропроцесора, який керував би роботою складових частин мікропроцесора. Крім того, на пристрій керування покладається завдання розподілу спільних ресурсів, наприклад, внутрішньої системи шин.

Пристрій керування мікропроцесором має складну ієрархічну будову. Кожний модуль мікропроцесора має свій локальний пристрій керування, який генерує сигнали, призначені для керування даним модулем. Крім того, для здійснення координації взаємодії модулів у цілому призначений пристрій керування вищого рівня ієрархії.

Структура пам'яті й система адресації

Як уже зазначалося, команди програм, які виконує мікропроцесор, а також дані, які обробляються мікропроцесором, зберігаються в пам'яті. Структура пам'яті та її характеристики мають дуже важливе значення і багато в чому визначають продуктивність і ефективність усієї мікропроцесорної системи в цілому.

Однією з найважливіших характеристик пам'яті є її місткість, яка характеризується кількістю одиниць інформації, яку можна зберігати в даній пам'яті. Другою важливою характеристикою пам'яті є швидкодія, яка характеризується часом доступу, тобто тривалістю отримання даних із пам'яті. Між цими двома характеристиками пам'яті є обернена залежність: чим більша ємність пам'яті, тим менша її швидкодія і навпаки, тому для кожного випадку потрібно вибирати компромісне співвідношення. Конструюючи систему пам'яті, слід враховувати частоту звертання до пам'яті. Як показують статистичні дослідження, дані дуже різко відрізняються за частотою звертання, наприклад, імовірність того, що до пам'яті звернуться за результатами попередніх обчислень дуже висока, а ймовірність того, що до пам'яті звернуться за результатами проміжних обчислень, які виконувалися давно, — дуже низька.

Враховуючи все це, пам'ять мікропроцесора має ієрархічну будову з різними рівнями ієрархії. На верхньому рівні ієрархії знаходиться пам'ять з максимальною швидкодією і незначної місткості. Це, як правило, пам'ять на регістрах загального призначення і спеціальних регістрах, що входять до складу арифметико-логічного пристрою. На регістрах запам'ятовуються результати обчислень, які будуть потрібні на наступних кроках алгоритму.

Крім регістрової пам'яті, до складу мікропроцесора входить так звана кеш-пам'ять. Внутрішня кеш-пам'ять мікропроцесора призначена для розміщення інформації, до якої найчастіше звертається мікропроцесор. Регістрова пам'ять і внутрішня кеш-пам'ять розміщені на одному кристалі з мікропроцесором і становлять внутрішню пам'ять комп'ютера.

Програма, яка виконується мікропроцесором, завантажується в оперативну пам'ять. Елементи оперативної пам'яті виконані на електронних компонентах у вигляді мікросхем і розміщені на материнській платі комп'ютера. Місткість оперативної пам'яті сучасних мікропроцесорів становить сотні мегабайт, час доступу — частки мікросекунди.

Крім внутрішньої кеш-пам'яті, сучасні мікропроцесорні системи мають зовнішню кеш-пам'ять, куди операційна система переміщує інформацію, за якою мікропроцесор найчастіше звертається до оперативної пам'яті.

Операційна система, а також прикладні програми зберігаються в пам'яті зовнішніх пристроїв: гнучких і твердих магнітних дисків, а також на оптичних дисках. Місткість пам'яті на магнітних і оптичних дисках становить десятки гігабайтів і спостерігається стійка тенденція до її збільшення. Для продуктивної та ефективної роботи мікропроцесора застосовуються системи адресації різного ступеня складності, тобто системи формування адрес команд під час виконання програми.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. З яких частин складається процесор?

2. Для чого призначений пристрій виконання команд?

3. З яких пристроїв складається пристрій виконання команд?

4. Якими способами можна дешифрувати команду?

5. Що таке арифметико-логічний пристрій?

6. Що таке математичний співпроцесор?

7. Що таке шина мікропроцесора?

8. Що таке ширина шини?

9. Які є шини за типом даних?

10. Розкажіть про пристрій керування мікропроцесора?

11. Для чого призначена пам’ять мікропроцесора?

12. Назвіть важливі характеристики пам’яті мікропроцесора.

13. Опишіть ієрархічну будову пам’яті мікропроцесора.

14. Що реалізує впровадження мікроконтролерів у автоматизовану систему?

Урок 14

Пристрої зв’язку з об’єктами управління

Майже всі технологічні параметри, присутні в реальному промисловому об'єкті, мають аналоговий або дискретний вигляд. Існує багато датчиків, які можуть перетворювати вимірювані величини тільки в аналоговий вигляд, а також багато виконавчих механізмів, що мають тільки аналогові вхідні сигнали. З іншого боку, новітні засоби автоматизації, які знаходять все більше застосування в системах управління, використовують цифрове представлення оброблюваних величин. Для того, щоб зв'язати між собою параметри, представлені в аналоговому/дискретному і цифровому вигляді, використовуються пристрої зв'язку з об'єктами. Таким чином, ПЗО є невід'ємною частиною будь-якої системи управління, зокрема що використовує цифрові пристрої (промислові комп'ютери, обчислювальні мережі і так далі).
Датчики, що встановлюються на об'єкті призначені для первинного перетворення параметрів у вихідний сигнал для передачі в ПЗО. Виконавчі механізми приймають сигнали, що управляють, пройшли через ПЗО, для дії на процес. Зв'язок між датчиками, виконавчими механізмами і ПЗО може бути аналоговою, дискретною або цифровою.
Промисловий комп'ютер (РС) в системі грає роль елементу, що управляє, приймає цифрову інформацію від ПЗО і виробляє сигнали, що управляють. Для зв'язку між ним і ПЗО використовується будь-який з цифровий інтерфейс.
Дана схема є умовною, оскільки в реальних системах модулі ПЗО можуть бути не присутніми у вигляді самостійного пристрою, а входити до складу датчиків або промислових комп'ютерів. Прикладом служать датчики, які здійснюють подвійне (потрійне і так далі) перетворення вимірюваної величини і  видають на вхід готовий цифровий сигнал. В цьому випадку межа між власне первинним перетворювачем і  ПЗО проходить десь усередині нього. З іншого боку, ПЗО можуть бути виконані у вигляді АЦП/ЦАП-плати, що вставляється в ISA-слот комп'ютера. В цьому випадку аналогові сигнали можуть бути введені прямо в комп'ютер, де і перетворяться в цифровий код.
      Надалі як ПЗО розглядатимемо модулі, плати і ін. пристрої, призначені для прийому аналогових і дискретних сигналів від об'єкту (незалежно від того, скільки разів вони були перетворені усередині нього), перетворення його в цифровий вигляд для передачі в комп'ютер (контроллер), а також для прийому цифрових керівників даних від РС і перетворення їх у вигляд, відповідний виконавчим механізмам об'єкту.

ОГЛЯД І КЛАСИФІКАЦІЯ ПЗО

      Модулі ПЗО - це конструктивно закінчені пристрої, виконані у вигляді модулів, що встановлюються, як правило, в спеціалізовані плати. Модулі ПЗО поміщені в пластмасовий корпус і оснащені відповідно або виводами для кріплення на монтажних панелях, або клемними з'єднувачами з гвинтовою фіксацією для кріплення вхідних і вихідних ланцюгів.
На ПЗО покладають наступні функції:
1) Нормалізація аналогового сигналу - приведення меж шкали первинного безперервного сигналу до одного із стандартних діапазонів вхідного сигналу аналого-цифрового перетворювача вимірювального каналу. Найбільш поширені діапазони напруги від 0 до 5 В, від -5 до 5 В, від 0 до 10 В і струмові: від 0 до 5 мА, від 0 до 20 мА, від 4 до 20 мА, від 1 до 5 мА.
2) Попередня низькочастотна фільтрація аналогового сигналу - обмеження смуги частот первинного безперервного сигналу з метою зниження впливу на результат вимірювання перешкод різного походження. На промислових об'єктах найбільш поширені перешкоди з частотою мережі змінного струму, а також хаотичні імпульсні перешкоди, викликані впливом на технічні засоби вимірювального каналу перехідних процесів і наведень при комутації виконавчих механізмів підвищеної потужності.
3) Забезпечення гальванічної ізоляції між джерелами сигналу і каналами системи.
Крім цих функцій, ряд пристроїв зв'язку з об'єктом може виконувати складніші функції за рахунок наявності в їх складі підсистеми аналого-цифрового перетворення і дискретного введення-виводу, мікропроцесора і засобів організації одного з інтерфейсів послідовної передачі даних.
Простим пристроєм гальванічної розв'язки і єдиним, таким, що існував в 40 - 60 роки є електромагнітне реле. Реле, як правило, інерційні, мають відносно великі габарити і забезпечують обмежене число перемикань при достатньо великому споживанні енергії. Бурхливий розвиток електроніки привів до широкого розповсюдження компонентів, що забезпечують оптичну розв'язку між ланцюгами. ПЗО, побудовані з використанням такої розв'язки, є недорогими, високонадійними і швидкодіючими. Крім того, вони характеризуються високою напругою ізоляції і низькою споживаною потужністю.

За характером оброблюваного сигналу ПЗО можна розділити на аналогові і дискретні (цифрові).
Аналогові ПЗО повинні володіти великою точністю, хорошою лінійністю і забезпечувати достатньо велику напругу ізоляції. Крім того, бажаними є робота з різними джерелами вхідних сигналів (струми, напруга, сигнали від терморезисторів, термопар і так далі), можливості швидкої заміни і низька вартість.
Дискретні ПЗО забезпечують опит датчиків з релейним виходом, кінцевих вимикачів, контроль наявності в ланцюзі напруги, струму і так далі, а вихідні ПЗО формують сигнали для управління пускачами, двигунами і іншими пристроями.
Дискретні ПЗО повинні задовольняти тим же вимогам, що і аналогові. Крім того, вони повинні володіти мінімальним часом перемикання, а вихідні - забезпечувати комутацію якомога вищої напруги і струмів і вносити при цьому мінімум спотворень, обумовлених перехідними процесами, в комутований ланцюг.
      Серед модулів ПЗО існують також пристрої, що працюють тільки з цифровою формою інформації. До них відносяться комунікаційні модулі, призначені для забезпечення мережевої взаємодії.

За напрямом проходження даних через ПЗО їх можна розділити на 3 типи:
1) пристрої введення, що забезпечують передачу сигналу з датчиків в пристрій обробки і виведення сигналів для управління;
2) пристрої виводу, призначені для формування сигналів для виконавчих механізмів;
3) двонаправлені, тобто забезпечують введення і виведення сигналів.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

     1.     Яке призначення пристроїв зв’язку з об’єктом управління?
     2.     Що являють собою ПЗО?
     3.     Які функції виконують ПЗО в автоматизованих системах управління?
     4.     Як розділяються ПЗО за характером оброблюваного сигналу?
     5.     Як можна розділити ПЗО за напрямом проходження даних?
     6.     Яку класифікацію ПЗО можна виділити за призначенням?
Урок 15

Датчики

Керування об'єктом, зокрема технологічним процесом, можливе лише за умови, що на систему керування поступає інформація про стан об'єкта. Для сприйняття інформації про стан керованого об'єкта призначені спеціальні вимірювальні пристрої. Такі вимірювальні пристрої називають первинними вимірювальними перетворювачами, рецепторами, сенсорами. Елемент такого вимірювального пристрою, який безпосередньо взаємодіє з об'єктом керування і сприймає інформацію, називається чутливим елементом. Вимірювальний перетворювач, який разом з допоміжними елементами виготовлений у вигляді окремого виробу і встановлений безпосередньо на об'єкті керування, називається датчиком.
Характеристики датчиків
Для забезпечення потрібного рівня керування об'єктом необхідно, щоб параметри датчиків відповідали заданим вимогам. Характеристики датчиків поділяються на статичні, які характеризують датчик у статичному режимі, і динамічні, що характеризують його в динамічному режимі. Статичним режимом датчика називається режим роботи, коли на вході датчика діє стала фізична величина. Однак стала фізична величина — лише зручна математична модель, абстракція, яка застосовується для теоретичного аналізу. В природі всі величини змінюються з тією чи іншою швидкістю. З іншого боку, реальні технічні пристрої, зокрема датчики, мають інерцію, тобто реагують на вхідну дію не миттєво, а з деяким запізненням. Враховуючи все це, доцільно вважати статичним режимом реального технічного пристрою (датчика) такий режим, коли інерційними властивостями пристрою можна знехтувати порівняно зі швидкістю зміни сигналу на його вході.
Динамічним режимом роботи технічного пристрою вважається режим роботи, в якому динамічні характеристики пристроїв, обумовлені інерційністю, істотно впливають на результат роботи.
Характеристики датчиків у статичному режимі. Найбільш повно властивості датчиків у статичному режимі представляє функція перетворення (статична характеристика).
Функція перетворення — це залежність вихідної фізичної величини датчика у від вхідної х, тобто у = f(x). Для більшості датчиків залежність у = f(x) — нелінійна. Функція перетворення характеризує вимірювальний перетворювач у всьому діапазоні зміни вхідної і вихідної величини і є повною статичною характеристикою. В окремих випадках достатньо знати тільки окремі параметри вимірювального перетворювача.
Одним із таких важливих параметрів є чутливість (sensivity), яка визначається як відношення вихідної величини вимірювального перетворювача у до його вхідної величини х:
Крім статичної чутливості, що визначається формулою користуються також динамічною чутливістю
Роздільна здатність датчика (resolution) — це властивість розрізняти два близькі значення вхідної величини.
Лінійність датчика — це ступінь наближення функції перетворення датчика до прямої лінії. Для аналого-цифрового перетворення сигналу необхідна пряма пропорційна залежність між вихідним значенням перетворювача і фізичною величиною на вході датчика, тому лінійність датчика є дуже важливим параметром. Якщо функція перетворення датчика є істотно нелінійною, то необхідне додаткове перетворення вихідного сигналу датчика, щоб лінеаризувати канал вимірювання в цілому.
Робочий або динамічний діапазон датчика (operating range) — це діапазон зміни вхідної величини, в якому параметри датчика не виходять за задані межі.
Повторюваність (repeatability) — це властивість датчика зберігати свої параметри від екземпляра до екземпляра.
Відтворюваність (reproducivity) — властивість відтворити задані характеристики датчика під час його виготовлення.
Вхідний і вихідний імпеданс датчика — це вхідний і вихідний повні опори. Ці характеристики датчиків дуже важливі для узгодження параметрів датчика з іншими пристроями в каналі вимірювання, а також для оцінки впливу датчика на досліджуваний процес.
Характеристики датчиків у динамічному режимі. Якість керування багато в чому залежить від того, як швидко система керування в цілому та її складові частини, зокрема датчики, реагують на зміни в об'єкті керування. В деяких випадках несвоєчасна реакція систем автоматичного керування на зміни в об'єкті керування призводить до аварійних ситуацій і виходу з ладу. Динамічні характеристики показують ступінь інертності датчиків.
Динамічні характеристики поділяються на повні, які мають всю повноту інформації про інерційні властивості об'єктів, і часткові, які характеризують тільки певні властивості об'єктів.
До повних динамічних характеристик належать: імпульсна і перехідна характеристики в часовій області й амплітудно-частотна, фазочастотна та комплексна характеристики в частотній області.
Перехідною характеристикою датчика п(х) називається реакція датчика, тобто його вихідний сигнал, на одноступінчатий сигнал на вході.

Імпульсною характеристикою датчика g(x) називається реакція датчика на вхідний імпульсний сигнал надзвичайно малої тривалості. З математичної точки зору імпульсна характеристика є похідною від перехідної характеристики.
Амплітудно-частотною характеристикою датчика називається залежність відношення амплітуд вихідного і вхідного синусних сигналів від частоти:
Фазочастотна характеристика датчика — це залежність різниці фаз вихідного і вхідного сигналів від частоти.
Комплексна частотна характеристика — це комплексна функція, модулем якої є амплітудно-частотна, а аргументом — фазочастотна характеристики.
Часткові динамічні характеристики містять інформацію про найбільш важливі властивості датчиків. До часткових динамічних характеристик, які можна визначити за перехідною характеристикою, належать такі характеристики:
□ час проходження зони нечутливості (dead time);
□ запізнення (delay time), яке визначається відрізком часу від моменту подачі вхідного ступінчастого сигналу до моменту досягнення вихідним сигналом 50 % рівня усталеного значення;
□ тривалість наростання сигналу (rise time), яка визначається інтервалом часу від моменту досягнення вихідним сигналом рівня 10 % до моменту досягнення 90 % від усталеного значення;
□  момент досягнення першого максимуму (peak time);
□  тривалість перехідного процесу (settling time);
□  відносне перерегулювання (percentag overshot);
□  статична похибка (steady-state error).

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

    1.     За якої умови можливе керування технологічним процесом?
    2.     Які пристрої призначені для сприйняття інформації про стан
     керованого об’єкта?
    3.     Що таке
Урок 16

Класифікація датчиків

1. Аналогові датчики
Переважна більшість об'єктів керування характеризується неперервними фізичними величинами, які поступають на вхід датчиків. Вихідним сигналом аналогового датчика є неперервна фізична величина.
За видом вхідної величини аналогові датчики поділяються на такі види: датчики руху (кутового і лінійного переміщення, швидкості прискорення), датчики сили, моменту, тиску, датчики наближення (індуктивні, ємнісні, магнітні), датчики температури, датчики витрати, хімічні і біохімічні датчики.
Датчики руху. Датчики руху широко застосовують для автоматизації технологічних процесів у машинобудуванні, наприклад, для автоматичного керування робочими органами різноманітних верстатів (токарних, фрезерних, шліфувальних тощо) і роботів. Датчики руху ґрунтуються на різноманітних фізичних принципах.
Лазерні датчики. Для вимірювання з високою точністю відстаней застосовуються останнім часом лазерні датчики, принцип дії яких ґрунтується на залежності часу проходження світловим імпульсом від відстані між предметами.
Датчики кутового переміщення. У верстатах, маніпуляторах, робототехнічних комплексах широко застосовується обертальний рух, тому вимірювання кутового переміщення в широкому діапазоні і з високою точністю дуже важливе. Найбільше поширення знайшли перетворювачі кутового переміщення в різницю фаз електричних коливань.
Датчики швидкості обертання. За формою вихідного сигналу датчики швидкості обертання поділяються на аналогові, імпульсні і цифрові. Як аналогові датчики швидкості обертання широкого застосування набули тахогенератори постійного і змінного струму.
Датчики прискорення (акселерометри). Датчики прискорення широко застосовуються в автоматичних системах керування рухомими об'єктами, зокрема літаками, ракетами тощо. Принцип дії акселерометрів ґрунтується на перетворенні прискорення у силу інерції відповідно до другого закону Ньютона F=та. Далі сила перетворюється у переміщення, яке, в свою чергу, перетворюється в електричну величину (напругу, струм тощо).
Датчики сили, моменту, тиску. В цих датчиках сила, момент, тиск перетворюються на деформацію пружного елемента, сприймається датчиками, що називаються тензорезистора.
Датчики наближення. Датчики наближення широко застосовуються для автоматизації процесів у машинобудуванні, наприклад, при підрахунку кількості деталей на конвеєрі, у робототехнічних комплексах, в охоронних системах. Принцип дії датчиків наближення ґрунтується на зміні властивостей чутливого елемента при наближенні до нього певного об'єкта.
В індуктивного датчика наближення котушка, ввімкнена у коливальний контур, створює високочастотне електромагнітне поле, яке наводить у провідному матеріалі об'єкта, що наближається, вихрові струми. Вихрові струми призводять до втрат енергії, тому амплітуда коливань у контурі зменшується.
Ємнісні датчики наближення як чутливий елемент мають конденсаторі увімкнений у коливальний контур. Об'єкт, що наближається, змінює ємність конденсатора, отже і частоту власних коливань контура.
Магнітні датчики реагують на зміну характеристик магнітного поля і можуть базуватися на магніторезистивному ефекті, ефекті Холла, зміні магнітного опору тощо.
Датчики температури. Температура є важливим технологічним параметром, тому датчики температури широко застосовуються при автоматизації технологічних процесів у хімічній, текстильній, нафтовій та газовій промисловості. Найбільшого поширення набули такі датчики температури, як термоелементи і терморезистори.
Термоелемент — це з'єднані в одній точці провідники з різних металів. На межі двох різних металів виникає контактна різниця потенціалів, значення якої залежить від температури. Інколи термоелемент називають термопарою.
Датчики витрати. Вимірювання витрати рідин і газів необхідно проводити в хімічній, нафтогазовій, харчовій та інших галузях промисловості.
Датчики витрати ґрунтуються на різноманітних фізичних принципах. Дросельний датчик витрати ґрунтується на законі Бернуллі для руху рідини: витрата рідини, що рухається у трубопроводі, стала для будь-якого перерізу, тому тиск рідини залежить від площі поперечного перерізу потоку. Різниця тисків рідини у звичайному і звуженому місцях трубопроводу буде прямо пропорційною витраті рідини. Щоб створити звуження трубопроводу, застосовують діафрагми або трубу Вентурі.
Якщо відома площа поперечного перерізу трубопроводу, то витрати рідини можна знайти, знаючи швидкість рідини. Швидкість рідини в трубопроводі можна визначити за частотою обертання маленької турбінки, поміщеної в потоці рідини.
Ультразвукові датчики витрати використовують поширення ультразвуку в двох напрямах: за напрямом руху рідини і проти напряму руху. Якщо напрям руху рідини й ультразвуку збігається, то швидкість ультразвуку в рухомій рідині дорівнює сумі швидкостей ультразвуку в нерухомій рідині і швидкості самої рідини, а якщо напрямки руху протилежні — то різниці цих швидкостей. Вимірюючи швидкість ультразвуку в цих двох протилежних напрямках, можна визначити швидкість руху рідини, а відтак, знаючи площу поперечного перерізу трубопроводу, і витрату рідини.
У магнітних датчиках витрати вихідною величиною є електрорушійна сила, що створюється в електропровідній рідині під час руху її в магнітному полі. Значення наведеної електрорушійної сили визначається швидкістю руху іонів електропровідної рідини, отже це значення прямо пропорційне витраті рідини.

Бінарні, імпульсні датчики
Бінарні датчики — це датчики, вихідний сигнал яких може бути тільки у двох альтернативних станах, наприклад увімкнено-вимкнено. До бінарних датчиків належать датчики положення. Як датчики положення використовуються різного роду вимикачі. Одним з видів датчиків положення є так звані кінцеві вимикачі, які призначені для фіксації меж робочого ходу виконавчих пристроїв.
Імпульсні датчики мають вихідний сигнал у вигляді імпульсів. Найбільшого поширення набули імпульсні датчики кутового переміщення вала і положення (позиції) вала. Перетворення кутового переміщення в кількість імпульсів може ґрунтуватися на таких фізичних принципах: відбивання і переривання світлового потоку (фотоелектричні імпульсні датчики), стрибкоподібна зміна взаємної індуктивності (індуктивні імпульсні датчики) або взаємної ємності (ємнісні імпульсні датчики) тощо. Недоліком імпульсних датчиків є великі похибки під час перебою в роботі і пропуск одного або кількох імпульсів.
Цифрові датчики перетворюють вхідну фізичну величину (здебільшого це кутове чи лінійне переміщення) у код, тобто в одному пристрої суміщено чутливий елемент і аналого-цифровий перетворювач. Для аналого-цифрового перетворення кутового чи лінійного переміщення використовують ряд паралельних чи концентричних доріжок, кожна з яких поділена на однакові ділянки. Властивості двох сусідніх ділянок кожної доріжки різко відрізняються одна від одної, наприклад: прозора-непрозора, намагнічена-ненамагнічена, провідна-непровідна тощо. На кожну доріжку встановлено чутливий елемент, що фіксує, яка саме ділянка знаходиться у даному положенні. Сукупність вихідних сигналів чутливих елементів є кодом кутового чи лінійного переміщення відносно початкового положення.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1.Чим характерні аналогові датчики?
2.Де застосовують датчики руху?
3.Коли застосовують лазерні датчики?
4. Який принцип дії датчиків прискорення?
5.Що називають бінарним датчиком?
6.Чим характерні імпульсні датчики?
7. Який є недолік у імпульсних датчиків?датчик?
Урок 17

Виконавчі механізми

1. Призначення виконавчих механізмів
Для здійснення впливу системи автоматичного керування на об'єкт керування призначені виконавчі пристрої або механізми (aktuators).
Виконавчий механізм — у системах автоматичного регулювання — пристрій, що безпосередньо здійснює механічне переміщення (чи поворот) регулюючого органу об'єкта управління і змінює його стан.
Складають одну з останніх ланок системи автоматичного регулювання. Використовуються для управління органами регулювання.
Зміна положення регулюючого органу викликає зміну потоку енергії або матеріалу, що поступають на об'єкт, і тим самим впливає на робочі машини, механізми і технологічні процеси, усуваючи відхилення регульованої величини від заданого значення. Виконавчий механізм не лише змінює стан керованого об'єкта, але і переміщає регулюючий орган відповідно до заданого закону регулювання при мінімально можливих відхиленнях. У більшості випадків виконавчі механізми діють від сторонніх джерел енергії, оскільки безпосереднє управління виконавчим механізмом від первинних елементів регулювання (реле, датчиків тощо) неможливе внаслідок їхньої малої потужності, недостатньої для впливу на регулюючий орган.
Виконавчий механізм, як правило, складається з сервомотора постійного або змінного струму та джерела живлення. Ряд виконавчих механізмів включають також підсилювачі.
Якщо датчики перетворюють фізичні величини, що характеризують об'єкт керування, в електричний сигнал, то виконавчі пристрої здійснюють обернену дію, перетворюють сигнал системи керування у фізичну величину, що змінює перебіг технологічного процесу в потрібному напрямі. У сучасних автоматичних системах керування основні операції обробки інформації виконує комп'ютер або мікропроцесор, тому виконавчі пристрої мають здійснювати перетворення цифрового вихідного сигналу комп'ютера у фізичну величину. Наприклад, у станках з числовим програмним управлінням (ЧПУ) вихідний цифровий сигнал з керівного мікропроцесора перетворюється у переміщення робочого органу станка (різця, фрези тощо) і переміщення деталі, що обробляється на цьому станку. У хімічних процесах цифровий сигнал перетворюється у переміщення робочих органів, що регулюють надходження вхідних реагентів, температуру в реакторі тощо.
У складі виконавчого пристрою можна виділити дві частини: малопотужну частину, яка складається з перетворювача (transducer) і підсилювача (amplifier), і потужну частину, що складається з потужного перетворювача (converter) і вихідного виконавчого механізму. В деяких виконавчих механізмах окремі частини можуть бути відсутніми.
Виконавчі механізми характеризуються такими параметрами, як: точність, робочий діапазон, швидкодія, потужність, габарити тощо.
Виконавчі механізми поділяються на двопозиційні (бінарні) й аналогові. За видом споживаної енергії виконавчі механізми поділяють на електричні, пневматичні і гідравлічні. Найбільшого поширення набули електричні ВМ. Пневматичні і гідравлічні виконавчі механізми застосовуються у разі необхідності отримання великої потужності при переміщенні робочого органу та у вибухонебезпечних середовищах.
Конструкції виконавчих механізмів різноманітні. У першу чергу вони розрізняються за характером руху вихідної ланки (прямохідні і поворотні) і за видом чутливого елемента, який перетворює енергію командного сигналу в переміщення вихідної ланки. Вид використовуваної енергії також позначається на конструктивному оформленні виконавчого механізму.

2. Двопозиційні виконавчі механізми
У системах автоматичного керування досить поширені бінарні виконавчі механізми. За родом фізичної величини двопозиційні виконавчі пристрої поділяються на електричні, механічні, гідравлічні, пневматичні тощо.
Електричні двопозиційні виконавчі пристрої це: вимикачі, перемикачі, комутатори, контактори, реле тощо.
Потужність вихідних сигналів комп'ютера дуже мала (<100 мВт), тому безпосередньо подавати такий сигнал на виконавчі пристрої не можна. Їх необхідно спочатку підсилити. Для цього використовуються керовані вимикачі.
Електромагнітні реле. До винайдення і застосування на практиці напівпровідникових приладів як керований вимикач застосовувалися електромагнітні реле, які продовжують широко використовуватися і в наш час. Електромагнітне реле складається з електромагніта, по обмотці якого протікає струм керування, і контактів, що механічно переміщуються під дією магнітного поля, створеного електромагнітом, замикаючи чи розмикаючи електричне коло виконавчого пристрою.
Таким чином, за допомогою електромагнітного реле можна керувати значними струмами, використовуючи незначні.
Важливою властивістю електромагнітного реле є електрична ізоляція керівного і виконавчого електричних кіл, завдяки чому значні струми виконавчих пристроїв не впливають на кола керування, зокрема на коло керування комп'ютера. Електромагнітні реле мають незначний опір контактів у замкненому стані (десяті і соті частки ома) і великий опір, який визначається опором повітряного проміжку в розімкнутому стані.
До недоліків електромагнітних реле слід віднести низьку швидкодію (кілька мілісекунд) порівняно з напівпровідниковими перемикачами, швидкодія яких становить мікросекунди і навіть частки мікросекунд. Крім того, для реле, як і для механічних перемикачів, характерне «брязкання» контактів, тобто багаторазове вмикання і розмикання контактів у перехідному процесі внаслідок механічної інерції після ввімкнення струму в обмотку реле. Обмотка електромагнітного реле вмикається, здебільшого, під номінальну напругу 12 В і споживає струм кілька десятків міліампер, тому не можна безпосередньо керувати реле з виходу комп'ютера, отже потрібний додатковий проміжний підсилювач, наприклад, транзисторний, який встановлюється між виходом комп'ютера і обмоткою реле.
Промисловістю випускаються різноманітні реле в широкому діапазоні потужностей від мініатюрних поляризованих реле потужністю кілька міліват (такі реле часто встановлюють на платах розширення комп'ютерів) до кіловатних контакторів, які встановлюються в окремих стійках, і призначені для керування двигунами значної потужності.
Напівпровідникові вимикачі. Для керування деякими пристроями, наприклад, для керування виконавчими двигунами на основі широтно-імпульсної модуляції, необхідно забезпечити перемикання струмів в електричних колах з швидкодією у кілька мікросекунд. Електромагнітні реле неспроможні забезпечити таку швидкодію, тому застосовують напівпровідникові прилади: біполярні і польові транзистори та тиристори.
Транзистор, що працює в ключовому режимі, виконує функцію керованого вимикача. Ключовим режимом транзистора називається такий режим, коли транзистор знаходиться в одному з двох станів: стані насичення і стані відсікання. У стані насиченні транзистор відкритий, тобто опір між електродами транзистора незначний, і через нього протікає струм. Стан насичення відповідає замкненому вимикачу. У стані відсікання транзистор закритий, між електродами транзистора значний опір. Стан відсікання відповідає розімкненому вимикачу.
Для керування пристроями з невеликою потужністю можна застосовувати транзистори загального призначення. Щоб керувати пристроями, в яких використовуються напруги більші за 1000 В і струми у кілька кілоампер, призначені напівпровідникові прилади, виготовлені за спеціальними технологіями.
Крім біполярних і польових транзисторів, для комутації потужних електричних кіл застосовуються тиристори. Тиристори можуть знаходитися в одному з двох станів: провідному, коли опір між катодом і анодом становить частки ома, і непровідному, коли опір між електродами становить десятки мегом. Щоб перевести тиристор у провідний стан, на керівний електрод слід подати імпульс. Тиристори порівняно з транзисторами мають значно менший опір у замкненому стані, тому кількість теплової енергії, що розсіюється тиристором, значно менша ніж у транзистора. У той же час, за швидкодією транзистори переважають тиристори.
На відміну від електромагнітних реле, у напівпровідникових приладах немає гальванічного розмежування між вхідними і вихідними електричними колами, і це великий недолік напівпровідникових перемикачів. У польових транзисторів вхідний опір набагато більший ніж у біполярних, і це забезпечує значно менший ступінь впливу вихідних кіл на вхідні. Для забезпечення гальванічного розмежування вхідних і вихідних кіл застосовують передачу сигналу через оптичний канал: керівний сигнал з комп'ютера подають на світлодіод, де він перетворюється у світловий імпульс, що діє на фототранзистор або фототиристор, і переводить його у провідний стан. Сукупність керованого джерела випромінювання (світлодіода) і приймача випромінювання (фототранзистора чи фототиристора), з'єднаного оптичним каналом і розміщеного в одному корпусі, називається оптроном.
Тяговий електромагніт. Тяговий електромагніт складається з обмотки, магнітопроводу і рухомого штока, який є частиною магнітопроводу. Якщо по обмотці пропустити електричний струм, то на шток діятиме сила, спрямована так, щоб зазор зменшувався. Тяговий електромагніт — це виконавчий пристрій для перетворення електричного сигналу в механічне переміщення штока.
Клапани. У багатьох технологічних процесах, наприклад у хімічній промисловості, потрібно керувати подачею рідин і газів. Для цього на трубопроводах подачі встановлені клапани, які дають таким чином: якщо встановити клапан у закрите положення, то подача рідини або газу припиняється, а якщо у відкрите — то відновлюється. Для переміщення клапана застосовуються електричний, гідравлічний або пневматичний приводи.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:


1.     Які пристрої призначені для здійснення впливу системи автоматичного керування?
2.     Для чого призначені виконавчі пристрої чи механізми?
3.     Що мають здійснювати виконавчі механізми?
4.     Які дві частини виділяють у виконавчих пристроях?
5.     Якими параметрами характеризують виконавчі механізми?
6.     На які види поділяються виконавчі механізми?
7.     Як поділяються двопозиційні виконавчі механізми за родом фізичної величини?
8.     Що являють собою електричні двопозиційні виконавчі пристрої?
Надіслати електронною поштою Опублікувати в блозі Опублікувати у Twitter Опублікувати у Facebook Поділитися в Pinteres

Блог викладача ВПУ №4 м.Хмельницького Бик Ніни Василівни

Страницы

уроки Інформаційні технології

Урок 1

ВСТУП ДО ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Урок 2

Урок 3

Урок 4

Урок 5

Урок 6

Урок 7

Урок 8

Урок 9

Урок 10

Урок 12

Урок 13

Урок 14

Урок 15

Урок 16

Урок 17

Комментариев нет:

Отправить комментарий