Навигация

Приборы для автоматизации производственных процессов

В современной промышленности все большее распространение получают специальные электронные устройства, предназначенные для автоматизации производственных процессов. Если до второй мировой войны применение электронного оборудования для этих целей не выходило еще в целом из стадии эксперимента, то ныне оно вошло в стадию практического осуществления. Специально разработанные электронные устройства различной, степени сложности используются для контроля за плавкой металла в доменных печах и за качеством проката стальных изделий, для автоматического управления индивидуальными агрегатами, группой агрегатов (например станков) и даже целыми заводами.

Из таких устройств наиболее характерным в настоящее время является устройство для автоматического управления, в котором главную роль играет так называемая электронная вычислительная машина.

Наряду с широким применением электронных вычислительных машин для автоматического управления производственными агрегатами они используются также для сложных математических вычислений во многих отраслях науки и техники.



Автоматическое управление металлообрабатывающими станками с помощью электронной машины можно проиллюстрировать, в частности, на примере управляющей установки, разработанной одной из английских фирм. Программа, т. е. последовательность операций, которые должны совершать станки, управляемые такой установкой, составляется в следующем порядке. На стандартный лист наносятся данные чертежа (в десятичной системе счисления) подлежащей обработке детали. При этом учитываются технические возможности станка, последовательность необходимых замен режущего инструмента, скорость подачи, скорость вращения и другие показатели. Данные с заполненного листа переносятся в виде кода на бумажную ленту, которая перфорируется соответствующим образом. Перфорированная бумажная лента относительно короткой длины содержит основные, минимально необходимые, но еще не достаточные для управления станком данные.

Электронная вычислительная машина на основе данных, полученных с бумажной ленты, последовательно рассчитывает путь движения центра режущего инструмента в координатах X, У и Z. На выходах трех каналов вычислителя получаются сигналы, соответствующие трем этим координатам. Здесь сигналы синхронизируются и записываются на магнитную ленту. Одновременно с записью координатных сигналов происходит запись сигналов, поступающих от станка и необходимых для управления работой его.

Современные электронные вычислительные машины работают с чрезвычайно большой скоростью. Поэтому одна машина может обеспечить последовательную подачу управляющих сигналов на несколько одновременно работающих станков (до 50 станков). Для этого нужно лишь подготовить соответствующее количество бумажных лент с основными данными, подаваемыми на вход электронной вычислительной машины.



Необходимым условием автоматического управления станками является точное и быстрое измерение скорости движения изделия или инструмента на станках. Быстрые и точные измерения осуществляются, например, с помощью оптической системы, в круге, которая состоит из двух стеклянных пластинок с нанесенной на них с помощью делительной машины густой штриховки (около2 тысяч линий на см). Одна пластинка (подвижная) прикрепляется к столу станка, а другая (неподвижная), более короткая — к направляющим салазкам станка, причем поверхности пластинок почти соприкасаются. Интенсивность светового потока, направленного через штрихованные пластинки, будет изменяться при взаимном перемещении пластинок. Полный цикл изменения интенсивности светового потока происходит при перемещении пластинок на один шаг решетки, чем и определяется точность измерений. Изменения интенсивности светового потока регистрируются фотоэлементами. Изменение интенсивности светового потока, попадающего на второй фотоэлемент при перемещении пластинок, отличается по фазе от интенсивности первого потока. В такой сдвоенной системе количество циклов изменения интенсивности потока пропорционально расстоянию, на которое переместился стол станка или инструмент, частота повторения импульсов — скорости движения, а направление вращения фазы показывает направление движения стола.

Непосредственное воздействие всех управляющих сигналов на станок осуществляется через устройство. В блоке 3 устройства импульсы, записанные на магнитной ленте, преобразуются в импульсы, управляющие движением стола станка. Эти управляющие импульсы подаются на устройство 4, определяющее направление движения стола станка, и далее поступают на регистратор 2, к другому входу которого через дискриминатор 1, определяющий направление движения стола станка, подводятся также электрические сигналы от фотоэлементов измерительной системы. Управляющие импульсы через управляющее направлением движения устройство 4 подаются одновременно на электронный прибор — скоростемер 5, напряжение на выходе которого получается пропорциональным частоте следования управляющих импульсов. Импульсы с выходов регистратора 2 и скоростемера 5 совместно воздействуют на магнитный усилитель 6, к которому непосредственно присоединен электродвигатель 7, перемещающий стол станка. Описанное устройство для автоматического управления станком обеспечивает точность работы его до +0,0002 см.

Перевод станков на управление с помощью электронной вычислительной машины может уменьшить время, необходимое для обработки одинаковых изделий, в 50—100 раз. При переводе на автоматическое управление станками с помощью электронных вычислительных машин два автоматизированных фрезерных станка могут выпускать столько же продукции, сколько ее выпускал цех, состоявший из десяти обычных фрезерных станков. Несмотря на то что затраты на установку двух автоматизированных станков будут в полтора раза больше, чем затраты на установку десяти обычных станков, затраты на рабочую силу при использовании автоматизированного оборудования сокращаются в два с половиной раза; обслуживание автоматизированных станков производится двумя рабочими, в то время как в первом случае обслуживанием были заняты десять человек. В итоге семилетней эксплуатации оборудования было установлено, что общие производственные затраты при двух автоматизированных станках оказались почти в два раза меньше, чем при десяти обычных станках. При этом нужно иметь в виду, что электронная вычислительная машина использовалась малоэффективно, поскольку она может управлять 10—50 станками.



Другим примером автоматически управляемого станка может служить мощный пятишпиндельный фрезерный станок, предназначенный для обработки частей самолетных рам. Автоматическим управлением охвачены все пять шпинделей. Предусмотрена также возможность автоматического выполнения двадцати двух вспомогательных операций. Как и в описанном выше устройстве, основные данные наносятся соответствующим образом на бумажную ленту на основе заранее заготовленного расчета, сведенного в таблицу (в десятичной системе счисления), в котором отражены данные материала детали, данные режущего инструмента и указаны необходимые скорости подач. Устройство, читающее запись, сделанную на ленте, передает эти данные на электронную вычислительную машину, которая преобразует их в модулированные по фазе и координированные во времени «командные» сигналы, записываемые одновременно по 14 каналам на магнитную ленту. Далее эти сигналы читаются другим электронным прибором, который посылает электрические управляющие сигналы к механизмам, непосредственно управляющим станками.

С помощью электронной вычислительной машины специальной конструкции, разработанной в последнее время, можно осуществлять автоматическое централизованное управление турбогенераторными агрегатами нескольких электростанций. В течение 0,001 сек. электронный вычислитель определяет количество необходимой электроэнергии, эффективность использования турбогенераторов, стоимость угля, расходуемого каждой из электростанций, теплотворность угля и т. д. Эта вычислительная машина дает возможность правильно распределить нагрузку электростанций.

Электронные установки применяются для автоматического управления технологическими процессами в кабельной промышленности. Так, разработана 50-ламповая электронная вычислительная машина, предназначенная для управления агрегатом, в котором осуществляется покрытие кабеля оболочкой из пластмассы.

Имеются также электронные установки, управляющие транспортировкой деталей вдоль длинных конвейерных линий. Эти установки обеспечивают подачу детали в сборочный цех в точно заданном положении.

Электронные вычислительные машины применяются в аппаратуре для автоматического управления полетом самолета в тяжелых метеорологических условиях.

Вычислительные машины находят применение и в коммунальном хозяйстве. Имеется, например, аппаратура «электронный надсмотрщик», осуществляющая автоматическое управление на расстоянии по проводам электрической сети установками отопления, вентиляции, системой освещения и т. д.

В различных отраслях промышленности находят применение телевизионные установки. В комплект некоторых промышленных телевизионных контрольных установок входят защитные приборы, например приспособления, предохраняющие телевизионную передающую камеру от воздействия высоких температур. Для рассеивания тепла в такой камере применяется комплект линз, охлаждаемых водой. Одна из американских фирм выпустила комплект линз, который удерживает температуру камеры на уровне не более 50° С при температуре смежной области 1600°С.

Все эти примеры свидетельствуют об усиливающемся внедрении специальных электронных устройств для целей контроля и автоматизации производственных процессов.