Современное состояние и перспективы развития автоматизации

Проблемы нисходящего и восходящего изменения нормативного документа. Проблемы возникают при изменении нормативного документа по приведению в соответствие нормативной модели, исполнительной модели и процесса в натуре. Аналогичные проблемы возникают при изменении процесса в натуре и приведение в соответствие вышестоящих элементов.

Необходимость преобразования (четвертый этап)

Из последней схемы видно, что две модели - это много проблем по внесению изменений, а в постоянно меняющемся мире постоянное перепроектирование моделей - нонсенс. Кроме этого происходит разделение труда: как надо делать определяет тот, кто никогда этого не делал (проектировщик моделей), а тот, который все делает становится тупым приложением к компьютеру, если он проявит инициативу, тут же будет наказан за непослушание.

Лицо, заинтересованное в результатах работы, растворилось.

Ну, и что делать?

Нужно упразднить обе модели и сделать полную модель деятельности. Полнота модели определяется на стороне процесса в натуре.

Нужен нормативный документ, однозначно интерпретируемый в полную модель. А полная модель, однозначно интерпретируемая в процесс в натуре. Обратное восхождение от процесса к документу, аналогично, должно быть однозначным. Иными словами, пропадает разница между нормативным документом и моделью, это всего лишь разные формы представления одного и того же. В полной модели (нормативном документе) должно быть, по крайней мере, два уровня представления (управления): управление структурами и регулирование процессами.

3. Назначение и классификация датчиков

Автоматизация различных технологических процессов, эффективное управление различными агрегатами, машинами, механизмами требуют многочисленных измерений разнообразных физических величин.

Датчики (в литературе часто называемые также измерительными преобразователями), или по-другому, сенсоры являются элементами многих систем автоматики - с их помощью получают информацию о параметрах контролируемой системы или устройства.

Датчик - это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проще, датчик - это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

Используемые датчики весьма разнообразны и могут быть классифицированы по различным признакам:

В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают: датчики механических перемещений (линейных и угловых), пневматические, электрические, расходомеры, датчики скорости, ускорения, усилия, температуры, давления и др.

В настоящее время существует приблизительно следующее распределение доли измерений различных физических величин в промышленности: температура - 50%, расход (массовый и объемный) - 15%, давление - 10%, уровень - 5%, количество (масса, объем) - 5%, время - 4%, электрические и магнитные величины - менее 4%.

По виду выходной величины, в которую преобразуется входная величина, различают неэлектрические и электрические: датчики постоянного тока (ЭДС или напряжения), датчики амплитуды переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики частоты переменного тока (ЭДС или напряжения), датчики сопротивления (активного, индуктивного или емкостного) и др.

Большинство датчиков являются электрическими. Это обусловлено следующими достоинствами электрических измерений:

- электрические величины удобно передавать на расстояние, причем передача осуществляется с высокой скоростью;

- электрические величины универсальны в том смысле, что любые другие величины могут быть преобразованы в электрические и наоборот;

- они точно преобразуются в цифровой код и позволяют достигнуть высокой точности, чувствительности и быстродействия средств измерений.

По принципу действия датчики можно разделить на два класса: генераторные и параметрические (датчики-модуляторы). Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование входной величины в электрический сигнал.

Параметрические датчики входную величину преобразуют в изменение какого-либо электрического параметра (R, L или C) датчика.

По принципу действия датчики также можно разделить на омические, реостатные, фотоэлектрические (оптико-электронные), индуктивные, емкостные и д.р.

4. Назначение, классификация и принцип действия реле

Электромагнитное реле: 1 -- сердечник; 2 -- обмотка; 3 -- ярмо; 4 -- якорь; 5 -- контакты; 6 -- возвратная пружина

Электромагнитное реле представляет собой прибор, в котором при достижении определенного значения входной величины выходная величина изменяется скачком и предназначено для применения в цепях управления, сигнализации.

Существует много разновидностей реле как по принципу действия, так и по назначению. Бывают реле механические, гидравлические, пневматические, тепловые, акустические, оптические, электрические и др.

По назначению они подразделяются на реле автоматики, реле защиты, исполнительные реле, реле промежуточные, реле связи.

Устройство. Рассмотрим в качестве примера электромагнитное реле с поворотным якорем (рис. 1). В этом реле различают две части: воспринимающую электрический сигнал и исполнительную.

* Воспринимающая часть состоит из электромагнита 1, представляющего собой катушку, надетую на стальной сердечник, якоря 2 и пружины 3.

* Исполнительная часть состоит из неподвижных контактов 4, подвижной контактной пластины 5, посредством которой воспринимающая часть реле воздействует на исполнительную, и контактов 6.

Следует обратить внимание на то, что воспринимающая и исполнительная части реле не имеют между собой электрической связи и включаются в разные электрические цепи.

Реле приводится в действие слабым (малоточным) сигналом, и само может приводить в действие более мощную исполнительную аппаратуру (контактор, масляный выключатель, пускатель и т. д.).

Принцип действия. Когда ток в катушке электромагнита отсутствует, якорь под действием пружины удерживается в верхнем положении, при этом контакты реле разорваны.

При появлении тока в катушке электромагнита якорь притягивается к сердечнику и подвижный контакт замыкается с неподвижным. Происходит замыкание исполнительной цепи, т. е. включение того или иного подсоединенного исполнительного устройства.

В зависимости от исполнения реле комплектуются розетками под пайку, под DIN-рейку, розетками под винт.

5. Общая характеристика основных элементов и устройств бесконтактной техники

Релейный элемент, минимальная совокупность деталей и связей между ними, имеющая релейную характеристику, т. е. скачкообразно изменяющая воздействие на выходе (выходах) при поступлении фиксированных воздействий на вход (входы). При построении дискретных управляющих устройств (например, релейных).

Релейный элемент рассматривается как их наиболее простая составная часть.

Релейная характеристика, характеристика кусочно-линейного вида, соответствующая преобразованию в техническом устройстве (системе) непрерывной входной величины х в дискретные значения выходной величины yn, где n -- число возможных её значений (уровней), обычно равное 2 или 3. На рис. приведены Релейная характеристика основных типов: Релейная характеристика идеальных (а, б) и реальных (в, г) двухпозиционных (n = 2) и трёхпозиционных (n = 3) релейных элементов. У Релейная характеристика типов в, г имеется зона гистерезиса (неоднозначности): при изменении х в областях x1 Ј x Ј x2 (рис., в) или x1 Ј x Ј x2, x3 Ј x Ј x4 (рис., г) ход зависимости y(x) определяется не только величиной, но и направлением изменения х. Значение х, при котором у скачком переходит от одного значения к другому, называется порогом срабатывания. Релейная характеристика типа в имеют, например, простейшие двухпозиционные электромагнитные реле, а Релейная характеристика типа г -- трёхпозиционные поляризованные реле. Элементы с Релейная характеристика широко используются при квантовании сигналов по уровню и в релейных системах автоматического управления.

Релейные характеристики двухпозиционных (а, в) и трехпозиционных (б, г) релейных элементов

6. Принципы автоматизации пуска, торможения, реверсирования электродвигателей

1. Одна из универсальных возможностей экономии энергии.

Можно привести много примеров, когда не требуется непрерывная работа механизмов. Так, в частности:

* суточные колебания потребления воды позволяют периодически отключать ряд насосов, работающих параллельно на одну трубу;

* изменение режима работы машиностроительных заводов в течение суток, рабочих и выходных дней, рыночные колебания загрузки допускают отключение части компрессоров, питающих заводские сети сжатого воздуха;

* различные механизмы периодического действия работают только на определенных этапах непрерывного технологического процесса.

Из приведенных примеров следует очевидный способ экономии энергии и сохранение механического ресурса механизмов: не требуется работа механизма - отключи двигатель от сети. Да, но после отключения двигатель надо снова включать, и в этом главное препятствие повсеместного использования столь очевидного способа экономии энергии.

2. Проблемы, связанные с прямым пуском двигателя.

При прямом пуске двигателя переменного тока по обмоткам двигателя протекают большие токи, которые при частых пусках могут привести к выходу из строя двигателя вследствие разрушения изоляции обмоток. Разрушение изоляции происходит по двум причинам: механические разрушения и снижение изоляционных характеристик из-за превышения допустимой температуры.

Первая причина связана с тем, что на обмотки двигателя действуют электродинамические усилия, величина которых пропорциональна квадрату тока. Пусковой ток двигателя в 5-7 раз превышает номинальный, соответственно в 25-49 раз возрастают электродинамические усилия, действующие на обмотки. Они приводят к механическим перемещениям обмотки в пазовой и лобовых частях, которые разрушают изоляцию. Практикам известно ослабление пазовых клиньев и бандажей в лобовых частях обмоток. Ослабление пазовых клиньев и бандажей усиливает механическое перемещение обмоток и разрушение изоляции.

Вторая причина - термическое разрушение изоляции - связана с тем, что при превышении температурой изоляции установленного для нее порога в последней происходят необратимые физико-химические процессы, приводящие к форсированному старению изоляции. А тепловыделение в обмотках пропорционально квадрату величины тока.

Очевидно, что прямой пуск двигателей - это аварийно опасный режим работы двигателя. Подавляющее большинство выходов из строя двигателей происходит в процессе пуска.

Другие отрицательные аспекты прямого пуска двигателей:

- повышение нагрузки на электрические сети. При пуске двигателей, как правило, наблюдаются посадки напряжения, неблагоприятные для других потребителей; - неконтролируемые переходные процессы в двигателях, приводящие к большим переходным моментам, отрицательно влияют на все элементы кинематической цепочки привода.

По указанным причинам частые отключения и включения двигателей, особенно большой мощности, несмотря на возможность экономии электрической энергии, не практикуются. Неприятности, связанные с выходом из строя оборудования, сводят на нет энергетический выигрыш.

7. Классификация систем автоматического регулирования

Система управления - это совокупность одного или нескольких управляемых объектов и управляющей ими системы.

Принцип действия всякой системы автоматического регулирования (САР) заключается в том, чтобы обнаруживать отклонения регулируемых величин, характеризующих работу объекта или протекание процесса от требуемого режима и при этом воздействовать на объект или процесс так, чтобы устранять эти отклонения.

В теории автоматического регулирования основными являются проблемы: устойчивости, качества переходных процессов, статической и динамической точности, автоколебаний, оптимизации, синтеза и отождествления (идентификации).

Задачи общей теории автоматического регулирования заключаются в решении перечисленных проблем. При поиске решений используются:

1. Методы анализа устойчивости замкнутых САР

2. Методы оценки качественных показателей САР

3. Методы повышения точности САР

4. Методы коррекции динамических свойств САР

5. Методы синтеза САР

Разработка же методов решения прикладных инженерных задач стоящих при проектировании САР есть глобальная цель теории систем автоматического регулирования.

Классификация по характеру изменения величин:

1. Системы непрерывного действия

2. Системы импульсного действия (AM, ФМ, ЧМ, ШИМ, ЧИМ, ...)

3. Системы дискретного действия (01001011110101100010101)

4. Системы релейного действия

Классификация по способу настройки:

1. Не адаптивные системы

2. Адаптивные системы

o Системы с самонастройкой программы

o Системы с самонастройкой параметров

o Системы с переменной структурой

o Системы с самонастройкой структуры

Классификация по математическим признакам:

1. Линейные системы

2. Нелинейные системы

3. Существенно нелинейные

Классификация по типу ошибки в статике:

1. Статические САУ

2. Астатические САУ

8. Признаки сигналов и методы их избрания

Приём сигналов базируется на следующем утверждении: принимая любой сигнал, мы обязательно что-то о нём знаем и чего-то не знаем. Предварительные сведения о сигнале используются для рационального выбора метода приёма в соответствии с поставленными целями. Если бы о сигнале заранее не было известно абсолютно ничего, то его нельзя было бы принять, так как не известно было бы, чем сигнал отличается от несигнала, в частности, от любой помехи.

То, чего мы заранее не знаем, может являться носителем полезной информации. Если бы о сигнале нам абсолютно все было известно наперед, то такой сигнал не нужно было бы и передавать: он не принес бы нам никакой информации.

Говоря конкретно, объектом априорного знания или незнания могут являться те или иные физические параметры сигнала, например, интенсивность, несущая частота, время появления, длительность, и так далее.

Некоторые из этих параметров остаются неизменными. В таком случае их следует рассматривать как постоянные признаки сигнала, и наличие этих признаков нужно наилучшим образом использовать для различения сигнала и помехи.

Другие же параметры можно так или иначе модулировать. Эти параметры называются информационными. В их изменениях, неизвестных заранее на приёмной стороне, заложена переносимая сигналом информация. Обычно известен лишь диапазон возможных изменений информационных параметров.

В зависимости от назначения сигналов, задачи приёма сводятся к трём основным:

1. обнаружение сигнала;

2. различение сигналов;

3. восстановление сообщения.

Обнаружение сигнала

Под обнаружением (детектированием) сигнала понимается установление его наличия. При наличии шума (аддитивной помехи) задача сводится к получению ответа на вопрос -- имеется ли на входе приёмника сигнал плюс шум, или только шум?

Кратко, обнаружение сигнала -- это констатация наличия сигнала.

Часто ошибочно полагают, что обнаружение сигнала не требует измерения каких-либо параметров сигнала. Всякое обнаружение неразрывно связано с измерением тех или иных параметров. Более того: обнаружение это, в сущности, и есть измерение, хотя и грубое. В самом деле: когда обнаруживают сигнал, то обнаруживают его не вообще, а в определённой полосе частот, в определённом интервале времени и так далее. Интервалы, в которых заключены значения этих параметров, определяют точность, с которой они измеряются. В дальнейшем, если требуется, точность может быть повышена.

Если имеется возможность обнаружить сигнал, то есть отличить наличие сигнала от его отсутствия, то это открывает возможность передачи любой информации при помощи двоичного кода. Наличие сигнала (посылка) будет соответствовать символу 1, отсутствие сигнала (пауза) -- символу 0. Такая система носит название передачи с пассивной паузой, так как в паузе передатчик бездействует.

В теории приёма-передачи данных важным понятием является «оптимальный приёмник», или применительно к поставленной задаче -- «оптимальный обнаружитель». Под оптимальным обнаружителем понимается теоретически наилучший вид приёмника, позволяющий детектировать наличие заранее известного сигнала при максимальном уровне отношения «сигнал/помеха». В качестве такого может служить согласованный фильтр. Согласованный фильтр рассчитывается для обнаружения сигнала заранее известной формы, выходной сигнал фильтра при этом не совпадает по форме ни со входным, ни с сигналом, для обнаружения которого фильтр предназначен (кроме импульса с огибающей гауссовой формы). Сигнал, с которым фильтр согласован, детектируется однозначно, поскольку именно при его наличии во входном сигнале с шумом амплитуда выходного сигнала фильтра максимальна.

Различение сигналов

При передаче двух различных сигналов, и , положение несколько иное. Здесь речь идёт уже не об обнаружении, а о различении двух сигналов. Дело сводится к ответу на вопрос: имеется ли на входе приёмника сигнал плюс шум, или сигнал плюс шум? Ответ на этот вопрос определяется уже не свойствами каждого сигнала в отдельности, эти свойства в принципе могли бы оставаться неизвестными, а физическим различием между сигналами. Сигналы могут различаться между собою значениями тех или иных параметров. При выборе двух сигналов нужно стремиться к тому, чтобы различие между ними было по возможности более стойким по отношению к действию помехи. Это значит, прежде всего, что различие должно быть по возможности велико, с тем, что если оно уменьшится в процессе передачи под действием помехи, то оставшееся различие должно быть все же достаточно для уверенного различения сигналов. Но, кроме того, нужно выбирать различие по тому параметру (из всех параметров данного сигнала), который в наименьшей степени подвержен влиянию помехи данного типа.

Очевидно, случай обнаружения может рассматриваться как вырожденный случай различения двух сигналов, когда один из них есть тождественный нуль.

Передача двоичным кодом, в котором символу 1 соответствует сигнал , а символу 0 -- сигнал , называется передачей с активной паузой.

Случай различения многих сигналов в принципиальном отношении мало отличается от случая различения двух сигналов. Все сказанное выше по поводу различения двух сигналов должно быть отнесено в случае набора из нескольких сигналов к любой паре сигналов, входящих в этот набор. Однако техника различения многих сигналов может оказаться существенно отличной от техники различения двух сигналов.

9. Назначение, устройство и принцип действия специальных датчиков, применяемых в горной промышленности

1. Для обеспечения безопасности в машинах и установках применяются специальные устройства (датчики безопасности), при срабатывании которых формируется сигнал на отключение опасного механизма.

Датчики безопасности предназначены, во-первых, для формирования сигнала экстренного отключения всех потенциально опасных механизмов установки при ручной активации датчика. К подобным датчикам относятся различные аварийные кнопки и выключатели.

Второй функцией датчиков является контроль опасной зоны или пространства на удалении от установки, а также непосредственно у самой установки. К устройствам данного типа относятся: магнитные или концевые выключатели защитных дверей (ограждений), тросовые выключатели, контактные маты, оптоэлектронные средства защиты: световые барьеры и завесы, лазерные сканеры, различные блокирующие замки для контроля доступа.

2. Все отключающие сигналы от датчиков безопасности в обязательном порядке должны обрабатываться специальными устройствами оценки. После обработки сигналов датчиков устройство безопасности генерирует сигнал на отключение исполнительных устройств (реле, контакторов, клапанов) всех потенциально опасных механизмов.

В случае опасной ситуации (например, при экстренном нажатии кнопки аварийного останова) исполнительные устройства должны быть отключены с повышенной надежностью, то есть должен обеспечиваться гарантированный разрыв цепи питания катушки реле, контактора, клапана и т. д.

Требуемую надежность могут обеспечивать только специально разработанные сертифицированные устройства безопасности. В состав данного устройства входит управляющая логическая схема обработки входных сигналов и высоконадежные электромеханические реле. Сертифицированным устройством безопасности предусмотрено подключение датчиков безопасности по схемам с резервированием входных сигналов (например, по двухканальной схеме), что значительно повышает надежность системы в целом.

В системе безопасности установки должны обнаруживаться все возможные неисправности входных цепей (цепей датчиков безопасности), например, короткое замыкание в аварийной кнопке. Логическая управляющая схема сертифицированного устройства безопасности обеспечивает постоянный контроль входных цепей и в случае обнаружения неисправности генерирует сигнал отключения исполнительного устройства.

В системе безопасности должны обнаруживаться неисправности исполнительных устройств, например, «сваривание» контактов реле или контактора. Данное требование обеспечивается путем введения в сертифицированное устройство безопасности цепей обратной связи.

Самыми распространенными типами сертифицированных устройств безопасности являются:

· реле безопасного отключения -- как правило, имеет вход для контроля только одного датчика безопасности. Примерами данного устройства могут служить реле контроля защитной двери, реле аварийного останова, реле контроля световой завесы и т. д. Реле безопасности применяются на сравнительно небольших установках (имеющих до 4-5 датчиков безопасности);

· контроллеры безопасности (программируемые и с аппаратным конфигурированием) -- предназначены для установок с большим числом механизмов (например, для протяженной автоматизированной конвейерной линии). С экономической точки зрения на данных установках выгоднее применять не реле безопасности, а контроллеры безопасности, так как они имеют модульный принцип конструкции и позволяют контролировать большое число датчиков безопасности.

Таким образом, согласно структурной схеме сертифицированной системы безопасности, при помощи вышеописанных датчиков, во-первых, осуществляется непрерывный контроль за состоянием безопасности установки.

Во-вторых, при возникновении аварийной ситуации при срабатывании датчика блокируется только та часть установки, которая представляет опасность для человека. При этом работа остальных механизмов установки не нарушается и потерь времени на незапланированные остановки технологического процесса не происходит.

10. Общая характеристика электроприводов экскаваторов, принципы автоматизации их работы

Одноковшовый экскаватор является универсальной машиной, способной выполнять работы в сложных горно-геологических условиях. На карьерах применяются в основном прямая лопата и драглайн. Последовательность выполнения операций, органы и приемы управления, методы и средства контроля производственной ситуации для обеих машин близки, поэтому основные принципы автоматизации управления ими имеют незначительные отличия.

Механизмы управления позволяют обеспечить требуемый режим работы машины или изменить его по желанию оператора путем дистанционного воздействия на исполнительные органы. Исполнительный механизм управления в совокупности с элементами его привода образует систему управления.

Элементы управления осуществляющие передачу управляющего воздействия от руки оператора к управляемому объекту, могут быть механическими, гидравлическими, пневматическими, электрическими, комбинированными (электропневматическими и элекрогидравлическими).

На современных экскаваторах (за исключением гидравлических) контур управления перемещения рабочего органа и его силовыми воздействиями на забой является частью электрической автоматизированной системы управления приводами машины.

Электропневматические системы отличаются нечувствительностью к температурным изменениям окружающей Среды. Они предназначены для дистанционного управления из кабины машиниста тормозами и муфтами главных приводов экскаватора( за исключением приводов , где применяются электромагнитные дисковые тормоза), а также продувки сжатым воздухом эл. оборудования и механизмов подачи звуковых сигналов, подъема и опускания входных лестниц и др.

В системах управления непосредственного действия усилия, прикладываемые машинистом, и ход рычага или педали зависят от сопротивления на рабочем органе и обычно изменяются в процессе управления Преимуществом данной системы управления является высокая чувствительность (оператор воспринимает рабочие сопротивления). Такие системы не снижают затрат энергии машиниста, применяются на сравнительно небольших машинах, где затрачиваемая мощность одного включения не превышает 0,04кВт.

Управление вспомогательными механизмами (тормозами, муфтами и др.),а на драглайнах и процессом шагания осуществляется пневматическими или гидравлическими системами, управление распределителями осуществляется посредством электрических цепей. Такие системы называют электропневматическими или электрогидравлическими

Гидравлические системы управления с силовыми цилиндрами характеризуются компактностью, высоким к.п.д., независимым расположением управляемых элементов, высокой точностью отработки подаваемых сигналов, возможностью передачи больших мощностей.

недостатком является: чувствительность к температурным воздействиям, что требует применения различных рабочих жидкостей в летних и зимних условиях, не исключены загрязнения и утечки рабочей жидкости, что требует периодической ее замены, ужесточаются требования в отношении точности изготовления, что осложняет монтаж и ремонт гидравлических систем управления в условиях горного производства.

Экскаваторы оснащаются следующими системами гидравлического управления: безнасосной, насосной, электрогидравлической. Давление в насосной, необходимое для включения рабочих механизмов, создается насосом. Поток рабочей жидкости направляется с помощью рычагов управления через соответствующие распределительные устройства.

Давление рабочей жидкости в насосных системах гидравлического управления обычно не превышает 7 МПа. Оператор управляет золотниками, направляющими жидкость к тому или иному цилиндру. Золотники перемещаются вручную рукоятками с усилием 10-20Н.

Электрогидравлическая система управления по сравнению с гидравлической позволяет сокращать протяженность маслопроводов, облегчать управление золотниками, широко применять блокирующие и автоматические устройства. Примером эл. гидравлической системы управления служит система управления механизмом шагания.

11. Особенности схем управления электроприводами

Система автоматического управления процессом копания драглайна состоит из двух подсистем стабилизации - натяжения подъемного каната и нагрузки привода тяги. При нагрузке на привод тяги, меньшей определенного значения, работает только первая подсистема (контур 2, 7, 5, 3), которая поддерживает натяжение подъемного каната, достаточное для выбора слабины, но не препятствующее заглублению ковша в забой. Подсистема стабилизации натяжения подъемного каната формирует управляющее воздействие на привод подъема 2 с помощью усилителя 3, характеристика которого при нулевом входном сигнале сдвинута в зону насыщения. При возрастании нагрузки на привод тяги вступает в работу подсистема стабилизации нагрузки привода тяги, что обеспечивает уменьшение толщины стружки, снимаемой ковшом. Для формирования задержанного сигнала по току привода тяги используется зона нечувствительности усилителя 4. Введение в закон управления сиг нала, пропорционального производной от тока якорной цепи двигателя тяги, обеспечивает необходимую коррекцию динамических характеристик системы.

В процессе транспортирования необходимо управлять всеми основными электроприводами экскаватора. На современных крупных экскаваторах привод механизма поворота экскаватора выполняется многодвигательным по системе Г-Д с экскаватор ной механической характеристикой. Основной нагрузкой привода является динамическая нагрузка, обусловленная большими маховыми массами поворотной платформы, превышающими маховые массы двигателей в 5-10 раз у механических лопат и в 15-20 раз у драглайнов. Существенное значение в формировании динамических нагрузок экскаватора играют кинематические зазоры в механизме привода поворота. В период существования зазоров ротор двигателя и связанные с ними маховые массы приобретают большую скорость и, следовательно, большую кинетическую энергию. После замыкания зазора кинетическая энергия маховых масс переходит в потенциальную энергию упругих звеньев, вызывая в них деформации, в несколько раз превышающие деформации, которые возникали бы при статическом действии момента двигателя. При этом в приводе и в оборудовании экскаваторов возникают большие усилия. Поэтому при построении системы управления поворотом экскаватора должны быть предусмотрены меры для снижения ударных нагрузок при выборе зазоров. В отличие от драглайнов, у механических лопат большое значение в динамике имеет, кроме зазоров в кинематической цепи привода поворота, люфт в седловом подшипнике рукояти.

Рис. Упрощенная структурная схема системы автоматического управления процессом копания драглайном:

1,2-- приводы тяги и подъема с усили тельно-преобразовательной частью системы управления; 3, 4 -- усилители; 5, 6-- дифференцирующие устройства; 7, 8 -- из мерители тока

12. Схемы автоматизированного управления конвейерными линиями

Цель: повышение технико-экономические показатели производительности и уровня безопасности.

Существует два вида управления:

1. Автоматический контроль за работой обеспечивающий автоматическое включение и отключение конвейера в случае аварийной ситуации. Эффективность заключается в обеспечении назначенного заводом-изготовителем срока службы элементов конвейера.

2. Регулирование скорости конвейера в зависимости от поступающего грузопотока. Эффективность заключается в повышении срока службы конвейерной ленты и других элементов.

Достоинства: высвобождение обслуживающего персонала, уменьшение расхода электроэнергии за счет уменьшения примерно в два раза времени работы конвейеров вхолостую, снижение расхода материалов (тяговых цепей, ленты, запасных частей) за счет увеличения надежности оборудования.

Автоматизированные системы управления конвецерными линиями

1. АУК-1М: для автомат. управления до 60 последовательно соединенных конвейеров, при 5 ответвлениях от основного конвейера. Устанавливается в подземных и открытых условиях. В комплект входят: пульт управления, блоки управления. К каждому блоку подключается аппаратура управления. При этом можно для каждого конвейера определить время пуска, соответств. динамическим характеристикам привода.

2. ЦИКЛ - унифицированная блочная аппаратура управления конвейерной линией (30 конвейеров при 6 отклонениях). Управление типажными и новыми конвейерами, индикация причины аварии, осущест. централизованного и местного автоматизированного управления, централизация выбора маршрута следования груза, автоматич. запуск и контроль режима работы, автоматическое включение орошения при работе конвейера и наличии на нем груза, автоматическая выдача информации на пульт, двухсторонняя телефонная связь между диспетчером и оператором конвейерной линии. Выполнена на логических элементах.

3. БИСУК - исполнение блочное (30 конвейеров при 6 отклонениях), неремонтопригодна(минимальный размер и масса).

4. Ремиконт 130 (в рудничном исполнении) устанавливается в диспетчерской.

Технические средства автоматизации.

1. АКП - аппарат контроля пробуксовки, контролирует заданную и 25%. Используется датчики контроля скоростидействительную скорости Vпр УПДС.

2. Реле скорости автоматич. РСА. Обеспечивает последовательный пуск конвейера с настраиваемой выдержкой времени, контроль времени пуска и блокировку пусковой аппаратуры по второму запуску конвейера. Основой является датчики УПДС. Для скребкового датчики ДМ-2 (эл. магн. датчик, основан на временной фиксации изменения индуктивности катушки датчика, индуктивность меняется в зависимости от наличия или отсутствия скребка около датчика).

3. Датчик РС67 (модификация РСА), наличие узла блокировки от повторного дистанционного включения.

4. Реле скорости УКСЛ-1. Отличается тем, что обеспечивает выдачу сигнала на затормаживание конвейера при скорости меньше 0.2-0.3 м/с.

5. ДКЦ-2, обеспечивает контроль за состоянием рабочего органа двухцепных конвейеров. Применяется время-импульсный метод контроля перекоса скребков, обрыв скребков (ДМ-1). Максимальный угол перекоса 10%.

6. Датчик заштыбовки ДЗШ, использование шарикового контактного элемента (основан на прохождении тока между шариком и породой).

7. Датчик контроля схода ленты КСЛ, основан на применении геркона и подвижного ферромагнита, установленного на металлическом тросе. Срабатывает при отклонении подвижного элемента на угол 60-700.

8. АКТЛ - аппарат контроля температуры ленты. Измерение температуры приводного барабана (не более 650С). Принцип действия основан на изменении индуктивности датчика в зависимости от температуры обмоток.

9. УКЦТ - устройство контроля целостности тросовой основы ленты конвейера. Принцип действия основан на миноискателе (наличие ферромагнита в катушке).

13. Общая характеристика электропривода многоковшовых экскаваторов

Одно из основных направлений повышения производительности роторного экскаватора - автоматизация управления экскаватором.

В зависимости от размеров и формы экскавируемых массивов возможны различные режимы работы роторных экскаваторов. Например, режим валовой выемки породы и режим обработки поверхностей при селективной выемке пород из забоя и при формировании нижней площадки уступа.

При валовой выемке режущие кромки ковшей при движении ротора в забое входят в соприкосновение только с боковыми поверхностями экскавируемого тела, ограничивающими поворот роторной стрелы. Траектории движения ротора заполняют часть пространства, соответствующую экскавируемому телу, с густотой, зависящей от размеров и конструкции ротора и его ковшей. Однако положение этих траекторий относительно границ тела в значительной мере произвольно, за исключением начальных и конечных точек, которые должны быть привязаны к боковым ограничивающим поверхностям.

При обработке поверхностей необходима определенная взаимосвязь между положением обрабатываемой поверхности и положением траекторий движения ротора на всем их протяжении, обеспечивающая касание обрабатываемой поверхности режущими кромками ковшей. Очевидно, что эта взаимосвязь неоднозначна, поскольку поверхность может быть обработана различными способами, при которых траектории движения центра ротора могут иметь различную форму, направление и густоту.

Таким образом, траектории движения центра ротора в пространстве достаточно задать с точностью до объема при валовой выемке и с точностью до поверхности при обработке поверхностей. В обоих случаях положение концов траектории определяется с точностью до боковых ограничивающих поверхностей. Благодаря этому каждая отдельная траектория движения ротора внутри экскавируемого массива при валовой выемке может быть обеспечена работой только одного исполнительного механизма (механизма поворота стрелы), а при обработке поверхностей -- согласованной работой только двух механизмов (по ворота и подъема).