Современное состояние и перспективы развития автоматизации

Для управления роторным экскаватором при вскрышных и добычных работах необходима информация о параметрах и пространственном положении обрабатываемых и ограничивающих поверхностей экскавируемых массивов, о положении ротора относительно этих поверхностей, о параметрах стружек.

При ручном управлении экскаватором без специальных средств контроля машинист может наблюдать положение ротора относительно свободных поверхностей, но почти не в состоянии без посторонней помощи обеспечить качественное формирование нижней площадки и внутреннего бокового откоса и тем более качественную селективную выемку. Применение автоматизированных средств контроля положения ротора в пространстве относительно граничных поверхностей экскавируемых массивов в значительной степени облегчает работу машиниста и способствует повышению качества ведения горных работ. Однако при ручном управлении информация, получаемая с помощью этих средств, используется далеко не полностью и не всегда наилучшим образом.

Оптимальное использование роторных экскаваторов учитывается рациональным проектированием карьера и выбором системы разработки. Основные технологические параметры - ширина заходки и продольный размер блока определяются из условия максимального использования геометрических параметров роторного экскаватора.

При цикличном повторении одной и той же последовательности технологических операций, характерном для роторных экскаваторов, целесообразно применять автоматизированное программное управление. Оно создает благоприятные условия для эффективного использования локальных систем автоматического регулирования и управления.

Известные устройства и системы программного управления роторными экскаваторами относятся к классу систем жесткого программного управления. Все эти системы предназначены для управления роторным экскаватором в режиме валовой вы емки и построены по принципу позиционного управления исполнительными приводами. При этом координаты рабочего органа задаются только на концах траекторий у боковых границ экскавируемого массива.



14. Управление электроприводами конвейеров

Одной из важных задач, которую приходится решать при проектировании автоматизированного электропривода конвейеров, особенно ленточных большой протяженности, является ограничение ускорений в ленте конвейера при пуске. Лента представляет собой упругий элемент и при пуске с повышенным ускорением она может стать источником возникновения колебаний в механической части конвейера. Движение ленты при этом характеризуется неравномерностью линейных скорости ее головного и хвостового участков, и резкими изменениями натяжения, что может привести к повышенному износу, ленты, а в некоторых случаях и к ее разрыву.

Для ограничения ускорений в электроприводе ленточных конвейеров можно использовать многоступенчатый пуск двигателя с фазным ротором. Однако такой способ приводит к усложнению схемы управления, увеличению габаритов панелей управления и ящиков пусковых резисторов. В некоторых случаях более удобно ограничивать ускорение привода при пуске - путем задания дополнительной искусственной нагрузки на валу двигателя. Практически это осуществляется при помощи колодочных тормозов с электрическим или гидравлическим управлением, индукционных или фрикционных муфт, присоединяемых к валу двигателя. При наличии дополнительного тормозного момента уменьшается динамический момент, и тем самым ограничивается ускорение.

По окончании пуска источник тормозного момента должен быть отключен от вала двигателя.

Управление электроприводами одиночных конвейеров, не связанных с другими механизмами, производится посредством магнитные пускателей и кнопок, управления или автоматов с максимальной и тепловой защитой, размещаемых на пультах около приводных станций. Более сложны схемы управления совместно работающими конвейерами.

В основе схем управления такими транспортными системами лежат следующие требования:

1. Пуск двигателей конвейеров должен производиться в направлении, обратном технологическому потоку, чтобы на конвейерах не образовывалось завала транспортируемого груза.

2. При остановке, одного из конвейеров двигатели других конвейеров, подающих материалы на останавливаемый, сразу отключаются, двигатели остальных конвейеров могут продолжать работать.

3. При общей остановке транспортной линии, большой производительности первым должен 6ыть отключен двигатель того конвейера, с которого поступает материал на другие конвейеры, а затем поочерёдно отключаются остальные двигатели.

4. Для предотвращения большого снижения напряжения в питающей сети при пуске двигатели конвейеров значительной мощности должны пускаться поочередно.

5. Для опробования и наладки конвейеров следует обеспечить возможность пуска и остановки любого из них независимо, от других конвейеров (обычно пуск и остановка при наладке производятся с рабочего места).

В тяговом органе конвейера при неодинаковых характеристиках двигателей возникает дополнительное натяжение, обусловленное разностью моментов двигателей. Поэтому при установке на приводных станциях конвейера асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором следует проверять характеристики и применять машины с одинаковыми параметрами. Если для привода используются двигатели с фазным ротором, то соответствие характеристик может быть получено введением дополнительных сопротивлений в цепь ротора.



15. Автоматическое управление станками шарошечного бурения

К станкам вращательного бурения относятся станки шарошечного бурения, предназначенные для бурения вертикальных и наклонных скважин в породах средней крепости и крепких. Разрушение породы осуществляется шарошечным долотом, во время вращения которого при постоянном усилии подачи зубья шарошек скалывают и раздавливают горную породу.

Станки шарошечного бурения имеют шарошечное долото 1, укрепленное на конце штанги 2. Вращатель 3 сообщает штанге вращение, а механизм подачи 4 подает ее на забой.

Разрушенная горная порода удаляется сжатым воздухом или водовоздушной смесью, поступающей в скважину по пустотелым буровым штангам.

На станках имеются гидро- и пневмосистемы, пылеулавливающие установки, машинное помещение, электрооборудование, кабина машиниста с пультом управления и ходовое оборудование 15. Станки шарошечного бурения позволяют бурить с высокой производительностью в разнообразных горно геологических условиях. Отличаются эти станки между собой конструкцией вращательно-подающего механизма, определяющего частоты вращения и скорости подачи инструмента, величинами осевых усилий подачи, крутящих моментов и др.

Конструктивная схема станка ударно-вращательного бурения



Гидравлические системы (гидросистемы) буровых станков могут обеспечивать выполнение следующих операций: вращение бурового става, создание осевого усилия и перемещение бурового става вверх и вниз, свинчивание и развинчивание штанг и долота, разбор и наращивание бурового става, горизонтирование станка с помощью гидродомкратов, подъем мачты в рабочее (вертикальное или наклонное положения) и опускание в транспортное положение, поворот кассеты при сборке и разборке бурового става, перемещение элементов пылеулавливающей установки.

Компонуются гидросистемы из стандартных элементов и узлов, используемых в силовом и объемном гидроприводе: насосов, гидромоторов, цилиндров, распределителей, золотников и др. В качестве энергоносителя применяется масло «индустриальное 20А».

Пневматические системы (пневмосистемы) буровых станков обеспечивают подачу сжатого воздуха к буровому ставу для удаления буровой мелочи из скважины (за исключением станков типа СВР) к пневмоударнику и пневмоцилиндрам центратора и захвата штанг (станки типа СБУ), к пневмодвигателю механизма подачи (станок СБУ-125), к вибраторам и пневмоци линдрам затворов пылеулавливающих установок. Питание пневмосистемы может осуществляться от собственных компрессоров, передвижных компрессорных станций или от карьерной пневмосистемы. Комплектуются пневмосистемы из стандартных элементов и узлов.

16. Общая характеристика электропривода буровых станков

Под силовым оборудованием буровых станков понимается энергетический комплекс, обеспечивающий привод всех видов, оборудования и механизмов. В качестве исполнительных двигателей на станках используются пневматические, гидравлические и электрические. Электрические двигатели, в свою очередь, бывают переменного и постоянного тока.

На буровых станках широкое применение нашли асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором единой серии в защищенном исполнении, а также обдуваемые и многоскоростные двигатели в закрытом исполнении. В приводе ходовых и подъемных механизмов часто применяют асинхронные двигатели в крановом исполнении с короткозамкнутым и фазным роторами. Для привода главных механизмов используют краново-металлургические двигатели постоянного тока в защищенном исполнении с независимым возбуждением. Асинхронные двигатели применяют преимущественно с частотой вращения 1000--1500 мин-1; двигатели постоянного тока-- с частотой вращения 600--900 мин-1. При применении асинхронных двигателей регулирование производится ступенчато с помощью редуктора или переключением числа пар полюсов электродвигателя. Электропривод постоянного тока выполняется по системе генератор-- двигатель с электромашинным усилением (Г-- Д -- ЭМУ) и по системе магнитный усилитель -- вентильный преобразователь -- двигатель (МУ-- ВП-- Д). Ведутся разработки тиристорного электропривода по системе тиристорный преобразователь-- двигатель постоянного тока (ТП-- ДПТ).

Электропривод вспомогательных механизмов применяется только на переменном токе.

Все буровые станки питаются от сети переменного тока напряжением 380 В. Подвод питания от передвижных трансформаторных подстанций производится посредством гибких кабелей, присоединяемых к вводной коробке станка, откуда напряжение поступает на вводный автомат. Управление силовым оборудованием большинства станков ведется с трех пультов: основного, расположенного в кабине, и двух выносных. С основного пульта производится управление процессом бурения и технологическими операциями, связанными с бурением. Выносные пульты служат для дублирования управления некоторыми операциями и управления механизмом хода станка.

17. Общие сведения об автоматизации процессов гидродобычи

Сущность геотехнологических методов заключается в переводе полезного ископаемого в подвижное состояние. Особенности геотехнологических способов разработки полезных ископаемых:

разработка месторождения ведется через скважины, которые служат для вскрытия, подготовки и добычи полезного ископаемого;

месторождение является и объектом, и местом добычи и переработки полезного ископаемого, т. к. технология предусматривает избирательное извлечение полезного компонента;

геотехнологическое предприятие - промысел (станция) - включает три основных элемента: блок подготовки рабочих агентов, добычное поле, блок переработки продуктивных флюидов;

инструментом добычи служат рабочие агенты - энергия или ее носители, вводимые в добычное поле;

под воздействием рабочих агентов полезное ископаемое изменяет свое агрегатное состояние или превращается в другое вещество, образуя продуктивные флюиды, обладающие легкой подвижностью;

разработка месторождения имеет зональный характер и перемещается во времени относительно скважин и контуров месторождения;

управление добычей осуществляется с поверхности путем изменения характеристики и параметров подачи рабочих агентов.

Геотехнологические способы широко используются для добычи ряда полезных ископаемых: соли, серы, урана, меди и др. По другим полезным ископаемым ведутся полупромышленные, опытные и лабораторные исследования. В настоящее время наибольшее применение нашли следующие геотехнологические способы:

подземное растворение - метод добычи полезных ископаемых растворением его на месте залегания. Применяется для разработки соляных месторождений и создания подземных емкостей;

подземное выщелачивание - метод добычи полезных ископаемых избирательным растворением их химическими реагентами на месте залегания с извлечением на поверхность продукционных растворов.

Подземное выщелачивание относится к фильтрационным процессам и основано на химических реакциях «твердое тело - жидкость». В основном оно применяется для добычи цветных, редких и радиоактивных металлов. Бактериальное выщелачивание - метод интенсификации выщелачивания с помощью микроорганизмов;

подземная выплавка - метод добычи легкоплавких минералов посредством подачи теплоносителя по скважинам в залежь и извлечения полезного ископаемого на поверхность в виде расплава. Применяется для добычи серы (метод Фраша), вязких углеводородов;

подземная газификация - метод добычи полезных ископаемых путем перевода их в газообразное состояние. Например, подземный термохимический процесс перевода угля в газ, пригодный для энергетических и химико-технологических целей;

скважинная гидродобыча - метод добычи, основанный на приведении полезного ископаемого в подвижное состояние путем гидромеханического воздействия и выдачи в виде гидросмеси на поверхность.

Такое полезное ископаемое, как тепло Земли, входит в сферу геотехнологии. Использовать тепло Земли можно, утилизируя природные парогидротермы, а также (идея академика В.А. Обручева) тепло глубинных «сухих» горных пород. Основными проблемами геотехнологии являются:

· установление связи физико-геологической обстановки залежи, полезного ископаемого и вмещающих пород с рабочими агентами и средствами добычи на уровне молекул, ионов, атомов;

совершенствование управления геотехнологическими процессами с целью повышения их производительности и селективности;

создание новых и совершенствование известных технологий прямого превращения ископаемого в целевые компоненты, основанных на малооперационности, поточности, простоте обслуживания и надежности, безотходности, малой энергоемкости, высокой производительности труда и низкой себестоимости;

совершенствование технологии переработки и утилизации добытых продуктивных флюидов;

охрана окружающей среды и социальные аспекты горного дела.

18. Особенности управления железнодорожным транспортом, задачи автоматизации комплекса погрузки в железнодорожные вагоны

Технологические комплексы погрузки угля в железнодорожные вагоны отличаются разнородностью техники и технических схем, что затрудняет решение задачи автоматизации. Технологический комплекс погрузки угля включает три основные группы оборудования: загрузочные устройства, механизмы для передвижения вагонов, весы для взвешивания.

Структурная схема технологического процесса погрузки угля в железнодорожные вагоны



На рисунке показана технологическая схема автоматизированного углепогрузочного комплекса с применением электронных вагонных весов. Уголь со склада транспортируется конвейерной системой 1 на конвейерные весы 5 через направляющий бункер 3, а из шахты уголь транспортируется конвейерной системой 2 на конвейерные весы 6 через направляющий бункер 4. С конвейерных весов 5 и 6 уголь подается в накопительный бункер 8.

Состав железнодорожных вагонов непрерывно передвигают с помощью электротягача 12, скорость которого регулируется оператором комплекса. При подаче под погрузку очередного вагона 15, выдвижной телескопический желоб 11 устанавливается на высоту, определяемую типом загружаемого вагона, после этого открывается затвор 9 накопительного бункера и уголь из накопительного бункера с подпором загружается в непрерывно перемещаемый вагон. Все затворы комплекса оборудованы гидроприводами 10, обеспечивающими сравнительную быстроту их срабатывания, что необходимо для точного и качественного заполнения вагона.

Чтобы не перегрузить накопительный бункер 8 устанавливается датчик уровня 7, который подает сигнал на отключение конвейеров 1, 2, 3, 4 и на их включение, если накопительный бункер 8 освободился до определённого значения. Когда первые два вагона 15 и 16 проходят через весы 14, идет автоматическое запоминание тары этих вагонов. Система начинает сравнивать тару взвешенных вагонов с возможной тарой, которая установлена в программе. В зависимости от того, в какой диапазон попадает тара каждого вагона, программа самостоятельно задаёт вес угля, который нужно погрузить в каждый вагон.

Затем первый вагон 15 медленно заезжает на статические вагонные весы 13. Как только вес вагона достигает определённого значения, происходит автоматическое открытие шибера 9 и начинается погрузка угля в вагон. Когда вес вагона приближается к заданному весу, шибер задвигается до определённой отметки и происходит догрузка хвостовой части вагона, после чего шибер закрывается полностью. В свою очередь вагон 15 уже полностью находится на весах 13. Так как расстояние между двумя весами находится на расстоянии ровно одного вагона, то в это время вагон 17 тоже полностью находится на весах 14, и система в автоматическом режиме снимает показания тары данного вагона. Операции продолжаются до полной загрузки состава. В конце углепогрузки система выдаёт информацию о типе каждого вагона, о нетто, брутто и таре каждого вагона и о весе угля в целом, который находится в данном составе.

Принцип работы данной автоматизированной системы заключается в том, что появляется возможность свести к минимуму человеческое влияние на погрузочные работы, ускорить процесс отгрузки, увеличить точность показаний веса отгружаемого угля и облегчить его подсчёт на складе и в составе.

2. Цели и задачи работы

Цель работы - повышение эффективности технологического процесса погрузки угля в железнодорожные вагоны путем обоснования алгоритма и структуры системы автоматизации и разработки на этой основе устройства автоматической загрузки железнодорожных вагонов.

Задачи:- разработка алгоритма процесса погрузки угля;

- разработка и оптимизация математической модели процесса погрузки угля;

- разработка схемотехнического решения системы автоматизации;

- как заключительный этап, разработка компоновочного решения системы автоматизации и разработка мероприятий по безопасной и безаварийной эксплуатации разработанного устройства.

19. Дистанционное управление электровозами

В функции технических средств автоматизации (ТСА) электровозного транспорта входят обеспечение:

- систем СЦБ ( сигнализации ,централизации и блокировки)

- систем оперативной связи диспетчера, машинистов, пунктов погрузки

- контроля местонахождения и направления движения поездов

- дистанционное управление стрелочными переводами с движущихся электровозов

- дистанционное управление электровозами в пунктах погрузки и разгрузки

- автоматизированное управление движением электровоза на маршруте

- автоматическое управление движением поездов (подсистема АСУ ТП).

Система сигнализации обеспечивает информацию о занятости участка пути и о положении стрелок. Нормальное состояние светофора - красный свет, при запросе занятости свободного участка на момент вода стрелок загорается мигающий зелёный, после перевода стрелки спокойно горящий зелёный. После въезда на участок - красный. Информация о получении запроса - мигающий красный (занятый участок).

Жёлтый и синий сигналы используются для сигализации о положении стрелок.

Устройства централизации служат для управления сигналами и стрелочными переводами из центрального пункта.

Устройства блокировок выполняют контроль занятости блок-участков путей, положения стрелок и обеспечивают безопасность движения.

Эти функции выполняются аппаратурой АБСС-1М. Комплектация:

- два блока автоматического управления маршрутами (БАУМ.1)

- блок автоматического управления стрелками (БАУС.1)

- передатчики сигналов локомотивные ЛПС.1

- приёмники сигналов управления НПУ-2

- приводы стрелочные ПМС-4

- сигнальные указатели ССУ-2.

Датчики запроса ДЗ, перемены ДП, отбоя ДО - приёмные антенны НПУ. Аппаратура АБСС.1М позволяет управлять восемью маршрутами и четырьмя стрелочными переводами. При этом скорость движения электровоза не более 30 км/ час.

ТСА погрузочных и разгрузочных пунктов включают следующее оборудование.

Для обработки и оперативного представления диспетчеру на поверхности шахты информации о расстановке вагонеток на порожняковой и грузовой ветвях погрузочных и разгрузочных пунктов используется аппаратура ИРП.1М.

ИРП.1М (индикатор работы погрузочного пункта шахты) может использоваться в составе АСУТП (подсистема АСТРА). Индикатор работает совместно с аппаратурой счёта вагонеток УФИ и отображает в удобной для восприятия форме количество вагонеток, загруженных с начала смены.

Автоматизированные комплексы погрузочных пунктов КАП служат для контроля заполнения шахтных вагонеток, передвижения поезда гидротолкателем и управления средствами загрузки.

Для механизации и автоматизации обмена вагонеток в клети применяют агрегаты АЦ и АЦМ (с электрическим) и АПГ (с пневмогидравлическим приводом).

В составе перечисленного выше автоматизированного оборудования применяются различные датчики контроля заполнения вагонеток, датчики контроля положения подвижных объектов ( в том числе концевой защиты их) -ДКПУ,УКП, ДПМГ и другие. Они обеспечивают искровзрывобезопасный контроль оборудования, высокую надёжность и длительный срок службы.

20. Основные задачи автоматизации отвалообразования

При транспортировании вскрыши ленточными конвейерами отвалообразование, как правило, осуществляется консольными ленточными отвалообразователями. Консольный отвалообразователь представляет собой одноопорную металлическую ферму, смонтированную на поворотной платформе, имеющей самостоятельный ход. На карьерах страны наибольшее распространение получили отвалообразователи на шагающем и рельсово-шагающем ходу типа ОШ-650/75, ОШ-4500/87, ОШР-5000/95, ОШР-1250/220 где О - отвалообразователь, Ш - шагающий, ШР - шагающе-рельсовый, часовая производительность в разрыхленной горной массе (м3)/ радиус разгрузки. Применяются также отвалообразователи на гусеничном ходу производства бывшей ГДР и ФРГ. Процесс отвалообразования с использованием консольных ленточных отвалообразователей включает следующие основные операции: прием, транспортирование и укладку породы в отвал, планировку поверхности отвала и передвижку ленточных конвейеров. Технологическое отвальное оборудование включает магистральный конвейер, отвальный ленточный конвейер и консольный ленточный отвалообразователь, который принимает породу с ленточного отвалообразователя и отсыпает ее в отвал. Для перегрузки породы с магистрального конвейера на отвальный применяют передвижные разгрузочные устройства. С целью увеличения приемной способности отвала между отвалообразователем и отвальным конвейером устанавливают ленточные перегружатели. Породу в отвалы можно сыпать в один и в два яруса. В случае двухъярусного отвала вначале отсыпается нижний ярус, а при обратном ходе (без передвижки конвейеров) - верхний. Отвальная заходка отсыпается путем поворота отвальной консоли в горизонтальной плоскости.

При использовании консольных ленточных отвалообразователей фронт работ может развиваться как по веерной, ток и по параллельной схемам. Поверхность отвалов планируется бульдозерами, а отвальные ленточные конвейеры перемещаются турнодозерами. Высота отвала, образуемого консольными ленточными отвалообразователями, зависит от физико-механических свойств пород и линейных параметров отвалообразователя и составляет при двухъярусной отсыпке 50-60 и 35-40 м соответственно для сухих и влажных рыхлых пород. Ширина отвальной заходки зависит от линейных параметров отвалообразователя и устойчивости пород и определяется по формуле

Ао=Lст-b, м

где Lст - вылет стрелы отвалообразователя, м;

b - безопасное расстояние от оси отвалообразователя до верхней бровки отвального уступа, м.

Использование консольных отвалообразователей в комплекте с ленточными конвейерами и многоковшовыми экскаваторами позволяет осуществить автоматизацию производства вскрышных работ.

21. Требования к автоматизации водоотливов

Для автоматического управления водоотливными установками применяется следующая аппаратура:

АВО-3 для установок, оборудованных одним насосом с короткозамкнутым асинхронным электродвигателем до 120 кВт;

АВН-1М (в настоящее время выпуск аппаратуры прекращён) для установок, оборудованных тремя насосами с низковольтными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями;

УАВ для установок, оборудованных насосами с высоковольтными и низковольтными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями.

Унифицированная аппаратура УАВ имеет нормальное исполнение и может укомплектовываться для автоматизации 16 насосов.

ВАВ для установок, оборудованных насосами (до девяти) с высоковольтными и низковольтными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями. Аппаратура имеет взрывозащищенное исполнение и может использоваться в шахтах, опасных по газу или пыли.

К важнейшим операциям по управлению водоотливной установкой относится заливка насоса перед включением его в работу. В настоящее время наибольшее распространение получил способ заливки при поморий заливочного погруженного насоса ЗПН, который находится в водосборнике ниже нижнего уровня и постоянно залит водой.

Другие способы заливки: подача воды из нагнетательного става, применение баковых аккумуляторов, сифонный способ, использование заглубленных насосных камер получили в угольной промышленности малое распространение. В горнорудной промышленности заглубленные насосные камеры применяют широко, так как они обеспечивают наиболее благоприятные условия работы насосов и существенно упрощают схему автоматизации.

Обобщенный алгоритм управления такой установкой при постоянно открытой задвижке на нагнетательном трубопроводе и отключенном электроприводе задвижки дан на рис. В соответствии с ним функционирование водоотлива осуществляется следующим образом.

После включения в работу аппаратуры (например, УАВ) и ее программного устройства (оператор А) контролируется уровень воды в водосборнике при помощи электродных датчиков (логическое условие р). Когда вода поднимется к датчику верхнего уровня, поступает команда на включение заливочного насоса ЗПН, который подает воду в насос в течение времени, предусмотренного программным блоком. Качество заливки контролируется реле давления РДВ (логическое условие k). Если в момент контроля уровня он достиг повышенного или аварийного уровня (p=0), программный блок сначала переключает схему на включение п насосов одновременно, а лишь затем включает заливочный насос.

Когда насос (или насосы) будет залит, подается команда на ввод его в работу (оператор Аз) с последующим контролем за производительностью при помощи флажкового реле производительности РПН (логическое условие г). Если насос развил заданную производительность (г=1), то схема переключается на контроль нижнего уровня, при достижении которого насос будет отключен. Если насос по какой-либо причине не развил заданной производительности, он отключается и подается сигнал диспетчеру (оператор Л4), а аппаратура начнет новый цикл по включению в работу очередного насоса. Приведенный алгоритм отражает только порядок выполнения основных функций по включению и отключению насосов.

Алгоритм управления автоматической водоотливной установкой при постоянно открытых задвижках



22. Автоматизация компрессорных установок

Основная задача регулирования режима работы компрессорных агрегатов и станций состоит в поддержании постоянного заданно го давления сжатого воздуха в пневмосети путем изменения производительности компрессоров соответственно потреблению сжато го воздуха. В общем случае такое регулирование может быть осуществлено воздействием на коммуникации, компрессор или его привод. Ниже рассматриваются основные применяемые и перспективные способы регулирования производительности компрессоров.

Регулирование перепуском с нагнетания на всасывание, применяемое на поршневых компрессорах, заключается в переводе компрессора на холостой режим работы путем соединения нагнетатель ной полости каждого цилиндра с полостью всасывания посредством байпаса-трубопровода, снабженного вентилем (клапаном, задвижкой), управление которым может осуществляться вручную или автоматически. Этот способ по характеру регулирования ступенчатый; он обычно применяется при пуске и останове компрессора. Использовать его для регулирования производительности компрессора при работе нецелесообразно вследствие неэкономичности.

Регулирование дросселированием на всасывании предусматривает установку во всасывающем трубопроводе управляемого дросселирующего устройства (заслонки). Уменьшая проходное сечение дросселя, увеличивают его сопротивление и снижают давление воздуха, поступающего в первую ступень компрессора. При плавном изменении давления воздуха также плавно изменяется производительность компрессора. Такой способ регулирования производительности является основным для турбокомпрессоров (его применение на поршневых компрессорах ограничено повышением температуры сжатого воздуха до опасного для смазочных масел значения). Он прост в реализации, но неэкономичен.

Наиболее распространено для поршневых компрессоров регулирование отжимом всасывающих клапанов. Сущность этого способа заключается в следующем: всасывающие клапаны обеих ступеней удерживаются в открытом состоянии, поэтому сжатие в полости цилиндров прекращается и подача становится равной нулю. Полный отжим всасывающих клапанов для компрессоров двойного действия позволяет получить три ступени регулирования производительности: 100% --без отжима клапанов; 50% -- при открытии всасывающих клапанов передней полости цилиндра низкого давления и задней полости цилиндра высокого давления; 0% -- при открытии всех всасывающих клапанов обеих ступеней.

Более экономичен (по сравнению с отжимом всасывающих клапанов) способ регулирования производительности посредством подключения к цилиндру дополнительной емкости (мертвого пространства), применяемый на современных поршневых компрессорах. Сущность его состоит в том, что с увеличением объема мертвого пространства уменьшается объем свежего воздуха, засасываемого компрессором, так как воздух, ранее сжатый в мертвом пространстве, при всасывании расширяется и занимает часть полезного объема цилиндра.

Обычно регулирование производительности компрессора изменением мертвого пространства ступенчатое: к цилиндру компрессора с помощью управляемых клапанов подключают дополнительные объемы, представляющие собой отдельные полости, присоединенные к цилиндрам, или полости, расположенные непосредственно в корпусе цилиндров.

23. Особенности автоматизации электроснабжения

1-этап. Создание системы измерений данных о режиме электрической сети и передачи ее на диспетчерский пункт службы главного энергетика. Для этого на своих подстанциях 220, 110, 35, 6/10 кВ устанавливаем устройства измерения и сбора данных. В качестве таких устройств, в зависимости других задач, имеющихся на предприятии могут являться:

Измерительные преобразователи + устройства телемеханики. Это самый экономичный вариант.

Цифровые счетчики электроэнергии + устройства телемеханики. Это вариант лучше подходит для подстанций, по которым нужен технический и коммерческий учет электроэнергии.

Цифровые устройства РЗА + устройства телемеханики. Это вариант лучше подходит для подстанций, где требуется реконструкция систем РЗА.

Регистраторы аварийных процессов. Это вариант лучше подходит для подстанций, где требуется помимо измерений параметров нормальных режимов выполнять регистрацию (осциллографирование) аварийных режимов.

Данный этап - создание системы измерений и сбора данных можно выполнять постепенно, т.е. поочередно оснащать различные подстанции, причем возможно оснащение различными устройствами. Для целей создания системы сбора могут использоваться любые устройства, в т.ч. уже установленные на предприятии. По нашему мнению в качестве устройств телемеханики и передачи данных достаточно удобно использовать устройства Телеканал2 (ЗАО «Системы связи и телемеханики»), которые имеют приемлемую стоимость и высокое качество. Отличительной особенностью данных устройств является возможность передачи по телемеханическим каналам не только измерений параметров режима и состояния коммутационных элементов, а также другую информацию. Например, возможно подключение видеокамер для визуального наблюдения объекта.

2-этап. Создание информационной системы диспетчерского пункта. Данная система состоит из двух подсистем: подсистемы приема и архивирования данных, подсистемы визуализации. Если предприятие уже имеет информационную систему, то возможно ее использование.

При создании подсистемы приема и архивирования данных, выбор аппаратных средств осуществляется в зависимости от используемых каналов связи. Программная часть, выполняющая функции первичной обработки принятой информации и записи (архивировании) ее в базе данных реального времени. В качестве программного обеспечения нами рекомендуется использовать соответствующие блоки ПВК АНАРЭС-2000.

Подсистема визуализации может быть реализована как система индивидуального или коллективного просмотра. В индивидуальной системе отображение осуществляется на мнемосхемах на мониторе диспетчерского компьютера. Система коллективного просмотра может строится с использованием диспетчерских щитов или видео-стен (плазменные, проекционные или жидкокристаллические панели). В качестве программного обеспечения нами также рекомендуется использовать соответствующие блоки ПВК АНАРЭС-2000. Отличительной возможностью программных средств ПВК АНАРЭС-2000 является возможность отображения не только текущих измеряемых данных. Но и результатов различных расчетов, в т.ч. результаты моделирования предполагаемых ситуаций.

3-этап. Внедрение математических задач моделирования (расчеты, оптимизация и др.) различных нормальных и аварийных режимов электрической сети. Расчеты электрических режимов выполняются с учетом измеренных параметров режима. При этом выполняется дорасчет неизменяемых параметров. Необходимый перечень расчетных задач имеется в ПВК АНАРЭС-2000, расчет установившегося режима, оптимизация потерь, нахождение предельных режимов, расчет токов КЗ, расчет переходных процессов.

4-этап. Создание базы данных АСУТП в части электроснабжения. Для обеспечения взаимодействия различных информационно-вычислительных задач, стоящих перед службой главного энергетика, желательно иметь соответствующую базу данных. В этой базе данных должна храниться информация о имеющемся первичном и вторичном оборудовании, его параметрах, состоянии, данных о ремонтах и др. Эта информация среди прочего может использоваться для определения параметров расчетных моделей электрической сети. С другой стороны, анализ существующих режимов электрооборудования (перегрузки, аварии), можно использовать для планирования ремонтов и замены оборудования.

24. Перспективы развития систем централизованного управления

Восточно-Бейский разрез, входящий в состав ОАО «СУЭК», в своей работе успешно использует модуль автоматической диспетчеризации и оптимизации системы «КАРЬЕР». Модуль оптимизации позволяет автоматически направлять самосвалы после каждой разгрузки к тому экскаватору, где его работа будет максимально эффективна. Набор критериев оптимизации, таких как минимизация времени ожидания погрузки, достижение максимальных объемов погрузки экскаваторами, равномерность погрузки и т.п. каждый со своим весом формирует определенную стратегию работы. Диспетчер выбирает в меню один из таких вариантов, и система начинает автоматически распределять самосвалы в соответствии с выбранными критериями работы.

Совершенствование системы «КАРЬЕР», разработка новых модулей и алгоритмов ведется непрерывно. Основное внимание в настоящий момент уделяется алгоритмам оптимизации управления горнотранспортным комплексом, взаимосвязи планирования горных работ с системами высокоточного позиционирования. Пользователи системы «КАРЬЕР» получают инструмент, который постоянно развивается и отвечает современным требованиям и задачам предприятия.



Одно из окон модуля автоматической диспетчеризации и оптимизации

На предприятиях Олкон и Воркута Уголь, входящих в состав холдинга «Северсталь Ресурс» используется новая третья версия системы диспетчеризации КАРЬЕР. Она была разработана в 2011 году и использует все передовые технологии управления горной техникой, такие, как: модуль оперативного управления, исключающий использование радиостанций, а все управление ведется через систему; автоматическая диспетчеризация; модуль автоматического определения контроля качества технологических дорог; модуль учета работы и давления в шинах. Планируется установка информационной диагностической системы на экскаваторы, диспетчеризация железнодорожного транспорта и автоматизированный учет работы техники при подземном способе добычи.

Подводя итог, можно сказать, что в настоящее время работу современных горнодобывающих предприятий сложно даже представить без использования системы диспетчеризации горнотранспортного оборудования «КАРЬЕР». Почти все процессы добычи и перевозки полезных ископаемых автоматизированы, большинство ключевых управленческих решений принимаются именно на основе информации из системы.



25. Кибернетика как наука об управлении и управляющих системах

Кибернетика - наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в технических, биологических и социальных системах. Она является одной из самых молодых и важных для современного человечества наук. Её основателем является американский математик Норберт Винер (1894-1964), выпустивший в 1948 году книгу «Кибернетика, или управление их связь в животном и машине». Своё название новая наука получила от древнегреческого слова «кибернетес», что в переводе означает «управляющий», «рулевой», «кормчий». Она возникла на стыке математики, теории информации, техники и нейрофизиологии, ее интересовал широкий класс, как живых, так и неживых систем.

Место кибернетики в современной науке можно определить внутри математики, аппаратом которой кибернетики пользуются для описания процессов регуляции. Н. Винер, создавая свою первую книгу о кибернетике, использовал простые математические формулы и доступные примеры из природы для описания кибернетических законов. После того, как кибернетика была принята учёными мира и стала исследоваться независимо от автора, Н. Винер, на правах первооткрывателя новой области знания, начал писать о роли кибернетики в жизни общества, и более конкретно, о роли автоматов в судьбе человеческого рода.

Кибернетика довольно быстро породила дочернюю науку, информатику, нужда в которой возникла в результате неудержимого роста потребности экономики в вычислительных машинах и такого же роста мощности последних. Современное понятие информации, к которому также был причастен Н. Винер, вошло в повседневность. Современное использование законов кибернетики сугубо прагматично и утилитарно, но начинается оно с изучения и освоения законов, описанных ещё Н. Винером.

Кибернетика - это фундаментальный труд, который описывает главные понятия и принципы управления информации. Изучением процессов управления в природе, обществе и технике и занимается наука кибернетика.

В кибернетике можно выделить ряд научных направлений:

- Теоретическая кибернетика занимается общими проблемами теории управления, теории информации, вопросами передачи, защиты, хранения и использования информации в системах управления. Многие проблемы теоретической кибернетики изучаются в теоретической информатике.

- Техническая Кибернетика - отрасль науки, изучающая технические системы управления. Важнейшие направления исследований разработка и создание автоматических и автоматизированных систем управления, а также автоматических устройств и комплексов для передачи, переработки и хранения информации.

- Биологическая кибернетика применяет идеи и методы кибернетики в биологии и медицине. Особое место в этом направлении исследований играет нейрокибернетика, изучающая процессы переработки информации в нервной ткани животных и человека, а также бионика - наука о том, как находки живой природы, реализованные в живых организмах, можно переносить в искусственные системы, создаваемые человеком.

- Гомеостатика - наука о достижении равновесных состояний - при наличии многих действующих одновременно факторов связывает модели биологической кибернетики и технической кибернетики. Кибернетику интересует равновесные состояния в таких системах и способы их достижения.

- Экономическая кибернетика - изучает процессы управления, протекающие в экономике. Социальная кибернетика изучает процессы управления, протекающие в человеческом обществе. Это направление кибернетики тесно смыкается с социальной психологией.

К основным задачам кибернетики относятся: 1) установление фактов, общих для управляемых систем или для некоторых их совокупностей; 2) выявление ограничений, свойственных управляемым системам и установление их происхождения; 3) нахождение общих законов, которым подчиняются управляемые системы; 4) определение путей практического использования установленных фактов и найденных закономерностей.

26. Основные определения, термины и понятия управления производством

Управление - это воздействие на объект, выбранное на основании имеющейся для этого информации из множества возможных воздействий, улучшающее его функционирование или развитие. У управляемых систем всегда существует некоторое множество возможных изменений, из которого производится выбор предпочтительного изменения. Если у системы нет выбора, то не может быть и речи об управлении.

Управление - это вызов изменений в системе или перевод системы из одного состояния в другое в соответствии с объективно существующей или выбранной целью. Управлять - это и предвидеть те изменения, которые произойдут в системе после подачи управляющего воздействия (сигнала, несущего информацию). Всякая система управления рассматривается как единство управляющей системы (субъекта управления) и управляемой системы - объекта управления. Управление системой или объектом всегда происходит в какой-то внешней среде. Поведение любой управляемой системы всегда изучается с учетом ее связей с окружающей средой. Поскольку все объекты, явления и процессы взаимосвязаны и влияют друг на друга, то, выделяя какой-либо объект, необходимо учитывать влияние среды на этот объект и наоборот. Свойством управляемости может обладать не любая система. Необходимым условием наличия в системе хотя бы потенциальных возможностей управления является ее организованность.

Чтобы управление могло функционировать, то есть целенаправленно изменять объект, оно должно содержать четыре необходимых элемента: 1. каналы сбора информации о состоянии среды и объекта; 2. канал воздействия на объект; 3. цель управления. 4. способ (алгоритм, правило) управления, указывающий, каким образом можно достичь поставленной цели, располагая информацией о состоянии среды и объекта.

В кибернетике впервые было сформулировано понятие «черного ящика» как устройство, по словам Н. Винера, «которое выполняет определенную операцию над настоящим и прошлым входного потенциала, но для которого не обязательно располагать информацией о структуре, обеспечивающей выполнение этой операции».

Понятие цели и целенаправленность. Основатель кибернетики Н. Винер писал, что «действие или поведение допускает истолкование как направленность на достижение некоторой цели, т. е. некоторого конечного состояния, при котором объект вступает в определенную связь в пространстве и во времени с некоторым другим объектом или событием».

Цель определяется как внешней средой, так и внутренними потребностями субъекта управления. Цель должна быть принципиально достижимой, она должна соответствовать реальной ситуации и возможностям системы (управляющей и управляемой). За счет управляющих воздействий управляемая система может целенаправленно изменять свое поведение. Целенаправленность управления биологических управляемых систем сформирована в процессе эволюционного развития живой природы. Она означает стремление организмов к их выживанию и размножению. Целенаправленность искусственных управляемых систем определяется их разработчиками и пользователями.

Понятие обратной связи. Управление по «принципу обратной связи». Принцип обратной связи характеризует информационную и пространственно-временную зависимость в кибернетической системе. В широком смысле понятие обратной связи, по словам Н. Винера, «означает, что часть выходной энергии аппарата или машины возвращается как вход. В узком смысле для обозначения того, что поведение объекта управляется величиной ошибки в положении объекта по отношению к некоторой специфической цели. В этом случае обратная связь отрицательна, т.е. сигналы от цели используются для ограничения выходов, которые в противном случае шли бы дальше цели». Если поведение системы усиливает внешнее воздействие, то имеем дело с положительной обратной связью, а если уменьшает, - то с отрицательной обратной связью. Особый случай - гомеостатические обратные связи, которые сводят внешнее воздействие к нулю (например, температура тела человека, которая остается постоянной благодаря гомеостатическим обратным связям). Понятие обратной связи имеет отношение к цели управления. Поведение объекта управляется величиной ошибки в положении объекта по отношению к стоящей цели.

Понятие информации. Управление - информационный процесс. Информация - «пища», «ресурс» управления. Поэтому кибернетика есть вместе с тем наука, об информации, об информационных системах и процессах. «Информация» связана со сведениями, сообщениями и их передачей. Бурное развитие в нашем веке телефона, телеграфа, радио, телевидения и других средств массовой коммуникации потребовало повышения эффективности процессов передачи, хранения и переработки передаваемых сообщении информации. «Докибернетическое» понятие информации связано с совокупностью сведений, данных и знаний. Оно стало явно непонятным, неопределенным с возникновением кибернетики. Понятие информации в кибернетике уточняется в математических «теориях информации». Это теории статистической, комбинаторной, топологической, семантической информации.

В отечественной и зарубежной литературе предлагается много разных концепций (определений) информации: информация как отраженное разнообразие; информация как устранение неопределенности (энтропии); информация как связь между управляющей и управляемой системами; информация как преобразование сообщений; информация как единство содержания и формы (например, мысль - содержание, а само слово, звук - форма); информация - это мера упорядоченности, организации системы в ее связях с окружающей средой.

Общее понятие информации должно непротиворечиво охватывать все определения информация, все виды информации. Такого универсального понятия информации еще не разработано. Информация может быть структурной, застывшей, окостенелой. Например, в минералах, машинах, приборах, автоматических линиях. Любая машина - это овеществленная научная и техническая информация, разум общества, ставший предметом. Информация может быть также функциональной, «актуальным управлением». Информация измеримая величина. Она измеряется в битах.

Основные свойства информации: 1) способность управлять физическими, химическими, биологическими и социальными процессами. Там, где есть информация, действует управление, а там, где осуществляется управление, непременно присутствует и информация; 2) способность передаваться на расстоянии (при перемещении инфоносителя); 3) способность информации подвергаться переработке; 4) способность сохраняться в течение любых промежутков времени и изменяться во времени; 5) способность переходить из пассивной формы в активную. Например, когда извлекается из «памяти» для построения тех или иных структур (синтез белка, создание текста на компьютере).

Информация существенно влияет на ускоренное развитие науки систем управления, техники и различных отраслей народного хозяйства. Политика, политическое управление, экономика - это концентрированная смысловая информация, т. е. такая, которая перерабатывается человеческим сознанием и реализуется в различных социальных сферах. Она обусловлена политическими, экономическими потребностями общества и циркулирует в процессе управления производством и обществом. Социальная информация играет огромную роль в обеспечении правопорядка, работы правоохранительных органов, в деле образования и воспитания подрастающих поколений. Информация - первооснова мира, всего сущего. Современным научным обобщением всех информационных процессов в природе и обществе явилась информациология - генерализованная наука о природе информации и законах информации.

Понятие самоорганизации. В современную науку это понятие вошло через идеи кибернетики. Процесс самоорганизации систем обусловлен таким неэнтропийным процессом, как управление. Энтропия - мера неорганизованности, хаоса. Энтропия и информация, как правило, рассматриваются совместно. Информация - это то, что устраняет неопределенность, количество «снятой» неопределенности. Тенденция к определенности, к повышению информативности - процесс негэнтропийный (процесс с обратным знаком).

27. Общие понятия о технических средствах управления

Технические средства управления - неотъемлемая часть технического оборудования любого предприятия. Слабое применение средств оргтехники приводит к снижению производительности труда и эффективности работы управленческого и технического персонала.

Для использования новых технических средств и технологий приспособлены делопроизводственные процессы, т.к. для создания и обработки документов используются стандартные операции. Достаточно четко можно представить и структуру документов большинства организаций. Для документирования определенных управленческих действий используются стандартные виды и разновидности документов. Стандартная структура формуляра и текста управленческих документов. Кроме того, значительная часть управленческих операций (в частности, все делопроизводственные операции) носит формально-логический характер, т.е. сравнительно легко поддается расчленению на более простые операции.

Итак, в настоящее время имеют место, с одной стороны, насущная необходимость использования современной техники и технологии в управленческих процессах, с другой - объективные предпосылки для их реализации.

На сегодняшний день материальной базой для внедрения новых управленческих технологий является современный офис. Современная концепция офисной деятельности сформировалась относительно недавно - к началу 80-х гг. ХХ в. До этого речь шла только о конторской деятельности, а ее оптимизация связывалась с механизацией, а затем и автоматизацией ряда вспомогательных, большей частью рутинных управленческих операций (в первую очередь делопроизводственных).