الأتمتة هي فرع من فروع العلوم والتكنولوجيا، ويغطي نظرية ومبادئ البناء
أنظمة التحكم للأشياء والعمليات التقنية التي تعمل دون مشاركة بشرية مباشرة.
الكائن الفني (الآلة، المحرك، الطائرات، خط إنتاج، قسم آلي، ورشة عمل، الخ) تتطلب آليًا أو آليًا
التحكم، يسمى كائن التحكم (CO) أو كائن التحكم الفني
(تو).
يُطلق على الجمع بين جهاز op-amp وجهاز التحكم الآلي اسم النظام
التحكم الآلي (ACS) أو نظام التحكم الآلي (ACS).
فيما يلي المصطلحات الأكثر استخدامًا وتعريفاتها:
العنصر - أبسط مكون من الأجهزة والأدوات والوسائل الأخرى التي
يتم إجراء تحويل واحد لأي كمية (سنقدم المزيد لاحقًا
تعريف دقيق)
التجميع - جزء من الجهاز يتكون من عدة عناصر (أجزاء) أبسط ؛
المحول - جهاز يقوم بتحويل نوع واحد من الإشارة إلى نوع آخر في الشكل أو النوع
طاقة؛
الجهاز - مجموعة من عدد معين من العناصر المتصلة ببعضها البعض
بشكل مناسب، يعمل على معالجة المعلومات؛
جهاز - اسم شائعفئة واسعة من الأجهزة المخصصة للقياسات،
مراقبة الإنتاج، والحسابات، والمحاسبة، والمبيعات، وما إلى ذلك؛
كتلة - جزء من الجهاز، وهو عبارة عن مجموعة من الوظائف المدمجة
عناصر.

يجب أن يقوم أي نظام تحكم بالوظائف التالية:
جمع المعلومات حول الوضع الحاليالكائن التكنولوجي
التحكم (OU) ؛
تحديد معايير جودة تشغيل نظام التشغيل؛
العثور على وضع التشغيل الأمثل لجهاز op-amp والأمثل
إجراءات الرقابة ضمان الحد الأقصى للمعايير
جودة؛
تنفيذ الوضع الأمثل الموجود على المرجع أمبير.
يمكن تنفيذ هذه الوظائف بواسطة موظفي الصيانة أو TCAs.
هناك أربعة أنواع من أنظمة التحكم (CS):
معلوماتية؛
تحكم تلقائى؛
السيطرة والتنظيم المركزي؛
أنظمة التحكم الآلي في العمليات.

في الأسلحة ذاتية الدفع، يتم تنفيذ جميع الوظائف تلقائيًا
باستخدام التقنية المناسبة
أموال.
تشمل وظائف المشغل ما يلي:
- التشخيص الفني لحالة المدافع ذاتية الدفع و
استعادة عناصر النظام الفاشلة؛
- تصحيح القوانين التنظيمية؛
- تغيير المهمة؛
- الانتقال إلى التحكم اليدوي.
- صيانة المعدات.

OPU - مركز مراقبة المشغل؛
د - الاستشعار.
NP - محول التطبيع؛
KP - التشفير وفك التشفير
المحولات.
CR - الهيئات التنظيمية المركزية.
MP - أداة متعددة القنوات
التسجيل (الختم) ؛
ج- جهاز إنذار
وضع ما قبل الطوارئ؛
MPP - عرض متعدد القنوات
الأجهزة (يعرض)؛
مرض التصلب العصبي المتعدد - مخطط ذاكري.
IM - المحرك.
RO - الهيئة التنظيمية؛
ك – تحكم .

أنظمة التحكم الآلي في العمليات
العمليات (ACSTP) هو نظام آلي يتم فيه TSA
الحصول على معلومات حول حالة الأشياء،
حساب معايير الجودة، والعثور على الإعدادات المثلى
إدارة.
تقتصر وظائف المشغل على تحليل المعلومات الواردة و
التنفيذ باستخدام أنظمة التحكم الآلي المحلية أو عن بعد
إدارة ريال عماني.
يميز الأنواع التاليةناقلات الجنود المدرعة:
- نظام مركزي للتحكم الآلي في العمليات (جميع وظائف معالجة المعلومات و
يتم التحكم بواسطة جهاز كمبيوتر واحد؛
- نظام التحكم الآلي الإشرافي (يحتوي على عدد من أنظمة التحكم الآلي المحلية المبنية عليه
قاعدة بيانات TCA للاستخدام الفردي والمركزي
جهاز كمبيوتر يحتوي على خط معلومات للاتصال به
الأنظمة المحلية)؛
- نظام التحكم في العمليات الموزعة - يتميز بفصل الوظائف
السيطرة على معالجة المعلومات وإدارتها بين عدة
الأشياء الموزعة جغرافيا وأجهزة الكمبيوتر.

يمكن لأدوات الأتمتة النموذجية
يكون:
-اِصطِلاحِيّ؛
-المعدات؛
- البرامج و الأجهزه؛
- على مستوى النظام.

توزيع TAS حسب مستويات التسلسل الهرمي لـ ACS
أنظمة حوسبة المعلومات والتحكم (IUCC)
أنظمة إدارة المعلومات المركزية (CIUS)
أنظمة إدارة المعلومات المحلية (LIUS)
أجهزة التنظيم والتحكم (RU وCU)
ثانوي
محول (VP)
المحول الأساسي (كمبيوتر شخصي)
عنصر الاستشعار (SE)
تنفيذي
آلية (IM)
عامل
الجهاز (رو)
الوحدة التنظيمية

IUVK: أنظمة LAN، الخوادم، ERP، MES. تتحقق هنا جميع أهداف أنظمة التحكم الآلي،
يتم حساب تكلفة الإنتاج وتكاليف الإنتاج.
CIUS: أجهزة الكمبيوتر الصناعية، لوحات التحكم، التحكم
المجمعات وأنظمة الحماية والإنذار.
LIUS: وحدات التحكم الصناعية، وحدات التحكم الذكية.
RU ووحدة التحكم: وحدات التحكم الدقيقة والمنظمون والتنظيم والإشارات
الأجهزة.
VP: الإشارة والتسجيل (الفولتميتر، الأميتر،
مقاييس الجهد، الجسور)، دمج العدادات.
IM: المحرك، علبة التروس، المغناطيسات الكهربائية، الوصلات الكهرومغناطيسية، إلخ.
SE: أجهزة استشعار المعلمات التكنولوجية الحرارية، والحركة، والسرعة،
التسريع.
ريال عماني: جهاز ميكانيكي، تغيير كمية المادة أو
الطاقة الموردة إلى المرجع أمبير وتحمل معلومات حول التحكم
تأثير. يمكن أن يكون RO عبارة عن صمامات، ومخمدات، وسخانات، وبوابات،
الصمامات واللوحات.
OU: الآلية، الوحدة، العملية.

تشمل معدات الأتمتة الفنية (TAA) ما يلي:
أجهزة الاستشعار.
المحركات.
السلطات التنظيمية (RO)؛
خطوط الاتصال
الأدوات الثانوية (العرض والتسجيل)؛
أجهزة التحكم التناظرية والرقمية.
كتل البرمجة.
أجهزة التحكم بالأوامر المنطقية؛
وحدات لجمع ومعالجة البيانات الأولية ومراقبة الحالة
كائن التحكم التكنولوجي (TOU)؛
وحدات للعزل الجلفاني وتطبيع الإشارة؛
محولات الإشارة من شكل إلى آخر؛
وحدات لعرض البيانات والإشارة والتسجيل وتوليد الإشارات
إدارة؛
أجهزة تخزين عازلة؛
مؤقتات قابلة للبرمجة؛
أجهزة الحوسبة المتخصصة، وأجهزة المعالجة المسبقة
تحضير.

تتضمن أدوات أتمتة البرامج والأجهزة ما يلي:
المحولات التناظرية إلى الرقمية ومن الرقمية إلى التناظرية؛
وسائل التحكم
كتل التحكم متعددة الدوائر والتناظرية والتناظرية إلى الرقمية ؛
أجهزة التحكم المنطقية لبرنامج متعدد الاتصال؛
وحدات التحكم الدقيقة القابلة للبرمجة؛
الشبكات المحلية.
تتضمن أدوات الأتمتة على مستوى النظام ما يلي:
أجهزة الواجهة ومحولات الاتصالات؛
كتل ذكريات مشتركه;
الطرق السريعة (الحافلات)؛
أجهزة تشخيص النظام العام؛
معالجات الوصول المباشر لتخزين المعلومات؛
وحدات تحكم المشغل.

في أنظمة التحكم الآلي كما
عادة ما تستخدم الإشارات الكهربائية و
الكميات الميكانيكية (على سبيل المثال، التيار المباشر،
الجهد وضغط الغاز أو السائل المضغوط،
القوة، وما إلى ذلك)، لأنها تجعل الأمر سهلا
إجراء التحويل والمقارنة والنقل إلى
المسافة وتخزين المعلومات. في بعض الحالات
تنشأ الإشارات مباشرة نتيجة لذلك
العمليات التي تحدث أثناء الإدارة (التغييرات
التيار، الجهد، درجة الحرارة، الضغط، التوفر
الحركات الميكانيكية، وما إلى ذلك)، في حالات أخرى
يتم إنتاجها بواسطة عناصر حساسة
أو أجهزة الاستشعار.

يُطلق على عنصر الأتمتة اسم أبسط عنصر مكتمل هيكليًا
وظيفيا، خلية (جهاز، دائرة) تؤدي مهمة محددة
وظيفة مستقلة لتحويل الإشارة (المعلومات) في الأنظمة
تحكم تلقائى:
تحويل الكمية الخاضعة للرقابة إلى إشارة مرتبطة وظيفيا
معلومات عن هذه الكمية (العناصر الحساسة، أجهزة الاستشعار)؛
تحويل إشارة من نوع واحد من الطاقة إلى إشارة من نوع آخر من الطاقة: الكهربائية
إلى غير كهربائي، وغير كهربائي إلى كهربائي، وغير كهربائي إلى غير كهربائي
(الكهروميكانيكية، الكهروضوئية، الكهروضوئية، الكهروضوئية، و
محولات أخرى)؛
تحويل الإشارة على أساس قيمة الطاقة (مكبرات الصوت)؛
تحويل الإشارة حسب النوع، أي. المستمر إلى المنفصل أو العكس
(التناظري إلى الرقمي، الرقمي إلى التناظري وغيرها من المحولات)؛
تحويل الإشارة حسب شكلها، أي. الإشارة التيار المباشرإلى إشارة التيار المتردد
والعكس بالعكس (المغيرون، المزيلات)؛
تحويل الإشارة الوظيفية (عناصر العد والقرار، الوظيفية
عناصر)؛
مقارنة الإشارات وإنشاء إشارة التحكم في الأوامر (عناصر المقارنة،
أعضاء فارغة)؛
أداء العمليات المنطقيةمع الإشارات (العناصر المنطقية)؛
توزيع الإشارات عبر الدوائر المختلفة (الموزعين والمحولات)؛
تخزين الإشارات (عناصر الذاكرة، ومحركات الأقراص)؛
استخدام الإشارات للتأثير على العملية الخاضعة للرقابة (التنفيذية
عناصر).

مجمعات من الأجهزة والعناصر التقنية المختلفة المدرجة في النظام
التحكم وتوصيلها عن طريق التوصيلات الكهربائية والميكانيكية وغيرها
يتم تصوير الرسومات في شكل مخططات مختلفة:
الكهربائية والهيدروليكية والهوائية والحركية.
يعمل الرسم التخطيطي على الحصول على فكرة مركزة وكاملة إلى حد ما عن
تكوين واتصالات أي جهاز أو نظام.
وفق النظام الموحدوثائق التصميم (ESKD) وGOST 2.701 الكهربائية
تنقسم المخططات إلى مخططات هيكلية ووظيفية وتخطيطية (كاملة).
الاتصالات (التثبيت)، الاتصالات، العامة، الموقع ومجتمعة.
يعمل مخطط الكتلة على تحديد الأجزاء الوظيفية والغرض منها و
العلاقات.
يهدف المخطط الوظيفي إلى تحديد طبيعة العمليات التي تحدث
في الدوائر الوظيفية الفردية أو التثبيت ككل.
رسم تخطيطي يوضح التركيب الكامل لعناصر التثبيت ككل
الاتصالات بينهما، يعطي فكرة أساسية عن مبادئ التشغيل المقابلة
المنشآت.
يوضح مخطط الأسلاك توصيل مكونات التثبيت باستخدام
الأسلاك والكابلات وخطوط الأنابيب.
يوضح مخطط الأسلاك التوصيلات الخارجية للتثبيت أو المنتج.
يعمل المخطط العام على تحديد مكونات المجمع وكيفية توصيلها
في مكان العملية.
يتضمن المخطط المشترك عدة مخططات أنواع مختلفةمن أجل الوضوح
الكشف عن محتويات واتصالات عناصر التثبيت.

دعونا نشير بالرمز y(t) إلى الوظيفة التي تصف التغير في وقت التعديل
الكميات، أي y(t) هي كمية خاضعة للرقابة.
دع g(t) يشير إلى الوظيفة التي تميز القانون المطلوب لتغييره.
سيتم تسمية الكمية g(t) بالتأثير المرجعي.
ثم تتلخص المهمة الرئيسية للتنظيم التلقائي في ضمان المساواة
ص(ر)=ز(ر). يتم قياس القيمة المتحكم فيها y(t) باستخدام المستشعر D وإرسالها إلى
عنصر المقارنة (ES).
يتلقى نفس عنصر المقارنة تأثيرًا مرجعيًا g(t) من المستشعر المرجعي (DS).
في ES، تتم مقارنة الكميات g(t) وy(t)، أي يتم طرح y (t) من g(t). عند إخراج ES
يتم إنشاء إشارة تساوي انحراف الكمية الخاضعة للتحكم عن القيمة المحددة، أي خطأ
∆ = ز(ر) – ذ(ر). يتم تغذية هذه الإشارة إلى مكبر الصوت (U) ثم يتم تغذيتها إلى الجهاز التنفيذي
العنصر (IE) الذي له تأثير تنظيمي على موضوع التنظيم
(أو). سوف يتغير هذا التأثير حتى يتم التحكم في المتغير y (t)
سيكون مساوياً لـ g(t) المعطى.
يتأثر موضوع التنظيم باستمرار بمؤثرات مزعجة مختلفة:
تحميل الكائن والعوامل الخارجية وما إلى ذلك.
تميل هذه التأثيرات المزعجة إلى تغيير القيمة y(t).
لكن ACS يحدد باستمرار انحراف y(t) عن g(t) ويولد إشارة تحكم،
والسعي لتقليص هذا الانحراف إلى الصفر.

وفقا للوظائف المنجزة، العناصر الرئيسية
وتنقسم أنظمة التشغيل الآلي إلى أجهزة الاستشعار، ومكبرات الصوت، والمثبتات،
المرحلات والموزعين والمحركات والمكونات الأخرى (المولدات
النبضات والعناصر المنطقية والمقومات وما إلى ذلك).
حسب الجنس العمليات الفيزيائية، يستخدم في الأساس
الأجهزة، وتنقسم عناصر الأتمتة إلى الكهربائية،
المغناطيسية، الكهروحرارية، آلة كهربائية،
المشعة، الإلكترونية، أيون، الخ.

الاستشعار (محول القياس، العنصر الحساس) -
جهاز مصمم للسماح بتلقي المعلومات
إلى مدخلاتها في شكل بعض الكمية الفيزيائية، وظيفيا
تحويل إلى كمية مادية أخرى في الإخراج، وأكثر ملاءمة
للتأثير على العناصر اللاحقة (الكتل).

مكبر للصوت - عنصر من عناصر الأتمتة التي يتم تنفيذها
التحول الكمي (في أغلب الأحيان التضخيم)
الكمية الفيزيائية التي تصل إلى مدخلاتها (الحالية،
الطاقة، الجهد، الضغط، الخ).

المثبت - عنصر الأتمتة الذي يضمن الاتساق
كمية الإخراج y عندما تتقلب كمية الإدخال x بشكل معين
حدود.
التتابع هو عنصر أتمتة حيث، عند الوصول إلى قيمة الإدخال،
X قيمة معينةتتغير كمية الإخراج y فجأة.

الموزع (مكتشف الخطوة) - العنصر
الأتمتة التي تنفذ اتصالات بديلة
من نفس الحجم لعدد من الدوائر.
المحركات - مغناطيسات كهربائية قابلة للسحب
والمراسي الدوارة، والوصلات الكهرومغناطيسية، وكذلك
المحركات الكهربائية المتعلقة بالكهروميكانيكية
العناصر التنفيذية للأجهزة الأوتوماتيكية.
المحرك الكهربائي هو الجهاز الذي يوفر
تحويل طاقة كهربائيةفي الميكانيكية و
التغلب على ميكانيكية كبيرة
المقاومة من الأجهزة المتحركة.

الخصائص العامة لعناصر الأتمتة
المفاهيم والتعاريف الأساسية
ويتميز كل عنصر من العناصر ببعض الخصائص التي
تحددها الخصائص المقابلة. البعض منهم
الخصائص مشتركة بين معظم العناصر.
بيت خاصية عامةالعناصر هي المعامل
التحويل (أو معامل النقل، وهو
نسبة قيمة الإخراج للعنصر y إلى قيمة الإدخال x، أو
نسبة الزيادة في قيمة الإخراج ∆у أو dy إلى الزيادة
قيمة الإدخال ∆x أو dx.
في الحالة الأولى، K=y/x يسمى معاملًا ثابتًا
التحويل، وفي الحالة الثانية K" = ∆у/∆kh≈ dy/dx لـ ∆х →0 -
عامل التحويل الديناميكي.
يتم تحديد العلاقة بين قيم x و y بواسطة الوظيفة
مدمن؛ تعتمد قيم المعاملات K و K" على الشكل
خصائص العنصر أو نوع الوظيفة y = f (x)، وكذلك على حقيقة أنه متى
ما هي قيم الكميات المحسوبة K و K". في معظم الحالات
تتغير قيمة الإخراج بشكل متناسب مع المدخلات و
معاملات التحويل متساوية مع بعضها البعض، أي. ك = ك" = ثابت.

كمية تمثل نسبة الزيادة النسبية
قيمة الإخراج ∆у/у إلى الزيادة النسبية لقيمة الإدخال
∆x/x يسمى عامل التحويل النسبي η∆.
على سبيل المثال، إذا أدى التغيير بنسبة 2% في كمية المدخلات إلى حدوث تغيير
قيمة الإخراج عند
3%، ثم عامل التحويل النسبي η∆ = 1.5.
تنطبق على عناصر مختلفةالاحتمالات التلقائية
التحولات K، K، η∆ و η لها قيمة معينة المعنى الجسديوما تملكه
اسم. على سبيل المثال، فيما يتعلق بجهاز الاستشعار، المعامل
ويسمى التحول الحساسية (ثابت، ديناميكي،
نسبي)؛ ومن المستحسن أن تكون كبيرة قدر الإمكان. ل
مكبرات الصوت، وعادة ما يسمى معامل التحويل المعامل
التضخيم. ومن المستحسن أن تكون كبيرة قدر الإمكان. ل
معظم مكبرات الصوت (بما في ذلك الكهربائية) قيم x و y
متجانسة، وبالتالي يمثل الكسب
هي كمية بلا أبعاد.

عندما تعمل العناصر، قد تنحرف قيمة الإخراج y عن القيمة المطلوبة
القيم بسبب التغيرات في خصائصها الداخلية (التآكل، شيخوخة المواد و
الخ) أو بسبب التغييرات عوامل خارجية(تقلبات الجهد العرض ،
درجة الحرارة المحيطة، وما إلى ذلك)، في حين تتغير الخصائص
العنصر (المنحنى y" في الشكل 2.1). ويسمى هذا الانحراف بالخطأ، والذي
يمكن أن تكون مطلقة ونسبي.
الخطأ المطلق (الخطأ) هو الفرق بين ما تم الحصول عليه
قيمة كمية الإخراج y" وقيمتها المحسوبة (المرغوبة) ∆у = y" - y.
الخطأ النسبي هو نسبة الخطأ المطلق إلى
القيمة الاسمية (المحسوبة) لكمية الإخراج y. بالنسب المئوية
يتم تعريف الخطأ النسبي على أنه γ = ∆ y 100/y.
اعتمادا على الأسباب المسببة للانحراف، هناك درجة الحرارة،
التردد والتيار وغيرها من الأخطاء.
في بعض الأحيان يستخدمون الخطأ المعطى، وهو ما يعني
نسبة الخطأ المطلق إلى أعلى قيمةقيمة الانتاج.
النسبة المئوية للخطأ المعطى
γpriv = ∆y 100/уmax
لو الخطأ المطلقثابت، فالخطأ المنخفض يكون أيضًا
ثابت.
الخطأ الناتج عن التغيرات في خصائص العنصر مع مرور الوقت،
يسمى عدم استقرار العنصر.

عتبة الحساسية هي الحد الأدنى
الكمية عند إدخال العنصر الذي يسبب التغيير
قيمة الإخراج (أي تم اكتشافها بشكل موثوق باستخدام
لهذا الاستشعار). ظهور عتبة الحساسية
تسبب عوامل خارجية وداخلية (الاحتكاك،
رد فعل عنيف، التباطؤ، الضوضاء الداخلية، التدخل، وما إلى ذلك).
في ظل وجود خصائص التتابع، فإن خاصية العنصر
قد تصبح قابلة للعكس. في هذه الحالة هي
لديها أيضا عتبة الحساسية والمنطقة
عدم الحساسية.

الوضع الديناميكي لتشغيل العناصر.
الوضع الديناميكي هو عملية انتقال العناصر والأنظمة من عنصر واحد
حالة مستقرة إلى أخرى، أي. مثل هذا الشرط لتشغيلها عند كمية الإدخال x، و
ولذلك، تتغير قيمة الإخراج y مع مرور الوقت. عملية تغيير قيم x و y
يبدأ من عتبة زمنية معينة t = tп ويمكن أن يستمر بالقصور الذاتي و
أوضاع خالية من الجمود.
في حالة وجود القصور الذاتي، يكون هناك تأخر في التغير في y بالنسبة للتغير
X. ثم، مع حدوث تغيير مفاجئ في قيمة الإدخال من 0 إلى x0، تصل قيمة الإخراج y
ثابت يوست ليس على الفور، ولكن بعد فترة من الزمن خلالها
عملية الانتقال. في هذه الحالة، يمكن أن تكون العملية العابرة غير دورية (غير متذبذبة) أو متذبذبة، أو زمنية TST (وقت التأسيس)، أثناء
التي تصل قيمة الإخراج y إلى قيمة ثابتة تعتمد على القصور الذاتي
عنصر يتميز بثابت زمني T.
في أبسط الحالات، يتم تحديد قيمة y وفقًا للقانون الأسي:
حيث T هو الثابت الزمني للعنصر، اعتمادًا على المعلمات المرتبطة بالقصور الذاتي.
يستغرق إنشاء قيمة الإخراج y وقتًا أطول، كلما كان ذلك أطول المزيد من القيمة T. يتم تحديد وقت التأسيس اعتمادًا على دقة القياس المطلوبة للمستشعر
عادة (3...5) T مما يعطي خطأ في الوضع الديناميكي لا يزيد عن 5...1%. درجة التقريب ∆у
محددة عادة وتتراوح في معظم الحالات من 1 إلى 10% من قيمة الحالة المستقرة.
يسمى الفرق بين قيم كمية الإخراج في الوضع الديناميكي والثابت بالخطأ الديناميكي. ومن المرغوب فيه أن تكون صغيرة قدر الإمكان. في عناصر الآلات الكهروميكانيكية والكهربائية، يتم تحديد القصور الذاتي بشكل أساسي بواسطة العناصر الميكانيكية
القصور الذاتي للأجزاء المتحركة والدوارة. القصور الذاتي في العناصر الكهربائية
يحددها القصور الذاتي الكهرومغناطيسي أو عوامل أخرى مماثلة. التعطيل
قد يتسبب في تعطيل التشغيل المستقر لعنصر ما أو النظام ككل.

السؤال 1 المفاهيم والتعاريف الأساسية لـ A&C

أتمتة- أحد اتجاهات التقدم العلمي والتكنولوجي باستخدام الوسائل التقنية ذاتية التنظيم و الأساليب الرياضيةبهدف تحرير الشخص من المشاركة في عمليات الحصول على الطاقة أو المواد أو المعلومات وتحويلها ونقلها واستخدامها، أو تقليل درجة هذه المشاركة أو تعقيد العمليات المنفذة بشكل كبير. تتيح الأتمتة زيادة إنتاجية العمل، وتحسين جودة المنتج، وتحسين عمليات الإدارة، وإخراج الأشخاص من عمليات الإنتاج التي تشكل خطراً على الصحة. تتطلب الأتمتة، باستثناء الحالات البسيطة، تعقيدًا، اسلوب منهجيلحل المشكلة. تشمل أنظمة الأتمتة أجهزة الاستشعار (أجهزة الاستشعار)، وأجهزة الإدخال، وأجهزة التحكم (وحدات التحكم)، والمحركات، وأجهزة الإخراج، وأجهزة الكمبيوتر. وفي بعض الأحيان تقوم الأساليب الحسابية المستخدمة بنسخ الوظائف العصبية والعقلية للإنسان. عادةً ما يُطلق على مجموعة الأدوات هذه اسم أنظمة الأتمتة والتحكم.

تعتمد جميع أنظمة الأتمتة والتحكم على مفاهيم مثل كائن التحكم، وجهاز الاتصال مع كائن التحكم، والتحكم وتنظيم المعلمات التكنولوجية، وقياس وتحويل الإشارات.

يُفهم كائن التحكم على أنه جهاز تكنولوجي أو مجموعة منها يتم من خلالها تنفيذ العمليات التكنولوجية القياسية للخلط أو الفصل أو الجمع بينها وبين العمليات البسيطة (أو التي يتم تنفيذها بمساعدتها). يُطلق على مثل هذا الجهاز التكنولوجي، إلى جانب العملية التكنولوجية التي تحدث فيه والتي تم تطوير نظام التحكم الآلي من أجلها، اسم كائن التحكم أو كائن الأتمتة. من مجموعة كميات المدخلات والمخرجات لكائن متحكم فيه، يمكن تمييز الكميات المتحكم فيها والتأثيرات المسيطرة والمزعجة والتداخل. قيمة تسيطر عليهاهي كمية مادية أو معلمة إخراج لكائن يتم التحكم فيه، والتي يجب الحفاظ عليها أثناء تشغيل الكائن عند مستوى محدد معين أو تغييرها وفقًا لـ قانون معين. إجراء التحكمهو تدفق لمدخلات المواد أو الطاقة، ومن خلال تغييره، من الممكن الحفاظ على الكمية الخاضعة للرقابة عند مستوى معين أو تغييرها وفقًا لقانون معين. الجهاز الآلي أو المنظم هو جهاز تقني يسمح، دون تدخل بشري، بالحفاظ على قيمة المعلمة التكنولوجية أو تغييرها وفقًا لقانون معين. يشتمل جهاز التحكم الآلي على مجمع الوسائل التقنية، أداء وظائف معينة في النظام ويتضمن نظام التحكم الآلي: عنصر الاستشعار أو المستشعر، والذي يعمل على تحويل قيمة خرج الكائن المتحكم فيه إلى إشارة كهربائية أو هوائية متناسبة، عنصر المقارنة- لتحديد حجم التناقض بين القيم الحالية والمحددة لقيمة الإخراج. عنصر الإعداديعمل على تعيين قيمة معلمة العملية التي يجب الحفاظ عليها عند مستوى ثابت. تضخيم التحويليعمل العنصر على إنشاء إجراء تنظيمي يعتمد على حجم وعلامة عدم التطابق بسبب مصدر خارجيطاقة. عنصر المحركيعمل على تنفيذ التأثير التنظيمي. من إنتاج UPE. عنصر التنظيم- لتغيير المواد أو تدفق الطاقةمن أجل الحفاظ على قيمة الإخراج عند مستوى معين. في ممارسة الأتمتةأثناء عمليات الإنتاج، يتم تجهيز أنظمة التحكم الآلي بأجهزة صناعية عامة قياسية تؤدي وظائف العناصر المذكورة أعلاه. العنصر الرئيسي في مثل هذه الأنظمة هو آلة حاسبةوتلقي المعلومات من أجهزة الاستشعار التناظرية والمنفصلة لمعلمات العملية. يمكن إرسال نفس المعلومات إلى أجهزة عرض المعلومات التناظرية أو الرقمية (الأجهزة الثانوية). يصل مشغل العملية إلى هذا الجهاز باستخدام جهاز التحكم عن بعد لإدخال المعلومات التي لم يتم تلقيها من أجهزة الاستشعار التلقائية، حسب الطلب معلومات ضروريةونصائح لإدارة العملية. يعتمد عمل نظام التحكم الآلي على استلام المعلومات ومعالجتها.

الأنواع الرئيسية لأنظمة الأتمتة والتحكم:

· نظام التخطيط الآلي (APS)،

· النظام الآلي للبحث العلمي (ASNI)،

· نظام التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)

· المجمع التجريبي الآلي (AEC)،

· الإنتاج الآلي المرن (GAP) ونظام التحكم الآلي في العمليات (APCS)،

· نظام التحكم الآلي في التشغيل (ACS)

· نظام التحكم الآلي (ACS).

السؤال 2: تكوين الوسائل التقنية للأتمتة والتحكم في أنظمة التحكم الآلية.

الوسائل التقنية للأتمتة والتحكم هي الأجهزة والأدوات التي يمكن أن تكون إما أدوات أتمتة بحد ذاتها أو أن تكون جزءًا من مجمع الأجهزة والبرامج.

يمكن أن تكون أدوات الأتمتة والتحكم النموذجية تقنية، وأجهزة، وبرامج، وعلى مستوى النظام.

تشمل الوسائل التقنية للأتمتة والتحكم ما يلي:

- أجهزة الاستشعار.

- المشغلات؛

- السلطات التنظيمية (RO)؛

- خطوط الاتصال؛

- الأدوات الثانوية (العرض والتسجيل)؛

- أجهزة التحكم التناظرية والرقمية؛

- كتل البرمجة؛

- أجهزة التحكم بالأوامر المنطقية؛

- وحدات لجمع البيانات ومعالجتها الأولية ومراقبة حالة كائن التحكم التكنولوجي (TOU)؛

- وحدات العزل الجلفاني وتطبيع الإشارة؛

- محولات الإشارة من شكل إلى آخر؛

- وحدات لعرض البيانات وبيانها وتسجيلها وتوليد إشارات التحكم؛

- أجهزة التخزين المؤقت؛

- مؤقتات قابلة للبرمجة؛

- أجهزة حاسوبية متخصصة، أجهزة إعداد ما قبل المعالج.

يمكن تنظيم الوسائل التقنية للأتمتة والتحكم بالطريقة الآتية:

CS - نظام التحكم.
الذاكرة – الجهاز الرئيسي (الأزرار، الشاشات، مفاتيح التبديل).

UIO – جهاز عرض المعلومات.
UIO - جهاز معالجة المعلومات.

USPU – جهاز محول / مكبر للصوت.
CS - قناة الاتصال.
OU - كائن التحكم.
إم – المحركات.

RO – الهيئات العاملة (المتلاعبون).

د – أجهزة الاستشعار .
نائب الرئيس - المحولات الثانوية.

وفقًا لغرضها الوظيفي، يتم تقسيمها إلى المجموعات الخمس التالية:

أجهزة إدخال. وتشمل هذه - ZU، VP، D؛

أجهزة الخرج. وتشمل هذه - IM، USPI، RO؛

أجهزة الجزء المركزي. وتشمل هذه - UPI؛

أدوات الشبكات الصناعية. وتشمل هذه - كانساس؛

أجهزة عرض المعلومات – UIO.

يقوم TSAiU بالوظائف التالية: 1. جمع وتحويل المعلومات حول حالة العملية؛ 2. نقل المعلومات عبر قنوات الاتصال. 3. تحويل المعلومات وتخزينها ومعالجتها؛ 4. تشكيل فرق الإدارة وفقاً للأهداف المختارة (معايير عمل الأنظمة)؛ 5. استخدام وعرض معلومات الأمر للتأثير على العملية والتواصل مع المشغل باستخدام المحركات. لذلك، جميع معدات الأتمتة الصناعية العمليات التكنولوجيةبناءً على علاقتها بالنظام، يتم دمجها وفقًا للمعيار في ما يلي المجموعات الوظيفية: 1. يعني عند إدخال النظام (أجهزة الاستشعار)؛ 2. الوسائل عند إخراج النظام (محولات الإخراج، وسائل عرض المعلومات وأوامر التحكم في العمليات، حتى الكلام)؛ 3. أنظمة التحكم داخل النظام (التي توفر التوصيل البيني بين الأجهزة ذات الإشارات المختلفة ولغات الآلة المختلفة)، على سبيل المثال، لها مخرجات مرحل أو مجمع مفتوح؛ 4. وسائل نقل وتخزين ومعالجة المعلومات.
يؤدي هذا التنوع في مجموعات وأنواع وتكوينات أنظمة التحكم إلى العديد من مشكلات التصميم البديلة دعم فني APCS في كل منها حالة محددة. واحدة من أكثر معايير مهمةيمكن أن يعتمد اختيار TSAiU على تكلفتها.

وبالتالي، تشمل الوسائل التقنية للأتمتة والتحكم أجهزة لتسجيل ومعالجة ونقل المعلومات في الإنتاج الآلي. وبمساعدتهم، تتم مراقبة خطوط الإنتاج الآلية وتنظيمها والتحكم فيها.

الأتمتة وأدوات الأتمتة الفنية

معلومات عامةحول أتمتة التكنولوجية

العمليات إنتاج الغذاء

المفاهيم والتعاريف الأساسية للأتمتة

آلة(يوناني آلي - ذاتي المفعول) هو جهاز (مجموعة من الأجهزة) يعمل دون تدخل بشري.

أتمتةهي عملية في تطوير إنتاج الآلات يتم فيها نقل وظائف الإدارة والتحكم التي كان يؤديها البشر في السابق إلى الأدوات والأجهزة الأوتوماتيكية.

الهدف من الأتمتة– زيادة إنتاجية العمل، وتحسين جودة المنتج، وتحسين التخطيط والإدارة، والقضاء على الناس من العمل في ظروف خطرة على الصحة.

الأتمتة هي أحد الاتجاهات الرئيسية للتقدم العلمي والتكنولوجي.

أتمتةكيف الانضباط الأكاديميهو مجال النظري و المعرفة التطبيقيةحول الأجهزة والأنظمة التي تعمل تلقائيًا.

يرتبط تاريخ الأتمتة كفرع من فروع التكنولوجيا ارتباطًا وثيقًا بتطور الآلات الأوتوماتيكية والأجهزة الأوتوماتيكية والمجمعات الآلية. في بداياتها، اعتمدت الأتمتة على الميكانيكا النظريةونظرية الدوائر والأنظمة الكهربائية وحل المشكلات المتعلقة بتنظيم الضغط في الغلايات البخارية وشوط مكبس البخار وسرعة دوران الآلات الكهربائية، والتحكم في تشغيل الآلات الأوتوماتيكية، والمقسمات الهاتفية الأوتوماتيكية، وأجهزة حماية التتابع. وبناء على ذلك، تم تطوير الوسائل التقنية للأتمتة خلال هذه الفترة واستخدامها فيما يتعلق بأنظمة التحكم الآلي. كما تسبب التطور المكثف لجميع فروع العلوم والتكنولوجيا في نهاية النصف الأول من القرن العشرين نمو سريعتكنولوجيا التحكم الآلي، والتي أصبح استخدامها عالميا.

تميز النصف الثاني من القرن العشرين بمزيد من التحسن في الوسائل التقنية للأتمتة وعلى نطاق واسع، على الرغم من عدم المساواة بالنسبة للصناعات المختلفة. اقتصاد وطنيانتشار أجهزة التحكم الآلي مع الانتقال إلى أنظمة أوتوماتيكية أكثر تعقيدًا، خاصة في الصناعة - من أتمتة الوحدات الفردية إلى الأتمتة المعقدة للورش والمصانع. وهناك ميزة خاصة تتمثل في استخدام الأتمتة في المنشآت البعيدة جغرافيًا عن بعضها البعض، على سبيل المثال، المجمعات الصناعية ومجمعات الطاقة الكبيرة، والمرافق الزراعية لإنتاج وتجهيز المنتجات الزراعية، وما إلى ذلك. للتواصل بين الأجهزة الفردية في مثل هذه الأنظمة، يتم استخدام الميكانيكا عن بعد، والتي تشكل مع أجهزة التحكم والأشياء الخاضعة للتحكم أنظمة آلية عن بعد. أهمية عظيمةفي الوقت نفسه، يكتسبون وسائل تقنية (بما في ذلك الميكانيكا عن بعد) لجمع المعلومات ومعالجتها تلقائيًا، حيث لا يمكن حل العديد من المشكلات في أنظمة التحكم الآلي المعقدة إلا بمساعدة تكنولوجيا الكمبيوتر. وأخيرا، فإن نظرية التحكم الآلي تفسح المجال لنظرية معممة للتحكم الآلي توحد الجميع الجوانب النظريةالأتمتة وتشكيل الأساس النظرية العامةإدارة.

أدى إدخال الأتمتة في الإنتاج إلى زيادة إنتاجية العمل بشكل كبير، وخفض نسبة العمال العاملين في الإنتاج مجالات متنوعةإنتاج. قبل إدخال الأتمتة، حدث استبدال العمل البدني من خلال ميكنة العمليات الرئيسية والمساعدة لعملية الإنتاج. العمل الفكري لفترة طويلةظلت غير ميكانيكية. في الوقت الحالي، أصبحت عمليات العمل الفكرية موضوعًا للميكنة والأتمتة.

هناك أنواع مختلفة من الأتمتة.

1. تحكم تلقائىيتضمن التنبيه التلقائي وقياس وجمع وفرز المعلومات.

2. إنذار تلقائييهدف إلى الإخطار بشأن قيم الحد أو الطوارئ لأي معلمات مادية، حول موقع وطبيعة الانتهاكات الفنية.

3. القياس التلقائييوفر القياس والنقل إلى أجهزة تسجيل خاصة ذات قيم متحكم فيها كميات فيزيائية.

4. الفرز التلقائيينفذ مراقبة وفصل المنتجات والمواد الخام حسب الحجم واللزوجة والمؤشرات الأخرى.

5. الحماية التلقائيةهذه مجموعة من الوسائل التقنية التي تضمن إنهاء العملية التكنولوجية الخاضعة للرقابة عند حدوث ظروف غير طبيعية أو طارئة.

6. تحكم تلقائىيتضمن مجموعة من الوسائل والأساليب التقنية لإدارة التقدم الأمثل للعمليات التكنولوجية.

7. التنظيم التلقائييدعم قيم الكميات الفيزيائية مستوى معينأو تغييرها حسب القانون المطلوب دون مشاركة بشرية مباشرة.

يتم توحيد هذه المفاهيم وغيرها المتعلقة بالأتمتة والتحكم علم التحكم الذاتي– علم إدارة الأنظمة والعمليات المتطورة المعقدة، ودراسة القوانين الرياضية العامة للتحكم في الأشياء ذات الطبيعة المختلفة (كيبرنيتاس (اليونانية) – المدير، قائد الدفة، قائد الدفة).

نظام التحكم الآلي(ACS) عبارة عن مجموعة من كائنات التحكم ( الوحدة التنظيمية) وأجهزة التحكم ( UU) ، يتفاعلون مع بعضهم البعض دون مشاركة بشرية، ويهدف عملهم إلى تحقيق هدف محدد.

نظام التحكم الآلي(ريال سعودي) – الكلي الوحدة التنظيميةوتضمن وحدة التحكم التلقائية، التي تتفاعل مع بعضها البعض، الحفاظ على معلمات TP عند مستوى معين أو تغييرها وفقًا للقانون المطلوب، وتعمل أيضًا دون تدخل بشري. ATS هو نوع من الأسلحة ذاتية الدفع.

شربينا يو.
الوسائل التقنية للأتمتة والتحكم

وزارة التربية والتعليم في الاتحاد الروسي
موسكو جامعة الدولةمطبعة

درس تعليمي
تم قبوله من قبل UMO للتعليم في مجال الطباعة وصناعة الكتب لطلاب التعليم العالي المؤسسات التعليميةالطلبة الدارسين في تخصص 210100 “الإدارة وعلوم الحاسوب في الأنظمة التقنية»

موسكو 2002

المراجعين: ج.ب. فالك، أستاذ موسكو معهد الدولةالالكترونيات والرياضيات جامعة فنية; مثل. سيدوروف، أستاذ في جامعة موسكو الحكومية لفنون الطباعة

يغطي البرنامج التعليمي البنية ومبادئ التشغيل الأنظمة الحديثةتحكم العملية. أنظمة التحكم القائمة على معدات الكمبيوتر من النوع الصناعي العام وإنتاج الطباعة والوسائل التقنية الأساسية للأتمتة (أجهزة الاستشعار، المحولاتالإشارات، وحدات التحكم الدقيقة، المحركات)، وكذلك برمجةأنظمة الأتمتة والتحكم.

شربينا يو.في. الوسائل التقنية للأتمتة والتحكم: درس تعليمي؛ موسكو ولاية جامعة الطباعة. م.: مجوب، 2002. 448 ص.

© يو.في. شربينا، 2002
© التصميم. جامعة موسكو الحكومية لفنون الطباعة، 2002

مقدمة

1. الاتجاهات الرئيسية لقسم المجمعات الآلية وأنظمة التحكم
1.1. مفهوم نظام الإنتاج
1.2. تطور المجمعات الآلية والإنتاج
1.3. أنظمة التصنيع الآلية المرنة
1.4. شامل نظام متعدد المستوياتأتمتة وإدارة إنتاج الطباعة

2. أنظمة أتمتة العمليات التكنولوجية القائمة على معدات الكمبيوتر
2.1. هيكل نظام التشغيل الآلي على أساس تكنولوجيا الكمبيوتر
2.2. الوظائف الأساسية للكمبيوتر أو المتحكم الدقيق
2.3. متطلبات البرنامج
2.4. كائنات التحكم
2.5. الأنظمة التنظيمية وأساليب الإدارة
2.6. حساسات نظام التحكم
2.7. المحولات التناظرية إلى الرقمية ومن الرقمية إلى التناظرية
2.8. أمثلة على تنفيذ أنظمة التحكم في إنتاج المعالجات الدقيقة الصناعية
2.8.1. أجهزة وبرامج معقدة في الوقت الفعلي لخصائص النوايا تدفق حركة المرور
2.8.2. نظام التحكم الموزع المتكامل لمحطات الطاقة الكهرومائية

3. أنظمة المعالجات الدقيقة للتحكم في عملية الطباعة
3.1. هندسة أنظمة التحكم في الطباعة بالمعالجات الدقيقة
3.2. أنظمة التحكم المتكاملة لآلات الطباعة الحديثة
3.3. شكل صناعة المنتجات المطبوعة
3.4. أنظمة التكوين والتحكم المركزية لآلة الطباعة
3.5. ما إذا كانت أنظمة التحكم في المحطة لتوريد الحبر وتسجيله
3.6. أنظمة مراقبة جودة المنتجات المطبوعة

4. مبادئ تنفيذ تبادل المعلومات في شبكات الكمبيوتر المحلية
4.1. قواعد تبادل المعلومات وفق نموذج ISO/OSI
4.2. وظائف طبقة نموذج ISO/OSI
4.3. بروتوكولات تفاعل التطبيقات وبروتوكولات نظام النقل الفرعي
4.4. مكدس TCP/IP
4.5. طرق الوصول إلى وسيلة نقل بيانات الشبكة المحلية (LAN).
4.6. بروتوكولات تبادل المعلومات على الشبكة المحلية
4.7. أجهزة الشبكة المحلية
4.8. شبكات إيثرنت
4.9. شبكة حلقة الرمز المميز
4.10. شبكة اركنيت
4.11. شبكة إف دي آي
4.12. شبكات LAN أخرى عالية السرعة
4.13. شبكات الشركات
4.14. الشبكات الأتمتة الصناعية

5. أنظمة التحكم في المعالجات الدقيقة المبنية على شبكات العلبة
5.1. المزايا الرئيسية لشبكات CAN
5.2. مبدأ تشغيل واجهة CAN في الشبكات الصناعية المحلية
5.3. بنية بروتوكولات شبكة CAN الحالية
5.4. بروتوكول CAL (طبقة التطبيق CAN).
5.5. بروتوكول CANopen
5.6. بروتوكول المملكة يمكن
5.7. بروتوكول ديفيس نت
5.8. بروتوكول SDS (النظام الموزع الذكي).
5.9. مقارنة البروتوكولات. HLPs أخرى
5.10. استخدامها في التطبيقات الصناعية

مقدمة

تعد الوسائل التقنية الجزء الأكثر ديناميكية في أنظمة الأتمتة والتحكم، ويتم تحديثها بشكل أسرع بما لا يقاس من تطور، على سبيل المثال، مبادئ التنظيم وتكوين الوظائف المهام النموذجيةإدارة. كان تطوير قاعدة عناصر المعالجات الدقيقة وتخفيضها الكبير في التكلفة بمثابة متطلبات أساسية للاستخدام الشامل للمنطق القابل للبرمجة ووحدات التحكم الدقيقة.

أدى دمج أجهزة المعالجات الدقيقة في الشبكات المحلية إلى ظهور أنظمة جديدة بشكل أساسي ذات تحكم موزع، والتي تتمتع ببنية مرنة وتوفر القدرة على التكيف بسهولة مع متطلبات إنتاج معين. استخدام أنظمة المعالجات الدقيقة (أجهزة الكمبيوتر الصناعية)، والأجهزة الطرفية ذات الوظائف المتقدمة، التقنية الحديثةأدت الاتصالات، مثل قنوات الاتصال عبر الألياف الضوئية، في التحكم الإشرافي والحصول على البيانات وأنظمة التحكم، إلى ظهور أنظمة تقنية "ذكية". ويعتبر مثال على هذا النظام في هذا الدليلنظام أتمتة وتحكم معقد متعدد المستويات لإنتاج الطباعة RESOM، تم تطويره بواسطة مان رولاند.

تحليل الوضع الراهن وآفاق التنمية الوسائل الحديثةتوضح الأتمتة الاتجاهات الرئيسية لتحسينها:
اندماج وظائف فرديةجمع المعلومات ومعالجتها الوسيطة وتحويلها في أجهزة فردية مبنية على أساس معالجات الإشارات الرقمية (DSPs)، والدوائر المتكاملة المنطقية القابلة للبرمجة (FPGAs)، ووحدات متعددة المعالجات ووحدات إشارة الإدخال والإخراج عن بعد؛
تطوير أنواع جديدة من لوحات المعالجات المختلفة (الحجم الكامل ونصف الحجم)، وأجهزة الكمبيوتر ذات اللوحة الواحدة (الكل في واحد) بتنسيق 3.5 بوصة و5.25 بوصة، ولوحات معالج PCI مدمجة، مما يضمن الامتثال الكامل للبنية المفتوحة لـ جهاز كمبيوتر متوافق مع الكمبيوتر الشخصي؛
تطوير جمع ومعالجة معلومات الشبكة عالية السرعة استنادًا إلى واجهات CAN وواجهات AS والبروتوكولات التسلسلية لنقل الإشارات المشفرة RS-482/485.

أحد الجوانب المهمة لتحسين أنظمة التحكم الآلية هو زيادة موثوقية تشغيلها و"قابلية البقاء" للأجهزة المضمنة فيها من خلال تنفيذ وظائف التشخيص وتسجيل حالة نظام التحكم في التشغيل والظروف غير الطبيعية لتشغيله. يتم حل هذه المشكلة عن طريق التكرار السريع لقنوات نقل البيانات وعن طريق نقل وظائف معالجة المعلومات الفردية إلى أجهزة المعالجات الدقيقة القابلة للخدمة. الكثير من الاهتماممكرس لإنشاء مجمعات مجمعة ذات اتجاه كائني قادرة على العمل كجزء من شبكات الكمبيوتر ذات التحكم المحلي.

يغطي هذا البرنامج التعليمي القضايا الفرديةتاريخ التطور الأنظمة الآليةالإدارة والغرض والوظائف المرنة أنظمة الإنتاج. يتم تناول أنظمة أتمتة العمليات التكنولوجية المعتمدة على الكمبيوتر بتفاصيل كافية، كما يتم النظر في هيكلها والوظائف الرئيسية للكمبيوتر ووحدات التحكم الدقيقة، بالإضافة إلى دور برامج التشغيل والتطبيق. كأمثلة على أنظمة المعالجات الدقيقة الصناعية، تم وصف مجمع برامج الأجهزة لقياس خصائص تدفق حركة المرور ونظام التحكم الموزع المتكامل للوحدات الهيدروليكية لمحطات الطاقة الكهرومائية، التي طورتها SPC "Module".

يتضمن فصل منفصل وصفًا لنظام التحكم في المعالجات الدقيقة لعملية الطباعة، والذي يغطي بنية أنظمة التحكم في طباعة المعالجات الدقيقة، وأنظمة التحكم المتكاملة لآلات الطباعة الحديثة ذات التغذية بالورق، وإمكانيات التنسيق الصناعي للمنتجات المطبوعة CIP3. على سبيل المثال نظام متكامليتم النظر في التحكم الآلي في الطباعة من هايدلبرغ، وأنظمة التكوين والتحكم المركزية لآلة الطباعة TsPTronik وأنظمة التحكم عن بعد لتوريد الحبر وتسجيله، بالإضافة إلى أنظمة إدارة الجودة للمنتجات المطبوعة.

يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لمبادئ تشغيل شبكات الكمبيوتر المحلية (LAN) والأنظمة الموزعة لمعالجة المعلومات الواردة من وحدات المعالجات الدقيقة القائمة على شبكات CAN. ويغطي قواعد تبادل المعلومات وفقًا لنموذج ISO/OSI ووظائف طبقات المعلومات وبروتوكولات وبروتوكولات تفاعل التطبيق. نظام النقلوأجهزة LAN وشبكات Ethernet وToken Ring وArcnet وما إلى ذلك. ويتم أخذ مزايا شبكات CAN ومبادئ التشغيل في الاعتبار. يتم تسليط الضوء على ميزات بنيتها ويتم تقديم أوصاف لبروتوكولات شبكة CAN المختلفة (CAL، CANopen، CAN Kingdom، DeviceNet، وما إلى ذلك).

يحتوي وصف الأجهزة على بيانات حول المحولات التناظرية إلى الرقمية (ADCs)، وأجهزة استشعار أنظمة التشغيل الآلي والتحكم، ومعالجات الإشارات الرقمية، والمحولات الرقمية إلى التناظرية، ومشغلات أنظمة التشغيل الآلي. إلى جانب النظر في القضايا التقليدية، حاول المؤلف تقديم البيانات الفنية للأجهزة التقنية الحديثة التي تنتجها موتورولا، وهانيويل، وما إلى ذلك. ويتم الآن الترويج لهذه المنتجات بنشاط على السوق الروسيةمنتجات الأتمتة الصناعية من قبل شركات مثل Prosoft، Rakurs، PLC-Systems، Rodnik، إلخ.

وفيما يلي أمثلة لاستخدام هذه الأجهزة في حل بعض مشاكل المراقبة والتحكم الآلي. يمكن أن تكون هذه المواد مفيدة في الدورات الدراسية ومشاريع التخرج.

وقد أدرجت فصلين إضافيين. واحد منهم يفحص البرمجيات التطبيقية لأنظمة المعالجات الدقيقة. على الرغم من أن مشكلات البرامج تتطلب المزيد النظر التفصيليولكن حتى هنا أصبحت تغطيتهم ضرورية. يرتبط تنظيم تشغيل كل من الأنظمة المحلية وأنظمة الشبكات ارتباطًا مباشرًا بميزات تصميم أجهزة المعالجات الدقيقة والإمكانيات المحددة للبرنامج. تصف هذه الورقة بعض أدوات التطوير لوحدات التحكم الدقيقة الصناعية (على سبيل المثال، مجموعة برامج LASDK)، ونظام GENESIS32-6.0 SCADA، بالإضافة إلى برنامج تطبيق LabWindowsAAH للحصول على البيانات ومعالجتها وحزم البرامج الأخرى.

في الفصل "وحدات المعالجات الدقيقة للحصول على المعلومات والتحكم فيها عن بعد"، تم وصف أجهزة المعالجات الدقيقة ووحدات الإدخال/الإخراج عن بعد من Advantech وICP استنادًا إلى كتالوجات من Prosoft وIKOS وغيرها. فيما يلي قوائم بالأجهزة المضمنة في عائلات ADAM 5000 وROBO 8000، مع تقديم بيانات جواز السفر الخاصة بها ووصف أمثلة على تنفيذ أنظمة الحصول على المعلومات الموزعة والتحكم فيها.

كان الغرض من إعداد هذه المخطوطة هو تقديم وصف موحد لمجموعة غير متجانسة للغاية وسريعة التغير من الأجهزة والأساليب لبناء أنظمة الأتمتة والتحكم الصناعية. لذلك، أولى المؤلف اهتمامًا متزايدًا ليس فقط بالأجهزة نفسها، ولكن أيضًا بالهندسة المعمارية، دعم المعلوماتوطرق إنشاء أنظمة التحكم بالشبكات.

في إعداد هذا العمل، تم استخدام مقالات من المجلات العلمية والتقنية العامة والكتب المدرسية والكتب المرجعية والدراسات، بالإضافة إلى مواد من المعلومات ومواقع الويب التجارية على الإنترنت. يتم توفير قائمة القراءات الموصى بها في نهاية المخطوطة. ولتسهيل على القراء تم تقسيمه إلى ثلاثة أقسام. بالإضافة إلى ذلك، مرفق قائمة بمواقع الويب الخاصة بالأتمتة الصناعية والكمبيوتر وتكنولوجيا المعالجات الدقيقة.

منح درس تعليمييوصى به لطلاب التخصص 210100 "الإدارة والمعلوماتية في الأنظمة التقنية" عند دراسة دورة TSAiU، وكذلك لاستخدامه في الدورات الدراسية وتصميم الدبلومات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام هذا الكتاب من قبل طلاب التخصص 170800 "آلات الطباعة والمجمعات الآلية"، وكذلك 281400 "تكنولوجيا إنتاج الطباعة" عند دراسة دورات "الإدارة في النظم التقنية" و"أتمتة إنتاج الطباعة".

تحميل كتاب "الوسائل التقنية للأتمتة والتحكم". موسكو، جامعة موسكو الحكومية لفنون الطباعة، 2002

مقدمة 4

الموضوع 1. مراحل التطوير ومبادئ تشكيل تكوين الوسائل التقنية لأنظمة التحكم الآلي 4

الموضوع 2. الوسائل التقنية للأنظمة الآلية

التحكم 10

الموضوع 3. مشغلات المحركات الكهربائية 19

الموضوع 4. المحركات الكهرومغناطيسية 40

الموضوع 5. الوصلات الكهروميكانيكية 46

الموضوع 6. مشغلات التتابع 58

اجابات الاختبارات 69

الاختبار النهائي 70

المراجع 72

مقدمة

تعد الأتمتة أحد أهم العوامل في زيادة إنتاجية العمل وتحسين جودة المنتجات. من الشروط التي لا غنى عنها لتسريع معدل نمو الأتمتة هو تطوير وتحسين وسائلها التقنية، والتي تشمل جميع الأجهزة المضمنة في نظام التحكم والمصممة لتلقي المعلومات ونقلها وتخزينها وتحويلها، وكذلك للقيام بالتحكم. الإجراءات على كائن التحكم. يتم تنفيذ هذه التأثيرات بمساعدة المشغلين والهيئات التنظيمية، والتي تم تخصيص وصفها لهذا الدليل.

يتم إيلاء الاهتمام الرئيسي للمحركات الكهروميكانيكية، لأن لقد تلقوا استخدام واسعمن الناحية العملية، نظرًا لسهولة تحويل الإشارات الكهربائية من جهاز التحكم - المنظم إلى الحركة الميكانيكية المطلوبة للهيئة التنظيمية، مما يؤدي إلى تغيير تدفقات المواد والطاقة في الكائن المتحكم فيه.

الموضوع 1. مراحل التطوير ومبادئ تكوين تكوين معدات الأتمتة الفنية

مراحل تطوير معدات الأتمتة التقنية.تطوير معدات الأتمتة التقنية عملية معقدة، والتي تقوم على المصالح الاقتصادية والاحتياجات الفنية للإنتاج الآلي، من ناحية، ونفس المصالح والقدرات التكنولوجية لمصنعي معدات الأتمتة، من ناحية أخرى. والحافز الأساسي للتنمية هو زيادة الكفاءة الاقتصادية للمؤسسات، وذلك بفضل إدخال معدات الأتمتة التقنية الجديدة والأكثر تقدما.

في تطوير المتطلبات الاقتصادية والتقنية لتنفيذ واستخدام أتمتة العمليات التكنولوجية (TP)، يمكن تمييز المراحل التالية:

1. ابتدائيمرحلة تتميز بوجود فائض من الرخيص قوة العمل، انخفاض إنتاجية العمل، انخفاض سعة الوحدة للوحدات والمنشآت. وبفضل هذا، يتم تحقيق أوسع مشاركة بشرية في إدارة العمليات التكنولوجية، أي. مراقبة كائن التحكم، وكذلك اتخاذ وتنفيذ قرارات الإدارة في هذه المرحلةكان مبررا اقتصاديا. فقط تلك العمليات والعمليات الفردية كانت خاضعة للميكنة والأتمتة التي لا يستطيع الشخص التحكم فيها بشكل موثوق بما فيه الكفاية بناءً على بياناته النفسية الفسيولوجية، أي. العمليات التكنولوجية التي تتطلب مجهودًا عضليًا كبيرًا وسرعة رد الفعل وزيادة الاهتمام وما إلى ذلك.

2. اذهب إلى المسرح الميكنة المتكاملة والأتمتةحدث الإنتاج بسبب زيادة إنتاجية العمل، وتوحيد قدرة الوحدة للوحدات والمنشآت، وتطوير القاعدة المادية والعلمية والتقنية للأتمتة. في هذه المرحلة، عند التحكم في محطة المعالجة، ينخرط المشغل البشري بشكل متزايد في العمل العقلي، حيث يقوم بعمليات منطقية مختلفة عند بدء تشغيل الأشياء وإيقافها، خاصة عند ظهور جميع أنواع الظروف غير المتوقعة، وحالات ما قبل الطوارئ و حالات طارئةويقيم أيضًا حالة الكائن ويتحكم ويحتفظ بتشغيل الأنظمة الأوتوماتيكية. في هذه المرحلة، يتم تشكيل أسس الإنتاج واسع النطاق لمعدات الأتمتة التقنية، مع التركيز على الاستخدام الواسع النطاق للتوحيد القياسي والتخصص والتعاون. يؤدي النطاق الواسع لإنتاج معدات الأتمتة وتفاصيل تصنيعها إلى التقسيم التدريجي لهذا الإنتاج إلى صناعة مستقلة.

3. مع ظهور حاسبات التحكم (CCM) يبدأ الانتقال إلى المرحلة أنظمة التحكم الآلي في العمليات (APCS) والذي تزامن مع بداية الثورة العلمية والتكنولوجية. في هذه المرحلة، يصبح من الممكن والمجدي اقتصاديًا أتمتة وظائف التحكم المتزايدة التعقيد باستخدام أجهزة الكمبيوتر. ولكن بما أن آليات التحقق من الهوية كانت في ذلك الوقت ضخمة ومكلفة للغاية، فقد كان تنفيذها أكثر صعوبة وظائف بسيطةأنظمة التحكم، كما تم استخدام أجهزة الأتمتة التناظرية التقليدية على نطاق واسع. وكان عيب هذه الأنظمة هو موثوقيتها المنخفضة، لأن يتم استلام جميع المعلومات المتعلقة بتقدم العملية التكنولوجية ومعالجتها بواسطة الكمبيوتر، وفي حالة فشلها، يجب أن يتولى المشغل التكنولوجي الذي يتحكم في تشغيل نظام التحكم الآلي في العمليات وظائفه. بطبيعة الحال، في مثل هذه الحالات، انخفضت جودة إدارة TP بشكل كبير، لأنه لا يمكن لأي شخص ممارسة السيطرة بشكل فعال مثل UVM.

4. إن ظهور أجهزة المعالجات الدقيقة غير المكلفة والمدمجة نسبيًا جعل من الممكن التخلي عن أنظمة التحكم المركزية في العمليات واستبدالها الانظمة الموزعة ، حيث يتم جمع ومعالجة المعلومات حول تنفيذ العمليات الفردية المترابطة للعمليات التكنولوجية، وكذلك اعتماد قرارات الإدارة، بشكل مستقل عن طريق أجهزة المعالجات الدقيقة المحلية، تسمى وحدات التحكم الدقيقة. ولذلك فإن موثوقية الأنظمة الموزعة أعلى بكثير من الأنظمة المركزية.

5. تطوير تقنيات الشبكات، التي مكنت من ربط العديد من أجهزة الكمبيوتر والبعيدة في شبكة شركة واحدة، والتي من خلالها يتم التحكم وتحليل التدفقات المالية والمواد والطاقة أثناء إنتاج المنتجات من قبل المؤسسة، وكذلك كما يتم تنفيذ إدارة العمليات التكنولوجية، ساهم في التحول إلى أنظمة الإدارة المتكاملة . في هذه الأنظمة، بمساعدة برامج معقدة للغاية، يتم حل مجموعة كاملة من المهام لإدارة أنشطة المؤسسة بشكل مشترك، بما في ذلك مهام المحاسبة والتخطيط وإدارة العمليات التكنولوجية، وما إلى ذلك.

6. زيادة السرعة والموارد الأخرى للمعالجات الدقيقة المستخدمة للتحكم في العمليات التكنولوجية تسمح لنا الآن بالحديث عن الانتقال إلى مرحلة الخلق أنظمة التحكم الذكية ، قادر على اتخاذ قرارات فعالة بشأن إدارة المؤسسة في ظروف عدم اليقين في المعلومات، أي. عدم توفر المعلومات اللازمة عن العوامل المؤثرة على ربحيتها.

طرق التقييس وهيكل معدات الأتمتة التقنية.تتطلب اقتصاديات صناعة إنتاج معدات التشغيل الآلي تخصصًا ضيقًا إلى حد ما للمؤسسات التي تنتج سلسلة كبيرة من الأجهزة المماثلة. في الوقت نفسه، مع تطور الأتمتة، مع ظهور كائنات تحكم جديدة ومعقدة بشكل متزايد وزيادة حجم الوظائف الآلية، أصبحت متطلبات التنوع الوظيفي لأجهزة الأتمتة وتنوع خصائصها التقنية وميزات التصميم تتزايد. تم حل مشكلة تقليل التنوع الوظيفي والتصميمي مع تلبية متطلبات المؤسسات الآلية على النحو الأمثل باستخدام طرق التقييس .

قرارات التقييس يسبقها دائمًا بحث منهجي في ممارسات الأتمتة، وتصنيف الحلول الحالية و الأساس العلميالخيارات والإمكانيات المثالية اقتصاديًا لزيادة تقليل تنوع الأجهزة المستخدمة. يتم إضفاء الطابع الرسمي على القرارات المتخذة في هذه الحالة، بعد التحقق العملي منها، في معايير الدولة الإلزامية (GOST). يمكن إضفاء الطابع الرسمي على الحلول ذات النطاق الأضيق في شكل معايير الصناعة (OST)، وكذلك في شكل معايير المؤسسة (STP) التي لها قابلية تطبيق محدودة للغاية.

تجميع - مبدأ تشكيل تركيبة معدات الأتمتة ذات الإنتاج الضخم، والتي تهدف إلى تحقيق أقصى قدر من تلبية احتياجات المؤسسات الاستهلاكية مع مجموعة محدودة من المنتجات ذات الإنتاج الضخم.

يعتمد التجميع على حقيقة أن وظائف التحكم المعقدة يمكن أن تتحلل إلى أبسط مكوناتها (تمامًا كما، على سبيل المثال، يمكن تمثيل الخوارزميات الحسابية المعقدة كمجموعة من العوامل الفردية البسيطة).

هكذا، يعتمد التجميع على تحليل مشكلة التحكم العامة إلى عدد من العمليات البسيطة المماثلة، والتي تتكرر في مجموعات معينة في مجموعة واسعة من أنظمة التحكم. عند تحليل عدد كبير من أنظمة التحكم هذه، من الممكن تحديد مجموعة محدودة من المشغلين الوظيفيين البسيطين، والتي يتم بناء أي إصدار من نظام التحكم في العمليات عليها تقريبًا. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل تركيبة من معدات الأتمتة ذات الإنتاج الضخم، بما في ذلك الوحدات الكاملة هيكليًا والمستقلة وظيفيًا مثل الكتل والوحدات والأجهزة والآليات.

حاجز - جهاز تجميع هيكلي يقوم بإجراء عملية وظيفية واحدة أو أكثر لتحويل المعلومات.

وحدة - وحدة موحدة تؤدي عملية قياسية أولية كجزء من كتلة أو جهاز.

آلية التشغيل (IM) – جهاز لتحويل معلومات التحكم إلى حركة ميكانيكية مع توفر طاقة كافية للتأثير على كائن التحكم.

وفقا لمبدأ التجميع، يتم إنشاء أنظمة التحكم عن طريق تركيب الوحدات والكتل والأجهزة والآليات مع التبديل اللاحق للقنوات وخطوط الاتصال بينهما. وفي المقابل، يتم أيضًا إنشاء الكتل والأجهزة نفسها عن طريق تثبيت الوحدات النمطية المختلفة وتبديلها. يتم تجميع الوحدات من وحدات أبسط (الوحدات الدقيقة، والدوائر الدقيقة، واللوحات، وأجهزة التبديل، وما إلى ذلك) التي تشكل القاعدة الأساسية للمعدات التقنية. وفي الوقت نفسه، يتم إنتاج الكتل والأجهزة والوحدات بالكامل في المصنع، في حين يتم الانتهاء من تركيب وتبديل نظام التحكم في العمليات فقط في موقع تشغيله. يُطلق على هذا النهج في التعامل مع لبنات البناء والأجهزة اسم مبدأ الكتلة المعيارية تنفيذ معدات الأتمتة التقنية.

إن استخدام مبدأ الكتلة المعيارية لا يسمح فقط بالتخصص الواسع والتعاون بين المؤسسات داخل الصناعة التي تنتج معدات التشغيل الآلي، ولكنه يؤدي أيضًا إلى زيادة قابلية الصيانة وزيادة معدلات استخدام هذه المعدات في أنظمة التحكم. عادةً ما تتخصص المؤسسات التي تنتج معدات الأتمتة الصناعية في إنتاج المجمعات أو أنظمة الكتل والأجهزة التي يركز تكوينها الوظيفي على تنفيذ أي وظائف كبيرة أو أنظمة فرعية لأنظمة التحكم الآلي في العمليات. علاوة على ذلك، في إطار مجمع منفصل، يتم تنفيذ جميع الكتل والأجهزة واجهة متوافقة ، أي. متوافق من حيث معلمات وخصائص إشارات حامل المعلومات، وكذلك من حيث معلمات التصميم وخصائص أجهزة التبديل. من المعتاد تسمية هذه المجمعات وأنظمة معدات الأتمتة مجمعة أو مجمعة.

في روسيا، يتم إنتاج معدات الأتمتة الصناعية في إطار نظام الدولة لأدوات ومعدات الأتمتة الصناعية (أو اختصارًا GSP). يشمل نظام الأفضليات المعمم جميع معدات الأتمتة التي تلبي المتطلبات التكنولوجية العامة الموحدة لمعلمات وخصائص إشارات حامل المعلومات، لخصائص دقة وموثوقية المعدات، لمعلماتها وميزات التصميم.

توحيد معدات التشغيل الآلي. توحيد - طريقة توحيد مصاحبة للتجميع، تهدف أيضًا إلى تبسيط تركيبة معدات الأتمتة المنتجة بشكل متسلسل وتخفيضها بشكل معقول. ويهدف إلى الحد من تنوع المعلمات والخصائص التقنية ومبادئ التشغيل والدوائر، فضلاً عن ميزات تصميم معدات التشغيل الآلي.

إشارات - ناقلات يمكن أن تختلف المعلومات الموجودة في أدوات الأتمتة من حيث الطبيعة المادية والمعلمات وفي شكل عرض المعلومات. في إطار نظام الأفضليات المعمم، يتم استخدام الأنواع التالية من الإشارات في الإنتاج التسلسلي لمعدات التشغيل الآلي:

الإشارة الكهربائية (الجهد أو القوة أو تردد التيار الكهربائي)؛

إشارة هوائية (ضغط الهواء المضغوط)؛

الإشارة الهيدروليكية (الضغط أو الضغط التفاضلي للسوائل).

وبناء على ذلك، وفي إطار نظام الأفضليات المعمم، يتم تشكيل الفروع الكهربائية والهوائية والهيدروليكية لمعدات الأتمتة.

فرع الأتمتة الأكثر تطوراً هو الكهربائي. في الوقت نفسه، يتم استخدام الوسائل الهوائية أيضا على نطاق واسع. يقتصر تطوير الفرع الهوائي على السرعة المنخفضة نسبيًا لتحويل ونقل الإشارات الهوائية. ومع ذلك، في مجال أتمتة الصناعات الخطرة للحرائق والانفجارات، فإن الوسائل الهوائية هي في الأساس خارج نطاق المنافسة. لم يحظ الفرع الهيدروليكي لصناديق المساعدة الذاتية بتطور واسع النطاق.

وفقًا لشكل عرض المعلومات، يمكن أن تكون الإشارة تناظرية أو نبضية أو رمزية.

الإشارات التناظرية تتميز بالتغيرات الحالية في أي معلمة حاملة مادية (على سبيل المثال، القيم اللحظية للجهد الكهربائي أو التيار). توجد مثل هذه الإشارة في أي لحظة زمنية تقريبًا ويمكن أن تأخذ أي قيمة ضمن نطاق معين من تغييرات المعلمات.

إشارة النبض تتميز بعرض المعلومات فقط في لحظات منفصلةالوقت، أي. وجود تكميم الوقت. في هذه الحالة، يتم تقديم المعلومات في شكل سلسلة من النبضات لها نفس المدة، ولكن بسعة مختلفة (تعديل سعة النبضة للإشارة) أو نفس السعة، ولكن لفترات مختلفة (تعديل عرض النبضة للإشارة). يتم استخدام تعديل سعة النبض (PAM) للإشارة في الحالات التي يمكن أن تتغير فيها قيم المعلمة الفيزيائية - حامل المعلومات - بمرور الوقت. يتم استخدام تعديل عرض النبض (PWM) للإشارة إذا كان المعامل الفيزيائي - حامل المعلومات - يمكن أن يأخذ قيمة ثابتة معينة فقط.

إشارة الكود هو تسلسل معقد من النبضات المستخدمة لنقل المعلومات الرقمية. علاوة على ذلك، يمكن تمثيل كل رقم كتسلسل معقد من النبضات، أي. الكود، والإشارة المرسلة منفصلة (كمية) سواء في الوقت أو في المستوى.

وفقا لشكل عرض المعلومات، يتم تقسيم أموال مجموعة المساعدة الذاتية إلى التناظرية و رقمية منفصلة . وتشمل الأخيرة أيضًا تكنولوجيا الكمبيوتر.

تم توحيد جميع معلمات وخصائص إشارات حامل المعلومات في مرافق نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). تنص المعايير على استخدام الأنواع التالية من الإشارات الكهربائية في الوسائط التناظرية:

إشارة لتغيير قوة التيار المباشر (الإشارة الحالية)؛

إشارة تغيير الجهد العاصمة.

بالتناوب إشارة تغيير الجهد الحالي.

تردد الإشارة الكهربائية.

يتم استخدام إشارات التيار المستمر في كثير من الأحيان. في هذه الحالة، يتم استخدام الإشارة الحالية (ذات المقاومة الداخلية الكبيرة للمصدر) لنقل المعلومات بشكل نسبي طوابير طويلةمجال الاتصالات.

نادرًا ما تُستخدم إشارات التيار المتردد لتحويل المعلومات ونقلها في خطوط الاتصال الخارجية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه عند إضافة وطرح إشارات التيار المتردد، من الضروري تلبية متطلبات الوضع المشترك، وكذلك ضمان قمع التشوهات التوافقية الحالية غير الخطية. وفي الوقت نفسه، عند استخدام هذه الإشارة، يتم تنفيذ مهام الفصل الجلفاني للدوائر الكهربائية بسهولة.

من المحتمل أن تكون إشارة التردد الكهربائي هي الإشارة التناظرية الأكثر مقاومة للضوضاء. وفي الوقت نفسه، فإن الحصول على التحولات الخطية لهذه الإشارة وتنفيذها يسبب بعض الصعوبات. ولذلك، فإن إشارة التردد لا تستخدم على نطاق واسع.

لكل نوع من الإشارات تم تحديد عدد من النطاقات الموحدة لتغييراتها.

تعمل معايير أنواع ومعلمات الإشارات على توحيد النظام علاقات خارجيةأو واجهه المستخدم أدوات الأتمتة. هذا التوحيد، المكمل بمعايير أجهزة ربط الكتل مع بعضها البعض (في شكل نظام موصلات)، يخلق المتطلبات الأساسية لـ أقصى قدر من التبسيطتصميم وتركيب وتبديل وتعديل الوسائل التقنية لأنظمة التحكم. في هذه الحالة، يتم توصيل الكتل والأجهزة والأجهزة الأخرى التي لها نفس النوع ونطاق معلمات الإشارة عند المدخلات والمخرجات عن طريق اتصال بسيطالموصلات.