स्वचालन वस्तुओं और उनकी विशेषताओं

स्वचालन वस्तुओं (नियंत्रण वस्तुओं) — ये अलग-अलग प्रतिष्ठान, धातु काटने वाली मशीनें, मशीनें, समुच्चय, उपकरण, मशीनों के परिसर और उपकरण हैं जिन्हें नियंत्रित किया जाना चाहिए। वे उद्देश्य, संरचना और कार्रवाई के सिद्धांत में बहुत विविध हैं।

स्वचालन की वस्तु स्वचालित प्रणाली का मुख्य घटक है, जो प्रणाली की प्रकृति को निर्धारित करती है, इसलिए इसके अध्ययन पर विशेष ध्यान दिया जाता है। किसी वस्तु की जटिलता मुख्य रूप से उसके ज्ञान की डिग्री और उसके द्वारा किए जाने वाले कार्यों की विविधता से निर्धारित होती है। वस्तु के अध्ययन के परिणाम वस्तु के पूर्ण या आंशिक स्वचालन की संभावना या स्वचालन के लिए आवश्यक शर्तों की अनुपस्थिति के संबंध में स्पष्ट सिफारिशों के रूप में प्रस्तुत किए जाने चाहिए।

स्वचालन वस्तुओं के लक्षण

साइट संबंध स्थापित करने के लिए एक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली के डिजाइन से पहले एक साइट सर्वेक्षण होना चाहिए। सामान्य तौर पर, इन संबंधों को चर के चार सेटों के रूप में दर्शाया जा सकता है।

एक नियंत्रित गड़बड़ी, जिसका संग्रह L-आयामी वेक्टर H = h1, h2, h3, ..., hL... बनाता है। इनमें मापने योग्य चर शामिल हैं जो बाहरी वातावरण पर निर्भर करते हैं, जैसे फाउंड्री में कच्चे माल के गुणवत्ता संकेतक, मात्रा स्टीम बॉयलर में भाप की खपत, तात्कालिक वॉटर हीटर में पानी का प्रवाह, ग्रीनहाउस में हवा का तापमान, जो बाहरी पर्यावरणीय परिस्थितियों और प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले कारकों के आधार पर भिन्न होता है। नियंत्रित गड़बड़ी के लिए, तकनीकी स्थितियों पर सीमाएं लगाई जाती हैं।

नियंत्रित की जाने वाली तकनीकी प्रक्रिया के संकेतक को नियंत्रित मात्रा (समन्वय) कहा जाता है, और भौतिक मात्रा जिसके द्वारा तकनीकी प्रक्रिया के संकेतक को नियंत्रित किया जाता है, को नियंत्रित क्रिया (इनपुट मात्रा, समन्वय) कहा जाता है।

नियंत्रण क्रियाएं, जिसकी समग्रता एक n-आयामी सदिश X = x1, x2, x3, ..., xn... बनाती है। वे बाहरी वातावरण से स्वतंत्र हैं और तकनीकी प्रक्रिया पर सबसे महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं। उनकी मदद से, प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को उद्देश्यपूर्ण रूप से बदल दिया जाता है।

क्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए इलेक्ट्रिक मोटर्स, इलेक्ट्रिक हीटर, एक्ट्यूएटर्स, नियंत्रण वाल्वों की स्थिति, नियामकों की स्थिति आदि को चालू और बंद करना शामिल है।

आउटपुट चर, जिसका सेट एम-डायमेंशनल स्टेट वेक्टर Y = y1, y2, y3, ..., yМ बनाता है ... ये वैरिएबल ऑब्जेक्ट का आउटपुट हैं, जो इसकी स्थिति की विशेषता है और तैयार उत्पाद के गुणवत्ता संकेतक निर्धारित करता है .

अनियंत्रित परेशान करने वाले प्रभाव, जिसका संग्रह G-आयामी वेक्टर F = ε1, ε2, ε3, …, εG... बनाता है उनमें ऐसी गड़बड़ी शामिल है जिसे एक कारण या किसी अन्य के लिए मापा नहीं जा सकता है, उदाहरण के लिए सेंसर की कमी के कारण।

चावल। 1.स्वचालन वस्तु के इनपुट और आउटपुट

स्वचालित होने वाली वस्तु के संबंध का अध्ययन करने से दो विपरीत निष्कर्ष निकल सकते हैं: वस्तु के आउटपुट और इनपुट चर के बीच एक सख्त गणितीय निर्भरता है, या इन चर के बीच कोई निर्भरता नहीं है जिसे एक विश्वसनीय गणितीय द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। सूत्र।

तकनीकी प्रक्रियाओं के स्वत: नियंत्रण के सिद्धांत और व्यवहार में, ऐसी स्थितियों में किसी वस्तु की स्थिति का वर्णन करने में पर्याप्त अनुभव प्राप्त किया गया है। इस मामले में, ऑब्जेक्ट को स्वचालित नियंत्रण प्रणाली के लिंक में से एक माना जाता है। ऐसे मामलों में जहां आउटपुट वेरिएबल y और ऑब्जेक्ट के कंट्रोल इनपुट एक्शन x के बीच गणितीय संबंध ज्ञात होता है, गणितीय विवरणों को रिकॉर्ड करने के दो मुख्य रूप प्रतिष्ठित हैं - ये ऑब्जेक्ट की स्थिर और गतिशील विशेषताएँ हैं।

स्थैतिक विशेषता गणितीय या ग्राफिकल रूप में इनपुट पर आउटपुट पैरामीटर की निर्भरता व्यक्त करता है। बाइनरी रिश्तों में आमतौर पर एक स्पष्ट गणितीय विवरण होता है, उदाहरण के लिए, कास्टिंग सामग्री के लिए डिस्पेंसर के वजन की स्थिर विशेषता का रूप है h = km (यहाँ h लोचदार तत्वों के विरूपण की डिग्री है; t सामग्री का द्रव्यमान है; k है आनुपातिकता कारक, जो लोचदार तत्व की सामग्री के गुणों पर निर्भर करता है)।

यदि कई चर पैरामीटर हैं, तो नोमोग्राम का उपयोग स्थिर विशेषताओं के रूप में किया जा सकता है।

वस्तु की स्थिर विशेषता स्वचालन लक्ष्य के बाद के गठन को निर्धारित करती है। फाउंड्री में व्यावहारिक कार्यान्वयन की दृष्टि से, इन उद्देश्यों को तीन प्रकारों में घटाया जा सकता है:

• वस्तु के प्रारंभिक मापदंडों का स्थिरीकरण;

• किसी दिए गए प्रोग्राम के अनुसार आउटपुट पैरामीटर बदलना;

• प्रक्रिया की स्थिति बदलने पर कुछ आउटपुट मापदंडों की गुणवत्ता में परिवर्तन।

हालांकि, प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को प्रभावित करने वाले परस्पर संबंधित कारकों की भीड़, अनियंत्रित कारकों की उपस्थिति और प्रक्रिया के बारे में ज्ञान की कमी के कारण कई तकनीकी वस्तुओं को गणितीय रूप से वर्णित नहीं किया जा सकता है। ऐसी वस्तुएं स्वचालन के दृष्टिकोण से जटिल हैं। जटिलता की डिग्री वस्तु के इनपुट और आउटपुट की संख्या से निर्धारित होती है। द्रव्यमान और ऊष्मा हस्तांतरण द्वारा कम की गई प्रक्रियाओं के अध्ययन में ऐसी वस्तुनिष्ठ कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं। इसलिए, उनके स्वचालन में, धारणाएं या शर्तें आवश्यक हैं, जो स्वचालन के मुख्य लक्ष्य में योगदान करना चाहिए - तकनीकी मोड को इष्टतम लोगों तक पहुंचाकर प्रबंधन की दक्षता में वृद्धि करना।

जटिल वस्तुओं का अध्ययन करने के लिए, एक तकनीक का उपयोग किया जाता है, जिसमें "ब्लैक बॉक्स" के रूप में किसी वस्तु का सशर्त प्रतिनिधित्व होता है। साथ ही, केवल बाहरी कनेक्शन का अध्ययन किया जाता है, न ही सिस्टम की सुबह की संरचना को ध्यान में रखा जाता है, यानी, वे अध्ययन करते हैं कि वस्तु क्या करती है, न कि यह कैसे काम करती है।

वस्तु का व्यवहार इनपुट मूल्यों में परिवर्तन के लिए आउटपुट मानों की प्रतिक्रिया से निर्धारित होता है। ऐसी वस्तु का अध्ययन करने का मुख्य उपकरण सांख्यिकीय और गणितीय तरीके हैं। विधिपूर्वक, वस्तु का अध्ययन निम्नलिखित तरीके से किया जाता है: मुख्य पैरामीटर निर्धारित किए जाते हैं, मुख्य मापदंडों में परिवर्तनों की एक असतत श्रृंखला स्थापित की जाती है, वस्तु के इनपुट मापदंडों को स्थापित असतत श्रृंखला के भीतर कृत्रिम रूप से बदल दिया जाता है, सभी परिवर्तन आउटपुट में रिकॉर्ड किया जाता है और परिणाम सांख्यिकीय रूप से संसाधित किए जाते हैं।

गतिशील विशेषताएं स्वचालन का एक उद्देश्य इसके कई गुणों द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिनमें से कुछ उच्च-गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रिया में योगदान करते हैं, अन्य इसमें बाधा डालते हैं।

स्वचालन वस्तुओं के सभी गुणों में से, उनकी विविधता की परवाह किए बिना, मुख्य, सबसे विशिष्ट विशेषताओं को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: क्षमता, आत्म-संरेखण और अंतराल की क्षमता।

क्षमता किसी वस्तु की काम के माहौल को संचित करने और उसे वस्तु में संग्रहीत करने की क्षमता है। पदार्थ या ऊर्जा का संचय इस तथ्य के कारण संभव है कि प्रत्येक वस्तु में एक आउटपुट प्रतिरोध होता है।

वस्तु की क्षमता का माप क्षमता C का गुणांक है, जो स्वीकृत माप आकार में एक इकाई द्वारा नियंत्रित मूल्य को बदलने के लिए वस्तु को आपूर्ति की जाने वाली पदार्थ या ऊर्जा की मात्रा को दर्शाता है:

जहां dQ पदार्थ या ऊर्जा के प्रवाह और खपत के बीच का अंतर है; आरयू - नियंत्रित पैरामीटर; टी समय है।

नियंत्रित मापदंडों के आकार के आधार पर क्षमता कारक का आकार भिन्न हो सकता है।

नियंत्रित पैरामीटर के परिवर्तन की दर जितनी छोटी होगी, वस्तु का क्षमता कारक उतना ही अधिक होगा। यह इस प्रकार है कि उन वस्तुओं को नियंत्रित करना आसान है जिनकी क्षमता गुणांक अधिक है।

स्वयं का समतलन यह एक नियंत्रण उपकरण (नियामक) के हस्तक्षेप के बिना किसी गड़बड़ी के बाद एक नई स्थिर स्थिति में प्रवेश करने की वस्तु की क्षमता है। स्व-संरेखण वाली वस्तुओं को स्थिर कहा जाता है, और जिनके पास यह संपत्ति नहीं होती है उन्हें तटस्थ या अस्थिर कहा जाता है। . स्व-संरेखण वस्तु के नियंत्रण पैरामीटर के स्थिरीकरण में योगदान देता है और नियंत्रण उपकरण के संचालन को सुविधाजनक बनाता है।

सेल्फ-लेवलिंग ऑब्जेक्ट्स को सेल्फ-लेवलिंग के गुणांक (डिग्री) की विशेषता होती है, जो इस तरह दिखता है:

स्व-समतल गुणांक के आधार पर, वस्तु की स्थिर विशेषताएं एक अलग रूप लेती हैं (चित्र 2)।

विभिन्न स्व-समतल गुणांकों पर लोड (सापेक्ष गड़बड़ी) पर नियंत्रित पैरामीटर की निर्भरता: 1-आदर्श स्व-समतल; 2 — सामान्य आत्म-समतलन; 3 - आत्म-समतलता की कमी

निर्भरता 1 एक वस्तु की विशेषता है जिसके लिए नियंत्रित मूल्य किसी गड़बड़ी के तहत नहीं बदलता है, ऐसी वस्तु को नियंत्रण उपकरणों की आवश्यकता नहीं होती है। निर्भरता 2 वस्तु के सामान्य स्व-संरेखण को दर्शाता है, निर्भरता 3 एक ऐसी वस्तु की विशेषता है जिसका कोई आत्म-संरेखण नहीं है। गुणांक पी परिवर्तनशील है, यह बढ़ते भार के साथ बढ़ता है और ज्यादातर मामलों में इसका सकारात्मक मूल्य होता है।

देरी - यह असंतुलित होने के क्षण और वस्तु के नियंत्रित मूल्य में परिवर्तन की शुरुआत के बीच का समय है। यह प्रतिरोध की उपस्थिति और सिस्टम की गति के कारण है।

विलंब दो प्रकार के होते हैं: शुद्ध (या परिवहन) और क्षणिक (या कैपेसिटिव), जो वस्तु में कुल विलंब को जोड़ते हैं।

शुद्ध विलंब को इसका नाम इसलिए मिला, क्योंकि जिन वस्तुओं में यह मौजूद है, वहां इनपुट क्रिया के समय की तुलना में वस्तु के आउटपुट के प्रतिक्रिया समय में परिवर्तन होता है, बिना क्रिया के परिमाण और आकार को बदले। एक सुविधा जो अधिकतम भार पर चल रही है या जिसमें एक संकेत उच्च गति से प्रसारित हो रहा है, न्यूनतम शुद्ध विलंब है।

क्षणिक विलंब तब होता है जब पदार्थ या ऊर्जा का प्रवाह वस्तु की क्षमता के बीच के प्रतिरोधों पर काबू पा लेता है।यह कैपेसिटर की संख्या और स्थानांतरण प्रतिरोधों के आकार से निर्धारित होता है।

शुद्ध और क्षणिक विलंब नियंत्रण गुणवत्ता को नीचा दिखाते हैं; इसलिए, उनके मूल्यों को कम करने का प्रयास करना आवश्यक है। योगदान के उपायों में वस्तु के करीब निकटता में माप और नियंत्रण उपकरणों की नियुक्ति, कम जड़ता संवेदनशील तत्वों का उपयोग, वस्तु का संरचनात्मक युक्तिकरण आदि शामिल हैं।

स्वचालन के लिए वस्तुओं की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं और गुणों के विश्लेषण के परिणाम, साथ ही साथ उनके शोध के तरीके, तैयार करने की अनुमति देते हैं कई आवश्यकताएं और शर्तें, जिनकी पूर्ति सफल स्वचालन की संभावना की गारंटी देती है. इनमें से प्रमुख निम्नलिखित हैं:

• स्थैतिक विशेषताओं के रूप में प्रस्तुत वस्तु संबंधों का गणितीय विवरण; जटिल वस्तुओं के लिए जिन्हें गणितीय रूप से वर्णित नहीं किया जा सकता है - कुछ मान्यताओं के परिचय के आधार पर किसी वस्तु के संबंधों का अध्ययन करने के लिए गणितीय और सांख्यिकीय, सारणीबद्ध, स्थानिक और अन्य तरीकों का उपयोग;

• वस्तु के सभी मुख्य गुणों (क्षमता, अंतराल, आत्म-समतल) को ध्यान में रखते हुए, वस्तु में क्षणिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए अंतर समीकरणों या रेखांकन के रूप में वस्तु की गतिशील विशेषताओं का निर्माण;

• ऐसे तकनीकी साधनों का वस्तु में उपयोग जो सेंसर द्वारा मापे गए एकीकृत संकेतों के रूप में वस्तु के हित के सभी मापदंडों में परिवर्तन के बारे में जानकारी जारी करना सुनिश्चित करेगा;

• वस्तु को नियंत्रित करने के लिए नियंत्रित ड्राइव वाले एक्चुएटर्स का उपयोग;

• वस्तु की बाहरी गड़बड़ी में परिवर्तन की मज़बूती से ज्ञात सीमाएँ स्थापित करना।

अधीनस्थ आवश्यकताओं में शामिल हैं:

• नियंत्रण कार्यों के अनुसार स्वचालन के लिए सीमा शर्तों का निर्धारण;

• आने वाली मात्रा और नियंत्रण क्रियाओं पर प्रतिबंध लगाना;

• इष्टतमता (दक्षता) के लिए मानदंड की गणना।

ऑटोमेशन ऑब्जेक्ट का एक उदाहरण फाउंड्री में मोल्डिंग रेत की तैयारी के लिए एक इंस्टॉलेशन है

मोल्डिंग रेत बनाने की प्रक्रिया में प्रारंभिक घटकों को खुराक देना, उन्हें मिक्सर में खिलाना, तैयार मिश्रण को मिलाना और मोल्डिंग लाइनों को खिलाना, खर्च किए गए मिश्रण को संसाधित करना और पुन: उत्पन्न करना शामिल है।

फाउंड्री उत्पादन में सबसे आम रेत-मिट्टी के मिश्रण की शुरुआती सामग्री: अपशिष्ट मिश्रण, ताजी रेत (भराव), मिट्टी या बेंटोनाइट (बाइंडर एडिटिव), ग्राउंड कोल या कार्बोनेस सामग्री (नॉन-स्टिक एडिटिव), दुर्दम्य और विशेष एडिटिव्स (स्टार्च) , गुड़) और पानी भी।

मिश्रण प्रक्रिया के इनपुट पैरामीटर निर्दिष्ट मोल्डिंग सामग्री की लागत हैं: खर्च किए गए मिश्रण, ताजी रेत, मिट्टी या बेंटोनाइट, जमीन का कोयला, स्टार्च या अन्य योजक, पानी।

प्रारंभिक पैरामीटर मोल्डिंग मिश्रण के आवश्यक यांत्रिक और तकनीकी गुण हैं: सूखी और गीली ताकत, गैस पारगम्यता, संघनन, निर्माण, तरलता, थोक घनत्व, आदि, जो प्रयोगशाला विश्लेषण द्वारा नियंत्रित होते हैं।

इसके अलावा, आउटपुट मापदंडों में मिश्रण की संरचना भी शामिल है: सक्रिय और प्रभावी बाइंडर्स की सामग्री, सक्रिय कार्बन की सामग्री, नमी की मात्रा या बाइंडर के गीला होने की डिग्री, जुर्माना की सामग्री - नमी को अवशोषित करने वाले महीन कण और मिश्रण की granulometric संरचना या सूक्ष्मता का मापांक।

इस प्रकार, प्रक्रिया नियंत्रण की वस्तु मिश्रण की घटक संरचना है। प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित तैयार मिश्रण के घटकों की इष्टतम संरचना प्रदान करके, मिश्रण के यांत्रिक और तकनीकी गुणों के दिए गए स्तर पर स्थिरीकरण प्राप्त करना संभव है।

गड़बड़ी जो मिश्रण तैयार करने की प्रणाली के अधीन होती है, मिश्रण की गुणवत्ता को स्थिर करने के कार्य को बहुत जटिल बनाती है। गड़बड़ी का कारण एक पुनरावर्तन प्रवाह की उपस्थिति है - अपशिष्ट मिश्रण का उपयोग। मिश्रण तैयार करने की प्रणाली में मुख्य आक्रोश डालने की प्रक्रिया है। तरल धातु के प्रभाव में, कास्टिंग के करीब मिश्रण के हिस्से में और उच्च तापमान पर गरम किया जाता है, सक्रिय बाइंडर, कोयला और स्टार्च की संरचना में गहरा परिवर्तन होता है और एक निष्क्रिय घटक में उनका संक्रमण होता है।

मिश्रण की तैयारी में लगातार दो प्रक्रियाएं होती हैं: मिश्रण की खुराक या मिश्रण, जो घटक की आवश्यक संरचना प्राप्त करना सुनिश्चित करता है, और मिश्रण, जो एक सजातीय मिश्रण प्राप्त करना सुनिश्चित करता है और इसे आवश्यक तकनीकी गुण देता है।

मोल्डिंग मिश्रण की तैयारी के लिए आधुनिक तकनीकी प्रक्रिया में, कच्चे (मोल्डिंग) सामग्री की खुराक के निरंतर तरीकों का उपयोग किया जाता है, जिसका कार्य प्रवाह दर विचलन के साथ सामग्री या उसके व्यक्तिगत घटकों की निरंतर मात्रा का निरंतर प्रवाह उत्पन्न करना है। अनुमेय से अधिक नहीं दिया।

नियंत्रण वस्तु के रूप में मिश्रण प्रक्रिया का स्वचालन निम्न के साथ किया जा सकता है:

• मिश्रण तैयार करने के लिए प्रणालियों का तर्कसंगत निर्माण, मिश्रण की संरचना पर गड़बड़ी के प्रभाव को बाहर करने या कम करने की अनुमति देता है;

• वजन घटाने के तरीकों का उपयोग;

• बहु-घटक खुराक के लिए जुड़े नियंत्रण प्रणालियों का निर्माण, प्रक्रिया की गतिशीलता (मिक्सर जड़ता और देरी) को ध्यान में रखते हुए, और प्रमुख घटक खर्च मिश्रण होना चाहिए, जिसमें प्रवाह दर और संरचना में महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव होता है;

• इसकी तैयारी के दौरान मिश्रण की गुणवत्ता का स्वत: नियंत्रण और विनियमन;

• कंप्यूटर पर नियंत्रण परिणामों के प्रसंस्करण के साथ मिश्रण की संरचना और गुणों के जटिल नियंत्रण के लिए स्वचालित उपकरणों का निर्माण;

• मोल्ड में मिश्रण / धातु अनुपात को बदलते समय मिश्रण नुस्खा का समय पर परिवर्तन और हड़ताली से पहले कास्टिंग का ठंडा समय।