книги из ГПНТБ / Кусмарцев, В. С. Автоматизация строительного производства

в. С. КУСМАРЦЕВ

Нижне-Волжское книжное издательство

1974 Волгоград

Гr®G. публичная

’ шумна-Ьхиич*с««»

библиатана СССР

I . ЭКЗЕМПЛЯР

i ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА

AL.

$ о Ш

© НИЖНЕ-ВОЛЖСКОЕ КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО, 1974.

Введение

С древних времен человек начал изыскивать средства для увеличения своей физической силы и производительности труда. Эти поиски привели к созданию и применению различных двигате­ лей и рабочих машин.

т.е. около одной десятой лошадиной силы, или около одной двенад­ цатой киловатта. Таким образом, для получения мощности в 1 л. с. нужно одновременное усилие 10 человек, а для получения одного киловатта — 12 человек, общий вес 'которых вместе с механическими устройствами привода превысит 1000 кг.

При использовании животных тоже трудно получить большие мощности. Практика показала, что запрягать больше 10 лошадей в одну упряжку практически бесполезно. Несогласованность их дви­ жений не дает дальнейшего увеличения мощности.

Отдельные двигатели строительных и дорожных машин, исчис­ ляемых в нашей стране миллионами, превосходят мощность, кото­ рую могут развить несколько сот и тысяч человек при совместном приложении их усилий.

Наличие механических двигателей, которые могут развивать большую мощность при малом весе и небольших габаритах, являет­ ся решающим фактором технического прогресса.

Только при наличии рабочих машин с мощными и легкими дви­ гателями стало возможным поставить и решить проблему комплек­ сной механизации трудоемких работ во всех областях народного хозяйства.

Определяя смысл механизации, указывают, что ее цель состоит в замене человеческого труда циклическими машинами или устройст­ вами, осуществляющими механические рабочие движения. Рассмот­

3

тельность имеют скреперы Д-357 Г и Д-392. Их средняя часовая производительность (соответственно) 320—600, 300—600, 500—1000 м3 при переброске грунта на расстояние до 500 м.

Трехкубовый экскаватор за один рабочий цикл, т. е. за 30—40 се­ кунд, вынимает столько же грунта, сколько один землекоп за сутки. А четырнадцатикубовый экскаватор ЭШ-14/65 за один цикл выни­ мает 14 м3' грунта с глубины до 40 м и может выгрузить его на рас­ стояние до 120 м и па высоту до 28 м. За смену это составляет 4500 м®. При ручной работе для выполнения такого объема работ

и на крупные карьеры. И тогда станет понятным, почему открытые способы разработки полезных ископаемых обеспечивают интенсифи­ кацию производства.

Большую роль играет механизация и при возведении сооруже­ ний. Так, при ручной подноске кирпича и цемента на 2—4 этажи

в25 м*.

Всвязи с быстрым ростом мощности современных строительно­ монтажных кранов (уже выпускают 40—75-тонные и проектируются 100-тонные) производительность монтажных работ быстро возрас­ тает. И так во всех областях народного хозяйства.

Здесь следует подчеркнуть огромную роль мощных машин в сбе­ режении общественного труда. Легко понять, что четырехкубовый экскаватор не только заменяет четыре однокубовых, но и требует только одного экскаваторщика вместо четырех. Один 30-тонный бетоновоз не только заменяет десять 3-тонных, но на нем работает один водитель, заменяя десять человек.

Ктому же применение крупных и мощных машин и установок (вместо большого количества мелких, параллельно работающих)

значительно уменьшает капитальные затраты на их изготовление и монтаж, существенно упрощает контроль за их работой, управле­ ние и регулирование технологических и производственных процессов, выполняемых этими машиами. Из вышеизложенного вытекает, что механизация с применением мощных машин поднимает производи­ тельность и сберегает огромное количество труда.

Но процесс механизации труда не освобождает человека от ак­ тивного участия в производственных процессах, так как функция управления по-прежнему выполняется человеком. Больше того, функция управления, отделившись от производственных процессов, превращается в самостоятельную задачу, которая все больше ус­ ложняется в процессе технического прогресса. Человек, управля­ ющий современными мощными машинами, ценится не как силач-груз- чик, а как теоретически подготовленный организатор, способный получить наивысший экономический эффект.

Чем больше усложнялась проблема управления производством, тем острее вставал вопрос: а нельзя ли освободить человека и от управления производственными процессами?

В наиболее общем случае, при управлении каким-либо процес­ сом, человек осуществляет следующие функции:

4

наблюдает с помощью своих чувств или при помощи измеритель­ ных приборов за ходом процесса;

сравнивает значение контролируемых параметров с теми значе­ ниями, которые должны быть при нормальном ходе процесса;

в случае несовпадения (рассогласования) этих значений опреде­ ляет величину и направление необходимых воздействий на процесс; осуществляет необходимое воздействие для восстановления тре­

буемых значений контролируемых параметров.

Чем мощнее и быстроходнее применяемые машины и установки, тем утомительнеее и тяжелее выполнять перечисленные функции уп­

равления.

Поэтому на протяжении последнего столетия создавались не только рабочие машины и двигатели, но и приборы, с помощью ко­ торых можно контролировать: давление и разряжение, скорость и ускорение, степень нагрева и охлаждения, запыленность и задым­

быстро протекающими процессами.

Чем выше уровень развития той или иной области техники, тем меньше возможности управления ею без автоматизации, т. е. без приборов, приспособлений и механизмов, могущих осуществлять про­ изводственные и технологические процессы без непосредственого

участия человека.

Из сказанного видно, что если механизация освобождает чело­ века от трудоемких операций, связанных с тяжелым физическим трудом, то автоматизация освобождает его и от выполнения раз­ личных форм умственного труда, связанного с управлением поточ­

ным производством.

Отметим, что во всех случаях предпосылкой для осуществления автоматизации является механизация производственных процессов. Если мы говорим, что процесс механизирован, то это еще ничего не говорит об автоматизации. А если говорят, что процесс автомати­ зирован, то это всегда означает, что он уже механизирован. Авто­ матизировать можно только механизированные процессы.

Механизация может быть частичной или комплексной. Произ­ водственный процесс является частично механизированным, если механизированы лишь отдельные операции. При комплексной меха­ низации не только основные, но и все вспомогательные операции механизированы при помощи машин и оборудования, прдставляющих собой взаимносвязанную систему, характеризуемую наивысшими возможными в данных условиях технико-экономическими показа­

телями.

Комплексная механизация строительных работ предусматрива­ ет выполнение всех производственных процессов системой взаимо­ дополняющих друг друга машин и механизмов, увязанных между собой по производительности.

При частичной автоматизации некоторые операции автоматизи­ рованы, а остальные могут быть механизированы (все или частич­ но). Поэтому при частичной автоматизации надо говорить о степени

механизации.

Техническое развитие и совершенствование социалистического

5

1ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АВТОМАТИКИ

1. 1. Характеристики производственных процессов и основные классы задач автоматизации

Любой процесс, протекающий в какой-либо техноло­ гической установке, машине, двигателе, можно охарак­ теризовать значением одного или нескольких параметров (величин).

Если параметры, характеризующие производственные процессы, должны оставаться постоянными, независимо от внешних условий и режимов работы, либо, наоборот, должны изменяться по какому-либо определенному за­ кону, то их принято называть управляемыми (регулиру­ емыми) параметрами, а объект, в котором управляется (регулируется) рассматриваемый параметр, объектом управления (сокращенно ОУ) или объектом регулирова­ ния (сокращенно ОР).

В более широком смысле под управляемым парамет­ ром надо подразумевать не только физические или хи­ мические величины, которые можно замерить, но и свод­ ные показатели, которые определяются вычислительны­ ми устройствами по результатам нескольких измерений.

Поскольку любой производственный процесс может быть расчленен на простые процессы и представлен в ви­ де связанных между собой простых единичных цепей, то в задачу управления процессами входят: во-первых, уп­ равление всеми простыми (единичными) цепями, во-вто­ рых, связывание их между собой в сложные (составные) системы.

Операция нормального управления каким-либо про­ цессом включает в себя операцию контроля, необходи­ мую для определения ошибки или рассогласования (т. е. для получения информации о величине и знаке отклоне­ ния контролируемого процесса от заданных значений) и операцию выработки управляющего воздействия для устранения обнаруженного рассогласования.

7

Сложность управления простым процессом будет за­ висеть от требуемого режима процесса и от того, какие задачи он выполняет. При этом различают:

1. Процесс со свободным режимом. В этом случае управление должно осуществлять только пуск, останов

изащиту от аварийных перегрузок.

2.Процесс с режимом, управляемым только по на­

вает очень широкую область, поэтому целесообразно на­ чинать рассматривать этот вопрос с элементарного про­

на простой рабочий процесс.

Управляющее воздействие можно осуществлять плав­ но или скачками. В первом случае оно называется функ­ циональным, а во втором — релейным или импульсным (иногда говорят — дискретным).

Совокупность предписаний, определяющих характер воздействий извне на управляемый объект, называют алгоритмом управления или программой управления.

!■ 2. Классификация автоматических систем и их структурные схемы

Автоматические системы состоят из управляе­ мого объекта и автоматического управляющего устройст­ ва, взаимодействующих между собой в целях осущест­ вления алгоритма функционирования (т. е. совокупности предписаний, обеспечивающих правильное выполнение

8

технологического процесса без участия человека), и мо­ гут быть отнесены к двум основным классам.

К первому классу относят автоматические системы, выполняющие свои функции по заранее заданной про­ грамме вне зависимости от фактического протекания управляемого процесса. В этих системах входными воз­ действиями управляющего устройства являются только внешние команды. Такие автоматические системы назы­ вают разомкнутыми или безрефлексными, чтобы под­ черкнуть отсутствие в них информационных процессов или несущественное значение последних.

Автоматические системы второго класса в процессе управления учитывают фактическое состояние в ОУ, т. е. информацию о том, как фактически протекает управляе­ мый процесс.

Здесь входными воздействиями для управляющего устройства будут как внешние воздействия, так и инфор­ мация, полученная при контроле протекания управляе­ мого процесса. Вот почему эти системы называются ин­ формационными, рефлексными или замкнутыми.

Информационные автоматические системы подразде­ ляют на несколько групп:

стабилизирующие автоматические системы, алгоритм функционирования которых содержит предписание под­ держивать управляемый параметр на постоянном зна­ чении;

программные автоматические системы, алгоритм функционирования которых содержит предписание из­ менять управляемый параметр в соответствии с заранее заданной функцией;

следящие автоматические системы, алгоритм функ­ ционирования которых содержит предписание изменять управляемую величину в зависимости от значения неиз­ вестной заранее переменной величины на входе автома­ тической системы;

системы автоматического регулирования (сокращен­ но САР) -с замкнутой цепью воздействий, в которой уп­ равляющие воздействия вырабатываются в результате сравнения действительного значения управляемого пара­ метра с предписанным значением.

Многие авторы, давая определение САР, говорят: «Система автоматического регулирования либо поддер­ живает постоянное значение регулируемого параметра,

9