vchilka.in.ua 1 ... 3 4 5 6

2.1.2. Розробка інформаційних технологій

Проектування раціональних технологічних процесів обробки даних є досить складною задачею. Ця складність обумовлюється тим, що при розробці повинні ураховуватися багато параметрів, серед яких не тільки чисто технічні, але і параметри, що враховують різні людські чинники, питання підвищення термінів експлуатації і використання інструментальних засобів, зменшення термінів розробки, ряд економічних міркувань і т.д.

Етапи розробки технологічних процесів.

Технологія проектування ІТ для автоматизованої обробки інформації при рішенні будь-якої задачі поділяється на 4 етапи:

- початковий;

- підготовчий;

- основний;

- заключний.

Склад і структура операцій кожного з етапів технологічного процесу створення ІТ можуть бути різними залежно від використовуваних засобів ВТ, засобів зв'язку і вимог до технології перетворення інформації. По своєму призначенню технологічні операції бувають допоміжними, основними і контрольними. Другі складають основу і відносяться до операцій внутрішньо-машинної технології обробки даних. Це операції впорядкування, коректування, накопичення і власне обробки.

Впорядкування - довільно розташовані дані розміщуються в певній послідовності значень ключових слів.

Коректування - процес внесення змін у вужі сформовані файли даних, дозволяючи підтримати їх в актуальному для обробки стані.

Накопичення - процес періодичного додавання даних в існуючі файли з ціллю формування початкових даних за певний інтервал часу.

Обробка - виконання всіх арифметичних і логічних операцій по перетворенню початкової інформації в результатну.

Існують різні форми внутрішньо-машинної технології обробки інформації. Найбільш поширеними формами є обробка даних в пакетному і діалоговому режимах.

Іноді автоматизоване розв'язання задач повинне узгоджуватися за часом і ходом керованих процесів. Відповідно організація обробки інформації для цих потреб отримала назву технології обробки даних в режимі реального часу. Важливою характеристикою, визначальною область застосування режиму реального часу є швидкість реакції системи управління на зміну станів об'єкту управління.


В даний час простежується тенденція до максимального наближення інформаційних і програмних ресурсів до користувача. ПЕВМ, працюючі в сіті, мають істотну перевагу перед АРМ, працюючими в режимі розділення часу. А, головне, засоби інтелектуального інтерфейсу забезпечують користувача простими і надійними способами розв'язання своїх професійних задач. Основний результат - це зміна інтерфейсу кінцевого користувача з терміналом. Від методу "запам'ятовуй (стан своїх ресурсів) проектуй (необхідну послідовність дій в термінах команд) набирай (управляючий текст)" відбувається перехід до методу "дивися (на графічну модель стану ресурсів) вибирай (необхідна дія з ієрархічного меню)".

Такий інтерфейс підтримується всіма засобами інформаційної технології - складовими частинами бази знань, що включає базу даних, прикладне програмне забезпечення і опорної технології, що базується на апаратних засобах, системному і інструментальному програмному забезпеченні.

Повертаючись до питання про етапи розробки технологічних процесів, необхідно сказати, що на заключному етапі виробляється контроль і випуск результуючих документів.
2.1.3. Параметри технологічних процесів при створенні ІТ

Раціональна побудова і оптимізація інформаційних технологій можлива тільки на основі використовування параметричної моделі процесу.

Параметри - вимірні величини, що характеризують структуру процесу і його розвиток. Параметри інформаційних технологій відображають взаємозв'язану безліч характеристик процесів. Параметри елементів системи проектування інформаційної технології взаємо залежні.

Розглядаючи основні характеристики техн. процесів обробки даних, використовуються узагальнені показники з подальшою їхньою деталізацією на інших рівнях аналізу системи обробки даних.

До таких параметрів відносяться:

-  економічний ефект від автоматизації обробки даних (ОД);


-  капітальні витрати на засоби обчислювальної і організаційної техніки;

- вартість проектування техн. процесів ОД;

- ресурси на проектування і експлуатацію системи;

- термін проектування технології ОД;

- експлуатаційні витрати;

- параметри функціональних задач;

- параметри обчислювальної і організаційної техніки;

- вартість організації і експлуатації БД або файлів даних;

- параметри структур зберігання і вартість зберігання даних;

- час доступу до даних;

- час розв'язання функціональних задач користувачів;

- ефективність методів контролю.

Аналізуючи вище сказане, можна виділити три групи параметрів: початкові - параметри задач, параметри ВТ, ресурси, параметри структур зберігання, і т.д. проміжні і результатні – економічний ефект від автоматизованої обробки даних, експлуатаційні витрати, термін і вартість проектування, і т.д.

На технологію обробки даних впливають, не залежні або слабо залежні від проектувальника, - нерегульовані чинники, і чинники, на які він може зробити істотний вплив, - регульовані (керовані).

До нерегульованих параметрів технології можна віднести: об'єм вхідних і виходів даних; складність алгоритму і об'єм обчислень; періодичність і своєчасність розв'язання задач, ступінь використовування результатів однієї задачі в інших задачах; параметри жорстко заданих технічних засобів і загальносистемного програмного забезпечення і т.д.

До регульованих параметрів технології можна віднести вибір характеристик технічних засобів і програмного забезпечення, параметри інформаційного забезпечення, методи контролю і захисти даних, розміщення технічних засобів, послідовність операцій технологічного процесу.

В процесі вибору регульованих (керованих) параметрів при проектуванні технології обробки даних доброю підмогою є використовування методів математичного моделювання. Іноді для спрощення задачі доводиться розглядати окремі фрагменти тих. процесу, здійснюючи пошук раціональних розв'язань. Таким методом треба користуватися дуже обережно, оскільки часткова оптимізація може зробити негативний вплив на загальну оптимізацію.


Практика обробки даних і ряд теоретичних досліджень показали доцільність вибору деяких значень регульованих параметрів технології у разі ухвалення нерегульованими параметрами певного значення. Наприклад, при великому об'ємі вхідних даних з ціллю зменшення витрат часу на їхню обробку рекомендується підготовку даних здійснювати на багатопультових системах підготовки даних на магнітному носії. При цьому слід максимально використати програмні методи контролю з точною локалізацією помилок, знайдених в процесах введення і обробки інформації. Це дозволяє забезпечити процес знаходження і виправлення помилок.


      1. Системи управління автоматизованим обладнанням.

Штучний інтелект — це штучні системи, створені людиною на базі ЕОМ, що імітують розв'язування людиною складаних творчих завдань. Створенню інтелектуальних інформаційних систем сприяла розробка в теорії штучного інтелекту логіко-лінгвістичних моделей. Ці моделі дають змогу формалізувати конкретні змістовні знання про об'єкти управління та процеси, що відбуваються в них, тобто ввести в ЕОМ логіко-лінгвістичні моделі поряд з математичними. Логіко лінгвістичні моделі — це семантичні мережі, фрейми, продукувальні системи — іноді об'єднуються терміном «програмно-апаратні засоби в системах штучного інтелекту».

Розрізняють три види інтелектуальних АС:

  1. інтелектуальні інформаційно-пошукові системи (системи типу «запитання — відповідь»), які в процесі діалогу забезпечують взаємодію кінцевих користувачів — непрограмістів з базами даних та знань професійними мовами користувачів, близьких до природних;
  2. розрахунково-логічні системи, які дають змогу кінцевим користувачам, що не є програмістами та спеціалістами в галузі прикладної математики, розв'язувати в режимі діалогу з ЕОМ свої задачі з використанням складаних методів і відповідних прикладних програм;


  3. експертні системи, які дають змогу провадити ефективну комп'ютеризацію областей, у яких знання можуть бути подані в експертній описовій формі, але використання математичних моделей утруднене або неможливе.

В економіці України найпоширенішими є експертні системи. Це системи, які дають змогу на базі сучасних персональних комп'ютерів виявляти, нагромаджувати та коригувати знання з різних галузей народного господарства (предметних областей).

Домашнє завдання: повторити питання Експертні системи.

2.1.4. Сучасні засоби побудови комп’ютерних технологій

Прогрес, досягнутий за останні роки в розвитку комп'ютерної техніки настільки великий, що якщо б такого ж прогресу за ці роки досягло літакобудування (наприклад ) то ми мали б літак, який міг би облетіти довкола земної кулі за 1 годину, витративши при цьому лише 2 літри пального і коштував би 400 доларів.

В той же час швидкість розвитку Високих інформаційних технологій та програмного забезпечення яке б їх реалізовувало залишається майже такою ж низькою, як і 20 років тому. При цьому розробка ІТ коштує надзвичайно дорого і значно перевищує вартість комп'ютерів, тоді як якість програмного забезпечення залишається низькою. В чому причина? Річ в тому, що компаніям, які займаються виготовленням комп'ютерної техніки не доводиться кожен раз винаходити транзистори, мікросхеми а також технологічні процеси, які дозволяють переходити від етапу до етапу. В той же час в галузі ІТ та ПЗ програмісти створюють кожну нову програму з нуля. Вихід знаходять дуже просто, компонуючи наче модулі існуючі ІТ, нарощуючи їх та вдосконалюючи за допомогою нових методів чи засобів. Те ж саме спостерігається з програмним забезпеченням. При цьому спостерігається відхід компаній від традиційної концепції клієнт-сервер і впровадження intranet-технології. Основна відмінність між цими двома підходами визначається самою природою Web – середовища, як множини незалежних документів і програм, динамічно зв'язаних між собою.


Найбільший прогрес серед комп'ютерних інформаційних технологій спостерігається у галузі розробки експертних систем. Експертні системи дають можливість спеціалісту одержувати консультації експертів стосовно будь-яких проблем, про які ці системами накопичили знання.

Розв’язання спеціальних задач вимагає спеціальних знань. Проте не кожна компанія може собі дозволити тримати у своєму штаті експертів по всім пов'язаним із її роботою проблемам, або навіть запрошувати їх щоразу, коли виникає якась проблема. Головна ідея використання технології експертних систем полягає в тому, щоб одержати від експерта його знання і, загрузивши їх у пам'ять комп'ютера, використовувати їх кожного разу, коли в цьому виникає необхідність. Все це надає можливість використовувати технологію експертних систем у якості систем, що дають поради.

Подібність інформаційних технологій, які використовуються в експертних системах і системах підтримки прийняття рішень, проявляється в тому, що обидві вони забезпечують високий рівень підтримки прийняття рішень. Проте між ними існують три суттєві відмінності:

Перша пов'язана з тим, що рішення проблеми в рамках систем підтримки прийняття рішень відображує рівень її розуміння користувачем і його можливості одержати й осмислити рішення. Технологія експертних систем, навпаки, пропонує користувачу прийняти рішення, яке виходить за рамки його можливостей.

Друга відмінність зазначених технологій проявляється у здатності експертних систем пояснювати свої міркування у процесі одержання рішення. Дуже часто ці пояснення виявляються більш важливими для користувача, чим саме рішення.

Третя відмінність пов'язана з використанням нового компонента інформаційної технології - знань.

Основними компонентами інформаційної технології, яка використовується в експертній системі, є: інтерфейс користувача, база знань, інтерпретатор, модуль створення системи.


Інтерфейс користувача. Спеціаліст використовує інтерфейс для введення інформації і команд в експертну систему та одержання вихідної інформації з неї. Команди містять у собі параметри, що спрямовують процес опрацювання знань. Інформація звичайно видається у формі значень, що присвоюються певним змінним.

Технологія експертних систем передбачає можливість одержувати в якості вихідної інформації не тільки рішення, але і необхідні пояснення.

Розрізняють два види пояснень:

• пояснення, що видаються за вимогою.

• пояснення отриманого рішення проблеми.

База знань. Вона містить факти, що описують проблемну галузь, а також логічний взаємозв'язок цих фактів. Центральне місце в базі знань належить правилам. Правило визначає, що варто робити в даній конкретній ситуації, і складається з умови, і дії, яку варто виконати у випадку виконання умови.

Всі правила, які використовуються в експертній системі, утворюють систему правил, яка навіть для відносно простої системи може містити у собі декілька тисяч правил.

Інтерпретатор. Це частина експертної системи, що виконує у певному порядку опрацювання даних, які знаходяться в базі знань. Технологія роботи інтерпретатора зводиться до послідовного розгляду сукупності правил (правило за правилом). Якщо має місце дотримання умови, що міститься в правилі, то виконується певна дія, і користувачу надається варіант вирішення його проблеми.

Крім того, у багатьох експертних системах уводяться додаткові блоки: база даних, блок розрахунку, блок введення і коректування даних. Блок розрахунку необхідний у ситуаціях, пов'язаних із прийняттям управлінських рішень. При цьому важливу роль грає база даних, де містяться планові, фізичні, розрахункові, звітні та інші постійні або оперативні показники. Блок введення і коректування даних використовується для оперативного і своєчасного відображення поточних змін у базі даних.

Модуль створення системи. Він служить для створення набору (ієрархії ) правил. Існують два підходи, що можуть бути покладені в основу модуля створення системи: використання алгоритмічних мов програмування і використання оболонок експертних систем.


Оболонка експертних систем являє собою готове програмне середовище, що може бути пристосоване для вирішення певної проблеми шляхом створення відповідної бази знань. У більшості випадків використання оболонок дозволяє створювати експертні системи швидше і легше в порівнянні з програмуванням.
2.1.5. Проблеми і перспективи використання інформаційних технологій

5.1 Старіння інформаційної технології

Для інформаційних технологій є цілком природним те, що вони застарівають і заміняються новими. Так, наприклад, на зміну технології пакетного опрацювання програм на великий ЕОМ в обчислювальному центрі прийшла технологія роботи на персональному комп'ютері на робочому місці користувача. Телеграф передав усі свої функції телефону. Телефон поступово витісняється службою експресс-доставки. Телекс передав більшість своїх функцій факсу й електронній пошті.

При впровадженні нової інформаційної технології в організації необхідно оцінити ризик відставання від конкурентів у результаті її неминучого старіння, тому що інформаційні продукти, як ніякі інші види матеріальних товарів, мають надзвичайно високу швидкість змінюваності новими видами або версіями. Періоди змінюваності коливаються від декількох місяців до одного року. Якщо в процесі впровадження нової інформаційної технології цьому фактору не приділяти належної уваги, цілком можливо, що до моменту завершення переходу фірми на нову інформаційну технологію вона вже застаріє і прийдеться вживати заходів щодо її модернізації. Такі невдачі з впровадженням інформаційних технологій звичайно пов'язані з недосконалістю технічних засобів, в той час як основною причиною невдач є відсутність або слабка пропрацьованність методології використання інформаційної технології.

5.2 Методологія використання інформаційної технології

Централізоване опрацювання інформації на ЕОМ обчислювальних центрів були першою історично сформованою технологією. Створювалися великі обчислювальні центри колективного користування, оснащені великими ЕОМ. Застосування таких ЕОМ дозволяло опрацьовувати великі масиви вхідної інформації й одержати на цій основі різноманітні види інформаційної продукції, яка потім передавалася користувачам. Такий технологічний процес був обумовлений недостатнім оснащенням обчислювальною технікою підприємств і організацій у 60 - 70-і рр.


Переваги методології централізованої технології:

• можливість звертання користувача до великих масивів інформації у вигляді баз даних і до інформаційної продукції широкої номенклатури;

• відносна легкість упровадження методологічних рішень по розвитку й удосконалюванню інформаційної технології завдяки їх централізованому прийняттю.

Недоліки такої методології очевидні:

• обмежена відповідальність нижчого персоналу, що не сприяє оперативному одержанню інформації користувачем, тим самим перешкоджаючи правильності виробітку управлінських рішень;

• обмеження можливостей користувача в процесі одержання і використання інформації

Децентралізоване опрацювання інформації пов'язане з появою в 80-х рр. персональних комп'ютерів і розвитком засобів телекомунікацій. Вона дуже істотно потіснила попередню технологію, оскільки дає користувачу широкі можливості в роботі з інформацією і не обмежує його ініціатив.

Перевагами такої методології є:

• гнучкість структури, що забезпечує простір ініціативам користувача;

• посилення відповідальності нижчої ланки співробітників;

• зменшення потреби в користуванні центральним комп'ютером і відповідно контролі з боку обчислювального центру;

• більш повна реалізація творчого потенціалу користувача завдяки використанню засобів комп'ютерного зв'язку.

Проте ця методологія має і свої недоліки:

• складність стандартизації через велику кількість унікальних розробок;

• психологічне неприйняття користувачами, що рекомендуються обчислювальним центром стандартів у готових програмні продукти;

• нерівномірність розвитку рівня інформаційної технології на локальних місцях, що в першу чергу визначається рівнем кваліфікації конкретного працівника.

Описані переваги і недоліки централізованої і децентралізованої інформаційної технології призвели до необхідності притримуватися лінії розумного застосування і того, і іншого підходу.


Такий підхід назвемо раціональною методологією і покажемо, як у цьому випадку будуть розподілятися обов'язки:

• обчислювальний центр повинен відповідати за створення загальної стратегії використання інформаційної технології, допомагати користувачам як у роботі, так і у навчанні, установлювати стандарт і визначати політику застосування програмних і технічних засобів;

• персонал, який використовує інформаційну технологію, повинен дотримуватися вказівок обчислювального центру, здійснювати розробку своїх локальних систем і технологій відповідно до загального плану організації.

Раціональна методологія використання інформаційної технології дозволить досягти більшої гнучкості, підтримувати загальні стандарти, здійснити сумісність інформаційних локальних продуктів та знизити дублювання діяльності.

5.3 Небезпека та труднощі використання інформаційних технологій

Складне програмне забезпечення має недоліки, якими можуть скористатися сторонні особи (хакери) і використати їх на свою користь. Так, наприклад, один хакер вкрав з кредитних карток Парекс банку біля 7000 доларів, з комп’ютерної бази поліції одного з міст Америки зникла вся база по автомобілям, що перебували у розшуку. Для попередження несанкціонованого доступу використовуються дуже дорогі системи захисту, а також вдосконалюється програмне забезпечення.

При використанні програмного забезпечення існує можливість втрати інформації, спричинена дією вірусів, які використовують його недоліки. У зв’язку з тим, що вартість інформації росте, втрати можуть бути суттєвими. Для захисту доводиться використовувати спеціальні програми – антивіруси. Беручи до уваги те, що зараз відбувається концентрація у сфері інформаційних технологій, перед користувачем постає дилема вибору платформи інформаційної технології, так як в майбутньому він буде залежати від свого постачальника програмного забезпечення.

Легкість тиражування інформаційних продуктів надає змогу з легкістю порушувати авторські права. Це стосується, в першу чергу, програмного забезпечення.

Висновки

Одним із засобів керування розвитком інтелекту і підвищення його організованості на сучасному етапі є інформатизація суспільства, що ґрунтується насамперед на розвитку інформаційних комп’ютерних технологій. Значення інформаційної технології величезне - вона формує передній край науково-технічного прогресу, створює інформаційний фундамент розвитку науки і всіх інших технологій. Головними, визначальними стимулами розвитку інформаційної технології, є соціально-економічні потреби суспільства, і саме зараз суспільство як ніколи зацікавлене в якомога швидшій інформатизації та комп'ютеризації всіх без винятку сфер діяльності.

Дуже важливою властивістю інформаційної технології є те, що для неї інформація є не тільки продуктом, але і вихідною сировиною. Особлива роль приділяється всьому комплексу інформаційної технології і техніки в структурній перебудові економіки убік наукоємності. Більш того, інформаційна технологія є свого роду перетворювачем всіх інших галузей господарства, як виробничих, так і невиробничих, основним засобом їхньої автоматизації, якісної зміни продукції і, як наслідок, їх переходу частково або цілком у категорію наукомістких. Пов'язаний з цим і працезаощаджувальний характер інформаційної технології, що реалізується, зокрема, у керуванні багатьма видами робіт і технологічних операцій.

Безсумнівною перевагою інформаційної технології є те, що вона сама створює засоби для своєї еволюції. Формування системи, що саморозвивається - найважливіший підсумок, досягнутий у сфері інформаційної технології.

Таким чином, усі вищевикладені риси інформаційної технології вказують на те, що вона й у майбутньому залишиться самим перспективним видом технології, що допомагає людині впевнено крокувати шляхом прогресу.
Контрольні питання


  1. Назвіть етапи розробки технологічних процесів.
  2. Проблеми і перспективи використання інформаційних технологій


  3. Назвіть основні характеристики експертної системи

  4. Які основні принципи побудови програмно-керованих ЕОМ ви знаєте?

  5. В чому полягає небезпека та труднощі використання інформаційних технологій?

Тема: Використання інформаційних та комп'ютерних технологій для автоматизації виробництва.

Частина 2. Автоматизація виробництва на основі електронно-обчислювальної техніки.

Роботизація та автоматизація виробництва.

Повторення термінів: автоматизація, роботизація, робот, програма, управління,

Повторення теми: Визначення та принцип будови автоматизованих систем.

Нові визначення: супервізорне і пряме числове програмне управління.

Вивчення нового матеріалу.

2.1. Числове програмне управління і його види.

2.2. Датчики, як засоби автоматизації виробництва.

2.3. Охорона праці та техніка безпеки під час роботи на автоматизованому обладнанні.

Роботизація та автоматизація виробництва Важливим засобом інтенсифікації виробництва є роботизація, тобто застосування у виробництві промислових роботів.

Промисловий робот — це технічний пристрій, призначений для виконання комплексу виробничих операцій в автоматичному режимі.

У виробництві застосовується велика кількість різновидів і типів роботів і робототехнічних комплексів від найпростіших до складних інтелектуальних роботів, здатних самостійно приймати рішення на основі отриманої інформації у складних виробничих умовах, адаптуватися до змін у навколишньому середовищі. У роботах і робототехнічних комплексах знайшли застосування останні досягнення інформаційної техніки: пристрої і система сприйняття інформації, цифрові пристрої і мікропроцесори для перетворення і обробки інформації, приводи робочих органів з цифровим програмним керуванням, сучасні програмні засоби. Для робототехнічного виробництва характерним є те, що виробництво здійснюється без участі або майже без участі людини. Застосування роботів дає змогу звільнити людину від важкої одноманітної праці, від роботи у шкідливих для організму умовах, а також у недоступних для людини середовищах


  Числове програмне управління і його види

Числове програмне управління використовується для автоматичного управління роботою різноманітних верстатів і механізмів.

При звичайному управлінні верстатом пристроєм управління є людина. Вона управляє роботою верстата за допомогою різноманітних виконуючих механізмів (речагів, кнопок , ручок і.т.д.) В автоматичному управлінні пристроєм управління є звичайний автомат, а в числовому програмному управлінні - комп'ютер. Він управляє роботою верстата за допомогою програми, яку для нього склала людина.

Переваги верстатів з числовим програмним управлінням над звичайними автоматичними верстатами в тому, що при зміні деталі, яка виготовляється верстатом, не потрібно переробляти сам верстат, а лише поміняти програму для комп'ютера що керує верстатом.

Види ЧПУ

В системах числового програмного управління положення і переміщення різноманітних частин верстата задається за допомогою чисел в трьохвимірній системі координат. При цьому задається також включення різноманітних пристроїв( двигунів, клапанів), і час виконання операції. В залежності від виду обладнання комп’ютер може використовувати різні принципи числового програмного управління, найбільш поширеними з яких являються супервізорне і пряме числове програмне управління.

В режимі супервізорного числового програмного управління комп’ютер одержує вхідну інформацію про хід технологічного процесу і в відповідності до заданого алгоритму управління може змінювати настройку регуляторів, що використовуються в технологічному обладнанні. Таким чином комп’ютер виконує функції зворотного зв’язку. Завданням супервізорного управління являється підтримка оптимальних умов технологічного процесу.

При прямому числовому управлінні комп’ютер безпосередньо керує виконавчим механізмом, виконуючи всі необхідні обчислення.

  Системи числового програмного управління


Для управління універсальними верстатами та іншим технологічним устаткуванням широко використовуються системи числового програмного управління (СЧПУ), в яких за допомогою набору цифр і букв однозначно задаються переміщення робочих органів верстатів і маніпуляторів, управління послідовністю і режимом обробки деталі, включення тих чи інших виконуючих механізмів верстата, момент зняття деталі і установки заготовки.

Програми систем з числовим програмним управлінням містять два основні види інформації: геометричну і технологічну. Геометрична інформація містить дані про форму деталей і потрібного для їх обробки інструменту а також вказує їх взаємне розміщення в робочому просторі верстата. Технологічна інформація містить відомості про послідовність вводу в роботу інструментів, про зміну режиму обробки, про зміну інструментів, про включення подачі охолоджуючої рідини і.т.д.

По своїй структурі системи числового програмного управління діляться на такі види:

1. розімкнуті

2. замкнуті

3. комбіновані

4. адаптивні

В основі роботи розімкнутих систем числового управління лежить принцип жорсткого управління. В них використовуються тільки управляючі дії закладені в програмі і на можливі зміни в технологічному процесі вони не реагують. В замкнутих системах крім основної управляючої програми використовується ще інформація про дійсні значення параметрів деталі, що обробляється. Така система враховує можливі відхилення в роботі обладнання. В комбінованих системах, управління основними параметрами деталі здійснюється замкнутими, допоміжними параметрами – розімкнутими каналами. В адаптивних системах застосовуються додаткові датчики інформації (сила різання, спрацювання інструмента) , яка використовується для коректування технологічного процесу.

2.2.2. Датчики, як засоби автоматизації виробництва

 Аналогові датчики

Переважна більшість об'єктів керування характеризується неперервними фізичними величинами, які поступають на вхід датчиків. Вихідним сигналом аналогового датчика є неперервна фізична величина.

За видом вхідної величини аналогові датчики поділяються на такі види: датчики руху (кутового і лінійного переміщення, швидкості прискорення), датчики сили, моменту, тиску, датчики наближення (індуктивні, ємнісні, магнітні), датчики температури, датчики витрати, хімічні і біохімічні датчики.

Датчики руху. Датчики руху широко застосовують для автоматизації технологічних процесів у машинобудуванні, наприклад, для автоматичного керування робочими органами різноманітних верстатів (токарних, фрезерних, шліфувальних тощо) і роботів. Датчики руху ґрунтуються на різноманітних фізичних принципах.

Лазерні датчики. Для вимірювання з високою точністю відстаней застосовуються останнім часом лазерні датчики, принцип дії яких ґрунтується на залежності часу проходження світловим імпульсом від відстані між предметами.

Датчики кутового переміщення. У верстатах, маніпуляторах, робототехнічних комплексах широко застосовується обертальний рух, тому вимірювання кутового переміщення в широкому діапазоні і з високою точністю дуже важливе. Найбільше поширення знайшли перетворювачі кутового переміщення в різницю фаз електричних коливань.

Датчики швидкості обертання. За формою вихідного сигналу датчики швидкості обертання поділяються на аналогові, імпульсні і цифрові. Як аналогові датчики швидкості обертання широкого застосування набули тахогенератори постійного і змінного струму.

Датчики прискорення (акселерометри). Датчики прискорення широко застосовуються в автоматичних системах керування рухомими об'єктами, зокрема літаками, ракетами тощо. Принцип дії акселерометрів ґрунтується на перетворенні прискорення у силу інерції відповідно до другого закону Ньютона Р = та. Далі сила перетворюється у переміщення, яке, в свою чергу, перетворюється в електричну величину (напругу, струм тощо).


Датчики сили, моменту, тиску. В цих датчиках сила, момент, тиск перетворюються на деформацію пружного елемента, сприймається датчиками, що називаються тензорезистора.

Бінарні, імпульсні датчики

Бінарні датчики — це датчики, вихідний сигнал яких може бути тільки у двох альтернативних станах, наприклад увімкнено-вимкнено. До бінарних датчиків належать датчики положення. Як датчики положення використовуються різного роду вимикачі. Одним з видів датчиків положення є так звані кінцеві вимикачі, які призначені для фіксації меж робочого ходу виконавчих пристроїв.

Імпульсні датчики мають вихідний сигнал у вигляді імпульсів. Найбільшого поширення набули імпульсні датчики кутового переміщення вала і положення (позиції) вала. Перетворення кутового переміщення в кількість імпульсів може ґрунтуватися на таких фізичних принципах: відбивання і переривання світлового потоку (фотоелектричні імпульсні датчики), стрибкоподібна зміна взаємної індуктивності (індуктивні імпульсні датчики) або взаємної ємності (ємнісні імпульсні датчики) тощо. Недоліком імпульсних датчиків є великі похибки під час перебою в роботі і пропуск одного або кількох імпульсів.

 

Цифрові датчики

Цифрові датчики перетворюють вхідну фізичну величину (здебільшого це кутове чи лінійне переміщення) у код, тобто в одному пристрої суміщено чутливий елемент і аналого-цифровий перетворювач. Для аналого-цифрового перетворення кутового чи лінійного переміщення використовують ряд паралельних чи концентричних доріжок, кожна з яких поділена на однакові ділянки. Властивості двох сусідніх ділянок кожної доріжки різко відрізняються одна від одної, наприклад: прозора-непрозора, намагнічена-ненамагнічена, провідна-непровідна тощо. На кожну доріжку встановлено чутливий елемент, що фіксує, яка саме ділянка знаходиться у даному положенні. Сукупність вихідних сигналів чутливих елементів є кодом кутового чи лінійного переміщення відносно початкового положення.


3розряд

Виконавчі механізми

Для здійснення впливу системи автоматичного керування призначені виконавчі пристрої або механізми. Якщо датчики перетворюють фізичні величини, що характеризують об’єкт керування, в електричний сигнал,  то виконавчі пристрої здійснюють обернену дію, перетворюють сигнал системи керування у фізичну величину, що змінює перебіг технологічного процесу у потрібному напрямі.

У сучасних автоматичних системах керування основні операції обробки інформації виконує комп'ютер або мікропроцесор, тому виконавчі пристрої мають здійснювати перетворення цифрового вихідного сигналу комп'ютера у фізичну величину. Наприклад, у верстатах з числовим програмним управлінням (ЧПУ) вихідний цифровий сигнал з керівного мікропроцесора перетворюється у переміщення робочого органі верстата (різця, фрези тощо) і переміщення деталі, що обробляється на цьому  верстаті. У хімічних процесах цифровий сигнал перетворюється у переміщення робочих органів, що регулюють надходження вхідних  реагентів, температуру в реакторі тощо.                      

У складі виконавчого пристрою можна виділити дві частини:
малопотужну частину, яка складається з перетворювача і підсилювача, і потужну частину, що складається з потужного перетворювача  і вихідного виконавчого механізму. В деяких виконавчих механізмах окремі частини можуть бути відсутніми.

Виконавчі механізми характеризуються такими параметрами, як: точність, робочий діапазон, швидкодія, потужність, габарити тощо.

Виконавчі механізми поділяються на двопозиційні (бінарні) й аналогові.

 
Двопозиційні виконавчі механізми

У системах автоматичного керування досить поширені бінарні виконавчі механізми. За родом фізичної величини двопозиційні виконавчі пристрої поділяються на електричні, механічні, гідравлічні, пневматичні тощо.


Електричні двопозиційні виконавчі пристрої це: вимикачі, перемикачі, комутатори, контактори, реле тощо.

Потужність вихідних сигналів комп'ютера дуже мала (<100 Вт), тому безпосередньо подавати такий сигнал на виконавчі пристрої не можна. Їх необхідно спочатку підсилити. Для цього використовуються керовані вимикач

Поняття про пристрої перетворення інформації

У системах автоматичного керування існує два потоки інформації: перший потік — це інформація про об'єкт керування, яка сприймається датчиками через канали, і засоби обробки і поступає у систему автоматичного керування; другий потік — це керівна інформація, яку видає комп'ютер системи автоматичного керування на виконавчі пристрої через засоби обробки інформації. 

Аналого-цифрове перетворення

Вимірювальний перетворювач, який здійснює дискретизацію аналогового сигналу, квантування та кодування сигналу, називається аналого-цифровим перетворювачем (АЦП). Аналого-цифровий перетворювач є невід'ємною складовою частиною будь-якого цифрового приладу. Мікроелектронна промисловість випускає аналого-цифрові перетворювачі у вигляді однієї або кількох мікросхем.

Методи аналого-цифрового перетворення. Методи аналого-цифрового перетворення поділяються на:

-  методи зіставлення;

-  методи зрівноважування.

У методах зіставлення аналого-цифрове перетворення здійснюється за один прийом або такт, тобто з максимальною швидкістю. Щоб домогтися цього, потрібно за допомогою міри відтворити всі N значення, на які квантується діапазон, тобто міра має бути багатоканальною .

У методах зрівноважування аналого-цифрове перетворення здійснюється за кілька тактів. Методи зрівноважування поділяються на методи слідкуючого і розгортального зрівноважування.

Цифрово-аналогове перетворення


У цифрових системах автоматичного керування керівний комп'ютер оперує з сигналами у вигляді двійкових чисел. Щоб передати ці сигнали для керування виконавчими органами, їх потрібно перетворити в аналогову форму. В аналогову форму потрібно також перетворити опорні сигнали для аналогових регуляторів.

Пристрій, який перетворює цифрові сигнали в аналогові, називається цифро-аналоговим. перетворювачем (ЦАП).

Цифро-аналогові перетворювачі складаються з опорного джерела напруги з високою стабільністю, матриці резисторів і набору електронних ключів. Використовуються два види матриці резисторів. У матриці пертого виду опір наступного резистора вдвічі більший за опір попереднього. Таким чином, опори резисторів матриці відповідають розрядам двійкового числа. Якщо резистори матриці з'єднати паралельно й увімкнути до опорного джерела стабільної напруги, то через резистори матриці протікатимуть струми, значення яких відповідатимуть розрядам двійкового числа.

Цифрова обробка сигналів

Після введення інформації в комп'ютер здійснюється її обробка цифровими методами із застосуванням програмного забезпечення. Розглянемо основні способи обробки інформації, ака поступає від датчиків у комп'ютер.

Компенсація дрейфу. Дрейфом називається хаотичний, непередбачуваний вихідний сигнал аналогових пристроїв (датчиків, операційних підсилювачів тощо) за умови, що вихідний сигнал цього пристрою дорівнює нулю. Дрейф накладається на корисний сигнал і спотворює його. Щоб компенсувати дрейф, його періодично запам'ятовують, викликаючи на цей час вхідний сигнал, і віднімають від кожного значення сигналу.

Перевірка достовірності сигналу. Щоб переконатися у достовірності сигналу, слід перевірити, чи значення сигналу не виходять за межі робочого діапазону датчика. Вихід значень за межі робочого діапазону свідчить про аварійну ситуацію. Крім того, потрібно перевірити, чи швидкість зміни сигналу не виходить за межі діапазону швидкостей.


Статистична обробка сигналу. Сигнали, що поступили в комп'ютер, обробляються: обчислюється середнє значення, середнє квадратичне відхилення. Значення сигналів, що різко відхиляється від середніх значень, слід відкинути.

Цифрова фільтрація. Крім аналогової фільтрації, над сигналами у цифровій формі можна здійснювати цифрову фільтрацію. Цифрові фільтри, на відміну від аналогових, реалізуються програмно. Це дає змогу просто змінювати параметри фільтра, реалізувати фільтри високих порядків. Цифрові фільтри мають значнобільшу стабільність характеристик ніж аналогові.

Лінеаризація. Датчики фізичних величин, що використовуються в системах автоматичного керування мають здебільшого нелінійну залежність між вхідним і вихідним сигналами. Цифрові сигнали, що обробляються системою автоматичного керування, мають бути лінійно залежними від відповідних вхідних сигналів. Щоб зробити цю залежність лінійною, необхідно здійснити нелінійне перетворенн, обернене до нелінійного перетворення датчика. Така процедура називаєтьс лінеаризацією датчика.

Автоматичний контроль і автоматичний захист

Говорячи про автоматизацію виробництва не можна не згадати про різноманітні автоматичні пристрої, які там використовуються. Тих пристроїв дуже багато, всіх їх розглянути неможливо тому розглянемо основні види автоматів, які відрізняються характером роботи, яку вони виконують. Всю сукупність автоматичних пристроїв створених людиною можна поділити на такі чотири групи:

- Пристрої автоматичного регулювання

- Пристрої і системи автоматичного управління

- Пристрої автоматичного контролю

- Пристрої автоматичного захисту

Важливою ланкою будь-якого автоматизованого процесу являється автоматичний контроль його параметрів. Це звільнює людину від спостерігання за технологічним процесом. Пристрої автоматичного контролю виконують слідуючі функції:

-  Дають кількісну оцінку фізико-хімічних властивостей твердих, рідких і газоподібних тіл (тиск, температура, вологість і.т.д.)


-  Визначають геометричні розміри деталей в процесі обробки і після неї

-  Оцінюють якість виконаних робіт

-  Ведуть облік результатів виробництва.

При виході за межі допустимих норм параметрів, які контролюються пристроями автоматичного контролю,  пристрої автоматичного контролю зразу сповіщають про це пристрої управління.

Серед систем автоматичного контролю виділяються системи автоматичної сигналізації, які сповіщають людину про хід технологічного процесу , про  виникнення аварійних ситуацій.

Пристрої автоматичного захисту теж контролюють деякі параметри технологічного процесу, але при наближенні аварійної ситуації вони не тільки сповіщають про це, а й припиняють технологічний процес.
2.1.3.  Охорона праці та техніка безпеки під час роботи на автоматизованому обладнанні.

Правила безпечної роботи діляться на загальні для всіх працівників і спеціальні, складені для кожної групи спеціальностей.

Загальні правила безпечної роботи при ремонті і налагоджуванні верстатів і ліній зводяться до наступного:

1. Перед початком роботи на лінії необхідно переконатись у повній її справності і наявності заземлення всіх агрегатів, що входять до лінії.

2. Регулювати, ремонтувати, змащувати, перевіряти натяг пасів і ланцюгів, нагрівання підшипників, електродвигунів і все інше можна лише при повній зупинці всіх агрегатів лінії.

3. Інструмент, що встановлюється на вали чи шпинделі, має бути відбалансований. Забороняється працювати тупим і несправним інструментом.

4. Не допускається використовувати будь-які предмети для гальмування різального інструменту, що обертається за інерцією після виключення верстатів.

5. Не дозволяється перевантаження обладнання.

6. Забороняється зберігати на обладнанні лінії заготовки, готові деталі, інструмент, обтирально-мастильні матеріали і т.п.;

7. Працювати при несправних огородженнях, запобіжних блокувальних і гальмівних пристроях або при їх відсутності.


8. При раптовому припиненні подавання струму і при будь-якому навіть короткочасному відході оператора від лінії необхідно вимкнути всі електродвигуни.

9. Перед кожним вмиканням лінії необхідно переконатися, що її вмикання нікому не загрожує.

10. Забороняється подавати в лінію заготовки розмірами, більшими або меншими від передбачених технологічним процесом.

11. Вимірювання розмірів деталі, що обробляється, на робочому ході верстата при відсутності спеціальних пристроїв заборонено.

12. При виникненні невластивої вібрації лінію слід вимкнути і вжити заходів для її усунення; перевірити кріплення інструменту, балансування і т.п.

13. Забороняється налагоджування без ознайомлення з паспортом лінії та настановами з її експлуатації.

14. Усі роботи з налагоджування лінії можна виконувати лише при вимкненому вхідному рубильнику.

15. На час виконання ремонтних чи налагоджувальних робіт біля лінії встановлюється табличка з написом "Не вмикати, працюють люди!"

16. Знімати зі шківів і надівати на них паси, відкривати огородження можна лише після повної зупинки частин, що обертаються.

17. При одночасній роботі на лінії декількох робітників слід заздалегідь погодити їх дії так, щоб вони не заважали один одному і не могли травмувати себе.

18. Після закінчення налагодження наладчик зобов'язаний перевірити, чи не залишилося на лінії налагоджувального інструменту, кріпильних деталей та інших предметів; поставити на місце огорожі, пилостружкоприймачі і запобіжні пристрої та перевірити надійність їх кріплення.
Контрольні запитання:


  1. Що називають роботизацією?

  2. Що називають промисловим роботом?

  3. Що є характерним для роботехнічного виробництва?

  4. Від чого звільнили людину роботи?

  5. Для чого використовують ЧПУ?
  6. В чому полягає перевага ЧПУ над автоматичним керуванням?


  7. Які є найбільш поширені види ЧПУ?

  8. Яке завданням виконує супервізорне керування ?

  9. При якому числовому управлінні комп’ютер безпосередньо керує виконавчим механізмом?

  10. Які пристрої призначені для здійснення впливу системи автоматичного керування?

  11. Для чого призначені виконавчі пристрої чи механізми?

  12. Що мають здійснювати виконавчі механізми?

  13. Які дві частини виділяють  у виконавчих пристроях?

  14. Якими параме6трами характеризують виконавчі механізми?

  15. Чим характерні аналогові датчики?

  16. Де застосовують датчики руху?

  17. Коли застосовують лазерні датчики?

  18. Який принцип дії датчиків прискорення?

  19. Які два основні види інформації містять СЧПУ?

  20. Як ділять СЧПУ за структурою?

  21. Чим характерні розімкнуті СЧПУ?

  22. Чим характерні замкнуті СЧПУ?

  23. Чим характерні комбіновані СЧПУ

  24. Що називають бінарним датчиком?

  25. Чим характерні імпульсні датчики?

  26. Який є недолік у імпульсних датчиків?

  27. На які групи ділять автоматичні пристрої?

  28. Які функції виконують пристрої автоматичного контролю?

  29. Які системи виділяють серед систем автоматичного контролю?

  30. Чим характерні пристрої автоматичного захисту?

Список літератури





  1. Бройдо В. Л. Підручник “Інформатика”, М., «Фінанси та статистика», 2004. – 336с.

  2. Багриновський К.А. Нові інформаційні технології», М., ЭКО, 2006. – 441с.

  3. Каpатигін С. Бази даних: найпростіші засоби опрацювання інформації; системи управління базами даних, М., ABF, 2005. – 330с.

  4. Крилов І. В. Інформаційні технології: теорія і практика, М., Центр, 2006. – 415с.

  5. Кондратова С. Інформаційні технології в управлінні. –К., МАУП. – 412с.

  6. Малиновській Б.М. Історія обчислювальної техніки, К., Лотос, 2005. – 511с.


  7. Барсуков В. Нова інформаційна технологія: види та сфери застосування // Обчислювальна техніка та її застосування. – №6, 2007. – С.15-19.

  8. http://it.ridne.net/

  9. http://www.it-safety.org.ua/index_u.htm

  10. http://www.icfcst.kiev.ua/museum/museum-map_u.html

  11. Енциклопедія сучасної техніки. «Автоматизація виробництва і промислова електроніка»



<< предыдущая страница