Программно-перестраиваемые пневматические структуры в системах управления технологическими процессами

• Автор: Комков, Андрей Зинурович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1. Применение пневмоавтоматики в отраслях

промышленности

1.1 Тенденции развития и современное состояние пневмоавтоматики

и пневмоники

1.2 Анализ принципов построения пневматических средств автоматизации.

1.3 Анализ пневматических средств автоматизации с перестраиваемой структурой

1.4 Применение пневматических средств автоматизации.

1.5. Постановка задачи исследования.

1.6. Выводы.

2. Анализ и моделирование программноперестраиваемых пневмоструктур
2.1 Анализ и обоснование принципов построения матричных пневмоструктур
2.2 Логическая модель программируемых структур
2.2.1 Программнопересграиваемые модули
2.2.2 Анализ логической модели программноперестраиваемых модулей
2.2.3 Графовые модели структурной организации программноперестраиваемых пневмоматриц.
2.2.4 Алгоритм определения карт настройки памяти.
2.3 Моделирование пневматических систем управления с перестраиваемой структурой
2.4 Моделирование и параметрический синтез элементов пневматических систем управления
2.4.1 Моделирование информационных линий связи пневмоматрицы.
2.4.2 Моделирование элементов связи информационных шин пневмоматрицы.
2.6 Выводы
3. Техническая реализация и практические приложения матричных пневмоструктур в управляющих системах
3.1 Конструктивная реализация программноперестраиваемой матрицы мембранного типа для пневматических систем управления дискретного действия
3.2 Конструктивная реализация программноперестраиваемой матрицы
с ниппельными элементами связи
3.3 Применение матричных пневмоструктур в конструкции пневматического оптимизатора
3.3.1 Принципы построения и техническая реализация пневматического оптимизатора
3.3.2 Синтез пневматического оптимизатора с применением матричных пневмоструктур
3.4 Управляющая аппаратура регулирования давления
3.5 Применение матричных пневмоструктур в робототехнических комплексах.
3.6 Создание пневматических полей памяти на основе матричных структур.
3.7 Реализация устройств автоматики с минорантным резервированием
3.8 Выводы.
Заключение
Литература


В СССР такая система средств получила название агрегатной унифицированной системы (АУС). Каждый блок системы АУС представлял собой прибор, выполняющий определенную математическую операцию. В -х годах приборы АУС были основными средствами, используемыми при построении разнообразных одно- и многоконтурных систем регулирования. Применение АУС заметно расширило возможности пневмоавтоматики при построении систем управления непрерывными технологическими процессами. Однако, агрегатный принцип построения не давал возможности создания систем оптимального управления целыми технологическими установками. Радикальное изменение возможностей пневмоавтоматики связано с созданием и использованием в ней элементной базы универсального назначения. В СССР в начале -х гг. УСЭППА [3, , , , , ] (универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики). На базе УСЭППА создан комплекс типовых приборов — система «Старт», заменившая и перекрывшая АУС по функциональным возможностям, создан агрегатизированный комплекс средств централизованного контроля и управления многими непрерывными технологическими процессами — система «Центр» [4]. В конце -х годов независимо друг от друга в СССР и США был разработан новый способ построения пневматических элементов и приборов, основанный на эффектах взаимодействия потоков между собой и с твердыми стенками (элементы называются струйными, приборы, построенные на этих эффектах, - струйной техникой) [1, 4]. Отсутствие подвижных частей определяет долговечность, быстродействие и простоту таких элементов и выгодно отличает их от элементов и блоков системы АУС и УСЭППА, содержащих упругие и подвижные детааи. С появлением струйной техники (пневмоники) области применения пневматических систем перекрываются с областями применения электроники. Пневматические схемы вычислительной техники имеют как аналоговые, так и цифровые элементы [, ,]. Элементы и устройства струйной техники изготавливают преимущественно из пластмасс посредством прецизионного литья, штамповки или фотохимического травления, при которых на поверхности плоских пластин создаются углубления — струйные элементы и коммуникационные каналы. При перекрытии таких пластин крышками с отверстиями для подвода и отвода воздуха (питание, входные и выходные сигналы) получают готовые устройства струйной техники. Струйные элементы различных типов применяют в системах пневмоники низкого давления (избыточные входные и выходные давления ~0,1—1 кн/м2) и в комбинированных струйно-мембранных системах автоматики (максимальные стандартные давления входных и выходных сигналов системы ~ 0 кн/м2). В устройствах иневмоники применяют активные элементы, имеющие входные и выходные каналы и канал питания, и пассивные элементы, в которых канал питания отсутствует. Питание устройств пневмоники осуществляется от компрессоров, от баллонов со сжатым воздухом либо от центральной системы питания, в которую воздух нагнетается компрессором. Для обеспечения безотказной работы приборов иневмоники в условиях, когда воздух содержит пыль, система питания выполняется полузамкнутой (часть воздуха с выходов пневмоэлементов поступает обратно в каналы питания) и в зоне расположения элементов создаётся небольшое избыточное давление, препятствующее проникновению частиц ныли извне. Основные элементы струйной техники предназначены для работы с малыми затратами энергии (обычно - ‘ вт); по аналогии с этими элементами строят струйные переключатели мощных потоков газа для управления вентиляционными системами, для совершенствования процессов улавливания дыма, выходящего из заводских труб, для управления тягой реактивных двигателей летательных аппаратов. На тех же принципах, на которых основано действие устройств пневмоники, создают устройства гидравлической струйной техники [,]. Приоритет создания струйной техники принадлежит СССР. Разработки и исследования элементов и устройств струйной техники ведутся во многих странах мира. Динамика увеличения количества заявок и выдачи патентов по струйной пневмоавтоматике в США в период с по г.