АВТОМАТИКА ЖӘНЕ ТЕЛЕМЕХАНИКА ЖҮЙЕЛЕРІН ЖОБАЛАУ

Transcript

1 Умаров Амангелді Рахымбердіұлы Умаров Амантұр Амангелдіұлы АВТОМАТИКА ЖӘНЕ ТЕЛЕМЕХАНИКА ЖҮЙЕЛЕРІН ЖОБАЛАУ Оқу құралы А.Ясауи атындағы ХҚТУ оқу-әдістемелік кеңесінің шешімімен ЖОО 5В Автоматтандыру және басқару мамандығы үшін оқу құралы ретінде пайдалануға ұсынылған Түркістан 2013

2 УДК (075.8) ББК Р е ц е н з е н т т е р: техн.ғ.к., доцент Ә. Төлеп, ф-м.ғ.к., доцент Н. Алымов техн.ғ.к., доцент З. Тукубаев Умаров А. Р., Умаров А. А. У-51 Автоматика және телемеханика жүйелерін жобалау: Оқу құралы / ЖОО Автоматтандыру және басқару мамандықтары үшін. Түркістан: Тұран баспаханасы, б.: илл. Оқу құралында автоматика және телемеханика жүйелерін (АТЖ) жобалаудың негізгі принциптері қарастырылған: жобалауда қолданылатын нормативты құжаттар мен стандарттар, жобалау кезеңдері мен әдістері, конструкторлық-жобалау жұмысы, автоматты жобалау жүйелері (САПР), радиоэлектронды аппаратура (РЭА) схемалары ж әне оларды синтез жасау ережелері; АТЖ жұмысын зерттеу мен оптимизациялау әдістері. Басты назар автоматика және телемеханика схемаларын құрастыруға, бақылау-өлшеуіш аспаптар мен аппараттар (КИПиА) және техникалық құралдар таңдауға арналған. Оқу құралында теориялық, зертханалық және СӨЖ тапсырмалары берілген. Қосымшада салалық терминдер мен ұғымдар келтірілген. ЖОО Автоматтандыру және басқару мамандықтары үшін дайындалған. Оқулықты автоматика, электроника, радиотехника жүйелерін құрастыратын және шығаратын мекеме конструкторжобалаушылары, қауіпсіздік техника және КИПиА инженерлері де пайдалануы мүмкін. ОҚУ ҚҰРАЛЫ АМАНГЕЛДІ РАХЫМБЕРДІҰЛЫ У М А Р О В АМАНТҰР АМАНГЕЛДІҰЛЫ У М А Р О В Автоматика және телемеханика жүйелерін жобалау ISBN Умаров А.Р., Умаров А.А

3 3 А Л Ғ Ы С Ө З Оқырмандар назарына ұсынылған кітап ЖОО 5В Автоматтандыру және басқару мамандығының Автоматика және телемеханика жүйелерін жобалау пәнін оқитын студенттеріне арналады. Автоматика және телемеханика жүйелерін жобалау пәні кәсіби пән болып есептеледі және Автоматика құрылғылары мен элементтері пәнінің жалғасы болып табылады. Бұл оқу құралында автоматика және телемеханика жүйелерін (АТЖ) жобалаудың негізгі принциптері келтірілген. Атап айтқанда: жобалауда қолданылатын нормативтік құжаттар мен стандарттар, жобалау кезеңдері мен әдістері, конструкторлық-жобалау жұмысы, автоматты жобалау жүйелері (САПР), радиоэлектронды аппаратура (РЭА) схемалары және оларды синтез жасау ерекшеліктері; АТЖ жұмысын зерттеу мен оптимизациялау әдістері. Басты назар автоматика схемаларын құрастыруға, яғни, бақылау-өлшеуіш аспаптар мен аппараттар (КИПиА) таңдауға арналған. Бірінші тарау автоматика және телемеханика жүйелерін жобалау және техникалық стандарттарды сипаттауға арналады. Яғни, АТЖ жүйелерін басқарудың фундаменталды принциптері; АТЖ жүйелерін жобалау мен моделдеу әдістері; автоматика, электроника, радиотехника және конструкторлық-жобалау саласындағы стандарттар қарастырылады. Екінші тарауда техникалық жобалау кезеңдері сипатталады. Яғни, сынақ-конструкторлық жұмыс ерекшеліктері (техникалы қ талаптар мен жағдайлар); техникалық өнім жасау: бұйым, бөлшек, комплект пен комплекс, бөлшектерді конструкциялау әдістері. РЭА құрастырудың негізі болып табылатын печатты монтаж; техникалық талаптар мен жағдайлар; сынақ-конструкторлық құжаттама дайындау (электр схемалар және оларды орындауға қойылатын талаптар) және автоматты жобалау жүйелері (СИАМ, P-CAD 2001) келтіріледі. Үшінші тарау бақылау-өлшеуіш аспаптар мен аппараттарды (КИПиА) таңдау ережелеріне арналады. Сонымен қатар басқару объект (БО) қызметін зерттеу әістері: аналитикалық әдіс пен эксперименталды әдіс; статикалық және динамикалық сипаттамалар; КИПиА және техникалық құралдарды таңдау ережелері; АТЖ жүйесін реттеудің үзіліссіз заңын қамтамасыз ететін реттеуіштер (П-, ПИ-, ПИД-реттеуіш); реттеу заңын таңдаудың қарапайым әдісі кіреді.

4 Оқу құралын АТЖ жүйелерін құрастырушы және өндіруші мекемелерінің конструктор-жобалаушы инженерлері де пайдалануы мүмкін. Осындай мекеме конструкторлары стандартты элементтер мен құралдарды өздері шығармайды. Олар өндірісте кеңінен пайдаланылатын элементтер арасынан өзіне керегін таңдайды. Берілген техникалық тапсырма бойынша қажетті элементті таңдау үшін автоматика, электроника және радиотехника саласының стандарттарын, техникалық жағдайларды, т.б. жақсы білу керек. Яғни, сауатты техник-маман болу қажет. Авторлар кітап рецензенттеріне: ф.-м.ғ.к., доцент Н. Алымов, техн.ғ.к., доцент Ә. Төлеп, техн.ғ.к., доцент З. Тукубаев мырзаға алғыстарын білдіреді. Авторлар доцент Т.Қойшиева, доцент Қ.Әміртаев және магистроқытушы Ә.Аманов мырзаға алғысын білдіреді, олардың берген ұсыныстары мен кеңестері оқу қүралының мазмұнын жақсартуға және толықтыруға үлкен көмегін тигізді. Ұсынылып отырған еңбекке өз үлестерін (ұсыныс, ескерту және кемшіліктер көрсету) қосқан оқырмандарға авторлар алдын-ала ризашылығын айтады. Авторлар 4

5 5 К І Р І С П Е Біздің елде ғылыми-техникалық прогресының даму факторы болып саналатын а в т о м а т т а н д ы р у және б а с қ а р у саласына үлкен назар аударылады. ҚР Индустриалды даму бағдарламасы аясында барлық өндірістік және өндірістік емес салаларды кешенді автоматтандыру жұмысы жоспарланған. Яғни, ақылды автоматтарға, ақылды жобалаушы-конструкторлық мекемеге өту керек делінген. Қазақстанда шығарылған өнім соңғы ғылым мен техника жетістіктеріне негізделіп, эстетикалық әдемі, бәсекеге қабілетті болу керек. Өнеркәсіпті, ауыл шаруашылығын, медицинаны, темір жолды, машина жасауды, т.б. автоматтандыру дегеніміз адамды механикалық қайталанатын және көп шығын жасайтын және тиімсіз амалдардан босатып, жоғары сапалы, сенімді автоматтандырылған жүйе ендіру; олар еңбекті тиімді ұйымдастырып, оптималды режиммен қамтамасыз етеді. Жалпы өндірістің тиімділігін арттыру, өнім сапасын арттыру автоматика және телемеханика жүйесінің негізін құрайтын радиоэлектронды аппараттарсыз мүмкін емес. Оны құрастыру және жобалау автоматика мен радиоэлектрониканың принциптерін білуді қажет етеді. Автоматика және телемеханика саласына үлесін қосқан ғалымдар туралы айтсақ, онда оларды келесі саларға бөлуге тура келеді: басқару техникасы, электротехника, электроника, электромагниттік техника, электронды аспаптар мен аппараттар, радиотехника, электр машина жасау техникасы, және т.б. Басқару техникасы (техникалық кибернетика) бойынша Ляпунов А. (орны қтылық туралы теорема), Котельников В. (кодтау теоремасы), Михайлов М. (орны қтылық туралы теоремасы), Калман Е. (Калман фильтрі), Глушков В., Лебедев С. (алғашқы ЭЕМ), т.б. Электротехниканың негізін қалаушылар: Георг Симон Ом (Ом заңы, 1826 ж.), Андре Мари Ампер (Ампер заңы), Алессандро Вольта (электрограф, электрометр), Густав Роберт Кирхгоф (Кирхгоф за ңы) жатады. Радиотехниканың негізін қалаушылар: Кулон Ш. (Кулон за ңы); Генрих Рудольф Герц (айнымалы ток за ңдары), Попов А. (ал ғашқы радиоқабылдағыш пен радиотаратқыш, 1905 ж.); Лодыгин А. (электровакуумды лампа); Папалекси Н. (электронды лампа, 1914 ж.);

6 Бонч-Бруевич М. (генераторлы лампа, 1921 ж.); Розинг Б. мен Рожанский Д. (электронды теледидар); Эдисон Т. (диод); Бардин Д. мен Браттейн В. (т ранзистор, 1948 ж.); Иоффе А. (жартылай өткізгіштер); Электромагниттік техника саласына кеңес ғалымдары: Акулов Н., Аркадев В., Балашов Е., Бардиж В., Крайзмер Л., Ландау Л., Розенблат М., Сотсков Б., Шамаев Ю., және т.б. үлесін қосты. Электр машинажасау техника саласына үлес қосқан ғалымдар: Фарадей М. (электромагниттік индукция, 1821), Максвелл Д., Ленц Э., Якоби Б., Тесла Н., Яблочков П., Доливо-Добровельский М. (трансформатор), және т.б. Отандық автоматика және телемеханика саласы да даму үстінде. Біздің елде (Қазақ ССР кезінде) басқару техника саласының дамуына үлес қосқан ғалымдар: Жаутықов О., Оразбаев Б., Сәтпаев Қ. (кен орындары), Сұлтанғазин Ө. (космос), Тынышпаев М. (темір жол), Ашимов А. (өндірісті басқару) т.б. Тәуелсіздік алған соң Қазақстан көптеген жетістіктерге жетті: Астана қ. Электровоз және теловоз зауыты, Қарағанды ауыл шаруашылық ұшақтар мен тікұшақтар зауыты, Орал кеме зауыты, Шу тепловоз зауыты, Қордай күн электростанциясы (ал ғашқы рет), т.б. салынды. Соңғы уақытта радиотехника мен автоматика саласы дамудың бірнеше кезеңдерінен өтті. Олардың әр кезеңі аппаратура орындайтын функция санын бірден азайтты, күрделігін көбейтіп, салмағы мен габариттерін азайтты және тұтынатын энергияны төмендетті. Мысалы, бірінші буын (поколение) аппарат урасы электронды лампа арқылы жасалған. Екінші буын аппаратурасы жартылай өткізгіштік аспаптар (транзистор, тиристор, т.б.) ар қылы іске асырылған. Орта деңгейдегі интегралды микросхемалар құру және пайдалану үшінші буынға жатады. Төртінші буын аппаратурасы интеграциялаудың жоғары деңгейіндегі микросхемаларға, бағдарламалық логикаға (контроллер, микропроцессорлық кешен, т.б.) негізделеді. Оқу құралында радиоэлектронды аппаратураның үшінші және төртінші буыны қарастырылып, тиімді және жоғары сапалы автоматика және телемеханика жүйелерін жобалау жұмысы сипатталады. Автоматика және телемеханика жүйелерін жобалау үйреніп жатқан жас мамандарға автоматика және телемеханика жүйелерін 6

7 құру, ендіру және эксплуатация жасаудың үлкен мәселелері қойылып тұр. Автоматика және телемеханика жүйелерін жобалау пәні Автоматтандыру және басқару мамандығы бойынша кәсіптік пәндерге кіреді және Электротехниканың теориялық негіздері, Электроника, Дискретті математика, Автоматика құрылғылары мен элементтері, Сызықты және бейсызықты реттеу жүйелерінің теориясы, Басқару объектілерін моделдеу және идентификациялау, Техникалық өлшемдер және аспаптар, Инженерлік және компьютерлік графика, пәндерімен тығыз байланысты. Біздің елде өтетін Экспо-2017 халықаралық көрме Қазақстан Республикасының техника саласындағы ғылыми потенциалын көрсететін, болашақ инженер-мамандар дайындауға үлкен қуат беретін іс-шара болуға тиісті. Қазақстан 2050 Стратегияның негізгі бағыттарына: экономикалық саясатты, кәсіпкерлікті жан-жақты қолдау, әлеуметтік саясат принциптері, білім және кәсіби біліктілік, мемлекеттілікті, қазақстандық демократияны дамыту, салиқалы сыртқы саясат және қазақстандық патриотизм жатады. Осының ішінде білім және біліктілік туралы мәселе маңызды мәселе. Яғни, Елдің болашағы білікті маманда деген Елбасы сөзін алға қойып, оқулықтың бірден бір мақсаты - Қазақстанның автоматика саласы үшін кәсіби маман дайындау болып есептеледі. 7

8 Тарау 1. АВТОМАТИКА ЖӘНЕ ТЕЛЕМЕХАНИКА ЖҮЙЕЛЕРІН ЖОБАЛАУ ЖӘНЕ ТЕХНИКАЛЫҚ СТАНДАРТТАРҒА ШОЛУ ЖАСАУ 1. Автоматика және телемеханика жүйелеріне кіріспе Автоматика және телемеханика деп өндірістік процестермен басқару және бақылау жасайтын техниканың бір саласын айтады. Автоматика және телемеханика жүйелері еңбек өнімділігін өсіріп, өндіріс жағдайын жақсартады. Бұл құрылғылар нақты өндіріс саласының барлық техникалық кешенін тиімді пайдалануға мүмкіндік береді. Автоматика және телемеханика жүйелері (АТЖ) өндірістік процестерді басқарғанда және бақылағанда жасалатын адам еңбегін ауыстырады. Ең жетілген және жалпы автоматика жүйесі болып автоматты реттеу жүйесі (АРЖ) болып табылады. Автоматика жүйесінің қызметі біртұтас жүйе немесе екі құрамдас бөлікке бөлінуі мүмкін: автоматты бақылау және автоматты басқару. Автоматты бақылау жүйелерінде өлшеуіш орган (датчик) сілтеуіш органға әсер етеді, ол өз кезегінен реттелетін шаманың немесе объект орналасуын (сигналдар, жебелер, бос жолдар к үйін) хабарлайды (сигнализацирует) немесе жазып алады. Мұнда объектіні басқару функциясы жоқ болады немесе басқа жүйе арқылы орындалады. Автоматты басқару жүйелерінде бақылау жүйесі жоқ. Объект басқа жүйе арқылы бақыланады. Автоматика жүйелерінде басқару объектісімен бақылау объектісі (бас қару пункты) арасындағы қашықтық үлкен емес. Егер ұзақта орналасқан объектімен басқару/бақылау жасайтын болсақ, онда арнайы техникалық құралдар (байланыс каналдары) қажет. Бұл жағдайда автоматика жүйесі телемеханика жүйесіне айналады. Телемеханика жүйесінің автоматика жүйесінен айырмашылығы оның құрамында байланыс каналы, шифраторлар, таратқыштар (Передатчик), қабылдағыштар (Приемник), дешифраторлар қосымша бар болады. Телемеханика жүйелеріне т е л е р е т т е у, т е л е с и г н а л и - з а ц и я, т е л е б а с қ а р у жүйелері жатады. 8

9 Телемеханика жүйелерін пайдалану бір орталықтан бір байланыс каналы арқылы көптеген ұзақта орналасқан объектілерді басқруға мүкіндік береді. Автоматика мен телемеханика жүйелер айырмашылығы шартты түрде. Тәжірибеде оның нақты айырмашылығын айту мүмкін емес. 1.1-сурет. Автоматты реттеу жүйесінің жалпы схемасы Автоматты реттеу жүйесінде (1.1-сурет) Ө л ш е у і ш о р г а н (датчик Д) өлшенетін шаманы өлшейді. Өлшеуіш орган құрылғылары ретінде датчик қолданылады, ол реттелетін шаманы оған пропорционал басқа физикалық шамаға айналдырады. Датчиктерге тахогенератор (айналу жылдамды қты ЭҚҚ немесе токка айналдырады), термопара (температура өзгеруін қозғалысқа айналдырады), мембрана (қысым өзгеруін қозғалысқа айналдырады) және т.б. жатады. Б е р у ш і о р г а н (БО) реттелетін шаманың орнатылған мәнін береді. Бұл орган функцияларын қарапайым құрылғыларыне реле, кнопка, сап (рукоятка) жатады, егер тапсырма т ұрақты болса, және күрделі құрылғылар жатады. С а л ы с т ы р у ш ы о р г а н ы (СО) реттелетін нақты шаманың берілген шамадан ауытқуын анықтайды. Тексеру органы жұмыс істеу үшін өлшенетін және беру органдарының шығыс параметрлері бірдей физикалық шамаға ие болу қажет. Нақты мәнінің берілген мәннен ауытқуы орын алғанда салыстыру органы А т қ а р у ш ы о р г а н ғ а (АО) әсер береді, ол 9

10 әсер Р е т т е у о б ъ е к т і с і н і ң (РО) реттеу шамасын қалпына келтіреді. Сөйтіп, АРЖ әсерлесудің тұйықталған жүйесін құрайды: объект - өлшеуіш орган (датчик) тексеру орган атқарушы орган реттеу объектісі. Сондықтан қарастырылған АРЖ құрылымы да тұйықталған автоматтандырылған басқару жүйесі болып саналады. Әсерлесудің тұйықталған тізбегі екі бөліктен тұрады: біріншісі реттелетін шаманы бақылайды; екіншісі оны басқарады. АРЖ құрамында басқа да құрылғылар болу мүмкін. Көп жағдайда тексеру органы мен атқарушы орган арасында К ү ш е й т у о р г а н ы (КО) кездеседі. Мысалы, темір жол транспортында ұйықталмаған АРЖ қолданылады, оның ішінде АРЖ ның тек бір функциясы орындалады а в т о м а т т ы б а қ ы л а у немесе а в т о м а т т ы б а с қ а р у. Автоматты бақылау жүйелерінде ( 1.1б-сурет) өлшеуіш орган (датчик) Х а б а р л а у о р г а н ғ а (ХО) әсер етеді, ол өз кезегінен реттелетін шаманың немесе объект орналасуын (сигналдар, жебелер, бос жолдар күйін) хабарлайды (сигна лизацирует) немесе жазып алады. Мұнда объектіні басқару функциясы жоқ болады немесе басқа жүйе арқылы орындалады. Автоматты басқару жүйелерінде ( 1.1в-сурет) бақылау жүйесі жоқ. Объект басқа жүйе арқылы бақыланады. Автоматика жүйелерінде басқару объектісімен бақылау объектісі (бас қару пункты) арасындағы қащықтық үлкен емес. Егер ұзақта орналасқан объектімен басқару/бақылау жасайтын болсақ, онда арнайы техникалық құралдар (байланыс каналдары) қажет. Бұл жағдайда автоматика жүйесі телемеханика жүйесіне айналады. Телемеханика жүйесінің автоматика жүйесінен айырмашылығы онда б а й л а н ы с к а н а л ы (БК), ш и ф р а т о р (Ш), т а р а т - қ ы ш ( Тар), қ а б ы л д а ғ ы ш ( Қаб), д е ш и ф р а т о р (ДШ) органдар қосымша бар. 10

11 1.2-сурет. Телемеханика жүйесі Телемеханика жүйелеріне т е л е р е т т е у (1.2-сурет), т е л е - с и г н а л и з а ц и я, т е л е б а с қ а р у жатады. Телемеханика жүйелерін пайдалану бір орталықтан бір байланыс каналы арқылы көптеген ұзақта орналасқан объектілерді басқруға мүкіндік береді. Автоматика мен телемеханика жүйелер айырмашылығы шартты түрде. Тәжірибеде оның нақты айырмашылығын айту мүмкін емес сурет. Автоматика және телемеханика жүйелерінің классификациясы 1.3-суретте АРЖ жүйелерінің классификациясы келтірілген. Олар басқару әдісі және қызметі бойынша жіктеледі. Б а с қ а р у ә д і с і н е қарай жүйелер: кәдімгі ( өздігінен реттелмейтін) және адаптивті ( өз өзін реттейтін) болып бөлінеді. Кәдімгі жүйелер басқару процесс барысында өз құрылымын өзгертпейді. Кәдімгі жүйелер тұйықталған, тұйықталмаған және аралас басқару болып үш топқа бөлінеді. Адаптивті (өзін өзі реттейтін, бейімделгіш) жүйелер экстремалды және параметрлі бапталатын болып бөлінеді.

12 С и г н а л д а р т ү р і бойынша үзіліссіз, дискретті, цифрлық және релелі болып ерекшеленеді. М а т е м а т и к а л ы қ с и п а т т а м а с ы бойынша олар сызықты және бейсызықты жүйелер болып бөлінеді. Автоматика және телемеханика жүйе құрамындағы құрылғылар Автоматика және телемеханика жүйесінің әрбір қ ұ р ы л ғ ы с ы өзінің алдында тұрған құрылғыдан алынған әсерді сапалы және санды түрлендіріп, келесі элементке жібереді, ұзатады. Кез келген автоматика, телемеханика жүйесінің сипаттамасы оның құрамына кіретін кіріс құрылғыларынің және өзара байланыс қасиеттерімен анықталады. Мысалы, темір жол автоматика және телемеханика құрылғыларыне датчиктер, электр фильтрлер, релелер, үйлестіргіштер, трансмиттерлер, стабилизаторлар, күшейткіштер, қозғалтқыштар, трансформаторлар, түрлендіргіштер, т.б. кіреді. Д а т ч и к бақыланатын не реттелетін шаманы басқа физикалық шамаға түрлендіруге арналады. Оны кейіннен жүйенің басқа құрылғыларыне жіберу оңай болады. Э л е к т р ф и л ь т р бір аралықтағы жиіліктегі электр сигналдарын өткізіп, басқа жиіліктерді өткізбейді. Р е л е электромеханикалық құрылғы, оның бір электр тізбегінде (орамшасында) ток өзгергенде, басқа электр тізбегіндегі контактілері тұйықталады / ажыратылады. Реледе кіріс шаманы жатық өзгерткенде шығыс шамасы секіріп (скачок) өзгереді. Т р а н с м и т т е р автоматика мен телемеханика жүйесінде пайдаланылатын код комбинацияларын өндіруге арналады. С т а б и л и з а т о р кіріс шама өзгергенде шығыс шаманы бірқалыпты ұстап тұрады. К ү ш е й т к і ш сигналдарды күшейтуге, яғни, кіріс шаманы сапалы өзгертуге арналады. Оның кіріс және шығыс шамасының өлшемі бірдей. Қ о з ғ а л т қ ы ш (двигатель) жылу/жарық/жел/ядролық энергияны механикалық энергияға айналдырады. Ү й л е с т і р г і ш (распределитель) бір кірісі және бірнеше шығысы бар көппозициялы элементті айтады. Т р а н с ф о р м а т о р кернеуді көбейту/азайтуға арналады. 12

13 Т ү р л е н д і р г і ш (преобразователь) әдетте токтың бір типін басқа типіне (т ұрақты токты айнымалыға, немесе айнымалы токты тұрақты токка) айналдырады. Автоматика, телемеханика жүйесінде күрделі құрылғыларді де пайдаланады, олар жоғарыда көрсетілген қарапайым құрылғылардан тұрады. Мысалы, темір жолда күрделі құрылғыға рельс тізбегі жатады. Оның құрамына трансмиттер, фильтр, күшейткіш, реле, т.б. кіреді. Автоматика құрылғыларының классификациясы (1) Автоматты жүйе өзара байланысқан және белгілі бір қызмет атқаратын дербес конструкциялық құрылғылардан түрады, оларды автоматика құрылғылары не құралдары д. а. Құрылғылардың жүйеде атқаратын қызметіне қарай салыстырушы, түзетуші, қабылдаушы, жоспарлаушы, түрлендіруші және атқарушы деп ажыратады. Қабылдаушы құрылғылар не бастапқы түрлендіріп бергіштер (датчиктер) технологиялық процестердің басқарылатын шамаларын өлшейді де, оларды бір физикалық түрден екінші бір физикалық шамага түрлендіреді (мысалы, термоэлектрлік термометр температура айырымын термоэқк-не түрлендіреді). Жоспарлаушы құрылғылар (баптау құрылғылары) арқылы жүйеге реттелетін шаманың Хо кажет мәні беріледі; оныц нақты мәні осы берілген мәнге сәйкес келуі тиіс. Салыстырушы құрылғылар реттелетін шаманың берілген мәнін Хо нақты мәнімен X салыстырады. Бүл элементтің шығысында алынатын айырымдық сигнал X = Хо X атқарушы құрылғыға тікелей не күшейткіш арқылы беріледі. Түрлендіруші құрылғылар сигналдың пайдалануға ыңғайлы түрге түрлендірілуін және оның қуатын магниттік, электрондыққ және т. б. күшейткіштер арқылы үдетуін жүзеге асырады. Атқарушы құрылғылар басқару объектісіне берілетін басқару әсерін тудырады. Олар басқару объектісіне берілетін не одан алынатын энергия немесе заттар санын өзгерту арқылы басқарылатын шаманы берілген мәңіне сәйкес етіп үстап отырады. Түзетуші құрылғылар басқару процесінің сапасын жақсарту үшін қажет. Автоматты жүйелерде керсетілген негізгі құрылғыларден басқа қосалқы құрылғылар де болады, оларға ауыстырып қосқыш 13

14 қүрылғылар (коммутаторлар) мен қорғау құрылғылары, резисторлар, коңденсаторлар, сигнал беру жабдықтары жатады. Автоматика құрылғыларының классификациясы (2) Автоматика құрылғылары физикалық денелер болғандықтан, олардың физикалық және химиялық қасиеттері бар болады. Әрбір құрылғының сенімділігі, сапасы оның құрамына кіретін элементтерге тәуелді. Осыған орай автоматика құрылғылары келесі классификацияға бойынша бөлінеді: 1) электромагниттік құрылғылар; 2) электромашиналық құрылғылар; 3) электрондық құрылғылар; 4) гидравликалық құрылғылар; 5) пневматикалық құрылғылар; 6) оптикалық құрылғылар. Оқу құралында осы классификация пайдаланылады және аталған барлық типтегі құрылғылар қарастырылады. Оптикалық құрылғылар саны аз болғандықтан, олар датчиктердің құрамына кірді. Пневматикалық және гидравликалық құралдар механикалық құралдар болып есептеледі. Автоматика құрылғылары мен элементтерін электроника мен радиотехника (телемеханика) элементтерінен айыру м үмкін емес. Сондықтан келесі тақырып осы элементтерге арналады. Техникалық жүйелерді жобалауда келесі ұғымдар пайдаланылады: Техникалық объект (ТО) адам талаптарын қанағаттыру үшін жасалған объект Техникалық жүйе (ТЖ) технологиялық процесті іске асыратын техникалық объектілер жиыны. ТЖ функциялары. Олар жүйені қанағаттандыруға арналған қажеттілікпен анықталады. ТЖ құрылымы. Ол жүйені құрайтын фукционалды бөліктерден тұрады. Ондай құрылым функционалды д.а. Сонымен бірге ағындық құрылым деген ұғым бар. ТЖ сапа көрсеткіштері - критерийлері. Олар функционалды, технологиялық, экономикалық, антропологиялық, т.б. болады. Функционалды критерийлерге өнімділік, дәлдік, сенімділік, т.б. жатады. Технологиялық критерийлерге күрделілік, пайдалану 14

15 материалдары, т.б. Антропологиялық критерийлерге экологиялылық, эргономикалық, т.б. жатады. ТЖ даму заңдары. ТО негізгі көрсеткіштерін уақыт аралығындағы орнықты өзгерістерін анықтайды. ТЖ даму заңдарын зерттеуде техниканың циклдік дамуы, техника көрсеткіштерін алады. Осының негізінде техника дамуын болжауды моделдеу әдістерін, экстраполяция, эксперттік бағалауды пайдаланады. Жобалау процесін к и б е р н е т и к а д а (басқару теориясында) басқару процесі, сәйкесінше басқару жүйесі деп қарастыру дұрыс болып табылады. Техникалық жүйелерді жобалаудағы осындай жүйелік әдісті «инженерлік кибернетика» деп атап кеткен. Жобалау процесін сипаттауда математикалық аппарат және осыған жақын ғылымдар: математикалық моделдеу, оптимизация әдістері, күрделі жүйелерді басқару және зерттеу әдістері пайдаланылады. Осындай жүйенің моделі қарапайым жағдайда: детерминделген бірконтурлы стационар жүйе, сонымен қатар, желілік, кездейсоқ, теориялық - ойындық, ақпараттық, т.б. болуы мүмкін. Желілік моделдер әдетте уақыт аралығында жобалауда қолданылады. Желілік моделдер негізі графтар теориясы. Желілік моделдер оптимизациялау процесін жеңілдетеді (мыс., критикалы қ жолды анықтау арқылы). Ақпараттық моделдерде жобалау процесі ақпаратты өңдеу процесі ретінде қарастырылады. Эвристикалық моделдерде формалданбайтын эвристикалық әдістер қолданылады. Жүйені моделдеудегі басты мәселе жүйені тәуелсіз бөлшектерге (элементтерге) б өлу болып табылады. Оны декомпозиция д.а., яғни, мұнда өнімді жүйелік талдау қажет. Нәтижеде жүйенің қарым қатынастары кіріс/шығыс сигналдар ретінде қаралады. Одан соң жүйенің функционлады бөлшектері алынады. Нәтижеде жүйенің құрылымдық схемасы жасалады. Келесі мәселе жобалау процесінің алгоритмін анықтау. Бұл алгоритм міндетті түрде интерактивті болу керек, яғни, жобалаушы кез келген кезеңде жобалауды өзгерте алады, жақсартады. Келесі кезеңде жүйені жобалаудың үлкендеу жоспары (жобалау стратегиясы) жасалады. Мұндағы әрбір әрекетке әдіс таңдалады. Нәтижеде жоба тізбектеп тұрған әдістермен көрсетіледі. Бес негізгі стратегия белгілі: сызықтық, циклық, адаптивті, тармақталған, кездейсоқ. Сызықтық стратегия тізбектелген 15

16 тәуелсіз кезеңдерден тұрады, олар бірінен соң ғана орындалады. Бұл қарапайым стратегия, кері байланыстарсыз болады. Циклдық стратегияда кезеңдер қайталануы мүмкін. Тармақталған стратегия параллель және конкурентті кезеңдерден (шартты орындалатын) тұрады. Адаптивті стратегияда ең бірінші кезеңді анықтап болған соң, келесісі соған байланысты орындалады. Яғни, бұл өзін өзі басқаратын (өзін өзі ұйымдастыратын). Осы стратегия дамыған, жаңа, сонымен бірге күрделі стратегия болып табылады. Кездейсоқ стратегия шешімді кездейсоқ іздеуге негізделіп, оның жоспары болмайды. Математикалық моделдеу (ММ) қарастырған өнімді математикалық түрде сипаттайды да, ЭЕМ де шешуге негіздейді. Негізінен ММ үш түрі бар: 1. аналитикалық; 2. имитациялық; 3. семиотикалық. Аналитикалық моделдер қарапайым объектілерді зерттеуге арналады. Олар жүйедегі нақты физикалық процестерді математикалық сипаттайды. Моделдің объектіге адекваттылығы объектінің эксперименталды зерттеу нәтижелерімен сәйкестеледі. Имитициялық моделдер объектілердің аналитикалық сипаттамасы болмаған жағдайда, күрделі объектілерге қолданылады. Мысалы, компьютер жүйесінің негізгі функцияларына: 1. Натурал зерттеулер программасын өңдеу; 2. Натурал зерттеулердің бір бөлігін компьютерлі сандық экспериментпен ауыстыру; 3. Натурал зерттеулерді компьютерлі моделдеумен бірге жүргізу; 4. Зерттеу нәтижелерін бақылау және салыстыру; 5. Жүйені басқару опреаторларын үйрету. Аталған комплекс физикалық және сандық эксперименттердің жаңа мүмкіндіктерін көрсетеді. 16

17 2. АТЖ басқарудың фундаменталды принциптері Техникалық ( автоматика және телемеханика) жүйелерді басқарудың үш фундаменталды принциптерін ажыратады: ажыратылған (т ұйықталмаған) басқару принципы, компенсациялау принципы және кері байланысы бар басқару принципы. Бірөлшемді жүйе бір шаманы реттейтін жүйе. Көпөлшемді жүйе бірнеше шаманы реттейтін жүйе, оның нормал функционалды қызметі екі физикалық шамасы өзгеретін заңмен анықталады. Ажыратылған басқару принципы. Нан пісіретін пештің автоматты реттеу схемасын қарастырамыз (1. 4-сурет). Оның принципиалды схемасы нақты техникалық құралдардан жасалған жүйеің жұмыс атқару принципын түсіндіреді. 1.4-сурет. Нан пісіретін пештің құрылымдық схемасы U кернеу, НЭ - жылыту элементі ЖЭ, ОУ басқару объектісі Б0, УО объектіні басқаратын орган ОБО (реостат), ЗУ тапсырманы беретін құрылғы ТБҚ, УУ басқару құрылғысы БҚ, ИП - өлшеуіш аспап ӨП, ЧЭ сезімтал элемент СЭ, Т пештегі температура Нан пісіру технологиясы бірулген бағдарлама бойынша пештегі температураны өзгертуге арналады, нақты жағдайда тұрақты температураны сақтап тұру. Сақтау үшін жылыту элементтегі ЖЭ температураны реостат арқылы реттеу керек. Басқару объектінің БО осындай бөлігі Объектінің басқару органы (ОБО) д.а. Ол реостат, вентиль, заслонка, т.б. болуы мүмкін. Басқарылатын шаманы пайдалануға ыңғайлы шамаға айналдыратын БО ның бөлігі сезімтал элемент (СЭ) д.а. СЭ шығысындағы физикалық шаманы ОБО-ның шығыс шамасы д.а. шығыс шамасы ретінде электр сигнал (ток, кернеу) немесе механикалық қозғалыс саналады. СЭ ретінде термопара, тахометр, рычаг, қысым датчиктері, т.б. пайдаланылады. Біздің жағдайда ол 17

18 термопара, оның шығысында пештегі температураға пропорционал кернеу пайда болады. Ол кернеу бақылау үшін өлшеуіш аспапқа (ӨП) жіберіледі. БО кірісіндегі физикалық шаманы кіріс шама д.а. Басқару әсер u(t) басқрылатын шаманың қажетті мәнін сақтап тұру үшін ОБО-ға берілетін әсерді айтады. Ол басқару құрылығысы БҚ арқылы қалыптасады. БҚ ядросы болып атқарушы элемент болып саналады, мысалы электр қозғалтқыш, мембрана, электромагниттер, т.б. Тапсырма беру құрылғысы (ТБ Қ) деп басқару әсерін өзгертетін бағдарламаны беретін құрылғыны айтады. Ол беру сигналын u0 қалыптастырады. Қарапайым жағдайда u 0 =U тұрақты шама. ТБҚ бөлек құрылғы немесе кірістірілген болып жасалуы мүмкін немесе болмауы да мүмкін. ТБҚ ретінде кулачок механизм, магнитофонды лента, сағат маятнигі, т.б. БҚ мен ТБҚ рөлін адам орындауы мүмкін. Біздің жағдайда БҚ кулачок профилімен берілген бағдарлама бойынша реостатты айналдыратын кулачок механизм болып табылады. Қарастырылған АРЖ ны элементтері функционалды буындар болып табылатын функционалды схема түрінде көрсетуге болады. Осы буындар кіріс шаманы шығыс шамаға түрлендіретін функциясы тіктөртбұрыштар түрінде беріледі (1.5-сурет). Осы шамалар біртекті немесе біртекті емес болуы мүмкін (кірісі механикалық, шығысы - электр) сурет. Кіріс u шамасын шығыс у шамасына түрлендіру функциясы f шамасы кедергі әсер болып табылады. Ол шығыс у шамасына қоршаған орта (жүктеме, т.б.) әсерін көрсетеді. Жалпы жағдайда функционалды буын бірнеше кіріс және бірнеше шығыс шамалардан тұрады (1.6-сурет). Мұнда u 1, u2,... un - кіріс (басқару) әсерлер, f 1, f 2,... f n - кедергі әсерлер, у 1, у1,... уn - шығыс шамалар. Функционалды буындардың жұмыс принципы әртүрлі болуы мүмкін. Сондықтан функционалды схема нақты АРЖ жұмысын

19 нақты сипаттай алмайды да тек сигналдардың өту жолдары мен өңдеу әдістерін көрсетеді. Сигнал принципиал схемада физикалық шаманы сипаттайтын ақпарат (информация). Сигналды ң өту жолдарыбағытталған кесінділермен беріледі (1. 7-сурет). Сигналдың таралатын нүктелері тармақ (узел) д.а. сигналды ң массасы, энергиясы жоқ, сондықтан тармақта ол бөлінбейді (1.8а-сурет), және барлық жолдардағы сигнал кірістегі сигналға тең. Сигналдарды қосу сумматор деген құрылғыда (1.8б-сурет) іске асырылады, ал айыру компараторда (1. 8в-сурет) іске асырылады. 1.7-сурет. Бірнеше кірісі және бірнеше шығысы бар функционалды буын 1.8-сурет. АРЖ тармақтарынан сигналдың өтуі а тармақталу, б қосу, в - айыру Нан пісіру пештің АРЖ нің функционалды схемамен (1.9-сурет) сипаттауға болады. Бұл схемада ажыратылған басқару принципы іске асырылған. Оның мәні уақыт бойынша өзгеру бағдарламасы ТБҚмен қатаң берілген болады және басқару қоршаған орта әсерін есепке алмайды. 1.9-сурет. Нан пісіру АРЖ-нің функционалды схемасы Ажыратылған басқару принципымен сағат, магнитофон, компьютер, т.б. жұмыс атқарады. 19

20 Компенсациялау принципы. Егер кедергі фактор шығыс шаманы үлкен аралықта өзгертетін болса, онда компенсациялау принципын пайдаланады (1. 10-сурет, КҚ корректілеу құрылғысы). у0- бағдарламаға сәйкес қамтамасыздандыруы қажет шығыс шама мәні болсын. Шындығында f кедергі әсерге байланысты шығыста у мәні тіркеледі. = у 0 шамасы берілген шамадан ауытқу д.а. Егер f шамасын өлшей алсақ, онда шығыстағы басқару u шамасын түзетуімізге болады. Біз мұнда БҚ сигналын түзету (К Қ-мен қалыптасады) әсерге қосамыз. Осындай принципке бағынатындар: сағаттағы биметалл маятник, тұрақты ток машинасының компенсациялы орамшасы, т.б. у 1.10-сурет. Кедергі сигналды компенсациялайтын (түзету) АРЖ а функционалды схема, б құрылымдық схема Суретте қыздыру элементінің (ҚЭ) тізбегінде Rt терморезисторы орналасқан. Оның шамасы қоршаған орта температурасына байланысты өзгереді де ҚЭ-дегі кернеуді түзетеді. Компенсациялау принципының артықшылығы: сыртқы әсерді тез сезеді, дәлірек. Кемшілігі барлық мүмкін әсерлерді осылай тіркеу мүмкін емес. Кері байланыс принципы. Автоматикада кең тараған болып саналады (1.11 -сурет). Мұнда басқару әсері шығыс у сигналына байланысты КҚ блогымен түзетіледі. Енді БО әсер ететін сыртқы әсерлер маңызды емес болады. 20

21 1.11-сурет. Кері байланысы бар АРЖ 1.12-сурет. Шығыс шаманың берілген шамаданауытқуы бойынша кері байланысы бар АРЖ Егер у мәні қажетті мәннен ауытқыса, онда сол ауытқуды азайту үшін u сигналы корректировка жасалады. БО шығысы мен кірісі негізгі кері байланыс (КБ) д.а. жалпы жа ғдайда (1. 12-сурет) ТБҚ қажетті шығыс у 0 мәнді қалыптастырады, ол АРЖ шығысындағы у шын мәнмен салыстырылады. Ауытқу = у 0 у салыстыратын құрылғы ( компаратор) шығысынан р е т т е у і ш ( реттеуіш) Р кірісіне беріледі. Реттеуіш құрамына БҚ, ОБҚ, СЭ кіреді. Егер 0 болса, онда реттеуіш u басқару әсерін қалыптастырады. Ол басқару әсері = 0 немесе у = у0 орындалғанша орындалады. Реттеуішке сигналдар айырмасы берілгендіктен, кері байланыс теріс кері байланыс д.а. Кері жағдайда, яғни, сигналдар қосылғанда оң кері байланыс д.а. Ауытқу функциясындағы осындай басқаруды р е т т е у д.а. және осы реттеуді іске асыратын құрылғыны автоматты реттеу жүйесі (АРЖ) д.а суретте нан пісіретін АРЖ схемасы берілген. 21

22 1.13-сурет. Реттеуіші бар нан пісіру АРЖ Қарапайым схемасы 1.14-сурет. Бактағы суды реттейтін АРЖ ТБҚ рөлін мұнда потенциометр орындайды. Потенциометрдегі кернеу U з термопарадағы U T кернеумен салыстырылып, U ауытқуы Ус күшейткіші арқылы атқарушы қозғалтқышқа (А Қ) беріледі. АҚ қыздыру элемент тізбегіндегі редуктор арқылы реттеледі. Күшейткіштің бар болуы АРЖ тікелей емес реттеу жүйесі екенін көрсетеді. Себебі басқару үшін энергия басқа ток көздерінен алынады. Ал 1.14-суреттегі АРЖ бактағы суды реттеу энергиясы тікелей өзінен алынады (тікелей реттйтін АРЖ). Кері байланыс принципының артықшылығы: жоғары дәлдік. Кемшілігі: бағасы жоғары, схемасы күрделі, жүйенің инерциондығы. Жоғары сенімділігі бар АРЖ-де компенсациялау принципы мен бірге кері байланыс принципы бірге пайдаланылады. Бұл схемада екі принциптердің артықшылығын біріктіреміз: әсерді тез сезу және реттеу дәлдігі. 22

23 23 3. Техникалық жүйелерді жобалау және моделдеу әдістері Техникалық жүйелерді жобалау әдістері ғылым мен техниканың дамуына байланысты әрдайым даму үстінде. Қазіргі уақытта ЭЕМ арқылы жаңа автоматтандырылған әдістерді табу өзекті мәселе болып табылады. Жобалау әдістерінің даму тарихын қысқаша айтып кетейік. Ең алғашқы жобалауда өнімдерді қолөнешілер қолмен (кустарный метод) жасаған болатын. Қолөнерші өз өнімін сызбасыз, эскиззіс қолмен жасаған. Бұл әдістің басты ерекшеліктері: сызбалар қолданбайды; шешімдер өнім жасау кезінің өзінде жасалады (сына қ пен қателер әдісі); өнім туралы ақпарат ретінде өнімнің өзі болады; Қазіргі кезде негізгі әдіске сызбалық әдіс (графический метод) жатады. Мұнда өнімнің алдымен сызбасы, сұлбасы жасалып, одан соң өнімді құру жасалады. Осындай жобалау XVII ғ. сызба негізінде пайда болды. Ресейде сызудан сабақ жүргізуді Петр І техникалық мектептерде енгізді. Сызбалық әдістің ерекшеліктері: - Өнімнің жобасы оны құрудан бөлініп алынады. - Осыған байланысты өнім шығару еңбегінің өсуі - Жалғыз қолөнерші өнімді шығара алмайды. Осы кезеңде жобалаушы, конструктор, есепші, сынақшы деген мамандар пайда болды. Жоғарыда айтылған артықшылықтармен бірге сызбалық әдістің кемшіліктері де бар. Сызбаны бір ғана адам жасайды, одан соң ғана келесі кезең құру кезеңі жасалады. Егер сызба дұрыс сызылмаса, оны дер кезде өзгерту мүмкін емес. Өнім күрделенген сайын, оның сызбасы да, оған кететңн уақыт та көбейеді. Келесі жаңа әдіске ұжымдық әдістер жатады. Бұл әдісте жоба меңгерушісі барлық жобаға қатысушылармен пікір талас жүргізіп, олардың ойларын ескеріп, жобаны ұйымдастырады. Кез келген кезде жобаға өзгеріс енгізуге болады. Күрделі есепті бірнеше қарапайым есептерге бөліп алып, оларды тиісті орындаушыларға беруге де оңай болады. Сонымен қатар, бұл әдіс негізгі болып сызба жатады. Ұжымдық әдістің біреуіне ми шабуылы жатады. Оның кезеңдері болып: - Идеяларды жарату үшін бір топ алынады

24 - Олар үшін негізгі ереже орнатылады: басқалардың идеясына сын қарамай, мүмкіндігінше жалғастырып, дамытып алу - Қатысушылар бірнеше топқа бөлініп, өз идеяларын параққа жазады. Одан соң, идеяларын дауыстап оқиды. Кейіннен, оларға қарап, жаңа идеяларды параққа жазады - Алынған идеялар сарапталып, бағаланады. Мұндағы негізгі жетістік идеялардың өзі емес, оларды дамытатын іздеу әдістері - Нәтижелер әрбір сала бойынша мамандарға беріледі. Синектика әдісі аналогияларды пайдалануға негізделген спонтанды ми қызметінің жаңа идеяларды жарату әдісі. Ол үшін түрлі сала бойынша мамандар тобы (синетиктер тобы) таңдалады, ол қажет өнімге аналог болатын өнімге идеялар (тура, субъективті, символды, абстарктылы, фантастикалық, т.б.) жаратады. Жоба нәтижесінде өнім макеті, образы болып табылады. Топтың өмір сүру уақыты бірнеше апта. Қайшы жағдайларды шешу әдісі - өзекті әдіс, оның үш ережесі бар: - Қанағаттанбайтын шешімге жеткізген өңдеу ережелері - Қанағаттанбайтын шешімдер арасында жаңа мүмкіндіктерді іздеу - Жобалық жағдайды қайта бағалау. Жаңа техника мен технологияны жарату тәжірибесі жоғарыда көрсетілген әдістермен бірге инженерлік есептерді шешудің көптеген әдістемелерімен, ұсыныстарын жинады. Бұл тәжірибенің салыстырмалы бағасы ғылыми әдебиеттерде келтірілген. Инженершығармашылар үшін бұл кәсіби дайындықтың үлкен көзі. Бұл сабақта біз техникалық жүйелерді жобалаудың қазіргі даму жағдайын және проблемаларын қарастырдық. Дамудағы келесі қадам ЭЕМ пайдалану арқылы жобалау әдістерін автоматтандыруға негізделеді. Оның негізі АЖЖ дың электронды құжаттар жүйесі мен автоматтандырылған өндіріс жүйесімен «жұмсақ» байланысы. Сөйтіп, техникалық жүйелерді жобалаудың жалпы ережесі төмендегі кезеңнен тұрады: 1. жобалаудың жалпы есебінің қойылуы 2. жобалаудың жалпы жоспарын (стратегиясын) құру 3. шешу әдістерді таңдау. Есептің қойылуы жобалау есебін формалдаудан, оның мүмкін болатын шешу жолдарын талда және іздеуден тұрады. 24

25 Есепті талдауда жүйеге берілген параметрлер (сырт қы орта) ескеріледі, олардағы мүмкін өзгерістер анықталады. Есепті шешу жолын іздеу: - берілген жағдайды орындайтын барлық техникалық жүйелерді таңдау; - жасалатын жүйеге аналог болатын техникалық жүйелерді таңдау; - осы шешімдер негізінде қажет жүйені құру жолын алу. Жобалаудың жалпы жоспарын құру кезеңінде белгілі стратегиялар ішінен жүйе құрудың жалпы ережесі таңдалады. Ол үшін жүйені жүйелік талдау (а н а л и з) ар қылы декомпозиция жасаймыз (ішкі т әуелсіз элементтерге бөлеміз). Жүйенің элементтерін байланыстыру және сыртқы әсер тигізу арқылы жүйелік синтез орындалады. Жүйенің синтез схемасы негізінде типтік стратегиялар түріндегі жүйенің жалпы жоспары құрылады. Үшінші әдіс жүйенің әрбір кезеңіне қатысты жасалады. Нәтижеде жүйені жобалаудың біртұтас әдістер тізімі алынады. Одан кейін де жобалау процесі мүмкін болатын шешімдердің тиімдісін таңдау арқылы жалғаса береді. Техникалық жүйелерді моделдеу Жаңа өнімді жобалау жаратушыға қарама қайшы есеп; бір жағынан қарасақ, ғылым мен техниканың соңғы жаңалықтарын есепке алып, нақты бір өнім жарату; екінші жағынан ТТ жазылған мерзім, баға, материалдар бойынша көптеген шектеулер кедергі жасайды. Мұнда бір ғана жол бар барлық мүмкін болатын жағдайлар, шешімдер арасында компромисс табу. Мұнда негізгі қүрал ретінде унификация болады. Жобаның шығармашылық бөліміне келсек, ол өнертапқыштықта (изобретательство) жатады. Я ғни, қойылған есептерді жаңа тиімді жолмен шешетін жаңа идеялар, ұсыныстар жасау дегеніміз. Өнертапқыштық формалдауға келмейтін құбылыс екенін ескерсек, оның жалпы ережелері төмендегідей: Жаңа өнім өнімнің қай түріне жататынын анықтау (индукция) және ол өнім түрінің жалпы моделін жасау; 25

26 Сол жалпы моделдің артықшылығы мен кемшілігін анықтау (анализ); Өнертапқыштық, жаңа өнімнің мүмкін вариантын табу (дедукция); Жасалған варианттарды, прототиптерді салыстырмалы талдау жасап, жаңалықты осы техникалық проблеманың нақты шешімі деп формалдау. Жобалаудың барлық кезеңдерінде жаратушы келесі типтік процедураларды орындайды: анализ, синтез, шешім қабылдау, модель құру, т.б. Сонымен қатар, әрбір кезеңде осы процедуралар дәлірек және тереңірек болады. Синтез процедурасы есепті техникалық шешудің принциптерін формалдау; Анализ математикалық және эксперименталды зерттеулердің нәтижелерін алу және бағалау; Шешім қабылдау жаңа өнім алудың типтік процедурасы, берілген бірнеше варианттар ішінен ең тиімдісін таңдауға негізделеді. Тиімді шешім ТТ берілген шектеулерді ескеріп, анықталған сапа критерийлер бойынша шешімдердің тиімдісі. Критерийлер және шектеулер бірнеше болғандықтан, шешім қабылдау есебі әрдайым компромисстік есеп болып табылады. Бұл есеп оптимизация, көпкритериалды есептер теориясына, сонымен бірге ойын теориясына негізделеді. Жүйелік талдау күрделі жүйелерді зерттеу әдісі, мұнда кәдімгі формалды математикалық әдістер жеткіліксіз, сондықтан оларды интуиция мен тәжірибеге негізделген эвристикалық әдістермен толықтыру қажет. Техникалық жүйені моделдеу жүйелерді жобалаудың ( анализ, синтез) негізгі құралы. Ол моделдердің үш түрі бар: 1. эвристикалық; 2. физикалық; 3. математикалық. Эвристикалық әдістер (Э Ә) образ, аналогтар ретінде жобалаушылардың ойында қалыптасады. ЭӘ жаңа техникалық шешімдер негізі. Физикалық модель жобалаушы өнімге ұқсас жақын форма болуы да мүмкін. Бірінші жағдайда ұқсастық теорияға негізделіп, өнімге масштабтау арқылы жақындайды. Басқа жағдайда, бұл изоморфизм ұғымына негізделеді. Яғни, бірдей математикалық сипаттамасы бар 26

27 модельдер, ұқсас құбылыстар: мысалы, түрлі табиғаттағы тербеліс процестер (механикалық, электромагниттік). 4. Автоматика, электроника, радиотехника және конструкторлық-жобалау саласындағы стандарттар Стандарттар неге маңызды? Стандарттар бұйымдар мен қызмет көрсетудің қажетті мысалы, сапа, достық қоршаған орта, қауіпсіздік, сенімділік, тиімділік және өзара алмасушылық, дұрыс экономикалық құндылығы үшін маңызды сипаттамаларды қамтамасыз етеді. Бұйым және көрсетілетін қызметтер біздің қажеттілігімізге сәйкес келетін болса, біз мұны тиісті деп қабылдаймыз және бұған стандарттың қандай рөлі бар екеніне ойланып қарамаймыз. Қазақстан Республикасының мемлекеттік техникалық реттеу жүйесінде нормалар мен нормативтік құжаттарға мыналар жатады: 1. Халықаралық стандарттар. 2. Өңірлік стандарттар және техникалықэкономикалық ақпарат жіктеуіштері, стандарттау жөніндегі ережелер мен ұсынымдар. 3. Қазақстан Республикасының мемлекеттік стандарттары мен техникалық-экономикалық ақпарат жіктеуіштері. 4. Ұйымдар стандарттары. 5. Қазақстан Республикасының стандарттау жөніндегі ұсынымдары. 6. Шет мемлекеттердің үлттық стандарттары, ұйымдар стандарттары, техникалық-экономикалық ақпарат жіктеуіштері, стандарттау жөніндегі ережелері, нормалары мен ұсынымдары. Стандарттау жөніндегі нормативтік құжаттар төмендегілерге сәйкес әзірленеді және бекітіледі (қабылданады). Стандарттау объектісінің ерекшелігіне және оған белгіленген талаптардың мазмұнына байланысты стандарттардың мына түрлері әзірленді: негізге алынатын стандарттар; өнімге (көрсетілетін қызметке) стандарттар; процеске стандарттар; бақылау әдістеріне (сынау, өлшеу, рөсімдеу) стандарттар. 27

28 Негізге алынатын стандарттар - қолданылу саласы кең немесе техникалық реттеудің белгілі бір саласына арналған жалпы ежелері бар стандарттар. Олар басқа стандарттарды шығаруға негіз болатын стандарттар немесе әдістемелік құжаттар түрінде қолданылады. Өнімге (к өрсетілетін қызметке) стандарт біркелкі өнімдер (көрсетілетін қызметке) топтарына немесе нақты өнімге (к өрсетілетін қызметке) талаптар белгілейді. Өнімге, көрсетілетін қызметке әзірленетін стандарттар әр түрлі болады: жалпы техникалық шарттар түрінде, техникалық шарттар түрінде. Бірінші жағдайда стандарттар біркелкі өнімдер (көрсетілетін қызмет) топтарына қойылатын жалпы талаптарды, ал екінші жағдайда - жекелеген өнім түрлеріне қойылатын талаптарды қамтиды. Бұл стандарттар жалпы жағдайда - жекелеген өнім түрлеріне қойылатын талаптарды қамтиды. Бұл стандарттар жалпы жағдайда мынандай бөлімдерден тұрады: жіктеу, негізгі параметрлер мен мөлшерлер, жалпы техникалық талаптар, қабылдап алу, таңбалау, буып, тасымалдау және сақтау ережелері. Біркелкі өнімдер топтарына шағын сұраныстағы стандарттар әзірленуі мүмкін: техникалық талаптар стандарттары: қабылдап алу ережелерінің стандарттары, таңбалау, буып, тасымалдау және сақтауережелерінің стандарттары. Процестерге стандарттар әзірлеу, дайындау, сақтау, жүк тасу, пайдалану, өнімді кәдеге жарату мен жөндеудің технологиялық үдерістерінде әр түрлі жұмыстарды орындау әдістеріне (орындау жолдары, т әсілдер, режимдер, нормалар) негізгі талаптарды белгілейді. Жаңа өнімді игеруді жеделдету жұмыс тарында автоматты жобалау жүйелеріне байланысты әзірленген стандарттардың атңаратын рөлі үлкен. Мысалы, осындай стандарттарды қолдану негізінде Жапонияда жеңіл машиналар шығаратын фирмалар жаңа модельдерді жобалауға жүмсалатын уақытты 2-8 есе қысқартқан. Бақылау әдісіне стандарттар өнімді жасап шығару, сертификаттау және пайдалану кезінде оған сынақ, өлшеу, талдау жүргізу әдістерін белгілейді. Әрбір әдіске олардың ерекшеліктеріне байланысты белгіленеді: сынау құралдары және басқа да керек- жарақтар; сынауды өткізуге дайындалу тәртібі; сынауды өткізу тәртібі; сынау кезінде алынған деректерді өңдеу ережелері; сынау нәтижелерін дайындау ережелері; сынау қателігінің мүмкін деңгейі. 28

29 Халықаралық стандарттау ұйымы (ISO, ИСО) халықаралық стандарттарды әзірлейтін және басып шығаратын әлемдегі ірі ұйым. ИСО бір ел бір комитет мүшені білдіретін 157 елдің стандарттау бойынша ұлттық ұйымдар (комитет мүшелер) желісі. Орталық хатшылығы Женевада, Швейцария барлық жүйені үйлестіреді. ТМД елдеріндегі РЭА саласы бойынша стандарттар тізімі Қосымша 1 берілген. Төменде РЭА элементтері (диод, транзистор және микросхема) классификациясы және белгілеу (кодтау) ережелері келтірілген. Диодтар классификациясы Қазіргі жартылай өткізгіштердің классификациясы олардың шартты белгілерінде жазылған. Жаңа классификациялық топтардың шығуына сәйкес олар соңғы 30 жылда үш рет өзгертілген. Қазіргі диодтар, транзисторлар, тиристорлар мен оптоэлектронды аспаптар салалық ОСТ с т а н д а р т ы н д а а н ы қ т а л ғ а н. Ж ү й е н і ң н е г і з і б о л ы п ә р і п т і к - ц и ф р л ы қ к о д с а н а л а д ы. Бірінші әріп аспап жасалған материалды анықтайды: Г немесе 1 германии йжәне қоспалары; К немесе 2 кремний және қоспалары; А немесе 3 галий және қоспалары; И немесе 4 индий және қоспалары. Екінші элемет аспап тобын (ішкі класын) к өрсетеді: Д түзеткіш және импульстік диод; Ц түзеткіш блок; В варикап; И туннелді диод; А жоғары жиіліктік диод; С стабилитрон; Г генератор шума; Д жарық шығаратын оптоэлектронды аспап; О оптрон; Н диодты тиристор; У триодты тиристор. Үшінші элемент - аспаптың функционалды мүмкіндігін анықтайтын сан (эксплуатациялық, сенміділік сипаттамалары): Диодтар (Д тобы): 1 0,3 А аспайтын тікелей тогы; 2 0, 3-1 А аспайтын тікелей тогы; 29

30 4 500 нс болатын қалыпқа келтіру уақыты; нс астам қалыпқа келтіру уақыты; нс астам қалыпқа келтіру уақыты; нс астам қалыпқа келтіру уақыты; нс астам қалыпқа келтіру уақыты; 9 1 нс аз қалыпқа келтіру уақыты; Дәл осылай басқа топтар үшін жасалады. Транзисторлар классификациясы 1964 ж. дейін шығарылған биполяр транзисторлардың шартты белгілері жасалған материал, тарататын қуат және жиілікті көрсететін (П немесе МП) әріптері мен цифрардан тұрады: 1-99 германийлық әлсіз төмен жиіліктік; кремнийлік әлсіз төмен жиіліктік; германийлық қуатты төмен жиіліктік; кремнийлік қуатты төмен жиіліктік; германийлық әлсіз жоғары және өте жоғары жиіліктік; кремнийлік әлсіз жоғары және өте жоғары жиіліктік; германийлық қуатты жоғары және өте жоғары жиіліктік; кремнийлік қуатты жоғары және өте жоғары жиіліктік; 1964 ж. кейін транзисторлар маркировкасы ГОСТ , ГОСТ , а затем по ОСТ , ОСТ бойынша жасалды. ГОСТ сәйкес аспаптың сипаттамсы 4 элементтер тұрады: Бірінші әріп немесе цифр материал типын, екінші әріп аспап типын (Т -транзистор) көрсетеді. Одан соң кесте сәйкес тарату қуатын және шеткі жиілігін көрсетеді. Кесте 1.1. Транзистордың жіктелуі (қуат-жиілігі бойынша) P \ f < 3МГц 3 30 МГц > 30 МГц < 0,3 Вт, әлсіз қуатты Орта қуатты 0,3 3 Вт Қуатты > 3 Вт Төртінші элемент сериясын көрсетеді. Егер аспаптың габаритты өлшеміне әріптік-цифрлық код сыймайтын 30

31 болса, онда түсті маркировка қолданылады. 31 JEDEC жүйесі бойынша транзисторлар Шетелде аспаптарды маркировка жасаудың түрлі жүйелері бар. Кең тараған болып АҚШ-тың JEDEC есептеледі. Бұл жүйеде аспап келесідей сипатталады: Бірінші цифра р-n ауысулар санын көрсетеді: 1 диод; 2 транзистор; 3 тетрод (тиристор). Цифрдан соң N әрпі мен сериялы нөмірі беріледі. Ол электронды өнеркәсіппен тіркеледі (EIA). Нөмірден соң типономиналдар көрсетіледі. Бірақ сериялы нөмір цифрлары материал, тарату қуатын және пайдалану саласын көрсетпейді. Pro Electron жүйесі бойынша транзисторлар Еуропада JEDEC ж ү й е с і н е н б а с қ а Association International Pro Electron ұйымының сипаттамасы пайдаланылады. Осы жүйе бойынша кең қолданылатын тұрмыстық аспаптар екі әріп және үш цифрмен, ал өнеркәсіптік және арнайы аспаптар үш әріп және екі цифрмен анықталады және олардан соң реттік нөмір көрсетіледі. Микросхемалар классификациясы Интегралды микросхема (ИМС) сигналдарды құру, күшейту, өңдеу және басрау қызметін орындайтын бір компонент (кристалл) ішіне қамтылған миниатюралық өнім. Оның кристаллдары мен компоненттері жалпы корпусқа (металл, пластмасса, шыны, керамика, т.б.) кірістіріледі. Сонымен қатар корпуссыз микросхемалар да бар. Аналогты ИМС үзіліссіз заң бойынша сигналдарды күшейту, өңдеу және түрлендіруге арналған микросхема. Цифрлық ИМС дискрет (цифрл ық) функция бойынша сигналдарды өңдеу және түрдендіру жасайтын микросхема. Бір ток көзі бар цифрлық микросхеманың шығыс сигналының таңбасы оның құрамындағы басқа сымдардың таңбасымен жалпы сым таңбасы бойынша сәйкес. Түрлі таңбалы екі ток көзінен қамтамасызданатын цифрлық микросхема шығысында түрлі таңбалар алуға болады да ол кіріс сигналына байланысты. Микросборка микросхема құрамындағы компоненттері (транзисторы, диоды, резисторы) жеке шығыстары бар болып, оларды жеке қызметте пайдалануға болатын құрылым.

32 ИМС корпусы микросхеманы ылғалдан, ыстық-суықтан қорғайтын бөлігі. Ол радиаторға, вентиляторға жалғануы мүмкін. Интеграция деңгейі микросхема құрамындағы элементтер саны ( транзистор, диод, резистор). О л К = lg N, арқылы анықталады. ИМС, 10 элементке дейінгі ИМС бірінші деңгейлік; дейін ИМС екінші деңгейлік; элементті ИМС үшінші деңгейлік. ИМС сериясы бір конструкцияда және техникалық іске асырылған және түрлі функциялар орындайтын микросхема типы. ИМС функцияларын белгілеу 1974 ж. Бері ГОСТ стандарты ИМС классификациясы мен шартты белгілерін реттейді. Ол жүйе бойынша конструктивты технологиялық іске асыруы бойынша ИМС үш топқа бөлінеді: 1; 5; 7 жартылай өткізгіштік; 2; 4; 6; 8 аралас (гибрид); 3 басқалар (вакуумды, керамикалық, плёнкалы). ИМС типы төрт элементтен тұрады: Бірінші элемент конструктивты технологиялық іске асыруын көрсететін цифра (гибрид немесе жартылай өткізгіштік); Екінші элемент с е р и я н ы ң р е т і н к ө р с е т е т і н е к і ц и ф р (00-99); Үшінші элемент функционалды қызметін көрсететні екі әріп (кесте 1.4.1); Төртінші элемент сериядағы функционал сипаты бойынша реттік нөмірі. Кесте 1.2. ИМС функциялық сипаты Әріптік белгі Функция ГОСТ Ескі 32 Генератор: Гармоникалық сигнал ГС ГС Төртбұрыштық сигнал ГГ Сызықты өзгеретін сигнал ГЛ Арнайы формадағы сигнал ГФ ГФ Шу ГМ

33 Басқа ГП Детектор: Амплитудалы ДА ДА Импульсты ДИ ДИ Жиіліктік ДС ДС Фазалы ДФ ДФ Басқа ДП ДП Коммутаторлар мен кілттер: Ток КТ Кернеу КН Басқа КП КП Транзисторлы кілт КТ Диодты кілт КД Логикалық элементтер: элемент ЖӘНЕ ЛИ ЛИ элемент НЕМЕСЕ ЛЛ ЛЛ элемент ЕМЕС ЛН ЛН элемент ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ ЛС ЛС элемент ЖӘНЕ-ЕМЕС, элемент НЕМЕСЕ-ЕМЕС элемент ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ-ЕМЕС ЛР ЛР элемент ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ-ЕМЕС/ ЛК ЛК ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ элемент НЕМЕСЕ-ЕМЕС/НЕМЕСЕ ЛК ЛК кеңейткіштер ЛД ЛП басқалары ЛП ЛЭ Модуляторлар: Амплитудалы MA MA Жиіліктік МС МС Фазалы МФ МФ Импульсты МИ МИ Басқа МП МП Түрлендіргіштер: Жиілікті ПС ПС Фазаны ПФ ПФ Ұзақтылықты (уақыт) ПД ЛБ ЛБ 33

34 Кернеуді ПН ПН Қуатты ПМ Сигнал деңгейін (ауытқу сигналы) ПУ ПУ Сигнал формасын ПМ код аналог ПА ПД аналог код ПВ ПК код код ПР басқа ПП ПП Ток көздері: Түзеткіш ЕВ Түрлендіргіш ЕМ Кернеу стабилизаторы EH EH, ПП Ток стабилизаторы ЕТ ЕТ прочие ЕП Тоқтату схемалары (Схемы задержки): Пассив БМ Активн БР Басқа БП Селекция және салыстыру схемалары: амплитудалы (сигнал деңгейі) СА СА Уақыт СВ СВ Жиіліктік СС СС Фазалы СФ СФ Басқа СП Триггерлер: JK-түрлі ТВ RS-түрлі ТР ТР D-түрлі ТМ Т-түрлі ТТ ТС динамикалық ТД ТД Шмидт ТЛ ТШ Аралас (DT, RST и другие) ТК ТК басқалары ТП Күшейткіштер: Жоғары жиіліктік 2 УВ 34

35 Орта жиіліктік 2 УР Төмен жиілікті 2 УН Импульсты сигналды2 УИ УИ Қайталағыш (повторители) УЕ УЭ Санау (считывания и воспроизведения) УЛ Индикация УМ Тұрақты токты2 УТ УТ Синусоидалы сигналды 3 УС Видео күшейткіш УБ Операциялық және дифференциалды 2 УД Басқалары УП Фильтрлер: Жоғары жиіліктік ФВ ФВ Төменгі жиіліктік ФН ФН Жолақтық ФЕ ФП Режекторлық ФР ФС Басқа ФП Сигнал құрушылар ((формирователи, генераторы сигналов): Төртбұрышты сигналды 4 АГ Арнайы сигналды АФ Адресты токтарды 5 АА Разрядты токтарды 5 АР Басқалары АП Есте сақтау құрылғы элементтері: ОЗУ матрица-жинақтағышы РМ ПЗУ матрица-жинақтағышы РВ ОЗУ матрица-жинақтағышы, схемасы бар РУ ПЗУ матрица-жинақтағышы, схемасы бар РЕ Жад элементы ЯП Түрлі қызметтегі матрицалар ЯМ Басқалары РП Арифметикалық және дискретті құрылғы элементтері: Регистр ИР ИР Сумматор ИМ ИС Полусумматор ИЛ ИЛ 35

36 Счётчик (санауыш) ИЕ ИЕ Шифратор ИВ ИШ Дешифратор ИД ИД Аралас ИК ИК Басқалары ИП ИП Көпфункционалды микросхемалар 6 : аналогты ХА ЖА 36 Цифрлық ХЛ ЖЛ Аралас ХК Басқалары ХП Микрожинақтар (микросборки): Диодтар НД НД Транзисторлар НТ НТ Резисторлар HP НС Конденсаторлар НЕ НЕ Аралас НК НК Басқалар НП * 1. Автотербелмелі мультивибраторлар, блокинг-генераторлар. 2 Кернеу мен ток күшейткіштері (шуы аз). 3 Жиіліктер диапазонына тәуелсіз. 4 күтетін мультивибраторлар, блокинг-генераторлар. 5 Ток пен кернеу формирователдері. 6 Біруақытта бірнеше функция атқаратын микросхемалар. ИМС монтаж жасау Микросхемаларды печатты платада, жылуды қатты бөлетін аппараттардан (электронды лампа, радиатор, дроссель, трансформатор, динамик) ұзақ жерге монтаж жасайды. Жақын микросхема корпустары арасындағы қащықтық 1,5 мм кем болмау керек. Микросхема корпусы мен монтажды плата арасында ауа саңылау болу керек. Микросхема шығыстарын пайка жасауда оның жало температурасы 280 С аспау керек. Жалоны әрбір шығысына тигіщу уақыты 3 с артпайды, пайкалау интервалы 10 с кем болмайды. Осы температура жағдайларын қамтамасыз ету үшін 15 тен 40 Вт паяльник қолданады. Статикалық электр өрісіне байланысты

37 паяльник жалосы заземление күйінде болу керек. Монтаж жасаушы заземление жасалған браслет пайдалану керек. Төмен вольтты паялтник пайдаланылады. Ол төмендеткіш трансформатор арқылы жалғанады да, оның бірінші және екінші ретті орамшалары арасында электростатикалық экран болады. Микросхема шығыстарын паяльник флюсынан сақтау керек. Пайка жасап болған соң пайка жерлерін (флюс қалдықтары) сұйықпен тазалаймыз. Одан соң платаға ылғалдан қорғайтын лак жағады. Микросхеманы номинал режимдерден де төмен температуралы және электр режимдерде пайдаланады. Pro Electron жүйесі бойынша микросхемаларды белгілеу Шетелде ИМС кодтаудың ( белгілеу мен маркировка) түрлі жүйелері бар. Еуропалық елдердегі ИМС кодтау жүйесі жартылай өткізгіштік аспаптарды кодтау жүйесіне ұқсас және осы елдердегі барлық фирмалармен пайдаланылады (мысалы, Англия, Бельгия, Италия, Испания, Нидерланд, Швеция, Франция, Германия, т.б.). осы жүйенің кодтау ережесі Association International Pro Electron ұйымымен анықталады да төмендегідей болып саналады. Код үш әріптен тұрады, одан соң сериялы нөмір (мысалы, ТВА810, TDA2003) көрсетіледі. Бірінші әріп схемадағы сигналды түрлендіру принципын көрсетеді: S цифрлық; Т аналогты; U аралас (аналогтыцифрлық). Екінші әріптің арнайы қызметі жоқ (фирмамен анықталады), тек Н әрпі гибрид схема екенін көрсетеді. Цифрлық микросхема сериялары үшін алғашқы екі әріп (FA, FB, FC, FD, FE, FF, FJ, FI, FL, FQ, FT, FY, FZ, GA, GB, GD, GF, GM, GT, GX, GY, GZ, НВ, НС) схеманың технологиялық ерекшеліктерін анықтайды, мысалы: FD, GD МОП-схема; FL, GF стандартты ТТЛ-схема; FQ ДТЛ-схема; FY ЭСЛ-серия; GA әлсіз ТТЛсхема; GJ жылдам ТТЛ-схема; GM Шотка диоды бар әлсіз ТТЛсхема; НВ 4000А сериялы комплементар МОП-схема; НС 4500В сериялы комплементар МОП-схема. Үшінші әріп жұмысшы температуралар диапазонын білдіреді: А температуралық диапазоны нормаланбаған; В С; С С; D С; Е С; F С; G С. 37

38 Үш әріптер комбинациясынан соң төрт әріптен тұратын сериялы нөмір көрсетіледі. Егер ол төрт цифрдан кем болса, онда оған төртке дейін нөлдер қосылады. Одан соң корпус типын беретін әріп қосылады. Корпус типтері келесі белгіленеді, бірінші тәріп: С цилиндрлік корпус; D екі жақты параллель шығысы бар (DIP); Е қуатты екі-қатарлы шығыстары бар (сыртқы жылу отводы бар); F жалпақ (екі жақты шығыстары); G жалпақ (төрт жақты шығыстары); К ТО-3 типты корпус; М көпқатарлы (төрттен де жоғары); Q төрт жақты параллель шығысы бар; R қуатты екі-қатарлы шығыстары бар (сыртқы жылу отводы бар); S бір қатарлы шығыстары бар; Т үш қатарлы шығыстары бар. Екінші әріп корпус материалын береді: G стеклокерамика; М металл; Р пластмасса; X басқа. Корпусты бір әріппен белгілегенде: С цилиндрлік; D керамика; F жалпақ; L ленталы; Р пластмассалық DIP; Q төрт қатарлы шығыстар; Т миниатюралық пластмассалық; U корпуссыз ИМС. Y басқа схемалар. Осыдан кейінгі цифрлар сериялы нөмірін білдіреді (10-99), ал үшінші сан температуралар диапазонын: 0 нормаланбаған режим; С; С; С; С; С; С. 38

39 Мысалы, FYH123 типтегі ИМС цифрлық логикалық микросхема (Н әрпі) ж ә н е FY (ЭСЛ) тобына жатады. О л о с ы сериядағы микросхемалармен осы кернеуде, кіріс - шығыс жағдайларында сәйкес келеді. Бұл сериядағы үшінші аспап (цифр 12), С аралығындағы аралықта жұмыс атқарады. Қазақстанда стандарттар, техникалық құжаттар ҚР Индустрия және Жаңа технологиялар министрлігінің Техникалық реттеу және метрология комитеті ( тарапынан дайындалады және реттеледі. Бұл құжаттар туралы ақпаратты ҚР Нормативтік құқықтық актілерінің ақпараттық-құқықтық жүйесінің веб-сайтынан ( алуға болады. 39

40 Тарау 2. ТЕХНИКАЛЫҚ ЖОБАЛАУ КЕЗЕҢДЕРІ 5. Техникалық (сынақ-конструкторлық) жобалау Автоматика және телемеханика жүйесін құру (жобалау) бірнеше бағыттағы мамандар және ұйымдар қатысатын қызмет процесі. Аппаратураға ( радиоэлектронды аппаратура, РЭА) тапсырыс беретін ұйымды тапсырыс беруші деп атаймыз. Өндіруші (жасаушы, құрушы) тапсырыс берушінің талаптарын бұйым жасау үшін конструкторлық технологиялық құжат түрінде іске асыратын ұйым. Осы екі ұйым арасындағы қарым-қатынас келісім-шарттармен (заңды құжаттар) реттеледі. Келісім-шартта жақтардың өзара міндеттері, жұмыс көлемі, атқарылатын жұмыстардың мерзімі және қаржыландыру мәселелері (конструкторлық-жобалау жұмыстар тәртібі, 1.8 тақырыпты қара) қаралады. Келісім-шарттың техникалық бағыты екі жақпен келісіліп, техникалық тапсырмада (ТТ) к өрсетіледі. Егер жасалатын жұмыс басқа ұйымдарды да қызықтырса, онда ТТ олармен келісіліп жасалады. Келісім-шартта атқарылатын жұмыстардың көлемі және мерзімі (кезеңі) көрсетіледі. Өндіруші әрбір кезең үшін тапсырыс беруші алдында есеп береді. Ал тапсырыс беруші оны әрбір кезең бойынша қаржыландыру керек. Атқарылатын жұмыстарды нақтылау үшін өндіруші жұмыс бағдарламасын жасап, тапсырыс берушімен келісу керек. Осы бағдарламада әр жұмыстың нақты мерзімі, есеп беру формасы, жұмыс нәтижесі - сынаққа қойылатын үлгілер көрсетіледі. Жобалау процесі жалпы алғанда өнімді жасауға техникалық тапсырмадан, оның идеяларынан жұмыс жасау принципінен, жоба жасау жоспарынан және оны іске асырудан құралады. Жобаның жобасы жүйе жасалатын, пайдаланылатын техникалық құжаттар жиыны. Жоба қағазда немесе электронды тасымалдауышта сақталуы мүмкін. Техникалық құжаттар стандарттар негізінде жасалады. ГОСТ (СТ СЭВ ) стандарты бойынша өнеркәсіптің барлық бұйымдарын құру үшін к о н с т р у к т о р л ы қ қ ұ ж а т (КҚ) жасау кезеңдерін орнатады: техникалық тапсырма; 40

41 алғашқы жоба (т е х н и к а л ы қ ұ с ы н ы с); эскизді жоба; техникалық жоба; жұмысшы жоба. Осы кезеңдерді жеке қарастырамыз. 1) Өнім жасау үшін техникалық тапсырманы (Т Т) құру. ТТ жобалауға негіз болады. Ол тапсырыс беруші берген мәліметтер негізінде өндірушімен (разработчик) бірге жасалады. ТТ сәйкес жаратушының келісімі бар болып, тапсырыс берушімен бекітіледі. ТТ құрамы: жаратуға негіз (мекеме бұйрығы, т.б.); жасалатын өнімнің пайдалану саласы; өнімге қойылған техникалық талаптар; пайдалану ережелері; бағасы; өнім саны (серия), өндірістік жағдай; құру мерзімі және құны; және т.б. 2) Алғашқы жоба (АЖ). Бұл кезең Ғылыми Зерттеудің негізгі бөлігі. Одан кейінгі барлық кезеңдер өндірістің кезеңге жатады. АЖ нәтижелері техникалық ұсыныс немесе аванпроект ретінде дайындалады. Бұл кезеңде: Прототиптерді таңдау және оларды салыстырмалы талдау; Жаратылатын өнімнің мүмкін варианттарын таңдау (синтез). Оның ішіне жұмыс жасау принципі, құрылымы, іске асыратын құралдар, т.б.; Осы варианттарды салыстырмалы таңдау, және ішінен бірнешесін таңдау; Жобалау әдістерін таңдау. Нәтижеде техникалық ұсыныс дайындалады. 3) Эскизді жоба. Бұл кезеңде ТТ негізінде жаңа өнім жасау мүмкіндіктері біртіндеп қарастырылады.бұл кезеңде өнімнің соңғы және нақты версиясы таңдалады. Жобалау нәтижесінде эскизжі жоба құрылады, оның ішіне: Түсінік хат, оның ішіне теориялық және есептеулер жүргізу, математикалық және физикалық моделдеу нәтижелері кіреді өнімнің эскизді техникалық құжаты Оның ТТ ға сәйкестілігі туралы қорытындысы 41

42 Эскизді жоба тапсырыс беруші алдында жаратушымен қорғалады да бекітіледі (болмаса қайтарылады). 4) Техникалық жоба. Ол эскизді жоба және тапсырыс берушінің ескертулері және ТТ өзгертулер негізінде жасалды. Техникалық жобалау нәтижесінде - техникалық құжаттардың жиыны (кешені) болады, оған конструкторлық, программалық, технологиялық және эксплуатациялық құжаттар кіреді. Конструкторлық құжаттарға құрылымдық, функционалды, электр, монтаж, т.б. схемалар кіреді. Программалық құжаттарға программа мәтіні, пайдалану ережесі кіреді. Технологиялық құжаттарға инструкциялар, технологиялық карталар (маршруттар), техникалық оснастка сызбалары, т.б. кіреді. Эксплуатациялық құжатқа пайдалану ережесі, монтаж, іске қосу ережесі, формуляр, паспорт, бөлшектер (запчасти) инструкциясы, т.б. кіреді. 5) Жұмысшы жобада толық конструкторлық құжат дайындалады. Ол құжат бұйымды құру, тексеру үшін қажет. Бұйымның сынақ үлгілері, сынақ жүргізу ережелері, т.б. дайындалады. Келесі кезеңдер бұйымды іс жүзінде құрастыру жұмыстарға арналады. Егер алғашқы кезеңдерде бұйымның жобасы ( қағаз жүзінде) дайындалса, бұл кезеңдерде сол жобаны орындау атқарылады. 6) Құру (іске асыру) кезеңінде осы алда жасалған құжаттарды пайдаланамыз. Бұл кезеңде сынақтан өткізу проблемалары орын алады. Келесі сынақ түрлері бар: Лабораториялық сынақтар Біріккен сынақтар Қабылдау/өткізу сынақтар Натуралық сынақтар Типтік сынақтар 7) Пайдалану. Бұл кезең барлық сынақтар өткен соң, өнім толық пайдалануға дайын кезде орындалады. 42

43 6. Бұйым, бөлшек, комплект және комплекс. Бөлшектерді конструкциялау әдістері. Печатты монтаж. Жүйенің техникалық сипаттамасы. Бұйым (изделие) деп - өндірісте өндіруге арналған кез келген зат немесе заттар жиыны. Бұйымдар негізгі өндірістік бұйымдар (іске асыру үшін) және қосымша өндірістік бұйымдар (тек өндіруші мекеменің қажеттілігі үшін ғана) болып бөлінеді. ҚР техникалық стандарттары өнеркәсіптің барлық салалары үшін бұйымдардың келесі түрлерін орнатады: бөлшектер, Жинақталған бірліктер, комлекстер, комплектілер. Бұйымның құрамдас бөлшектерінің бар болуына / болмауына байланысты, олар спецификалық емес (б өлшектер) және спецификалық ( жинақталған бірліктер, комлекстер, комплектілер) болып бөлінеді. Бөлшек (деталь) жинау операциялары қолданылмай, бірыңғай маркалы және атауы бар материалдан жасалған бұйым. Бөлшектерге түріне, қалыңдығына, қызметіне тәуелсіз жасалған немесе п і с і р у (сварка), д ә н е к е р л е у (пайка), ж е л і м д е у (склейка) әдісімен жасалған бұйымның өзі жатады. Мысал ретінде: металдың бір бөлігінен жасалған оқ ( ось), ферритті өзекше, сымның бір бөлігі, гетинакстың пластинасы, т.б. Жинақталған бірліктер (сборочные единицы) - өндірушімекемеде арнайы жинау операциялар арқылы бір бірімен қосылуға / жалғауға арналған құрамдас бөлшектері бар бұйым. Жинау операцияларына бұрау, пісіру, дәнекерлеу, біріктіру/жалғау, т.б. жатады. Жинақталған бірліктер ретінде өндіруші-мекемеде о р а м а (упаковка), тасу үшін арналған бұйымдарды; жалпы функционалды қызметі бар жиналатын бірліктер мен бөлшектерді айтамыз. Мысал ретінде: трансформатор, басқару панелі, сигнализация панелі, плата, т.б. жатады. Комлекс - өндіруші-мекемеде жинау операциялармен қосылмаған, бірақ өзара байланысты эксплуатациялық функцияларды орындауға арналған екі немесе одан көп бұйымдар. Компекске кіретін әрбір бұйым комплекстың негізгі функциясының біреуін жасауға арналады. Мысал ретінде эксплуатация орнында жинақталатын электр жетекті (құрамында жеке-жеке датчиктер, реле, электронды күшейткіштер, қозғалтқыштар, редукторлар, т.б.) айтуға болады. Комплекске жинақтау бірліктермен (негізгі функцияларды 43

44 атқаратын) қоса қосымша операциялар орындайтын бөлшектер де кіреді. Комплект - өндіруші-мекемеде жинау операциялармен қосылмаған және қосымша сипатты бар эксплуатациялық қызметтегі екі немесе одан көп бұйым. Мысалы, өлшеуіш аспаптар комплектісі, құрал-саймандар компектісі, запчасть, монтажды инструменттер, т.б. Бөлшектерді конструкциялау әдістері Конструкциялау үшін ж ү й е л і к ә д і с т і пайдалану құрудан бастап бұйымның жұмыс кезеңдерінің барлығына түбегейлі өзгеріс енгізеді. Осындай әдістің принципиалды ерекшелігі берілген негізгі параметрлі, бір функционалды қызметі бар, бірыңғай бұйымдар тобын құру есебін шешу. Осындай есепті шешу үшін сол топтың рационал экономикалық шектеулерін алдынала талдайды. Сонымен қатар, басты критерий ретінде жеке конструкциялы өнімдермен салыстырғанда алынған бұйымның бірыңғай, біртұтас тобының әсері болып табылады. Жүйелі әдістің күрделі есептерін сәтті, тиімді шешуге сәйкес конструкциялау әдістерді пайдалану арқылы жетігу болады. Қазіргі, заманауи АТ жүйелерін құруда геометриялық, машина жасау, топологиялық конструкциялау әдістердің тиімді үйлесуі қолданылады. Конструкциялаудың г е о м е т р и я л ы қ ә д і с і геометрияның негізгі принциптерінен шығады. Бұл әдіс арқылы элементтерді өзара орналастыру арқылы дәл байланыстармен қамтамасыз етуге болады. Конструкциялаудың м а ш и н а ж а с а у ә д і с і геометриялық әдісті дамытып, қозғалмалы / қозғалыссыз тұйықталған байланысы бар жүк салынған (нагрузка) конструкциялық жүйе есептерін шешуге арналады. Беттердің деформацияға, беріктілікке шыдамдылығын ескеріп, машина жасау әдісі жазықтықта үш тіреуіш, сызықта екі/одан да көп тіреуіштен жасалған тіреуіш жазықтықты пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл әдіс электр жетегінің тасушы конструкциясын жасауда жиі қолданылады. Конструкциялаудың т о п о л о г и я л ы қ ә д і с і АТ жүйесінің принципиалды схемасы бойынша конструкция элементтерін өзара орналасуы мен электр тізбектерін қосудың графикалық сипаты болып табылады. Бұл әдіс жалпы схеманы платадағы базалық элементтерді орналастыру, электр тізбектерді трассировкалау кезінде бөлшектерге бөлу үшін жиі қолданылады. Топологиялық әдіс конструкцияның 44

45 берілген қасиеттеріне сәйкес сымдар санын мүмкіндігінше азайту (олардың ұзындығын, пайкаланатын жерлерді, разъемдық шығыстарын азайту) есептерін шешу үшін қолданылады. К о н с т р у к ц и я л а у болашақ бұйымның құрылымын, өлшемдерін, формасын, материалдарын және ішкі байланыстарын схема түрінде өрнектеу процесі, жұмысы. Жинақталу бірліктің әрбір бөлшегі, жинақталу бірліктер, комплекс немесе комплект жалпы жағдайда жобалауға берілген тапсырмаға сәйкес, аз шығынмен жасалып, өндіруге ыңғайлы, технологиялық сипатта болу қажет. АТ жүйесіне жалпы, сонымен қатар, м е х а н и к а л ы қ бөлшектерге де талаптар (беріктілік, қаттылық, шыдамдылық, дәлдік, технологиялылық, көлем - масса) қойылады. Осы талаптардың барлығын сенімділік талаптары деп атаймыз. 1) Беріктілік (прочность) бұйымның берілген жүк әсерінен кез келген зақымдалуға қарсы болу қабілеттілігі. Көлемді, контактылы (беттік), шаршау (циклды қ) беріктілік кездеседі. Сонымен қатар дірілге (вибро-), соққыға (ударо-) қарсылық қасиеттер кездеседі. 2) Қаттылық (жесткость) бұйым жұмысына зақым келмей тұрып деформациялы сыртқы әсерлерге бөлшектің қарсылық қабілеті. Жеткіліксіз қаттылық дәлдіктің жоғалуына, қажалуға, вибрацияға алып келеді. Қаттылық жүк салу жағдайына, типына, тіреуіш орналасуына байланысты. Конструкциялау кезінде қаттылықты арттыру үшін бөлшек массасын едәуір ұлғайту қажет емес. Оны арттыру үшін бүгілісті созылумен/қысумен ауыстыру, тіреуіштерді тиімді орналастыру, инерция моменттерін ұлғайту, деформацияларды блоктау арқылы жақсартуға болады. 3) Дәлдік (дәлдік) АТ жүйесінің белгілі жағдайда шектеулі ауытқумен қамтамасыз ету қабілеті. Мысалы, электр жетек үшін дәлдік талаптары алғашқы назарда. Механизмдердің дәлдігін өсіру үшін сызықтық өлшемдерде, кинематикалық жұптарда, деформацияларда, т.б. ауытқуларды азайту керек. Бұйым дәлдігін зерттеуде екі есеп шешіледі тікелей және кері есептер. Тікелей есепте бүкіл механизмге берілген дәлдік негізінде механизмның жеке бөлшектеріне рационал талаптар анықталады. Кері есепте жеке бөлшектерін жасау негізінде бүкіл механизмның дәлдігі анықталады. 45

46 4) Шыдамдылық (износостойкость) бұйым бөлшектерінің формасы мен орналасуларының ауытқуға қарсылығы. Формасының ауытқуына беттің бүдірлігі, майысуы жатады. Осы жағдай АТ механизм жұмысына кедергі жасап, элементтерін жалғау жерлерін ажыратып, қыспаларды кеңейтеді. Осының арқасында майлау режимы өзгеріп, қозғалатын бөлшектер шаршайды, беріктілік бұзылады. 5) Технологиялық. Конструкция технологиялылық ыңғайлы деп есептеледі, егер ол эксплуатациялық талаптарды қанағаттандырып, өнімділігі жоғары, заманауи әдістерді пайдалануға, жұмыс күштерін аз жұмсауға мүмкіндік беріп, өндірісті күрделендірмейді. Бұйымға қойылған барлық талаптарды жалпы с е н і м д і л і к (надежность) талаптары деп атаймыз. Печатты монтаж П е ч а т т ы п л а т а қолдану радиоэлектронды аппаратура (РЭА) жинауды механизациялау, автоматтандыруға мүмкіндік береді де оның сенімділігін өсіріп, массалық өндіруге жағдай жасайды. Кез келген печатты платаның негізгі элементі болып печатты өткізгіш изоляцияланған негізге құйылған төк өткізгіш бөлігі табылады. Кез келген печатты өткізгіш ерекшелігі оның ені қалыңдығынан едәуір есе үлкендігінде. Печатты платаға орналастырылатын, схеманың электр элементтерін қосуға мүмкіндік беретін печатты өткізгіштер жүйесін печатты монтаж д.а. Печатты монтажға құйылған изоляцияланған негіз печатты платаны құрайды. Печатты өткізгіштер мен радиоэлементтер жүйесін печатты схема д.а. конструкциясы бойынша печатты платалар бірқабатты (БПП) және көпқабатты (КПП) болып бөлінеді. Печатты плата жасау екі қадамнан тұрады: а) печатты өткізгіш суретін құру (трафарет ар қылы, фольга арқылы көшірме жасау); б) изоляциялық негізде ток өткізгіш қабатын жасау. Кеңінен тараған 3 әдіс бар: 1) химиялық диэлектрикке алдынала жапсырылған фольганың қорғалмаған бөліктерін алып тастау әдісі; 46

47 2) электрохимиялық химиялық тұңу әдісімен 1-2 мкм қалыңдығы бар металл жасалып, кейіннен гальваникалық әдіспен қажетті қалыңдыққа жеткізу әдісі; 3) аралас химиялық және электрохимиялық әдісті біріктіру. Кеңінен қолданылатын болып химиялық және аралас әдістер жатады. Химиялық әдіс жоғары өнімділікке ие, бірақ ол бірқабатты платада ғана пайдаланылады. Печатты плата параметрлері: І = 20 А/мм.кв. (плата сыртында), көпқабатты платаның ішкі жағында І = 15 А/мм.кв. Кесте 2.1. Печатты платаның сымдары арасындағы жеткілікті кернеу Мате 0 0 риал,15,2,25,3,4. 0,5 0,6 0,8 1 1,5 2,5 (мм.) Гети 3 5 накс 0В 0В 5В 100В 125В 175В 250В 400В 450В Тексто 3 5 лит В 5В 0В 0В 5В 100В 125В 175В 250В 400В 500В Телемеханика жүйесіне техникалық сипаттама беру Телемеханика жүйесі ретінде пультпен (радиоканал ар қылы) басқарылатын ойыншық машина (ПБМ) құрылғысын қарастырамыз. ПБМ қазіргі уақытта балалардың ойыншығы ретінде кеңінен пайдалануда. Осы құрылғылар кәдімгі автомобильдің қарапайым балалық моделі болып саналады. ПБМ кәдімгі машинадан артықшылығы пультпен басқаруда. (2.1-сурет). 2.1-сурет. ПБМ құрылғысы 47

48 2.2-сурет. ПБМ құрылғысының жалпы схемасы 2.3-сурет. Таратқыштың блок-схемасы 2.4-сурет. Қабылдағыштың блок-схемасы Осы блок-схемалар ( суреттер) негізінде ПБМ-ның жұмыс атқару принципын түсіндіреміз. П Б М-ны э к с п л у а т а ц и я л а у: 1) ПБМ жүйесін іске қосу. Қосқыш арқылы. 2) ПБМ басқару. ПБМ машинаға адам команда береді: алға жүру және артқа жүру. Таратқышта екі басқару кнопкасы бар. Команда берген светодиод жанады да машина қозғалады. Антенна м ара қашықтықта сигнал тарата алады. 3) ПБМ ток көзінен ажыраты. 48

49 ПБМ-ның к о н с т р у к ц и я с ы: Жоғарыдағы блок-схемадан ПБМ конструкциялық құрамы: радиотаратқыштан, радиоқабылдағыштан және атқарушы механизмнен тұратынын білдік. Осы үш функционалды бөліктің жеке қ о р а б ы (корпус) болады. Қорап оларды сыртқы механикалық әсерлерден, температурадан және т.б. қорғайды. 1) Р а д и о т а р а т қ ы ш (Передатчик, 2.5-сурет): Ток көзі батарея Крона 9 В (1 дана) Антенна 25 см. 2.5-сурет. Радиотаратқыш платасы Плата (екіжақты плата) құрамы: Үстінгі жағы LYB386T: 1. LED 1 - Светодиод 2. S1 кнопка 1 (алға қарай жылжыту) 3. S2 кнопка 2 (артқа қарай жылжыту) 4. Ant (антеннаға) 5. V+ (қызыл сым); V- (қара сым) 6. Т1 айнымалы конденсатор (жиілік реттеуішы, 1 дана) Астыңғы жағы 386Т: 1. Транзисторлар: Q1-Q3 2. Диод: D1 3. Резисторлар: R1-R9 4. Конденсаторлар: C1-C6 2) Р а д и о қ а б ы л да ғ ы ш (Приемник, 2.6-сурет): Ток көзі батарея Трофи 1,5 В (3 дана) Антенна см. 49

50 2.6-сурет. Радиоқабылдағыш платасы Плата (екіжақты плата 386Т) құрамы: Үстінгі жағы LYB386RB: 1. Транзисторлар: Q4-Q7 2. Т1 айнымалы конденсатор (жиілік реттеуішы, 1 дана) 3. Конденсатор С12 4. Ant (антеннаға) 5. V+ кернеу (қызыл сым); V- кернеу (қара сым) 6. ВМ моторға (жасыл сым); ҒМ моторға (сары сым) Астыңғы жағы LYB386RB: 1. Транзисторлар: Q1-Q3 2. Микросхема: U1 (1 дана) 3. Резисторлар: R1-R15 4. Конденсаторлар: C1-C13 5. Индуктивтілік катушка: L1 6. FL: кварц 3) А т қ а р у ш ы м е х а н и з м: 1. Мотор (1 дана) 2. Конденсатор (1 дана) 3. Дөңгелектер (4 дана) Мотор артыңғы дөңгелектерге қосылған (задние ведущие). 50

51 ПБМ-ның негізгі техникалық сипаттамасы: Басқару қашықтығы 10 м дейін; Т а р а т қ ы ш т ы ң жұмыс атқару жиілігі 27,12 МГц; Т а р а т қ ы ш қуаты 4-10 мвт; Т а р а т қ ы ш т ы ң максималды тогы 20 ма аспайды; Таратқыш+ток көзі+антеннаның толық салмағы 150 г; Берілген жиіліктердегі қ а б ы л д а ғ ы ш т ы ң сезімталдығы 100 мкв; Қ а б ы л д а ғ ы ш т ы ң максималды тогы 20 ма аспайды; Командалар саны 4; Таратқыш пен қабылдағышта Крона ВЦ батареясымен қоректенеді. ПБМ-ның жұмыс атқару принципы: Т а р а т қ ы ш модулятор мен жоғары жиіліктік генератордан (ЖЖГ) тұрады ( 2.7-сурет). Модулятор ретінде МП40 типтегі VT2 и VT3 транзисторлардан жиналған мультивибратор пайдаланылады. ЖЖГ МП416 типтегі VT1 транзисторынан сыйымдылығы кері байланыст схемасы бойынша жиналған. Модулятордың VT2 транзисторы ашық тұрғанда генератор тізбегі батареяның плюсына тұйықталып, генератор жұмысшы жиілікті тудырады ( қоздырады). Осы сигнал (радиосигнал) антеннамен таратылады. 2.7-сурет. Радиотаратқыштың электр принципиал схемасы 51

52 Қ а б ы л д а ғ ы ш жоғары жиіліктік каскадтан (ЖЖК), дыбыс жиіліктік күшейткіштен (ДЖК) ж әне электронды реледен тұрады (2.8-сурет). ЖЖК да генератор ретінде жұмыс істейді. Ол П416 типтегі VT1 жоғары жиіліктік транзисторынан жасалған сурет. Радиоқабылдағыштың электр принципиал схемасы 7. Техникалық талаптар мен жағдайлар. Техникалық тапсырма Бірінші тарауда техникалық жобалау тәртібі, кезеңдері қарастырылды. РЭА техникалық жобасы техникалық талаптарға сәйкес болу керек. Кез келген жоба техникалық тапсырма (ТТ) құрудан басталады (қосымша Б). ТТ алғашқы нұсқасы тапсырыс берушімен жасалады, ол өзі немесе басқа ұйымдар көмегімен өзі жасаған ТТ сенімін аттыру үшін зерттеулер жүргізеді. Кейіннен ТТ өндірушімен келісіледі, оған бас конструктор мен тапсырыс берушінің жауапты өкілі қол қояды да басшылармен бекітіледі. ТТ бұйымды жобалауға негіз, ол бұйымды толық сипаттау керек: қызметі, құрамы, техникалық талаптар, жасау мерзімі, т.б. Т е х н и к а л ы қ т а л а п т а р жалпы және жеке болып табылады. Жалпы техникалық талаптарға эксплуатация, тасымалдау, сақтау жағдайы; электр беріктілігі, шу (помеха) -ға қарсылығы,

53 изоляциясы, пайдалау ыңғайлығы және қауіпсіздігі, комплектіге кіретін РЭ мен материалдары жатады. Жеке техникалық талаптарға жүйенің орнықтылық, жылдамдық, реттеу, стабилизация сипаттамалары жатады. Осының барлығы сенімділік талаптар. Конструкциялы-технологиялық талаптарда элекменттік база, материал маркаларын азайту, жинақталу бірліктер өлшемдері, бекітпе (крепеж), модулділік, эргономика, т.б. жатады. ТЖ үлгілерін сынақтан өткізу және қабылдау тәртібі сол бұйымдар номенклатурасын, құжат құрамын, бекіту мерзімдерін анықтайды. ТТ дайындалып болған соң ( келісім-шарт жасалған соң) бұйымды құру процесі басталады. Жалпы бұйым жасау процесі екі кезеңнен тұрады: ғылыми-зерттеу ( ҒЗЖ) және сынақ конструкторлық жобалау (СКЖ). ТТ дайындау және дәлелдеу, аналитикалық есептеу жұмысы, техникалық және техника-экономикалық болжамдар ҒЗЖ жатады. Оның нәтижесінде т е х н и к а л ы қ ұ с ы н ы с есебі дайындалады. Техникалық ұсыныс (ГОСТ ) жасауда мүмкін болатын шешімдер беріліп, ішінен ең тиімдісі таңдалады (себебі к өрсетіледі). Оның ТТ сәйкестігі, патенттік тазалығы, т.б. көрсетіледі. ҒЗЖ теріс нәтиже беруі де мүмкін қазіргі ғылым мен техника деңгейі берілген ТТ орындауға жеткіліксіз немесе мүмкін емес. Егер ҒЗЖ оң баға берсе, онда СКЖ кезеңіне ауысамыз. СКЖ кезеңінде мәселенің техникалық қырымен қоса экономикалық қыры да қарастырылады. Мұнда бұйым құны, материал-энерго шығындары маңызды болып есептеледі. Кез келген жүйенің СКЖ екі тығыз бағытта атқарылады: с х е м а бойынша және к о н с т р у к ц и я бойынша. Электр принципиал схеманы дамыту (макеттеу, экспериментал тексеру) лабораторияда жүргізіледі. Конструкцияны дамыту (теориялы қ, есептеу зерттеулер) конструкторлық бюрода (КБ) жүргізіледі. СКЖ үш кезеңнен тұрады: эскизды, техникалық және жұмысшы жобалаудан. Э с к и з д ы ж о б а л а у ғ а негіз болып бекітілген техникалық ұсыныс есептеледі. Мысалы, электр жетектің эскизды жобасы (ГОСТ ) берілген сипаттамалар негізінде ТТ іске асыру үшін негізгі т е х н и к а л ы қ ш е ш і м д е р д і анықтау үшін құрылады. Оларға: 53

54 принципиал конструкциялы және схемалық шешімдердің дұрыстығын анықтау; ТТ берілген сипаттамаларды талдап, тиімді нұсқасын таңдау және техника-экономикалық көрсеткіштерін анықтау; сенімділікті алдынала есептеу, технологиялылығы, стандарттау деңгейін анықтау; электр жетектің жұмыс принципын тексеру үшін макетін жасау; қауіпсіздік техникаға сәйкестігін тексеру; қосымша жасалатын жұмыстар тізімін жасау. Эскизды жоба нәтижесі болып негізгі конструктивті шешімдері мен схемаларын дәлелдейтін т ү с і н і к х а т (пояснительная записка) есептеледі. Эскизды жобаны бекітіп болған соң, оны техникалық жобаны орындауға негіз деп алады. Т е х н и к а л ы қ ж о б а (ГОСТ ) АТ жүйесінің құрылымы және конструкциясы жөніндегі соңғы техникалық шешімі болып табылады. Бұл кезеңде техникалық шешімдер тереңінен қарастырылып, жұмысшы жобаға ауысуға мүмкіндік береді. Яғни, мұнда схемалық және конструкциялы шешімдерді бөлшектеп (деталь) қайта қарастырады. Осы кезеңде барлық бөлшектердің, элементтердің схемалары жасалады, қауіпсіздік мәселесі, жөндеу және бақылау сұрақтары, орнату және эксплуатация мәселесі сипатталады. Сонымен қатар технологиясы мен құны, өндіру жағдайы нақтыланады. Келісілген және бекітілген техникалық жоба жұмысшы жобаға негіз болып табылады. Ж ұ м ы с ш ы ж о б а д а толық конструкторлық құжат дайындалады. Ол құжат бұйымды құру, тексеру, пайдалану үшін қажет. Бұйымның сынақ үлгілері, сынақ жүргізу ережелері, т.б. дайындалады. Сынақ ұлгілерін зерттеу нәтижесінде конструкторлық құжатты өңдеуге тура келеді. Осы өңдеу алдынала жасалған сынақ үлгілеріне оперативті өзгеріс енгізумен бірге параллель орындалады. Жаңа АТ жүйесінің құжаттарына міндетті түрде оны жөндеу, қамтамасыз ету жұмыстары да кіру керек. Сонымен қатар, аппаратура, қондырғылар да. Егер ол аппаратура алғашқыда болмаса, оны жасау керек. Жаңа АТ құру сапасын бағалау және оны ТТ сәйкестігін тексеру үшін Мемлекеттік немесе өкіларалық комиссия тағайындалады. 54

55 Комиссия жұмысының нәтижесі актімен бекітіледі. Осы акт оң шешім берген соң бұйым с е р и я л ы қ ө н д і р і с к е (СӨ) шығарылады. Сериялық өндіріске шығару үшін оған сериялық нөмір беріліп, сертификатталады. Кез келген өнімнің сәйкесінше сапа сертификаты болады. Кесте 2.2. ГОСТ (СТ СЭВ ) бойынша жобалау кезеңдері* Жобалау кезеңі Нәтижесі (Құжат) Ескерту І Ғылыми-зерттеу жұмысы (ҒЗЖ, НИР) 1 Техникалық ТТ, Келісім-шарт ГОСТ тапсырма (ТТ) (Тапсырыс беруші (СТ СЭВ ) Өндіруші) Екі жақты келісім жасау 2 Техникалық ТҰ (Ө ндіруші ГОСТ ұсыныс (ТҰ) Тапсырыс беруші) Мүмкін шешімдер ішінен таңдалған шешім ІІ Сынақ-конструкторлық жұмыс (СҚЖ, ОКР) 3 Эскизды жоба Түсінік хат ( Өндіруші ГОСТ (ЭЖ) Тапсырыс беруші) ТТ мен ТҰ сәйкестігін тексеру, макетін жасау, жұмыс режимдерін 4 Техникалық жоба (ТЖ) ТЖ ( Өндіруші Тапсырыс беруші) анықтау ГОСТ Технологиялық (құрылымдық, функционал, принципиал, конструкциялы) схемалар 5 Жұмысшы ЖЖ ( Өндіруші Толық конструкторлық жоба (ЖЖ) Тапсырыс беруші) құжат (схемал ар, пайдалану режимдер, жөндеу ережелер, сынақтан өткізу, кепілдеме мерзімі, құны) *Жобалауға жобаны іске асыру және эксплуатациялау кезеңдері кірмейді. Олар жобалау нәтижесінде дайындалатын Жұмысшы жоба құжаты негізінде орындалады. 55

56 8. Сынақ - конструкторлық құжаттама дайындау Бұйым құруда, эксплуатациялауда пайдаланылатын бүкіл техникалық құжаттама негізгі үш топқа бөлінеді: нормативтіктехникалық, конструкторлық және технологиялық. Нормативтік-техникалық құжаттар (НТ Қ) жүйесі өзара байланысты мемлекеттік және салалық стандарттар (ГОСТ, ОСТ), ұжымдық стандарттар (СТП), бас қару техникалық және әдістемелік материалдар (РТМ) жиынын құрайды. НТҚ орнатылған нормалар, талаптар, ережелер заманауи бұйымдарға қойылатын талаптарды қанағаттандыруға мүмкіндік береді. Оларға ТТ қатысатын барлық ұйымдар, мекемелер АТ жүйесін бірыңғай етіп құру мен пайдалану, унификацияны кеңейту, өндіруді механизациялау мен автоматтандыру, бірыңғай құжаттама жатады. НТҚ құрамына жалпы конструкторлық және технологиялық құжаттама жасау ГОСТ, түрлі электротехникалық құралдарға жауапты ГОСТ, конструктивті және технологиялық шешімдер бірлігін қамтамасыз ететін ОСТ, СТП немесе РТМ (егер б ұйым жасаужа жалпы унификация қажет болмаса, жеке мекемемен жасалса ғана) кіреді. Конструкторлық құжаттама (К Қ) бұйым құрамын, құрылымын анықтайды. Осы мәліметтер арқылы оны жасайды, өндіреді, сынақтан өткізеді, пайдаланады және жөндейді. КҚ Конструкторлық құжаттаманың бірыңғай жүйесіне (К ҚБЖ, ЕСКД) сәйкес болу қажет. КҚ графиктік (схема, сызба) ж әне мәтін түрінде (т үсінік хат, спецификация, есептер) болады (кесте 2.3). КҚБЖ немесе ЕСКД (Единая система конструкторской документации) Кеңес Одағында өндірілетін және пайдаланылатын КҚ ережелер тәртібі. Мысалы, ГОСТ стандарты мынаны білдіреді: ГОСТ нормативтік-техникалық құжат (ГОСТ) категориясы 2 класы (ЕСКД стандартына жатады) 7 стандарттардың классификациялық тобы 02 топтағы стандарт нөмірі 75 стандарттың шығу жылы 56

57 Кесте 2.3. ГОСТ бойынша ЕСКД жүйесі: Классификациялық Мазмұны топ шифры 0 Жалпы ережелер 1 Негізгі ережелер 2 КҚ бұйымдарды белгілеу ережесі 3 Схема, сызба жасау ережелері 4 Машина жасау, аспап жасау схемалары 5 КҚ жүргізу тәрбібі (есепке алу, сақтау, дублирование, өзгерту) 6 Эксплуатация және жөндеу құжаттар 7 Схемаларды орындау ережелері 8 Құрылыстық және кеме жасау құжаттар 9 Басқа стандарттар КҚ жасау әдісіне және пайдалануына қарай келесі топтарға бөлінеді: О р и г и н а л кез келген материалдар жасалған және құжаттар және осылар арқылы шын (б ұйымның өзін) жасауға арналған, бір ғана дана; П о д л и н н и к нақты қолы, мөрі қойылған және осылардан бірнеше көшірме (копия) алуға болатын, сақтауға арналады; Д у б л и к а т - шынайы құжаттардың көшірмесі, сақтауға арналады; К ө ш і р м е - шынай құжаттардың көшірмесі және бұйымды өндіруде, пайдалануда, жөндеуде пайдаланылатын. Кесте 2.4. Конструкторлық құжаттардың классификациясы Шифр Құжат аты Техникалық ұсыныс Эскизды жоба Техникалық жоба - Деталь сызбасы - - СБ Құрастырылған сызба (Сборочный чертеж) ВО Жалпы түрдегі сызба ТЧ Теориялық сызба - ГБ Габаритты сызба МЧ Монтажды сызба

58 ГОСТ Схемалар 84 бойынша - Спецификация ВС Спецификация ведомосі ВД Сілтеме жасалатын құжаттар ведомосі ВП Сатып алынатын - бұйымдар ведомосі ДП Подлинник сақтау ведомосі ПТ Техникалық ұсыныс ведомосі - - ЭП Эскизды жоба - - ведомосі ТП Техникалық жоба ведомосі - - ПЗ Түсінік хат (пояснительная записка) ТУ Техникалық - - жағдайлар ПМ Программа және - сынақ әдістері ТБ Кестелер РР Есептеулер Д Басқа құжаттар ПФ Патентты формуляр ГОСТ Эксплуатациялық сбойынша құжаттар ГОСТ Ремонтты сбойынша құжаттар КУ Техникалық деңгей және бұйым сапасының картасы * Ескерту: - міндетті құжат; - құрастырушы мен тапсырыс беруші арасындағы келісімге байланысты; - құжат дайындалмайды 58

59 Бұйым құжаттарын комплектация жасауда бұйымның негізгі құжаты, құжаттардың негізгі комплектісі, құжаттардың толық комплектісі деп бөлінеді. Бұйымның негізгі құжаты немесе негізгі конструкторлық құжат (б өлшектер үшін бөлшек схемасы, жиналатын бірлік, комплект, комплекс үшін - спецификация) бұйымды, оның құрамын, құрылымын толық және бірмәнді анықтайды. Құжаттардың негізгі комплектісі бүкіл бұйымға кіретін барлық құжаттар (жинақталған сызба монтажды схема, техникалық жағдайлар, эксплуатациялық құжаттар) жиыны. Құжаттардың толық комплектісі - бұйымның негізгі комплектісінен және оның құрамындағы бөлшектердің құжаттары. Әрбір КҚ ГОСТ стандартына сәйкес белгі беріледі. Негізгі КҚ өзі сол бұйымды анықтайтын белгі болып саналады. Технологиялық ( жұмысшы құжаттар) келесі талаптарды қанағаттандыру керек: заманауи техника деңгейіне сәйкес стандартты бұйымдарды тиімді пайдалану; резьба, шлиц, т.б. конструктивті элементтер номенклатурасын рационал шектеу; материал маркасын рационал шектеу; бөлшектерді жөндеуге өзара ауысуын, максимал ыңғайлылығын ескеру. Бұйымның сызбалар саны минимал, бірақ рационал өндіруге жеткілікті етіп жасалады. Барлық сызба, схемаларды ЕСКД талаптарына сәйкес жасау. Технологиялық процестерді автоматтандыру жобасының құрамы ЭЕМ арқылы технологиялық процестерді басқарудың АБЖ жүйелерін құру барысында құжаттаманы өнеркәсіптің нақты саласы бойынша технологиялық процестерді басқарудың АБЖ құру бойынша жалпысалалық нұсқаулық әдістемелік материалдарды (ОРМ АСУ ТП) пайдаланды. Техникалық жобалық-сметалық құжаттар (ЖС Қ) графиктік және мәтіндік бөліктерден тұрады. Г р а ф и к а л ы қ бөлігіне схемалар, графиктер, сызбалар, т.б. кіреді. М ә т і н д і к бөлігіне түсініктеме хат, сұраныс беттері бар спецификациялар, сметалар, т.б. кіреді. 59

60 1) ЖСҚ құжатының графикалық бөлігі. Техникалық жобалық-сметалық құжаттама құрамы жобаланатын объект және жобалау кезеңдерінің күрделілігіне байланысты. Объектілерді әдетте екі кезең арқылы орындайды. Адымен жобаны құрып, кейіннен оның жұмысшы құжаттамасын жасайды. Күрделі емес техникалық объектілер үшін бір-ақ кезең болуы мүмкін тек жұмысшы жоба ғана. Бір-ақ кезең бойынша жобалауда (ж ұмысшы жоба) жобалықсметалық құжаттама құрамына келесілер кіреді: техникалық құралдарды басқарудың және бақылаудың құрылымдық схемасы; автоматтандырудың функционалды схемалары; автоматтандырудың және қоректенудің принципиалды схемалары; щиттер мен пульттердің жалпы түрлері; щиттер мен пульттердің құрудың және монтаж жасаудың құжаттары; іске қосу схеалары; кростық ведомосттер (іске қосу кестелері); автоматтандыру құралдарының орналасу жоспарлары мен трасса сызбалары; стандартталмаған қондырғы сызбалары; түсініктеме хат; реттеуіш органдарды есептеудің алғашқы берілгендері; тапсырыс беруші спецификациялары; қажетті құралдар сатып алу үшін сметалар; құрылыс көлемі мен монтажды жұмыс ведомосттері; автоматтандыру жобасын құру арнаған бас жобалушының ескертпелері. Жобалық-сметалық құжаттама жасау үшін негіз болып тапсырыс беруші мен бас жобалаушы (кейде арнайы мекемені де шақырады) дайындаған ж о б а л а у т а п с ы р м а с ы есептеледі. Оның құрамында: - мекеме аты; - жоба мақсаты; - жобалауға негіз; - автоматтандыру жобасының құрамындағы өндірістер, цехтер, қондырғылар, агрегаттар, аппараттар тізімі; 60

61 - орындалатын жұмыстардың сметалық құны; - жобалау кезеңдері; - жоба нұсқаларын құрудың талаптары; - ҒЗЖ, СКҚ жұмсалатын шығындар ( қаржыландыру көзін көрсетіп); - өндірістерді іске қосу ережесі мен құрылыс мерзімдері; - жобалауға қатысатын мекемелер аты; - бас жобалаушы, негізгі ҒЗИ, орындаушы тұлға (мекеме) аты; - орталық және жерлгілікті басқару пункттерінің, щиттердің, басқару пульттерінің орналасуы бойынша ұсыныстар; - жобалаудың ерекше жағдайлары. Жобаны құруға қатысатындар: бас жобалаушы (жобаның технологиялық бөлігін жасайды және барлық жұмыстарды үйлестіреді) мен субподрядты мекемелер/арнайы мекемелер (сантехника, электрмен қамтамасыз ету жұмыстары) қатысады. 2) ЖСҚ құжатының мәтіндік бөлігі. ЖСҚ мәтіндік бөлігі АТЖ-ның автоматтандыру деңгейі мен техникалық шешімдерін сипаттайтын бөлім болып табылады. Мұнда барлық қондырғылар мен материалдарға жұмсалатын шығындар анықталады. Осы бөлімдегі барлық мәтіндік құжаттар А4 (210*297 мм) беттерінде, өндіріспен шығарылмайтын тапсырыс беру спецификациялар, алғашқы берілгендер есептеу нәтижелер кестелері А3 (420/297 мм) беттерінде орындалу қажет. ЖСҚ мәтіндік бөлігінің құрамына келесілер кіреді: түсініктеме хат; тапсырыс беру спецификациялар; аспаптар мен автоматтандыру құрылғыларына тапсырыс берудің сұраныс беттері; жаңа автоматтандыру құралдарын құру тапсырмалары. Т ү с і н і к т е м е х а т жоба құрамына, жұмысшы құжат құрамына және жұмысшы жоба құрамына кіреді. Түсініктеме хаттың келесі бөлімдері бар: 1-жалпы бөлім, 2-автоматизация объектісінің сипаттамасы, 3- технологиялық процестерді автоматтандырудың негізгі шешімдері, 4-таңдалатын материалды-техникалық құралдары, 5-энергоресурстар мен жүйе талаптарын қамтамасыздандыру, 6-ҒЗЖ, СҚЖ мен 61

62 эксперименттер, 7-жобаны дайындау бойынша ұсыныстар, 8- техника-экономикалық негіздеме, 9-қосымшалар. Тапсырыс спецификациялар құжаты аспаптарға, қондырғылар мен материалдар сипаттамасы мен шығындарын көрсететін құжат. Аспаптар мен автоматика құралдарына тапсырыс-сұрақ беру беттері сериялы өндірістегі аспаптарға тапсырыс беруге арналған техникалық және заңды құжат болып саналады. Тапсырыс ведомосттері тақырыптық карточка түріндегі жасалады (мысалы, ТК-1). Автоматтандырудың жаңа құралдарын жасауға техникалық тапсырма автоматтандыру жүйесін монтаж жасау, жөндеу және эксплуатациялауды қамтамасыз етеді. 9. Электр схемалар және оларды орындауға қойылатын талаптар Автоматика және телемеханика жүйесінің қызметі с х е м а арқылы сипатталады. Схемалар келесі классификация бойынша бөлінеді: электр Э, гидравликалық Г, пневматикалық П, кинематикалық К, оптикалық О, газды Х, вакуумды В, энергетикалық Р, бөлу Е, аралас С. Э л е к т р с х е м а түрлері: 1 құрылымдық, 2 функционалды, 3 принципиал, 4 қосу (соединений), 5 жалғау (подключений), 6 жалпы, 7 орналасу (расположения), 9 сәйкестендіру (совмещения). Мысалы, Э3 электр принципиал схема. Схемалардың ішінде кеңінен тараған болып электр схемала саналады. Яғни, схема техника тілі деп саналады. Электр схемаларды орындаудың негізгі талаптарын Халықаралық, Ұлттық, Мемлекеттік Стандарттар (мысалы, ГОСТ ) орнатады. Оның құрамында келесі терминдер бар: Схема элементі - өнімде нақты функцияны орындайтын және жеке бөлінбейтін схеманың құрамдас бөлігі (мысалы, резистор, трансформатор, микросхема, тиристор, насос, муфта, т.б.). Құрылғы (устройство) бірыңғай конструкцияны құрайтын бірлік (мысалы, блок, плата, шкаф, механизм, панель, т.б.). Функционалды топ бірыңғай конструкцияға біріктірілмеген және нақты функцияны орындайтын элементтер жиыны. Функционалды бөлік элемент, құрылғы, функционалды топ. 62

63 Функционалды тізбек нақты қызметі бар линия, канал, тракт (мысалы, дыбыс каналы, видеоканал, т.б.). Байланыс тізбегі - өнімнің функционалды бөліктері арасындағы байланысты көрсететін линия. Қондырғы (установка) энергетикалық жүйелерде схема іске асырылып жатқан объектты шартты белгілеу. Схеманы құруда, дайындауда келесі е р е ж е л е р орындалу тиісті: 1. Электр схемалардың комплекттылығы мен номенклатурасы ( жасалып жатқан құрылғыны сипаттайтын схема түрлері, олардың бірмәнді байланысы); 2. Схема форматы ( жоба күрделігі, көлемі, схеманы сақтау және пайдалану жағдайы, орындау әдісі); 3. Схеманы құрастыру ( масштабсыз, кеңістік орналасуы сақталмайды, егер жүйенің құрамында бірнеше құрылғы бар болса, онда әрқайсысына жеке схема дайындалады, элементтер реті бірыңғай); 4. Графиктік белгілеулер; 5. Байланыс линиясы ( схема форматына сәйкес байланыс линиясының қалыңдығы 0,2-1,0 мм., линияның қалыңдығы 0,3-0,4 мм. мүмкіндігінше аз қиылысулар болу керек, қасына линия атауы жазылады); 6. Схема элементтер тізімі ( Құрылғы құрамына кіретін элементтер тізімі міндетті түрде жасалады (жеке бетте)); Э л е к т р с х е м а л а р ғ а келесі схемалар жатады: құрылымдық схема (ҚС) бұйымның негізгі бөлшектерін анықтап, олардың қызметі мен байланысын көрсетеді. ҚС жобалаудың бастапқы кезеңінде жасайды да бұйымды таныстыру үшін қолданады. функционалды схема (ФС) бұйым орындайтын процестерді сипаттайды, оны принципиал схема құруда, эксплуатация мен жөндеуде пайдаланады. принципиал схема (ПС) элементтердің толық құрамы мен байланысын анықтайды, бұйымның әрбір бөлшегін сипаттайды. ПС басқа КҚ жасауда негіз болады. Оны бұйымды талдауда, реттеуде, эксплуатацияда, жөндеуде пайдаланады. 63

64 іске қосу схема (монтажды схема) бұйым бөлшектерін, монтаж сымдардың маркасын, қимасын, ұзындығын анықтайды. Оны бұйым жасауда, жөндеуде пайдаланады. жалғау схемасы бұйымды сырттан қосу әдісін көрсетеді, оны нақты жерге орнатуда, жөндеуде пайдаланады. жалпы схема - комплекстың барлық бөлшектерінің байланысын көрсетеді. Оны эксплуатация объектісінде бүкіл комплексты орнатқанда пайдаланады. орналастыру схемасы - комплекстың кейбір бөлшектерін көрсетеді, қажет жағдайда сым, кабель, жгут, т.б. оны эксплуатация объектісінде бүкіл комплексты орнатқанда пайдаланады. Схемаларды құрғанда масштаб сақталмайды. Схемаларда уақыт диаграммаларын, сигналдар кестесін, арнайы талаптарды көрсетуге болады. Электр құрылымдық схемада бұйымның негізгі бөлшектерні және байланысын көрсетеді. Функционал бөліктерді тік төртбұрыш арқылы көрсетеді, ішіне сол бөлшек аты жазылады. Бөлшек арасындағы байланыстар бағыты бар сызықтар (стрелка) ар қылы беріледі. Функционал схемада бұймның функционал бөлшектері сәйкес белгілермен беріледі. Схемада қосымша мәлімет (ж ұмысы жайында) көрсетіге болады. Сымдардың, кабельдің атауын да жазуға болады. Принципиал схемада берілген электр процесті іске асыруға және бақылауға қажет барлық электр элементтер көрсетіледі. Және олардың өзара байланысы мен кірісі/шығысы беріледі. Олар ЕСКД стандартына сәйкес (кесте 2.5, 2.6). Кесте 2.5. Автоматика элементтерінің принципиал схемадағы белгіленуі Элемент аты Схемадағы белгісі Катушка, дроссель (магнит өткізгішісіз) Катушка, дроссель (отводы бар) Ферромагнитті приводы бар дроссель Резистор тұрақты 64

65 Резисторлар: 0,05 Вт, 0,125 Вт, 0,25 Вт, 0,5 Вт, 1 Вт, 2 Вт Резистор айнымалы Варистор Терморезистор Конденсатор тұрақты Конденсатор айнымалы Конденсатор электролиттік Диод (жалпы берілуі) Туннелді диод Кері қайтатын диод (обращенный диод) Стабилитрон: Бір бағытты және екі бағытты Варикап Тиристор ( жалпы берілуі) Тиристор диодты - кері бағытта жабылатын Тиристор диодты - кері бағытта ашылатын Тиристор диодты симметриялы Тиристор триодты Триодты тиристорлар PNP Транзисторлар NPN транзисторлар Өрісті (полевой) транзисторлар (N типті және P типті каналы бар) 65

66 Фоторезисторлар Оптрон диодты Оптрон тиристорлы Оптрон резисторлы Оптрон фототранзисторлы ЕМЕС схемасы 3 НЕМЕСЕ-ЕМЕС схемасы Бір разрядты сумматор Реле (контактор) Операциялық күшейткіш Кварцты генератор Антенна Трансформатор Сигналдарды түрлендіргіш Аналогты-цифрлық түрлендіргіш 66

67 Цифрлық-аналогты түрлендіргіш Электронды кілт / коммутатор Тұрақты коэффициентты блок: 1 бір кірісі бар 2 екі кірісі бар Айнымалы коэффициентты блок 7-сегментті индикатор (сигнализациялау блогы) Үшфазалы фазалы роторлы электр моторы (статоры үшбұрышпен, роторы жұлдызша бойынша) Үшфазалы фазалы роторлы электр моторы (статоры жұлдызша, роторы жұлдызша бойынша) Үшфазалы қысқа тұйықталған роторлы электр моторы Сельсин Тахогенератор (сельсин-датчик) Екіфазалы асинхронды машина (қысқа тұйықталған роторлы) Тұрақты ток машинасы (тұрақты магнитпен қоздырылатын) 67

68 Фазалы роторлы мотор (жалпы белгіленуі) Өлшеуіш аспаптар (КИПиА) Өлшейтін жерге орнатылған температураны өлшейтін алғашқы түрлендіргіш (сезімтал элемент) Өлшейтін жерге орнатылған температураны өлшейтін аспап Щитте орнатылған температураны өлшейтін аспап Температураны өлшейтін аспап (шкаласыз) Өлшейтін жерге орнатылған қысымды өлшейтін аспап Щитке орнатылған қысымды тіркейтін аспап Сыртқы энергия көзін пайдалынлмайтын қысым реттеуіші Щитте орнатылған деңгейді өлшейтін аспап (H және L жоғары және төменгі деңгей сигнализациясын көрсетеді) Щитте орнатылған айналу жылдамдығын өлшейтін аспап Электр мотордың іске қосылуын басқаратын аппаратура (насостың қосып/ажыратуы, задвижканың қосып/ажыратуы) Кесте 2.6. Автоматика элементтерінің стандартты позициялы белгіленуі Элемент аты Белгіленуі Құрылғылар: күшейткіштер, реле, А датчик, т.б. (жалпы атау) Электр емес шамаларды электр В шамаларға түрлендіргіштер (генераторлар мен ток көзінен басқа) және электр шамаларды электр емес шамаларға түрлендіргіштер (жалпы атау) 68

69 Динамик Телефон / капсюль Микрофон Пьезоэлемент Дыбыс жазғыш Конденсатор Микросхема аналогты Микросхема цифрлы Түрлі элементтер Разрядниктер Сақтандырғыш балқымалы Генераторлар, ток көздері Батарея, аккумулятор Индикация, сигнализация құрылғылары Дыбыс сигнализация аспапы Реле, контакторлар Индуктивтілік катушка, дроссель Уақыт релесі Қозғалтқыш Өлшеуіш аспап (жалпы атау) Амперметр Вольтметр Омметр Частотомер Ваттметр Резисторлар Терморезистор Варистор Қосқыштар (жалпы атау) Автоматты қосқыш Трансформатор Модулятор Демодулятор Түрлендіргіш Жартылай өткізгіштер мен вакуумды аспаптар (жалпы атау) Диод Транзистор Антенна Тиристор Контакт (жалпы атау) Штырь (вилка) ВА ВҒ ВМ BQ BS C DA DD E EL F G GB H HA K L KT М Р РА РV PR PF PW R RK RU Q SA T U UB UZ V VD VT WA VS Х XP 69

70 Гнездо (розетка) Магнитті жетек (жалпы атау) Электромагнит Кварц фильтры XS Y YA ZQ Эксплуатациялық талаптар АТЖ операторын (пайдаланушысын) қанағаттандыратын талаптар. Олар адам қасиеттерін есепке алады: 1) антропометриялық көрсеткіштер (адам формасы, денесі); 2) физиологиялық көрсеткіштер (адамны ң күші, жылдамдығы, көру, есту қабілеті); 3) психологиялық көрсеткіштер (а қпаратты қабылдау және өңдеу); 4) гигиеналық көрсеткіштер (ж ұмыс орны жарықтылығы, температура, ылғалдылық, шу, вибрация, т.б.). Аппаратты көпшілік адамға (техникалы қ деңгейі нашар) қарай жасайды. Оның басқару органдарына (пульт) кездейсоқ әсер еткенде, ол бірден істен шықпай керек. Аппаратты қамтамасыз ету (эксплуатация және жөндеу) жұмысы қарапайым болу қажет. Ол үшін қарапайым, ыңғайлы монтаж/демонтаж есепке алыну керек. Яғни, периодты бақыланатын бөлшектерге оңай қол жеткізу, тазалау және майлау, ауыстыру, т.б. әрбір аппараттың қосалқы бөлшектері (запасные части, запчасть) болу керек. Конструкцияда қауіпсіздік ережелері сақталу қажет, яғни, адамға зақым келмей тұрып олар автоматты бекіту (а в т о б л о к и р о в к а) жасалады. Қ ұ р ы л ы м д ы қ с х е м а л а р АТ жобасы схемасын құруда басқару объектісі қай жерден басқарылатынын (бас қару пункты) есепке алынадык. Басқаша айтқанда, басқару құрылымын АТ бөліктерін және өзара әсерін таңдау керек. Құрылымдық схема ( ҚС) басқару құрылымының графикалық бейнесін береді. ҚС-да автоматика объектілерінің бөлшектері, бөлімдері (цехтар, учаскілер, агрегаттар, ағын тізбектері (поточные линии)) төртбұрыштармен шеңберлерден тұрады. Оларға қосымша басқару пульт, щит аттарын, орталық диспетчерлік басқару мен бақылау пункттерінің ( датчиктер, атқарушы құралдар, бақылау мен сигнализация жүйелері) белгілерін көрсетеді. Байланыстар бағыттар (стрелка) арқылы беріледі. Байланыс тізбектерін кириллица әрпімен 70

71 де белгілейді: К контроль, бақылау; С сигнализация; ДУ дистанционды басқару, ДС диспетчерлік байланыс, АТС автоматты телефонды байланыс; ТУ, ТИ, ТС телебасқару, телеөлшеу және телесигнализация. Қарапайым объектілер үшін ҚС құрудың қажеті жоқ. Бірақ бұл жағдайда ТҮСІНІК ХАТТА басқару құрылымына қысқаша түсініктеме беру керек. Ф у н к ц и о н а л д ы с х е м а л а р Функционалды схема (ФС) АЖ жүйесінің жеке автоматты бақылау, басқару және реттеу бөлшектерінің, аспаптармен қамтамасыз ететін функционалды-блокты құрылымын анықтайтын негізгі техникалық құжат болып табылады. Жалпы жағдайда ФС технологиялық жабдықтар, трубалар, бақылау-өлшеу аспаптары орналасқан және байланыстарын көрсететін схема болып саналады. Схемада қосымша құралдарды (ток көзі, реле, автоматтар, қосқыштар, т.б.) көрсетпейді. Автоматтандырудың ФС өндіріс технологиясымен және технологиялық қондырғылармен байланысты. Сондықтан оларды технологиялық қондырғылар орналасатын схемаларда көрсету керек. Технологиялық қондырғыларды ФС-да қарапайым түрде сипаттап, масштабсыз, бірақ нақты конфигурациясын есепке алады. Кесте 2.7. Функционалды буындар (типтік элементтер) Типтік элемент Белгіленуі Күшейткіш элемент Дифференциалды буын Интегралды буын 71

72 Кешігу буыны --- Апериодты буын Тербелмелі буын Аспаптарды, автоматтандыру және есептеуіш техника құралдарын ФС-да ГОСТ сәйкес орындайды. Бұл жүйе халықаралық стандарттарға да сәйкес (кесте 2.7). Б ұның бұрыңғы қабылданған стандарттардан ерекшелігі аспаптар мен автоматтандыру құралдарын конструкциясы бойынша емес, функционалды сипатымен анықтайды. ГОСТ сәйкес бірінші ретті түрлендіргіштер (датчиктер) мен аспаптар ( өлшеуіш, реттеуіш, бақылауыш, сигнализация) дөңгелектермен, ал атқарушы элементтер кіші дөңгелектермен белгіленеді. Аспаптардың функционалды қызметін, реттейтін шамасын жазбаша сипаттайды (кесте 2.8). Кесте 2.8. Автоматиканың ФС-да әріптік белгілеулер Белгі Өлшенетін шама Аспап орындайтын функциялар Бірінші әріптің негізгі мәні Ақпаратты көрсету 72 Бірінші әріптің қосымша мәні Шығыс сигналын құру Қосымша мәні A - - Сигнализация - - B C Реттеу, - басқару D Тығыздық Айырмасы, асып кетуі E Кез келген электр шама F Шығын (расход) Қатынасы, үлесі - - -

73 G Көлемі, орналасуы, қозғалуы H Қолмен басқару өлшенетін шаманың жоғарғы шегі I - - Көрсетуі - - J - Автоматты ауысу, жүгіру K Уақыт, уақыт диаграммасы L Деңгейі өлшенетін шаманың төменгі шегі M Ылғалдылық N O P қысым Q Құрамы, концентрациясы Уақыт бойынша интегралдау қосу R Радиобелсенділік - тіркеу - - S Жылдамдық, - - Қосу, - жиілік ажырату T Температура - Дистанционды тасымалдау - - U Бірнеше түрлі өлшенетін шамалар V Қоймалжың W Масса X Ұсынылмаған өлшеу шамасы Y Z Автоматтандырудың ФС-да сол аспаптың жоғарғы жағында әріптік, ал төменгі жақта сандық позициялық белгісі көрсетіледі. 73

74 Шифр приболар тобының функционалды тобын, ал әріп осы топтағы аспап нөмірін береді (кесте 2.9). Кесте 2.9 Функцияларды белгілеу Функция Белгі Сигнал сипаты: Электр E Пневматикалық P Гидравликалық G Сигнал түрі: Аналогты Цифрлық (дискретті) Есептеу құрылғысымен орындалатын операциялар: Қосу Тұрақты коэффициентке көбейту Екі / одан да көп сигналдарды көбейту Сигналды сигналға бөлу Сигналды дәрежелеу Сигнал түбірін алу Логарифмдеу Дифференциалдау Интегралдау Сигнал ауыстыру Сигналдың мәнін шектеу Сигналдың мәнін шектеу 74 бір таңбасын жоғарғы төменгі A D Σ K X : f n n f lg dx/dt X(-1) max min Күрделі аспаптар, бірнеше функция орындайтын, бірнеше дөңгелектермен беріледі. Аспаптардың функционалды сипаттары Е,Т,К,У әріптерімен беріледі. Бұл кезде аспап тек екі әріптен тұрады: біріншісі - өлшенетін шаманы, екіншісі аспаптың функционалды меншіктелуін көрсетеді (кесте 2.10) Кесте 2.10 Аспаптың функционалды сипаты Белгі Функционалды сипаты Е Сезімтал элемент Т Дистанционды тасымалдау

75 К У Басқару станциясы Түрлендіру, есептеу функциялары Автоматтандырудың ФС қарапайым және ашып жасауға болады. Бірінші жағдайда схемада түрлендіргіш және қосымша аппаратураны көрсетпейді. Күрделі функцияны орындайтын аспаптар мен РЭА жеке блок түрінде береді. Ашық схеманы әрбір аспап функциясын нақты, толығырақ көрсету қажет болса пайдаланады. Егер ФС күрделі болса, сызықтарды ажыратуға тура келеді. Ажыратылған жерде сызықтың екі шетін де нөмірлеу керек. Төменгі қатар (щитты аспаптар жағындағы) нөмірлері өсу ретінмен, ал жоғарғы қатар нөмірлерін реттеу міндетті емес. ФС-да щит (бас қару пульты) сызбасын көрсетуге де, көрсетпеуге де болады. Бірінші жағдайда схема күрделенеді, бірақ көрнекі. Схемада технологиялық қондырғы контурларын, байланыс сызықтарын, аспаптарды ажырату маңызды. Ол үшін түрлі қабатты сызықтар пайдаланылады. 0,6-1,5 мм сызықтармен технологиялық қондырғылар мен щиттер/пульттер, 0,5-0,6 мм аспаптар мен автоматтандыру құралдары, 0,2-0,3 мм сызықпен байланыс тізбектері көрсетіледі. П р и н ц и п и а л д ы с х е м а л а р Принципиал электр схемалар (ПС) автоматиканың ФС-лар негізінде дайындалатын және электр элементтердің толық құрамын анықтайтын (жұмыс істеу принципы) жобалық құжат. ПС дайындауда келесі нормативтік құжаттарға негізделеміз: ГОСТ Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению ГОСТ Правила выполнения электрических схем ГОСТ Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники Жалпы жағдайда ПС: 1. элементтердің шартты белгілерін және байланыстарынан; 2. сипаттамалық жазбалардан; 3. басқа схемада пайдаланылатын осы схеманың жеке элементтерінен; 4. қосу/ажырату контактілер диаграммасынан; 5. осы схемада пайдаланылатын аспаптар, аппаратура, т.б. тізімінен; 75

76 6. осы схемаға қатысты схемалар тізімінен, т.б. тұрады. Элементті қосымша графиктік сипаттау үшін ПС-да әріптіксандық белгі қолданылады: элемент түрі, реттеу нөмірі және функциясы (кесте 2.11). Кесте 2.11 Элементтердің функционалды қызметі Әріптік код Функционалды қызметі А қосымша B Қозғалыс бағыты C Есептеу D Дифференциалдау F Қорғау G Сынақтан өткізу H Сигнал беру J Интегралдау K Итеру M Негізгі N өлшеу P Пропорционал Q Күйі (стоп, старт, шектеу) R Қайту, сброс S Сақтау, жазу T Синхронизация, үзіліс V Жылдамдық, үдеу, тежеу W Қосу X Көбейту Y Аналогты Z Цифрлық ПС элементтерді қатар бойынша сызады. Яғни, бір тізбекке кіретін элементтерді түзу бойынша орналастырып, қалғандарын параллель / горизонтал сызықтармен жалғайды. ПС-да барлық аппараттарды (реле, контакт, кнопкалар, қосқыштар) ток қосылмаған кездегі жағдайда көрсетеді. Реле контактыларын, контакторларын іске қосу күші қозғалмалы контактыге жоғарыдан төмен етіп (схема горизонтал орналас қанда) және солдан оңға қарай (схема вертикал орналасқанда) көрсетеді. Аппарат, реле, резисторлармен ажыратылған барлық электр тізбектер бөлшектерінің маркировкасы әртүрлі, ал разъемды, жиналмайтын контактылы сымдармен өтетін бөлшектер 76

77 маркировкасы бірдей болады. Маркировкада келесі ереже сақталады: айнымалы токтың күштік тізбектері (силовые цепи), я ғни, фазалар (А,В,С үшфазалы ток тізбектері, A,N; B,N: C,N бірфазалы ток тізбектері, А,В; В,С; С,А екіфазалы ток тізбектері) және тізбектеп сандармен маркировкаланады; тұрақты токтың күштік тізбектері (силовые цепи ) тақ сандармен (о ң таңбалы) және жұп сандармен (теріс та ңбалы); тізбектің кіріс/шығыс бөлшектері + немесе деп, орта өткізгіш N немесе M арқылы маркировкаланады; басқару, қорғаныс, сигнализация тізбектері бұйымға тиісті сандармен маркировкаланады, олардың реті ток көзінен тұтынушыға қарай, ал ажыратылатын бөлшектер жоғарыдан төменге / солдан оңға қарай (кесте 2.10). Электр тізбектерін коммутациялауда көппозициалы аппараттар (кілттер (тиристорлар), ауыстырып қосқыштар, бағдарламалық құралдар) қолданылады. Мұнда осы контактылердің ауысу диаграммалары мен кестелерін көрсеткен жөн. Кестеде аппарат типі, сап түрі, контактілер нөмірі және жұмыс режимы беріледі Автоматты жобалау жүйелері. СИАМ. P-CAD 2001 Автоматты жобалау ЭЕМ-ді инженерлік істе пайдаланудың маңызды бағыттарының бірі. Олар автоматтты жобалау жүйесі (АЖЖ, САПР) түрінде автоматтандырылған жобалаудың адам машина жүйелері арқылы іске асырылады. Мұнда адам формалданбаған есептерді, ал ЭЕМ қалған барлық, алгоритмдік есептерді шешеді. АЖЖ жаратушыларды ауыстырған жағдайда, өнімділікті өсірген кезде осындай жүйелерді жасау экономикалық жағынан ұтымды болады. Сонымен бірге АЖЖ бұрынғы сызбалық әдістермен мүмкін емес болған жұмысты тез арада жаратуға мүмкіндік береді. Техниканың жылдам күрделуіне, оны құру мерзімдерінің қысқартылуына байланысты АЖЖ қағазсыз, электронды технологияларға мүмкіндік жасайды. ЭЕМ-де тек қолмен жасалатын ғана жұмыстармен қатар, шығармашылық жұмыстар да автоматтандырылып жатыр. Мысалы, ЭЕМ диалогты жүйелерде адам сұрағына тез арада жауап береді, көптеген сұрақтарды өңдеп, шешім қабылдай алады. Болашақта, дәл

78 осы жасанды интеллектісі бар ЭЕМ ғана АЖЖ-мен бірігіп күрделі шығармашылық есептер шеше алады деп сенім артып жатыр. Бүгін АЖЖ келесі функцияларды орындайды: - өнім құрылымы мен конструкциясын құру - өнім параметрлерін есептеу - сызба жасау - технологиялық карат жасау - программалық қамтамасыз ету жасау - өндірісті жоспарлау. АЖЖ техникалық құралдардан, математикалық, программалық, ақпараттық, құқықтық қамтамасыздандырудан құрылады. Қазіргі АЖЖ-ның функционалды бөліктеріне өндірісті автоматтандырылған конструкциялау және техникалық дайындау жүйелері жатады. Халықаралық терминология бойынша ол CAD (Computer Aıded Desıgn) және CAM (Computer Aıded Manufacturıng). Сонымен бірге автоматтандырылған инженерлік есептеу жүйесі CAE (Computer Aıded Engıneerıng) кіруі мүмкін. Олардың бірігуі CAD/CAM/CAE деп белгіленеді. АЖЖ соңғы кезде тағы бір жүйе жобалау процесін басқару жүйесі PDM (Product Data Management) де кіреді. Сөйтіп, АЖЖ комплексі CAD/CAM/CAE/PDM деп белгіленеді. Осы технологиялар негізінде виртуал мекемелер/өндірістер пайда болды. Олар интерактивті режимде клиенттердің тапсырысын анықтап, оларға жылдам өнім жеткізуге мүмкіндік береді. АТЖ оптимизациялау кешені СИАМ Автоматты моделдеу және параметрлік оптимизациялау жүйесі (Cиcтeмa aвтoмaтизиpoвaннoгo мoдeлиpoвaния и пapaмeтpичecкoй oптимизaции CИAM) нақты параметрлері берілген динамикалық жүйелерді анализ және синтез жасау саласында ғылыми және инженерлік есептерді автоматтандыруға арналады. СИАМ жүйесі арқылы: - имитациялық моделдеу жасауға; - параметрлік оптимизация жасауға; - жиілкітік сипаттамалар құруға болады. CИAM жүйесінде математикалық моделдер блоктықұрылымдық формада беріледі. 4.1x нұсқасында модель элементі ретінде тек СИАМ құрамына енгізілген типтік блоктар ғана саналады. Кейінгі нұсқаларда бұл шектеу жоқ. 78

79 СИАМ-дағы модель типтік блоктар мен өзара байланыстар жүйесі. А блогымен Б блогын байланыстыру дегеніміз Б блогы іске асыратын алгоритм кірісіне А блогында іске асырылған алгоритм жұмыс нәтижесін (А шы ғысын) беру деген сөз. Кез келген блок алгоритмының нәтижесін шығыс сигнал, ал алгоритм кірісінде пайдаланылатын сигналды кіріс сигнал деп атаймыз. Кез келген блоктың шығыс сигналы басқа блоктардың кез келгеніне беріле алады да СИАМ құралдары арқылы кез келген күрделі математикалық есептерді шеше алады. СИАМ-ның ерекшелігі онда графиктік схмеалар арқылы іске асырылған oбъeктілі-бағытталған сұхбаттағы форма. Осындай форма пайдаланушыға кіріс тілден босатады да техникалық есепті түсінуге мүмкіндік береді. Есептердің күрделігі көп жағдайда ЭЕМ ның оперативті жадымен және машина өнімділігімен анықталады. СИАМ-ның 4 жұмыс режимы бар: - моделді енгізу режимы; - имитaциялық моделдеу режимы; - пapaмeтpлік оптимизациялау режимы; - жиіліктік сипаттама құру режимы. СИАМ ортасында АТЖ оптимизациялау (СИНТЕЗ) үшін келесі лабораториялық жұмыстар орындалады: 1. СИАМ жүйесімен танысу. 2. АТЖ-нің сапасын бағалау (анықталған және кездейсоқ әсерлер). 3. ПИД-реттеуішпен басқарылатын технологиялық объектінің тиімді құрылымын жобалау. АТЖ жобалау кешені P-CAD Радиоэлектронды аппаратураны (РЭА) автоматты жобалау кешені бүгінгі күнде дербес ЭЕМ-дер үшін ең мықты, қуатты, толық және тізбекті жүйелердің бірі болып саналады. АЖЖ PCAD бірқабатты және көпқабатты печатты плата жасаудың барлық кезеңдерін қамтитын және өзара байланысты модульдердің арнайы пакеті кешені болып саналады. Жүйенің бағдарламалық құралдары электронды жүйені жобалаудың моделдеу, принципиалды схеманы енгізуден бастап, оны печатты платаға қоюға, элементтерді интерактивті орналастыруға, автотрассировкаға және толық конструкторлық құжат алуға дейінгі жобалау процесін іске асыра алады. 79

80 PCAD ж ү й е с і н і ң к і т а п х а н а л а р ы ( библиотеки) қазақстандық стандартқа сәйкес келмейді, сондықтан п е ч а т т ы платаларды тиімді жобалау үшін жа ңа кітапханалық компоненттерді құру және ескілерді өңдеу алуымыз керек. PCAD 2001 интегралданған компоненттерінің құрамына компоненттер (co mponents), корпустар (pattern) және символдар (symbol) кіреді. Схемада компонент символ арқылы, ал печатты платада корпус арқылы беріледі. Кітапханада символ графигы мен корпусымен қатар, оны корпусқа орналастыру туралы ақпарат ( қоректену сымдарын жеткізу, шығыстарды жалғау, т.б.) са қталады. Символ, корпус графигы мен оны орналастыру (упаковка) туралы а қпарат компонент ұғымын береді. Интегралданға кітапханалар артықшылығы - әрбір компонент үшін арналған орналастыру туралы ақпарат бір жерде сақталады және бір рет енгізіледі. Сондықтан PCAD 2001 жүйесінде компоненттер кітапханасын құру үшін келесі қадамдар қажетті: 1) жаңа кітапхана құру; 2) Symbol Editor редакторында компонент символын құрып, оны кітапханаға өз атымен сақтау; 3) Pattern Editor редакторында компонент корпусын құрып, оны кітапханада өз атымен сақтау; 4) Library Executive блогында корпус (упаковка) мен символды бір компонентке біріктіру. P-CAD 2001 автоматты жобалау жүйесінде келесі лабораториялық жұмыстар орындалады: 1) P-CAD 2001 жүйесімен танысу. 2) P-CAD 2001 жүйесінде компоненттер кітапханасын құру. 3) SHEMATIC PCAD 2001 редакторында электр принципиал схеманы моделдеу. 4) РСВ P-CAD 2001 печатты платаны жобалау. 80

81 3 тарау. БАҚЫЛАУ-ӨЛШЕУІШ АСПАПТАР МЕН АППАРАТТАР ТАҢДАУ 11. Басқару объект қызметін зерттеу әістері. Аналитикалық әдіс АТЖ жобалау күрделі есеп, оны берілген ТТ негізінде арнайы мекеме/мекемелер (конструкторлық бюро, ҒЗИ, зауыт) жасайды. ТТ да құрастырылып жатқан жобаның мақсаты, қызметі, функционалдық мүмкіндіктері нақты жазылу керек. Берілген мәліметтер жобаланатын АТЖ барлық элеменеттерін есептеуге жеткілікті дәл болу керек. Берілген мәліметтердің дәлдігі мен сенімділігі үшін заңды жауап беретін тапсырыс беруші есептеледі. Ұсынылған құжаттар негізінде арнайы мекеме басқару объектісінің (БО) құрылымдық схемасы мен автоматтандырудың функционалды схемасын құрайды. Осы құжаттар объект жұмысын а н а л и з (ба қыланатын, сигнализация және басқару параметрлерін анықтау) жасауға мүмкіндік береді және алдынала техникалық құрал таңдауға көмектеседі. БО қасиеттері басқару алгоритмын таңдауда маңызды екені анық. Сондықтан т е х н о л о г и я л ы қ п ро ц е с т і басқару объекті ретінде зерттеу, яғни, математикалық модель құру АТЖ құрудың келесі кезеңі. Реал жағдайға қарап, моделдеудің аналитикалық немесе экспериментті әдісін таңдаймыз. Осы моделдер БО ның беріліс функциясын (передаточная функция) құруға мүмкіндік береді, ал бұл дегеніміз БО тиімді басқару объектісін таңдаудың негізі болып есептеледі. Кейіннен қабылданған басқару алгоритмын іске асыратын техникалық құралдар жиынын (ТҚЖ) таңдаймыз. Таңдауда сериялы шығарылатын, стандартты аспаптарға аса мән беріледі. Таңдалған аспаптардың, ТҚЖ реттелетін параметрлері қабылданған басқару алгоритмын (реттеу заңын) толық іске асыру қажет. АТЖ жобалауда электр принципиал схемаларды құрастыруға басты назар аударылады. Яғни, электр ток тізбектерін: сым, кабель, басқару мен бақылау схемаларына зерттейміз және таңдаймыз. Одан соң таңдалған ТҚЖ габаритіне, орналасуына, қуатына, т.б. сәйкес басқару пульттерін, щиттерін, және бөлмелерін таңдайды. Егер технологиялық процесс өте күрделі болса, онда мнемосхема құрастырамыз, олар операторға БО сапасын бақылауды жақсартады. 81

82 Монтаж, эксплуатация және жөндеу жасауда электр принципиал схема қолдану қиын болғандықтан, жалғау мен іске қосу схемаларын жобалайды. Мұнда аспаптардың, ТҚЖ щитты және өндірістік бөлмедегі орналасуын және орнату әдісіне назар аударамыз. Келесі кезеңде жермен тұйықталу (заземление) құралдарын жобалаймыз. Ең соңғы кезеңде АТЖ сенімділігін және экономикалық тиімділігін есептейміз. А н а л и т и к а л ы қ ә д і с Автоматты реттеу жүйелерін (АРЖ, Система автоматического регулирования, САУ) зерттеу алдында б а с қ а р у о б ъ е к т і с і н зерттеу кезеңі орындалады. Басқару объектісі (технологиялы қ процесті орындауға арналған машина, машиналар) ішінде реттеудің берілген функционалды заң іске асырылатын АРЖ ның элементі. Объект құрамына сыртқы орта да кіреді, егер ол объектіге қатты әсер етсе. Объектінің ерекше қасиеті энергияны немесе затты түрлендіру, тарату және жинау болып табылады. Осыдан объектіде басқару немесе реттеу органы болуы міндетті. Жалпы жағдайда объектіге жасалатын әсер не басқаратын не қоздыру әсері болады. Б а с қ а р у ә с е р і н е (управляющее воздействие) процесті берілген режимге жақындату, ұмтылдыру үшін жасалатын басқару амалдары жатады. К е д е р г і ә с е р і (возмущающее воздействие) кезінде, керісінше, процесті берілген режимнен алыстату, орнықты күйден шығару үшін жасалады. Басқару объектілер қасиеті толығымен олардың статикалық және динамикалық сипаттамаларында анықталады. Олардың негізінде реттеуіштерды есептейді. Яғни, реттеуішды объекті үшін таңдағанда, оның математикалық моделін құрамыз. Модель не аналитикалық, не эксперименталды жолмен алынады. Олардың әрқайсысының артықшылығы мен кемшілігі бар. Аналитикалық әдіс арзан, бірақ дәлдігі төмен. Эксперименталды әдіс, керісінше, дәлірек, бірақ кететін шығын көп. 82

83 сурет. Жалпылама координаттар арқылы басқару объектісін сипаттау Х пен Н кіріс және шығыс жалпылама координаттары Басқару объектісі және оның ішінде орын алатын процесс сол процестың күйі сипатталатын жалпылама координаттар (обобщенные координаты) арқылы беріледі. Көптеген басқару объектілеріне екі жалпылама координаттар жеткілікті, оның біріншісі (кірісі) зат немесе энергия ағынын, ал екіншісі ( шығысы) - процесс нәтижелерін көрсететін параметрлерді сипаттайды ( 3.1-сурет). Осындай объектілерді қарапайым д.а. Олар бірінші дәрежелі сызықты дифференциалды теңдеулер (ДТ) ар қылы сипатталады, бұларда айнымалы ретінде уақыт есептеледі. Өндірістік процестерде жиі кездесетін қарапайым басқару объектілерін сипаттайтын ДТ кесте 3.1 келтірілген. Кесте 3.1. Қарапайым басқару объектілерін сипаттайтын ДТ Процесс Динамиканың Объект Жалпылама координаттар ДТ сипаттамасы Н (шығыс) Х (кіріс) Тіке dv Масса m Сызықтық Күш Р m = P қозғалыс dt жылдамдық v Айналмалы dw Инерция Бұрыштық Момент М I = M қозғалыс dt моменті I жылдамдық ω Ыдысты dh Деңгей Деңгей H Сұйықтың F = Q сұйықпен dt ауданы F көлемдік толтыру таралуы Q Жылыту, ысыту Ылғалды ету, құрғату d mc = dt Q T dw m 0 = W dt Жылу сыйымдылығы c Абс. зат m 0 құрғақ массасы Температура θ Салыстырмалы ылғалдылық w Жылу ағыны Q T Уақыт бірлігіне келетін ылғал массасы W

84 3.1-кестесін талдау арқылы келесі жағдай орынды екенін көреміз, яғни, қарапайым объектілердегі процестер төмендегі қарапайым түрде өрнектеледі екен: LdH / dt = X, (3.1) L уақыт бойынша өзгермейтін объектінің бөлігі, H- басқарылатын шама, X- кіріс әсері (басқару шамасы). (3.1) ден келесі өрнек аламыз: H1 = Xdt = H0 0 t LdH U (3.2) U процесс кезінде затты / энергияны жинау немесе тарату қасиетін сипаттайтын объект сыйымдылығы. Егер объектіде жиналған зат / энергия бір жерден екінші жерге оп-оңай ауысса, онда ол объектіні бір-сыйымдылықты д.а. Ал егер осындай жағдай әрең орындалса, онда ол объектіні көпсыйымдылықты д.а. әдетте бір-сыйымдылықты объектілер қарапайым болып саналады. Басқару объектілерін зерттеудің аналитикалық әдісі жалпы физикалық заңдарға негізделеді де келесі кезеңдерден тұрады: есептің қойылуы (объектіге жасалатын әсерлер анықталады: басқару және кедергі әсерлер, байланысы бар кіріс/шығыс шамалар орнатылады); модель құру; алынған жеңілдіктерді есепке алу (екі т үрлі жеңілдіктер бар: зерттелетін кіріс және шығыс шама арасындағы байланыс сызықты деп алынады; кейбір кіріс/шығыс шамалар арасындағы байланыстарды алып тастайды); коэффициенттерді анықтау және түрлендіру функциясын есептеу. Басқару объектілерін аналитикалық зерттеу негізінде энергетикалық немесе материалды балланс жатады. Олардың математикалық түрі: Материалды балланс: 84

85 dm dt = n i= 1 k M ei M мұндағы m берілген көлемдегі масса; кіретін/шығатын зат ағыны. j= 1 aj (3.3) M ei, M ai -берілген көлемге Энергетикалық балланс: de dt = n i= 1 k E ei E j= 1 мұндағы е берілген көлемдегі масса; кіретін/шығатын энергия. aj (3.4) E ei, Eai -берілген көлемге Кең тараған қарапайым объектілердің кіріс пен шығыс шама арасындағы байланыс (3.1) арқылы сипатталады. Энергияның сақталу заңы негізінде келесі өрнек аламыз: Х = n Q k ei i= 1 j= 1 Q ai = Q П Q P (3.5) мұндағы Q, Q П P - энергия немесе заттың кіріс/шығыс ағыны Орнатылған режим үшін (объект күйі өзгермейді): dh D dt 0 = X = X = 0 = QΠ 0 QP0 0 Егер объект күйін әдейі өзгертсек ( Q кедергі әсер пайда болады): X = Q Π 0 Q P0 d( H 0 + H ) = Q = L dt Энергияның кіріс/шығыс ағыны басқару шамасына байланысты ( Q = 0 Q( H ); Q = Π P 0 Q( H )) болып бейсызықты функциялар болып есептеледі. Оларды линеаризациялау үшін Тейлор қатарына жіктесек (тек алғашқы екі сызықты мүшесін ғана аламыз): 85

86 dqπ QΠ ( H ) QΠ 0 + ( ) 0( H H 0) dh dq P QP ( H ) QP0 + ( ) 0( H H 0) dh d соңында Т ± = k dt W ( p) = ( p) / ( p) = k /( Tp ± 1) t t T Ta = k ( 1 e ) = (1 e ) Үш жағдай бар (қарапайым объект үшін): белгісіне байланысты бірсыйымдылықты объект қаситтерін талдаймыз: 1. >0 болса, онда lim = lim (1 t t e t T ) = Яғни, φ ұмтылатын шек тұрақты ұақытқа тәуелсіз екен. Ол тек өтпелі процесс ұзақтығына байланысты. t = 3T болғанда объект жаңа орнықты күйге ауысады (объект с т а т и к а л ы қ д.а.): lim = lim (1 t t t e t T ) = T 3 = (1 e ) t= 3T = (1 e ) Осындай объект статикалық орнықты ( өз өзін реттеу қасиеті) д.а. бұл дегеніміз dq p ) туынды оң, ал dq Π 0 ) туындысы теріс, яғни, 0 ( dн шығыс шамасын өсіру энергия таралуын өсіреді және құйылу энергиясын азайтады. 2. <0 болса, онда ( dн t( ) T a T lim = lim (1 e ) = lim ( e 1) t t t t Осындай объектіге кедергі әсер жасаған соң шығыс шама ез өседі және егер сырттан реттеу болсама, ол басқару қабілетін жоғалтады, яғни, статикалық орнықсыз объектіге айналады. Бұл 86

87 объектіге dq p ) туындысы теріс, ал dq Π 0 ) туындысы оң болып 0 ( dн табылады. 3. =0 болса, онда () те ңдеуінің шегі жоқ. Яғни, келесі шекті аламыз: ( dн lim = t 0 Яғни, =0 үшін басқару объектінің шығыс әсері шексіз сызықты заң бойынша tg α= /Т а бұрыштық коэффициентімен өседі. Осындай объект өз өзін реттей алмайды, да а с т а т и к а л ы қ деп аталады. 12. Эксперименталды әдіс. Статикалық және динамикалық сипаттамалар Объектілерді зерттеудің эксперименталды әдістерін белсенді (актив) және белсенді емес (пассив) эксперимент арқылы жасаймыз. Б е л с е н д і э к с п е р и м е н т әдісі эксплуатацияда пайдаланбаған, жүктемеге сезімтал емес объектілерге пайдаланылады, яғни, эксперимент шарты бойынша орнатылған шектеулер ішінде шығыс шаманың ауытқуы рұқсат етіледі. Осындай әдістерде келесі үш түрдегі кіріс әсерін береді: е к п і н қ и с ы ғ ы (кривая разгона) немесе өтпелі сипаттамасы (переходная характеристика)) деп аталатын шығыс шамасының өзгеруі болып табылатын түрлендіру процеске сәйкес келетін секірістік (скачок) әсер; объект шығысында импульстік сипаттама (импульсная характеристика) пайда болдыратын бір реттік импульстік әсер; периодты (синусоидалы, тікб ұрыштық, үшбұрыштық, трапециялық) әсер. Жалпы жағдайда объектінің динамикалық сипаттамаларын алу үш кезеңнен тұрады: 1. Экспериментты жоспарлау және дайындау. Алдымен объектіні зерттейміз (кіріс/шы ғыс айнымалыларын таңдау), аппаратураны дайындаймыз, сынақ әсер параметрлерін анықтаймыз. Кіріс шама ретінде реттелетін орган күйін (положение), шығыс шама ретінде реттелетін шаманы аламыз. Бөтен кедергілерді жойып, немесе кедергі арасында эксперимент жасау керек. 87

88 Аппаратураны дайындау дегеніміз шығыс шаманы қабылдайтын және оның өзгерісін тіркейтін аспап таңдау деген сөз. Шкала диапазоны және аспаптың жазу жылдамдығы түрлендіру процесс немесе мм лентаға жазылатындай етіп таңдалады. Сынақ әсері басқару объект түріне тәуелді: - секірістік әсер тек өзін өзі реттейтін объектілерде және технология шарты бойынша шығыстық шаманың ұзақ ауытқуы бар болғанда пайдаланылады, басқа жағдайда импульстік әсер қолданылады; - периодты әсер өзін өзі реттей алмайтын объектілерде және бөгет (помеха) болғанда пайдаланылады. Кіріс әсер амплитудасы секірістік әсер үшін статикалық сипаттаманың сызықты учаскесіне тәуелді және реттейтін органның затворын максималды бұрауының 10-15% құрайды. Импульстік әсер үшін үлкен мәндер (кейде ретте йін органның 100%) қабылдаймыз. Сынақтарды (саны 4-тен кем емес, ал бөгеттер бар болса 8-ден кем емес) минималды, номиналды және максималды жүктемеде өткізу қажет. 2. Эксперимент өткізу. Объектінің статикалық сипаттамасын кіріс әсерді нөлден максималды мүмкін мәнге өзгерту және шығыстық шаманы орнықты режимде тіркеу арқылы аламыз. Кіріс әсерді өзгерту аралықтарын 8-12 нүктеден кем болмайтындай етіп аламыз. Динамикалық сипаттамалары объект кірісіне алда көрсетілген әсерлердің біреуін беріп және шығыс шаманы уақыт бойынша тіркеу арқылы аламыз. Күрделі көпөлшемді объектілерді зерттеуде, олардағы процестер бірнеше физикалық факторларға байланысты болғандықтан, динамикалық сипаттама әрбір әсер ететін фактор бойынша алынады. Бұл жағдайда көпөлшемді объект түрлендіру процестер бір біріне тәуелсіз орын алатын бірнеше бірөлшемді объектілер жиыны болып саналады. Сынақ барысында тек кіріс және шығыс параметрлерді ғана емес, сонымен қатар түрлендіру процесті өзгеріске ұшырататын басқа да параметрлерді есепке алады. 3. Нәтижелерді өңдеу. Актив эксперимент өткізуде графикалық тәуелділіктер (статикалы қ және динамикалық) алынады. Олар зерттелетін объектінің түрлендіру функцияларын анықтауға көмектеседі. 88

89 С т а т и к а л ы қ с и п а т т а м а л а р Басқару объектісінің статикалық сипаттамаларын алу үшін эксперимент көлемі мен жүргізу тәртібі кіріс әсерлер (факторлар) санына тәуелді. Бірфакторлы эксперимент. Объект кірісіне бір әсер беріледі, оның шығыс шамаға әсерін табу керек. Ол үшін К.Гаусс ұсынған ең кіші квадраттар әдісін (ЕК Ә, Метод наименьших квадратов, МНК) пайдаланады. Оның негізінде тәуелді айнымалы y i орташа арифметикалық _ y шамадан квадраттар суммасының ауытқуы ең кіші шама екенін дәлелдейтін теорема жатады: n i= 1 2 ( y y) = E = min (3.6) i _ мұндағы n сынақ саны. Жалпы жағдайда ЕКӘ әдісін пайдалану ережесі: Тікбұрышты координаттар жүйесінде у (шы ғыс) және х (кіріс) айнымалыларының геометриялық нүктелер орнында осы айнымалыларды өрнектейтін ең жақын байланысты (те ңдеу) анықтайды. (3.6) негізінде нормал теңдеулер жүйесін таңдаймыз. Оны шешу арқылы теңдеудің параметрлерін анықтаймыз. _ Алынған математикалық теңдеу негізінде y = f ( x) тәуелділігін құрамыз және оны эксперименталды берілгендермен салыстырамыз. Бұл әдістің кемшілігі кейде қажетті математикалық тәуелділікті таңдау өте қиын. Жоғарыда айтылғандай, егер объектіге стандартты сигналды берсек, және объект реакциясын уақыт бойынша фиксация жасасақ, онда динамикалық сипаттамалар алынады. Кіріс әсер түріне байланысты олар түрлендіру импульстік және жиіліктік сипаттамалар болып бөлінеді. Төменде эксперименталды берілгендер бойынша объектінің статикалық сипаттамаларын - түрлендіру функциясын табу мысалы келтірілген. 89

90 сурет. Кіріс әсер (а) және статикалық (б) пен астатикалық (в) объектілер үшін жылдамдық алу қисығы Зерттелетін объект кірісіне тікбұрышты секіріс сигналы берілсе, онда ( 3.2а-сурет) түрлендіру сипаттамаларын аламыз. Статикалық (өзін өзі реттеу) объектілер үшін түрлендіру процесс шығыс шамасы жаңа орнатылған мәнге жеткенде аяқталады ( 3.2б-сурет). Астатикалық объектілер үшін түрлендіру процесс шығыс шамасының өзгеру жылдамдығы жаңа орнатылған мәнге жеткенде аяқталады, яғни, сызық түзу сызыққа жеткенде ( 3.2в-сурет). Сонымен, сызықты құру үшін құрамы нүктеден кем болмайтындай етіп эеспериментты жоспарлаймыз. Сызықтарды эксперименттың әр жағдайы үшін 4-8 рет құрамыз. Осыған орай объектіге бақыланбайтын факторлар әсер етеді, олардың нәтижесінде кездейсоқ шама болатын ауытқу жасайды. Яғни, сәйкес координаттық өрісте өзгеріс нәтижелеріне біршама ауытқу орын алады. Сондықтан эксперименталды берілгендерді үтіктеу (на қты мәнге жуықтау) қажет. Осы мақсатта төртінші айырмалар әдісін (ТАӘ, Метод четвертых разностей, МЧР) бұл әдіс негізінде бес жақын нүктелерді екінші дәрежелі параболамен аппроксимациялау жатады. Оның орташа нүктесі үтiктелген сипаттама нүктесі болып саналады. Парабола нүктелерін ЕКӘ әдісімен аламыз. Осы әдіспен

91 түрлендіру сипаттаманың үтіктелген сипаттамасын і ші нүктедегі мәні: ~ y = y( i) 1/12A( i); i = 3,4,.. n 2 (3.7) y~ - i- A(i)=y(i-2)+6y(i)+ y(i+2)-4[y(i-1)+ y(i+1)] (3.8) Есептеу нәтижелерін кесте енгіземіз. Кедергі әсер бергенде алынған сипаттамаларды графикке сызамыз. Егер нәтижелер ауытқуы 2-3% аспаса, онда бір эксперименталды сипаттаманы таңдаймыз. Үлкен ауытқуларда қисық сызықтың орташа мәндерін табамыз, яғни, _ y( i) = m j= 1 y ( i) / m j мұндағы _ y - і-ші нүктеде орташа мәнді сызықтың орданатасы, m қисық сызық саны. Кесте 3.2. Сызықты үтіктеу (сглаживание) нәтижелерін сақтау y(i) y(i) y(i) y(i) y(i) A(i) B(i) ~ y (i) A(3) B(4) A(3) B(4) n n A(n-2) B(n) n A(n-2) B(n) 91

92 Кесте 3.3. Жылуалмасу аппаратын зерттеу эксперименты t i, мин ( t i ), ºC t i, мин ( t i ), ºC 0,00 20,0 3,25 30,0 0,25 20,8 3,50 31,0 0,50 21,8 3,75 32,0 0,75 21,8 4,00 32,6 1,00 23,8 4,25 32,0 1,25 24,0 4,50 32,8 1,50 25,6 4,75 33,4 1,75 26,0 5,00 33,0 2,00 27,4 5,25 33,2 2,25 29,2 5,50 33,2 2,50 29,6 5,75 32,4 2,75 28,8 6,00 33,6 3,00 31,2 Көрнекі болу үшін эксперимент нәтижесін y = f ( t) тікбұрышты кооринаттар осіне ( 0 y -нормалданған шығыс шама) (3.3-сурет) сурет. Жылу алмасу аппараттың статикалық сипаттамасын анықтайтын эксперимент нәтижесі: - эксперимент, -- аппроксимациялау нәтижесі Зерттелетін объектінің сызықты сипаттамасын оның түрлендіру функциясын алу мақсатында өңдеудің бірнеше әдісі бар. Аппроксимациялаудың графикалық әдісі. Бірінші кезеңде 0 нормалдаймыз: y( ti ) = [ y( ti ) y( t0)]/[ y( ) y( t0)] = [ y( ti ) y( t0)]/ y( ) Астатикалық объект үшін ординаталарды келесі өрнек арқылы нормалдайды: 92