Основные понятия и определения

1.1. Основные понятия и определения

Автомат (греч. automatoV - “аутоматос” – самодействующий) – это устройство, осуществляющее некоторый процесс без непосредственного участия человека.

Появление первых автоматов относится к глубокой древности – это были часы и механические игрушки, которым придавали форму человека или животного. Известен автомат в виде летающего голубя (грек Архитас – современник Платона), автоматы в виде водяных часов, торговый автомат, движущиеся статуи (Герон Александрийский). В средние века были созданы андроиды – механические существа, копирующие человека. В этой области в XVIII веке особенно прославились Пьер и Анри Дро – швейцарские часовщики и французский механик Жак Вокансон. Известна жестяная утка Вокансона, состоявшая из тысяч деталей, которая могла летать, которую невозможно было отличить от живой утки (вплоть до процессов пищеварения). Свидетельства об этой утке содержатся в воспоминаниях Канта, Гегеля, Лейбница и других выдающихся мыслителей того времени.

Со второй половины XVIII века начинается применение автоматов в промышленности. Это было связано с паровыми машинами. Первый промышленный регулятор для паровых машин был создан русским изобретателем И.И. Ползуновым. Его изобретение пролежало под сукном долгое время. По этой причине считается, что первый промышленный регулятор был создан Джеймсом Уаттом в 1784 г.

До недавнего времени автоматы строили, чтобы заменить человека при выполнении физически тяжелой и опасной работы. В 40-х годах ХХ века появились автоматы, выполняющие некоторые виды умственного труда - управляющие аналоговые и цифровые вычислительные машины – УВМ, АВМ, ЦВМ. Применение автоматов повысило производительность труда, точность и скорость выполнения производственных операций. Автоматы используются для освобождения человека от утомительного и однообразного труда, от вредных и опасных условий работы. Автоматы – основа технологического прогресса.

Под термином «Автоматика» понимают [1]:

1) область теоретических и прикладных знаний об автоматически действующих устройствах и системах. Термин «автоматика» подразумевает период исследований и практических разработок в области автоматического регулирования и управления до 40-х годов ХХ столетия. В 40-е годы ХХ века возникло новое научное направление – кибернетика. В рамках кибернетики появилась техническая кибернетика. Автоматика – это составная часть технической кибернетики;

2) совокупность механизмов и устройств, действующих автоматически.

В 1957 г. появился первый промышленный робот – фирмы Unimation (США). Название Unimation происходит от “Universal Automation” универсальная автоматизация. Через 10 лет инициативу в области робототехники перехватила Япония, и с тех пор она является ведущей страной в этой области. Термин «робот» появился в 1920 г, придумал его чешский писатель Карел Чапек (происходит от чешского слова «робота» - работа).

В настоящее время роботы все шире начинают применяться в различных областях промышленного производства: в машиностроении – при раскраске автомобилей, резке металла на автозаводских конвейерах; в строительном производстве – при роботизации и автоматизации земляных работ, при роботизации установки и монтажа строительных блоков и элементов, при автоматизации и роботизации бетонных работ, в роботизированных комплексах для отделочных работ, при автоматизации и роботизации работ в подземном строительстве, при роботизации строительных операций. Применяются роботы также и в военном деле.

XXI век – это эпоха расцвета автоматики, тотального проникновения автоматики в жизнь человеческого общества. Мы уже не мыслим себя без компьютеров, мобильных телефонов, контроллеров, микропроцессоров. Все это стало возможным в результате бурного, революционного развития электроники и микроэлектроники с начала 80-х годов ХХ столетия.

Устройства автоматики решают следующие важнейшие задачи: автоматического контроля технологических параметров, автоматического регулирования и автоматического управления процессами, технологической сигнализации, диспетчеризации, роботизации.

Надо различать:

- механизация – замена ручного труда энергией машин, при этом функции управления этими машинами остаются за человеком;

- автоматизация – замена функций управления технологическими процессами и контроль за их протеканием без участия человека.

В зависимости от характера и объема операций, выполняемых автоматическими устройствами (совокупностью устройств) различают следующие виды автоматических систем:

- контроля;

- блокировки;

- защиты;

- сигнализации;

- регулирования;

- управлению.

Системы контроля служат для автоматического получения и обработки информации о значениях контролируемых параметров. Контроль может быть непрерывным и дискретным.

Системы блокировкислужат для фиксации механизма или устройства в определенном положении в процессе их работы. Эти системы увеличивают безопасность обслуживания и надежности работы оборудования.

Системы защитыпрекращают технологический процесс при возникновении отклонений контролируемых параметров при перегрузках, коротких замыканиях и т.п.

Системы сигнализацииизвещают персонал о ходе технологического процесса при возможных допустимых отклонениях контролируемых параметров за допустимые пределы.

Системы регулирования обеспечивают поддержание значений регулируемой величины (параметра) в заданных пределах или по заданному закону.

Все эти системы могут быть самостоятельными или являться составной частью системы автоматического управления.

Системы управления – это автоматические системы, в которых технологический процесс или какой – либо объект управляются с помощью управляющих сигналов.