Телемеханика
Под телемеханикой разумеют управление машинами и механизмами на расстоянии. Телемеханика — новая, еще совсем молодая отрасль техники. Но, несмотря на это, она достигла уже значительных результатов и бурно развивается в различных направлениях.
Вспомним телевоксы, действиями которых управляют на расстоянии с помощью звука; телелюксы, отвечающие на световые приказы; наконец, радиороботы — автомобили, корабли, самолеты, подчиняющиеся радиосигналам. Все это — проявления телемеханики, которая начинает проникать теперь и в область промышленности — в практику заводов и фабрик.
Здесь пока что исключительное распространение находит лишь способ управления машинами по проволокам с помощью электрического тока. Простейший случай представляют различные станки для обработки металла и дерева — всякие токарные, долбежные, строгальные, сверлильные рабочие машины.
В прежнее время все станки какого-либо завода приводились в движение одним центральным двигателем — паровой машиной. Через все помещение со станками проходил длинный передаточный (трансмиссионный) вал с попарно сидящими на нем шкивами. Один из них закреплялся на валу наглухо (рабочий шкив), другой сидел свободно (холостой шкив). На станке тоже были шкивы. Связь между трансмиссионным валом и станками устанавливалась при помощи бесконечных ремней.
Чтобы пустить в ход стоящий станок, нужно было длинным рычагом, свешивающимся с потолка, передвинуть ремень с холостого шкива на рабочий. Для остановки станка производилось обратное передвижение ремня. Это была тоже телемеханика, но с помощью довольно грубых приемов. Да и передача силы от двигателя к станку производилась тоже громоздкими частями — трансмиссионным валом, шкивами и ремнями.
Развитие электротехники очень сильно изменило внутренний вид новых заводов. Энергия от первичного двигателя — паровой машины, водяной турбины — стала передаваться на завод в виде электрического тока по проводам. Место ремня и шкива у каждого станка занял небольшой электрический двигатель — индивидуальный электромотор такой мощности, которая как раз необходима для приведения в движение этого станка. Чтобы пустить станок в ход, теперь нужно было только включить ток в электромотор.
Исчезли ремни, исчезли шкивы. Обращение со станком упростилось. Но все же еще оставался пусковой реостат, управление которым требовало от рабочего и внимания и умения. При слишком быстром выключении сопротивления через мотор мгновенно проходят очень сильные токи, которые могут сжечь его. Так не раз и бывало. При слишком же медленном передвижении рукоятки рабочий теряет драгоценное время.
Появилась необходимость в каком-то дополнительном механизме, который избавил бы рабочего от возможности делать ошибки. Этот механизм теперь изобретен. Он называется контактором и представляет собою электромагнитное реле. Контактор с раз навсегда установленной скоростью включает или выключает из цепи тока необходимые сопротивления. На контакторе находятся кнопки управления. Обычно бывают три кнопки, окрашенные в разные цвета.
Если станок, кроме индивидуального электромотора, имеет еще и контактор, то обращение с ним до крайности упрощается. Для пуска станка рабочему следует только нажать кнопку. Останавливается станок нажатием другой кнопки. Третья кнопка служит для придачи станку вращения в обратную сторону.
Все станки наших многочисленных новых заводов снабжаются индивидуальными электромоторами и контакторами с кнопками.
В некоторых случаях станки с кнопочным управлением достигают огромных размеров. Один из американских заводов построил, например, токарный и одновременно шлифовальный станок, на котором можно обрабатывать предметы длиною в 14 м и весом до 135 тонн — это вес паровоза. Обслуживают станок 8 электромоторов общей мощностью в 140 лошадиных сил. Главный электромотор, вращающий обтачиваемую громаду металла, имеет 75 лошадиных сил.
С одной стороны станка находятся два суппорта для токарных инструментов, с другой — один суппорт с шлифовальным кругом. Для передвижения суппортных салазок служат два электромотора по 10 лошадиных сил и один для шлифовального круга в 25 лошадиных сил.
Управление всеми движениями станка производится с помощью кнопок. Полный набор кнопок помещен в четырех местах: на станине станка и на каждом из трех суппортов, что позволяет рабочему управлять гигантской машиной с любого рабочего места.
Командные кнопки можно было бы помещать и вдали от станков, например, на каком-нибудь командном мостике, переброшенном поперек цеха. Один человек, скажем главный мастер, находясь на таком мостике и имея на столе перед собою все необходимые кнопки, мог бы в таком случае управлять станками всего цеха. Так именно и сделано на рамном заводе компании Смита.
То же самое мы найдем и у наших доменных печей. Сложнейшим механизмом доменного подъемника, в состав которого входят полтора десятка разных электромоторов, управляет один человек, находящийся перед центральным командным щитом.
Можно было бы командный пост поместить на расстоянии километра и более от управляемых машин. В доменном деле это не требуется. Но существуют химические заводы, работа которых связана с опасностью взрыва. Там перенесение командного поста на далекое расстояние становится необходимостью. И это сделано уже на некоторых заводах Германии.
Удаление командного поста от управляемых механизмов за пределы непосредственной видимости поставило перед техникой очень важную задачу — создать возможность телеконтроля, то есть надзора на расстоянии за тем, что делают машины, каково состояние аппаратов, котлов.
Для телеконтроля прежде всего необходима передача на расстоянии показаний разных измерительных приборов, определяющих температуру печей (пирометров), давления пара в котлах (манометров), скорость вращения моторов (тахометров), силу электрического тока (амперметров), процент влажности воздуха (гигрометров) и т. д.
Эта задача телеизмерений, или, как еще иначе говорят, дистанционных измерений, теперь вполне разрешена. Создано немало приборов, передающих на сотни и тысячи метров показания своих стрелок.
Чтобы с ними познакомиться, нам стоит только зайти в контрольную комнату термического цеха любого металлообрабатывающего завода. В цехе стоят закалочные печи, в которых разогреваются изделия. На их стенах в определенном месте виднеются циферблаты пирометров, стрелки которых показывают температуру внутри печи. У каждого из этих пирометров имеется двойник, расположенный на щите в контрольной комнате. Стрелка двойника не только повторяет показания основного прибора, но еще и записывает их на непрерывно движущейся ленте бумаги.
Дежурный инженер, глядя на циферблаты двойников, получает возможность следить на расстоянии за температурой печей.
Вторая задача телеконтроля — проверка исполнения приказа. Между людьми это получается просто. Когда, например, капитан парохода командует в машинное отделение: «Полный вперед!», то механик, услышав распоряжение, повторяет его: «Есть полный вперед!» и таким путем извещает капитана о выполнении приказа.
А как быть с машиной, если возле нее нет человека, если она сама исполняет приказы?
Выход ясен: нужно «научить» машину в ответ на приказ командира сообщать ему: «Есть приказ выполнен!»
И это уже сделано. Придумано много способов, с помощью которых машины и аппараты сообщают на командный пост о выполнении приказания. Основной из них — сигнализация лампами. Способ этот очень прост и состоит в следующем.
На командном щите или на пульте (на наклонном столе) возле кнопок или рычагов, отдающих приказания, помещаются одна или несколько сигнальных ламп. Предположим, для простоты, что перед нами две кнопки, управляющие где-то установленным насосом, и возле них — сигнальная лампа. Она соединена с насосом таким образом, что загорается только в том случае, когда насос работает.
Нажмем теперь на пусковую кнопку. Почти в то же мгновение зажигается контрольная лампа. Это ответ насоса. «Есть! — как бы говорит он. — Ваше приказание исполнено — я работаю полным ходом!»
Нажмем на остановочную кнопку. Мы увидим, что сигнальная лампа в то же мгновение гаснет. Этим насос сообщает о прекращении работы.