Automatizacija proizvodnih procesa glavni je pravac kojim se proizvodnja trenutno kreće širom svijeta. Sve što je prethodno obavljao sam čovjek, njegove funkcije, ne samo fizičke, već i intelektualne, postepeno se prenose na tehnologiju, koja sama provodi tehnološke cikluse i njima upravlja. Ovo je sada opći smjer moderne tehnologije. Uloga osobe u mnogim industrijama već je svedena samo na kontrolora iza automatskog kontrolera.

Općenito, koncept „kontrole tehnološkog procesa“ podrazumijeva skup operacija neophodnih za pokretanje, zaustavljanje procesa, kao i održavanje ili promjenu u potrebnom smjeru fizičkih veličina (indikatora procesa). Pojedinačne mašine, jedinice, uređaji, uređaji, kompleksi mašina i uređaja koji izvode tehnološke procese kojima je potrebno upravljati nazivaju se upravljački objekti ili upravljani objekti u automatizaciji. Upravljani objekti su veoma raznoliki u svojoj namjeni.

Automatizacija tehnoloških procesa– zamena ljudskog fizičkog rada utrošenog na upravljanje mehanizmima i mašinama radom posebnih uređaja koji obezbeđuju ovu kontrolu (regulacija različitih parametara, dobijanje zadate produktivnosti i kvaliteta proizvoda bez ljudske intervencije).

Automatizacija proizvodnih procesa omogućava višestruko povećanje produktivnosti rada, povećanje njegove sigurnosti, ekološke prihvatljivosti, poboljšanje kvalitete proizvoda i efikasnije korištenje proizvodnih resursa, uključujući i ljudski potencijal.

Svaki tehnološki proces kreira se i provodi radi postizanja određenog cilja. Proizvodnja konačnog proizvoda, ili za postizanje međurezultata. Dakle, svrha automatizirane proizvodnje može biti sortiranje, transport i pakovanje proizvoda. Automatizacija proizvodnje može biti potpuna, složena ili djelomična.

Djelomična automatizacija nastaje kada se jedna operacija ili odvojeni proizvodni ciklus izvode automatski. Istovremeno, ograničeno ljudsko učešće u njemu je dozvoljeno. Najčešće se djelomična automatizacija događa kada se proces odvija prebrzo da bi i sam čovjek u potpunosti sudjelovao u njemu, dok se prilično primitivni mehanički uređaji pokretani električnom opremom s tim dobro nose.

Djelomična automatizacija se u pravilu koristi na postojećoj opremi i njen je dodatak. Ipak, najveću efikasnost pokazuje kada je od samog početka uključen u cjelokupni sistem automatizacije – odmah se razvija, proizvodi i ugrađuje kao njegov sastavni dio.

Sveobuhvatna automatizacija treba da pokriva poseban veliki proizvodni prostor, to može biti zasebna radionica ili elektrana. U ovom slučaju cjelokupna proizvodnja radi u načinu jednog međusobno povezanog automatiziranog kompleksa. Složena automatizacija proizvodnih procesa nije uvijek preporučljiva. Područje njegove primjene je moderna visokorazvijena proizvodnja koja izuzetno koristipouzdana oprema.

Kvar jedne od mašina ili jedinica odmah zaustavlja čitav proizvodni ciklus. Takva proizvodnja mora imati samoregulaciju i samoorganizaciju, koja se odvija po prethodno kreiranom programu. U ovom slučaju, osoba učestvuje u proizvodnom procesu samo kao stalni kontrolor, koji prati stanje čitavog sistema i njegovih pojedinačnih delova i interveniše u proizvodnji radi puštanja u rad i kada se pojave vanredne situacije, ili kada postoji opasnost. takve pojave.

Najviši nivo automatizacije proizvodnih procesa – potpuna automatizacija. Sa njim sam sistem obavlja ne samo proces proizvodnje, već i potpunu kontrolu nad njim, koju provode automatski sistemi upravljanja. Potpuna automatizacija ima smisla u isplativoj, održivoj proizvodnji sa uspostavljenom tehnološkim procesima sa stalnim režimom rada.

Sva moguća odstupanja od norme moraju se prethodno predvidjeti i razviti sistemi zaštite od njih. Potpuna automatizacija neophodna je i za rad koji može ugroziti život, njegovo zdravlje ili se izvodi na njemu nepristupačnim mjestima - pod vodom, u agresivnom okruženju, u svemiru.

Svaki sistem se sastoji od komponenti koje obavljaju specifične funkcije. U automatizovanom sistemu, senzori uzimaju očitavanja i prenose ih kako bi doneli odluku o kontroli sistema; komandu vrši pogon. Najčešće je to električna oprema, jer je svrsishodnije izvršavati naredbe uz pomoć električne struje.

Potrebno je razlikovati automatizovane sisteme upravljanja i automatske. At automatizovani sistem upravljanja senzori prenose očitanja na konzolu operatera, a on, nakon donošenja odluke, prenosi komandu izvršnoj opremi. At automatski sistem– elektronski uređaji analiziraju signal i nakon donošenja odluke daju komandu izvršnim uređajima.

Ljudsko učešće u automatskim sistemima je i dalje neophodno, iako kao kontrolor. Ima mogućnost da u svakom trenutku interveniše u tehnološki proces, ispravi ga ili zaustavi.

Dakle, senzor temperature može pokvariti i dati pogrešna očitanja. U ovom slučaju, elektronika će svoje podatke percipirati kao pouzdane bez da ih dovodi u pitanje.

Ljudski um je višestruko superiorniji u odnosu na mogućnosti elektronskih uređaja, iako je inferiorniji od njih po brzini odgovora. Operater može shvatiti da je senzor neispravan, procijeniti rizike i jednostavno ga isključiti bez prekidanja procesa. Istovremeno, mora biti potpuno uvjeren da to neće dovesti do nesreće. Iskustvo i intuicija, nedostupni mašinama, pomažu mu da donese odluku.

Ovakva ciljana intervencija u automatskim sistemima ne nosi ozbiljne rizike ako odluku donese profesionalac. Međutim, isključivanje sve automatizacije i prebacivanje sistema na ručni način upravljanja prepun je ozbiljnih posljedica zbog činjenice da osoba ne može brzo reagirati na promjenjive uvjete.

Klasičan primjer je nesreća u nuklearnoj elektrani Černobil, koja je postala najveća katastrofa koju je napravio čovjek prošlog veka. Do toga je došlo upravo zbog isključenja automatskog režima, kada već razvijeni programi za sprečavanje vanrednih situacija nisu mogli uticati na razvoj situacije u reaktoru elektrane.

Automatizacija pojedinačnih procesa počela je u industriji još u devetnaestom vijeku. Dovoljno je prisjetiti se automatskog centrifugalnog regulatora za parne mašine koje je dizajnirao Watt. Ali tek sa početkom industrijske upotrebe električne energije postala je moguća šira automatizacija, ne pojedinačnih procesa, već čitavih tehnoloških ciklusa. To je zbog činjenice da se ranije mehanička sila prenosila na strojeve pomoću mjenjača i pogona.

Centralizovana proizvodnja električne energije i njena upotreba u industriji, uglavnom, počela je tek u dvadesetom veku - pre Prvog svetskog rata, kada je svaka mašina bila opremljena sopstvenim elektromotorom. Upravo je ta okolnost omogućila da se mehanizira ne samo proizvodni proces na stroju, već i da se mehanizira njegovo upravljanje. Ovo je bio prvi korak ka stvaranju automatske mašine. Prvi uzorci pojavili su se ranih 1930-ih. Tada se pojavio i sam termin „automatizovana proizvodnja“.

U Rusiji - tada još u SSSR-u - prvi koraci u tom pravcu napravljeni su 30-40-ih godina prošlog veka. Po prvi put u proizvodnji ležajnih dijelova korištene su automatske mašine. Tada je došla prva u svijetu potpuno automatizirana proizvodnja klipova za traktorske motore.

Tehnološki ciklusi su spojeni u jedan automatizovani proces, počevši od utovara sirovina do pakovanja gotovih delova. To je postalo moguće zahvaljujući širokoj upotrebi moderne električne opreme u to vrijeme, raznih releja, daljinskih prekidača i, naravno, pogona.

I tek je pojava prvih elektronskih kompjutera omogućila dostizanje novog nivoa automatizacije. Sada je tehnološki proces prestao da se smatra jednostavno skupom pojedinačnih operacija koje se moraju izvesti u određenom nizu da bi se dobio rezultat. Sada je cijeli proces postao jedan.

Trenutno automatski sistemi upravljanja ne samo da vode proces proizvodnje, već ga i kontrolišu i prate pojavu nenormalnih i vanrednih situacija. Pokreću i zaustavljaju tehnološku opremu, prate preopterećenja i razrađuju akcije u slučaju nezgoda.

IN U poslednje vreme automatski kontrolni sistemi olakšavaju rekonstrukciju opreme za proizvodnju novih proizvoda. Ovo je već čitav sistem, koji se sastoji od zasebnih automatskih multi-mode sistema povezanih sa centralnim računarom, koji ih povezuje u jedinstvenu mrežu i izdaje zadatke za izvršenje.

Svaki podsistem je zaseban računar sa svojim sopstvenim softver dizajniran za obavljanje sopstvenih zadataka. Već je fleksibilni proizvodni moduli. Nazivaju se fleksibilnim jer se mogu rekonfigurirati za druge tehnološke procese i na taj način proširiti proizvodnju i diverzificirati je.

Vrhunac automatizirane proizvodnje je. Automatizacija je prožela proizvodnju od vrha do dna. Transportna linija za isporuku sirovina za proizvodnju radi automatski. Automatizirano upravljanje i dizajn. Ljudsko iskustvo i inteligencija se koriste samo tamo gdje ih elektronika ne može zamijeniti.

Jeste li studirali „automatizaciju tehnoloških procesa i proizvodnje“, ali zar ne zamišljate kakvim ćete se poslom baviti? Ovo vjerovatno ukazuje na ozbiljne nedostatke u vašem obrazovanju, ali hajde da zajedno shvatimo problem. Koristimo ga svakodnevno automatizovani sistemi a da toga nije ni svestan.

Potreba za automatizacijom - postoji li?

Svaki proizvodni proces je gubitak resursa. Zahvaljujući novim tehnologijama i proizvodnim metodama, možemo uštedjeti količinu sirovina i goriva koje ide u proizvodnju proizvoda.

Ali šta je sa ljudskim resursima? Uostalom, visoko kvalificirani stručnjaci mogu se koristiti za realizaciju drugih projekata, a sama kontrola transportera od strane radnika je skupo zadovoljstvo, što povećava cijenu konačnog proizvoda.

Problem je djelimično riješen prije nekoliko stoljeća, pronalaskom parnih strojeva i proizvodnje transportera. Ali čak i sada većina radionica u bivšem Sovjetskom Savezu još uvijek ima previše radnika. A pored dodatnih troškova, to je prepuno "ljudskog faktora", koji je glavni uzrok većine problema koji se javljaju.

Inženjer ili 5 drugih specijalnosti?

Nakon što ste dobili diplomu po završetku studija, možete računajte na poziciju:

1. Inženjer.
2. Dizajner.
3. Dizajner.
4. Istraživač.
5. Šef odjela za razvoj.
6. Zaposlenik operativnog odjela.

Inženjerska profesija je bila modnih godina Prije 40 godina, sada je malo ljudi spremno da razmišlja svojom glavom i preuzme odgovornost. Naravno, sa svojom diplomom bićete vrlo uski specijalista, a spisak glavnih zadataka će uključivati ​​implementaciju i razvoj novih sistema upravljanja i kontrole u proizvodnji.

Ali najčešće sve što treba da uradite je da održite ceo sistem u ispravnom stanju, ispravite manje kvarove koji se pojave i dalje planirate rad.

Svi projekti optimizacije ili ažuriranja sistema će se izvoditi pod vodstvom neposrednih nadređenih, uz napore cijelog odjela. Stoga ne brinite, već prvog dana nećete biti prisiljeni razviti nešto inovativno ili implementirati potpuno novu metodu kontrole. Zahtjevi za specijalistima su sasvim adekvatni, nadnica zavisi od regiona i industrije.

Izrada i dizajn projekta.

U dizajneri i konstruktori zadaci su malo drugačiji. Oni to već rade novo projekata, u gotovo svim fazama razvoja. Prije svega, od ovih radnika se traži da formulišu i postave zadatak.

Kada se odredi svrha i obim budućeg rada, počinje se sa sastavljanjem generalni plan implementaciju budućeg projekta. Tek nakon toga dizajner ima pravo prijeći na izradu detaljnijih planova, razvoj arhitekture i odabir sredstava.

I dalje završna faza Također će biti potrebno izraditi dokumentaciju za iste inženjere.

Rad dizajnera se ne razlikuje mnogo od zadatog plana rada, tako da nema smisla fokusirati se na ovo. Možemo samo reći da su predstavnici ove dvije profesije nešto bliži teoriji i nauci, ali ipak održavaju direktnu vezu sa proizvodnjom i dobro su svjesni konačnog proizvoda svog rada.

Istraživači u oblasti automatizacije proizvodnje.

A sada je vrijeme da pričamo o onima koji vole bijele mantile i naučne laboratorije. Zapravo govorimo o tome matematike u svom najčistijem obliku. Dizajn, kreiranje i unapređenje modela, novi algoritmi. Sposobnost rješavanja takvih teorijskih problema, ponekad donekle odvojenih od stvarnosti, manifestira se čak i u školi ili na fakultetu. Ako to primijetite na sebi, trebali biste adekvatno procijeniti svoje sposobnosti i pronaći mjesto za sebe u istraživačkom centru.

Ponude privatnih subjekata su više plaćene, ali većina kompanija će zahtijevati sva prava na rezultate vaše intelektualne aktivnosti. Radeći u vladinoj strukturi, možete dirigirati naučna djelatnost, veća je šansa da steknete neko priznanje među kolegama. Pitanje je samo da pravilno postavite prioritete.

Liderske pozicije i lična odgovornost.

Na poziciju voditelja odjela ili projekta možete računati u dva slučaja:

1. Pokušaj pridobijanja naklonosti ostvarivanjem svojih ambicija i težnji.
2. Visok nivo odgovornosti i ličnih vještina.

Prva tačka vam neće odgovarati odmah nakon fakulteta, mladi specijalista Neće vam povjeriti ozbiljnu poziciju, a nećete se moći nositi s njom bez određenog iskustva i znanja. Ali biće problematično prebaciti odgovornost za neuspjeh na nekog drugog.

Zato samo znajte da ako svoje dužnosti obavljate kvalitetno i na vrijeme, možete računati na napredovanje u karijeri, vaša diploma to dozvoljava. Dakle, nikakvi argumenti nadležnih o neskladu u nivou obrazovanja neće uspjeti. Ali razmislite da li se isplati - odgovornosti će se povećati, a nivo odgovornosti će se značajno povećati.

Stručnjaci sa Fakulteta za automatizaciju tehnoloških procesa i proizvodnje već od prvih godina znaju s kim raditi. Nemojte se sramiti ako radno mjesto uspeo da ga dobije zahvaljujući poznanstvima. Niko neće držati beskorisnog stručnjaka na odgovornom mjestu, tako da ovo nije baš uvjerljiv argument.

Video o profesiji

Dalje, u videu, u okviru programa „Specijalisti budućnosti“, biće reči sa kim raditi nakon diplomiranja na Fakultetu za automatizaciju tehnoloških procesa i proizvodnje. Koje su nijanse, prednosti i mane ove profesije:

ALATI ZA AUTOMATIZACIJU TEHNOLOŠKIH PROCESA

Pod sredstvom automatizacije tehnološkog procesa podrazumijeva se skup tehničkih uređaja koji osiguravaju kretanje izvršnih (radnih) organa mašine sa zadatim kinematičkim parametrima (putanja i zakoni kretanja). U opštem slučaju, ovaj problem se rešava pomoću upravljačkog sistema (CS) i pogona radnog tela. Međutim, u prvim automatskim mašinama nije bilo moguće razdvojiti pogone i upravljački sistem u zasebne module. Primjer strukture takve mašine prikazan je na slici 1.

Mašina radi na sledeći način. Asinhroni električni motor pokreće bregasto vratilo u kontinuiranu rotaciju kroz glavni mehanizam prijenosa. Zatim se pokreti prenose odgovarajućim potiskivačima preko prijenosnih mehanizama 1...5 do radnih tijela 1...5. Bregasto vratilo ne samo da osigurava prijenos mehaničke energije na radna tijela, već služi i kao nosač programa, koordinirajući kretanje potonjeg u vremenu. U mašini sa takvom strukturom, pogoni i upravljački sistem su integrisani u jedinstvene mehanizme. Gornja struktura može, na primjer, odgovarati kinematičkom dijagramu prikazanom na slici 2.

Slična mašina iste namene i odgovarajućih performansi može, u principu, imati blok dijagram prikazan na slici 3.

Mašina prikazana na slici 3 radi na sledeći način. Upravljački sistem izdaje komande pogonima 1...5, koji pomeraju radna tela 1...5 u prostoru. U ovom slučaju, upravljački sistem koordinira putanje u prostoru i vremenu. Glavna karakteristika mašine je prisustvo jasno posvećenog sistema upravljanja i pogona za svaki radni element. U opštem slučaju, mašina može uključivati ​​senzore koji daju kontrolnom sistemu relevantne informacije potrebne za razvoj razumnih komandi. Senzori se obično postavljaju ispred ili iza radnog elementa (senzori položaja, akcelerometri, senzori ugaone brzine, sile, pritiska, temperature, itd.). Ponekad se senzori nalaze unutar drajva (na slici 3 kanal za prenos informacija je prikazan kao isprekidana linija) i obezbeđuju kontrolu Dodatne informacije(vrijednost struje, pritisak u cilindru, brzina promjene struje itd.), koji se koristi za poboljšanje kvaliteta upravljanja. O takvim vezama se detaljnije govori u specijalni kursevi.. Prema strukturi (slika 3), mogu se izgraditi razne mašine koje se međusobno suštinski razlikuju. Glavna karakteristika za njihovu klasifikaciju je tip sistema upravljanja. Generalno, klasifikacija sistema upravljanja prema principu rada prikazana je na slici 4.

Sistemi petlje mogu biti zatvoreni ili otvoreni. Mašina, čija je struktura i kinematički dijagram prikazani na sl. 1 i sl. 2, ima upravljački sistem otvorene petlje. Ove mašine se često nazivaju "mehaničkim budalama" jer rade sve dok se bregasto vratilo okreće. Upravljački sistem ne kontroliše parametre tehnološkog procesa i u slučaju pogrešne regulacije pojedinih mehanizama, mašina nastavlja da proizvodi proizvode, čak i ako je neispravna. Ponekad oprema može sadržavati jedan ili više pogona bez povratne informacije (pogledajte pogon 3 na slici 3). Slika 5 prikazuje kinematičku šemu mašine sa otvorenim sistemom upravljanja i odvojenim pogonima. Automatskom mašinom s takvim krugom može se upravljati samo vremenom (kako bi se osigurao dosljedan početak kretanja radnih tijela u vremenu) pomoću reprogramabilnog kontrolera, komandnog uređaja s bregastom osovinom, logičkog kola implementiranog na bilo kojoj bazi elemenata (pneumatski elementi , releji, mikro kola, itd.). Glavni nedostatak upravljanja vremenom je prisilno precjenjivanje cikličkih parametara stroja i, posljedično, smanjenje produktivnosti. Zaista, prilikom kreiranja algoritma upravljanja vremenom, mora se uzeti u obzir moguća nestabilnost pogona u smislu vremena odziva, koje se ne kontroliše, precenjivanjem vremenskih intervala između izdavanja upravljačkih komandi. U suprotnom može doći do sudara radnih dijelova, na primjer zbog slučajnog povećanja vremena hoda jednog cilindra i smanjenja vremena hoda drugog cilindra.

U slučajevima kada je potrebno kontrolisati početni i krajnji položaj radnih tijela (kako bi se, na primjer, spriječili njihovi sudari), koriste se ciklički upravljački sistemi sa povratnom spregom položaja. Slika 6 prikazuje kinematičku šemu mašine sa ovakvim sistemom upravljanja. Referentni signali za sinhronizaciju odziva radnih tijela 1...5 dolaze od senzora položaja 7...16. Za razliku od mašine sa strukturom i kinematičkim dijagramom prikazanim na slikama 1 i 2, ova mašina ima manje stabilan ciklus. U prvom slučaju svi ciklički parametri (vrijeme rada i praznog hoda) određeni su isključivo brzinom rotacije bregastog vratila, au drugom (sl. 4 i 6) zavise od vremena aktiviranja svakog cilindra (u funkciji je stanja). cilindra i trenutnih parametara koji karakterišu tehnološki proces). Međutim, ovo kolo, u poređenju sa kolom prikazanim na slici 5, omogućava povećanje performansi mašine eliminisanjem nepotrebnih vremenskih intervala između izdavanja kontrolnih komandi.

Sve gore navedene kinematičke šeme odgovaraju cikličkim sistemima upravljanja. U slučaju kada barem jedan od pogona stroja ima poziciono, konturno ili adaptivno upravljanje, tada je uobičajeno nazvati ga pozicijskim, konturnim ili adaptivnim sustavom upravljanja.

Na slici 7 prikazan je fragment kinematičkog dijagrama rotacionog stola automatske mašine sa pozicionim sistemom upravljanja. Pogon rotacionog stola RO vrši se elektromagnetom koji se sastoji od kućišta 1, u kojem su smješteni namotaj 2 i pomična armatura 3. Povrat armature je osiguran oprugom, a hod je ograničen graničnicima 5. Na armaturu je postavljen potiskivač 6, koji sam preko valjka 7, poluge 8 i osovine I spojio na okretni sto RO. Poluga 8 je oprugom 9 povezana sa fiksnim tijelom. Pokretni element potenciometrijskog senzora položaja 10 je čvrsto povezan sa armaturom.

Kada se napon dovede na namotaj 2, armatura komprimira oprugu i, smanjujući razmak magnetskog kola, pomiče RO kroz pravolinijski mehanizam veze koji se sastoji od valjka 7 i karike 8. Opruga 9 osigurava zatvaranje valjka silom. i link. Senzor položaja daje upravljačkom sistemu informacije o trenutnim koordinatama kontrolne jedinice.

Upravljački sistem povećava struju u namotaju sve dok armatura, a time i RO koji je kruto povezan s njom, ne dostigne zadanu koordinatu, nakon čega se sila opruge izbalansira silom elektromagnetne vuče. Struktura upravljačkog sistema takvog pogona može, na primjer, izgledati kao što je prikazano na slici 8.

SU radi na sljedeći način. Uređaj za čitanje programa na ulaz konvertora koordinata šalje varijablu x 0, izraženu, na primjer, u binarnom kodu i koja odgovara traženoj koordinati armature motora. Iz izlaza koordinatnih pretvarača, od kojih je jedan senzor povratne sprege, naponi U i U 0 se dovode do uređaja za upoređivanje, koji generiše signal greške DU, proporcionalan razlici napona na svojim ulazima. Signal greške se primjenjuje na ulaz pojačala snage, koji, ovisno o predznaku i veličini DU, ispušta struju I do namotaja elektromagneta. Ako vrijednost greške postane nula, tada se struja stabilizira na odgovarajućem nivou. Čim se izlazna veza, iz ovog ili onog razloga, pomakne sa određene pozicije, trenutna vrijednost počinje se mijenjati na način da je vrati na početni položaj. Dakle, ako upravljački sistem sekvencijalno postavlja pogonu konačan skup od M koordinata snimljenih na softverskom mediju, tada će pogon imati M tačaka pozicioniranja. Ciklični upravljački sistemi obično imaju dvije točke pozicioniranja za svaku koordinatu (za svaki pogon). U prvim pozicionim sistemima, broj koordinata je bio ograničen brojem potenciometara, od kojih je svaki služio za pohranjivanje određene koordinate. Moderni kontroleri vam omogućavaju da specificirate, pohranite i ispišete u binarnom kodu gotovo neograničen broj tačaka pozicioniranja.

Slika 8 prikazuje kinematičku shemu tipičnog elektromehaničkog pogona sa sistemom upravljanja konturom. Takvi pogoni se široko koriste u numerički upravljanim mašinama. Tahogenerator (senzor) se koristi kao senzor povratne sprege ugaona brzina) 6 i induktosin (senzor linearnog pomaka) 7. Očigledno je da mehanizam prikazan na sl. 8, može se kontrolisati pomoću sistema za pozicioniranje (vidi sliku 7).

Dakle, prema kinematičkom dijagramu, nemoguće je razlikovati konturne i pozicione sisteme upravljanja. Činjenica je da u sustavu kontrole konture uređaj za programiranje pamti i proizvodi ne skup koordinata, već kontinuiranu funkciju. Dakle, konturni sistem je u suštini pozicioni sistem sa beskonačnim brojem tačaka pozicioniranja i kontrolisanim vremenom prelaska PO iz jedne tačke u drugu. U sistemima pozicione i konturne kontrole postoji element adaptacije, tj. oni mogu osigurati kretanje RO do određene tačke ili njegovo kretanje prema datom zakonu sa različitim reakcijama na njega izvana okruženje.

Međutim, u praksi se sistemima adaptivnog upravljanja smatraju oni sistemi koji, u zavisnosti od trenutne reakcije okoline, mogu promeniti algoritam rada mašine.

U praksi, prilikom projektovanja automatske mašine ili automatske linije, izuzetno je važno odabrati pogone mehanizama i upravljačke sisteme u fazi idejnog projektovanja. Ovaj zadatak je višekriterijumski. Tipično, pogoni i upravljački sistemi se biraju prema sljedećim kriterijima:

n trošak;

n pouzdanost;

n mogućnost održavanja;

n konstruktivni i tehnološki kontinuitet;

n sigurnost od požara i eksplozija;

n nivo radne buke;

n otpornost na elektromagnetne smetnje (odnosi se na sistem upravljanja);

n otpornost na tvrdo zračenje (odnosi se na SU);

n karakteristike težine i veličine.

Svi pogoni i upravljački sistemi mogu se klasifikovati prema vrsti energije koja se koristi. Pogoni savremenih tehnoloških mašina najčešće koriste: električnu energiju (elektromehanički pogoni), energiju komprimovanog vazduha (pneumatski pogoni), energiju protoka fluida (hidraulični pogoni), energiju vakuma (vakumski pogoni), pogone sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem. Ponekad se kombinovani pogoni koriste u mašinama. Na primjer: elektro-pneumatski, pneumo-hidraulični, elektro-hidraulični, itd. Brief komparativne karakteristike Pogonski motori su dati u tabeli 1. Pored toga, prilikom izbora pogona treba uzeti u obzir i mehanizam prenosa i njegove karakteristike. Dakle, sam motor može biti jeftin, ali mehanizam prijenosa može biti skup, pouzdanost motora može biti visoka, ali pouzdanost mehanizma prijenosa može biti niska, itd.

Najvažniji aspekt odabira vrste pogona je kontinuitet. Tako, na primjer, ako je u novokonstruiranoj mašini barem jedan od pogona hidraulički, onda je vrijedno razmisliti o mogućnosti korištenja hidraulike za preostale radne dijelove. Ako se hidraulika koristi prvi put, onda moramo imati na umu da će to zahtijevati instalaciju pored opreme vrlo skupe i velike hidrauličke stanice u smislu težinskih i veličinskih parametara. Isto se mora učiniti i sa pneumatikom. Ponekad nije mudro postaviti pneumatski vod ili čak kupiti kompresor zarad jednog pneumatskog pogona u jednoj mašini. U pravilu, prilikom dizajniranja opreme treba težiti korištenju iste vrste pogona. U ovom slučaju, pored navedenog, značajno je pojednostavljen Održavanje i popravke. Dublje poređenje razne vrste pogoni i upravljački sistemi mogu se proizvoditi samo nakon izučavanja posebnih disciplina.

Pitanja za samokontrolu

1. Šta se naziva alatom za automatizaciju tehnološkog procesa u odnosu na proizvodnju?

2. Navedite glavne komponente automatske proizvodne mašine.

3. Šta je služilo kao nosilac programa u prvim cikličkim automatima?

4. Kakva je evolucija automatskih proizvodnih mašina?

5. Navedite tipove kontrolnih sistema koji se koriste u procesnoj opremi.

6. Šta je zatvoreni i otvoreni sistem upravljanja?

7. Koje su glavne karakteristike cikličkog sistema upravljanja?

8. Koja je razlika između sistema pozicione i konturne kontrole?

9. Koji sistemi upravljanja se nazivaju adaptivni?

10. Koji su glavni elementi pogona mašine?

11. Po kojim kriterijumima se klasifikuju pogoni mašina?

12. Navedite glavne vrste pogona koji se koriste u tehnološkim mašinama.

13. Navedite kriterije za poređenje pogona i upravljačkih sistema.

14. Navedite primjer zatvorenog cikličkog pogona.

Automatizacija procesa- skup metoda i sredstava osmišljenih za implementaciju sistema ili sistema koji omogućavaju kontrolu samog tehnološkog procesa bez direktnog ljudskog učešća, ili prepuštajući osobi pravo donošenja najodgovornijih odluka.

U pravilu se kao rezultat automatizacije tehnološkog procesa stvara automatizirani sistem upravljanja procesom.

Osnova automatizacije tehnoloških procesa je preraspodjela materijalnih, energetskih i informacijskih tokova u skladu sa prihvaćenim kontrolnim kriterijem (optimalnost).

• Djelomična automatizacija - automatizacija pojedinih uređaja, mašina, tehnoloških operacija. Provodi se kada je upravljanje procesima zbog njihove složenosti ili prolaznosti praktično nedostupno ljudima. Po pravilu, radna oprema je djelimično automatizirana. Lokalna automatizacija se široko koristi u prehrambenoj industriji.

• Integrisana automatizacija - omogućava automatizaciju tehnološkog dela, radionice ili preduzeća koji funkcionišu kao jedan, automatizovani kompleks. Na primjer, elektrane.

• Potpuna automatizacija je najviši nivo automatizacije, u kojem se sve funkcije kontrole i upravljanja proizvodnjom (na nivou preduzeća) prenose na tehnička sredstva. Na trenutnom nivou razvoja, potpuna automatizacija se praktički ne koristi, jer kontrolne funkcije ostaju na ljudima. Preduzeća nuklearne energije mogu se nazvati bliskim potpunoj automatizaciji.

Enciklopedijski YouTube

1 / 3

✪ Specijalisti budućnosti - Automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje

✪ Automatizacija tehnoloških procesa

✪ Video predavanje Osnovni koncepti i historijska pozadina automatizacije

Titlovi

Ciljevi automatizacije

Glavni ciljevi automatizacije procesa su:

• smanjenje broja uslužnog osoblja;
• povećanje obima proizvodnje;
• povećanje efikasnosti proizvodnog procesa;
• poboljšanje kvaliteta proizvoda;
• smanjenje troškova sirovina;
• povećanje ritma proizvodnje;
• poboljšana sigurnost;
• povećanje ekološke prihvatljivosti;
• povećana efikasnost.

Problemi automatizacije i njihova rješenja

Ciljevi se postižu rješavanjem sljedećih zadataka automatizacije procesa:

• poboljšanje kvaliteta regulative;
• povećanje faktora dostupnosti opreme;
• poboljšanje ergonomije procesnih operatera;
• osiguravanje pouzdanosti informacija o materijalnim komponentama koje se koriste u proizvodnji (uključujući upravljanje katalogom);
• čuvanje informacija o napretku tehnološkog procesa i vanrednim situacijama.

Rješavanje problema automatizacije procesa provodi se korištenjem:

• uvođenje savremenih metoda automatizacije;
• implementacija savremenih alata za automatizaciju.

Automatizacija tehnoloških procesa u okviru jednog proizvodnog procesa omogućava vam da organizujete osnovu za implementaciju sistema upravljanja proizvodnjom i sistema upravljanja preduzećem.

Zbog različitih pristupa izdvaja se automatizacija sljedećih tehnoloških procesa:

• automatizacija kontinuiranih tehnoloških procesa (Process Automation);
• automatizacija diskretnih tehnoloških procesa (Factory Automation);
• automatizacija hibridnih tehnoloških procesa (Hybrid Automation).

Bilješke

Automatizacija proizvodnje pretpostavlja postojanje pouzdanih mašina koje su relativno jednostavne konstrukcije i upravljanja. mehanizama i aparata.

Književnost

L. I. Selevcov, Automatizacija tehnoloških procesa. Udžbenik: Izdavački centar "Akademija"

V. Yu. Shishmarev, Automation. Udžbenik: Izdavački centar "Akademija"

Široko rasprostranjena primjena automatizacije je najefikasniji način povećanja produktivnosti rada.

U mnogim objektima, da bi se organizirao ispravan tehnološki proces, potrebno je dugo održavati zadane vrijednosti različitih fizičkih parametara ili ih mijenjati s vremenom prema određenom zakonu. Zbog raznih spoljni uticaji po objektu, ovi parametri odstupaju od navedenih. Operater ili vozač mora da utiče na objekat na način da vrednosti kontrolisanih parametara ne prelaze prihvatljive granice, odnosno upravljaju objektom. Pojedinačne funkcije operatera mogu se obavljati raznim automatskim uređajima. Njihov uticaj na objekat se vrši po komandi osobe koja prati stanje parametara. Ova vrsta kontrole se naziva automatska. Da bi se osoba potpuno isključila iz procesa upravljanja, sistem mora biti zatvoren: uređaji moraju pratiti odstupanje kontroliranog parametra i shodno tome dati komandu za upravljanje objektom. Takav zatvoreni sistem upravljanja naziva se automatski upravljački sistem (ACS).

Prvi jednostavni sistemi automatskog upravljanja za održavanje određenih vrednosti nivoa tečnosti, pritiska pare i brzine rotacije pojavili su se u drugoj polovini 18. veka. sa razvojem parnih mašina. Stvaranje prvih automatskih regulatora bilo je intuitivno i zasluga je pojedinačnih pronalazača. Za dalji razvoj alata za automatizaciju bile su potrebne metode za proračun automatskih regulatora. Već u drugoj polovini 19. veka. stvorena je harmonična teorija automatskog upravljanja zasnovana na matematičkim metodama. U djelima D.K. Maxwella “O regulatorima” (1866) i I.A. Vyshnegradsky “O opštoj teoriji regulatora” (1876), “O regulatorima direktnog djelovanja” (1876) regulatori i predmet regulacije se po prvi put razmatraju kao jedinstveni dinamički sistem. Teorija automatske regulacije se kontinuirano širi i produbljuje.

Sadašnju fazu razvoja automatizacije karakterizira značajno usložnjavanje zadataka automatskog upravljanja: povećanje broja reguliranih parametara i međusobno povezivanje reguliranih objekata; povećanje potrebne točnosti i brzine upravljanja; povećanje daljinskog upravljanja itd. Ovi problemi se mogu riješiti samo na osnovu moderne elektronske tehnologije, širokog uvođenja mikroprocesora i univerzalnih računara.

Široko uvođenje automatizacije u rashladne uređaje počelo je tek u 20. stoljeću, ali već 60-ih godina stvorene su velike, potpuno automatizirane jedinice.

Za upravljanje različitim tehnološkim procesima potrebno je održavati u određenim granicama, a ponekad i mijenjati po određenom zakonu, vrijednost jedne ili više fizičkih veličina istovremeno. U tom slučaju potrebno je osigurati da se ne pojave opasni uvjeti rada.

Uređaj u kojem se odvija proces koji zahtijeva kontinuiranu regulaciju naziva se kontrolirani objekt ili skraćeno objekt (slika 1a).

Fizička veličina, čija vrijednost ne bi trebala prelaziti određene granice, naziva se kontrolirani ili podesivi parametar i označava se slovom X. To može biti temperatura t, tlak p, nivo tekućine H, relativna vlažnost? itd. Početnu (zadatu) vrijednost kontroliranog parametra označavamo sa X 0 . Kao rezultat vanjskih utjecaja na objekt stvarna vrijednost X može odstupati od specificiranog X 0 . Iznos odstupanja kontroliranog parametra od njegove početne vrijednosti naziva se neusklađenost:

Vanjski utjecaj na objekt, neovisno o operatoru i povećavajući neusklađenost, naziva se opterećenje i označava se Mn (ili QH - kada mi pričamo o tome o termičkom opterećenju).

Da bi se smanjila neusklađenost, potrebno je djelovati na objekt suprotno opterećenju. Organizovani uticaj na objekat koji smanjuje neusklađenost naziva se regulatorni uticaj - M p (ili Q P - za termički uticaj).

Vrijednost parametra X (posebno X 0) ostaje konstantna samo kada je kontrolno djelovanje jednako opterećenju:

X = const samo za M p = M n.

Ovo je osnovni zakon regulacije (i ručni i automatski). Da bi se smanjila pozitivna neusklađenost, potrebno je da M p bude veći po apsolutnoj vrijednosti od M n. I obrnuto, za M str<М н рассогласование увеличивается.

Automatski sistemi. Kod ručne regulacije, da bi promijenio regulacijski učinak, vozač ponekad mora izvršiti niz operacija (otvaranje ili zatvaranje ventila, pokretanje pumpi, kompresora, promjena njihovih performansi, itd.). Ako ove operacije izvode automatski uređaji na komandu osobe (na primjer, pritiskom na tipku "Start"), tada se ovaj način rada naziva automatsko upravljanje. Složena šema takve kontrole prikazana je na Sl. 1, b, Elementi 1, 2, 3 i 4 transformiraju jedan fizički parametar u drugi, pogodniji za prijenos na sljedeći element. Strelice pokazuju smjer utjecaja. Ulazni signal za automatsku regulaciju X može biti pritiskanje dugmeta, pomeranje ručke reostata itd. Za povećanje snage odašiljenog signala, dodatna energija E može se opskrbiti pojedinim elementima.

Da bi upravljao objektom, vozač (operater) treba kontinuirano primati informacije od objekta, odnosno vršiti kontrolu: izmjeriti vrijednost kontroliranog parametra X i izračunati vrijednost neusklađenosti? X. Ovaj proces se također može automatizirati (automatsko upravljanje), odnosno instalirati uređaje koji će pokazati, snimiti vrijednost?X ili dati signal kada?X pređe prihvatljive granice.

Informacije primljene od objekta (lanac 5-7) nazivaju se povratnom spregom, a automatska kontrola se naziva direktna komunikacija.

Sa automatskom kontrolom i automatskom kontrolom, operater samo treba da pogleda uređaje i pritisne dugme. Da li je moguće automatizovati ovaj proces, tako da se u potpunosti odustane od operatera? Pokazalo se da je dovoljno primijeniti izlazni signal automatske kontrole X na automatski upravljački ulaz (na element 1) kako bi proces upravljanja postao potpuno automatiziran. U ovom slučaju element 1 upoređuje signal X k sa datim X 3 . Što je veća neusklađenost X, veća je razlika X prema - X 3, pa se shodno tome povećava regulatorni efekat M r.

Automatski upravljački sistemi sa zatvorenim krugom uticaja, u kojima se kontrolno dejstvo generiše u zavisnosti od neusklađenosti, nazivaju se automatski upravljački sistem (ACS).

Automatski upravljački elementi (1--4) i nadzor (5--7) formiraju automatski regulator kada je krug zatvoren. Dakle, sistem automatskog upravljanja se sastoji od objekta i automatskog regulatora (slika 1, c). Automatski regulator (ili jednostavno regulator) je uređaj koji opaža neusklađenost i djeluje na objekt na način da smanji ovu neusklađenost.

Na osnovu svrhe uticaja na objekat razlikuju se sledeći sistemi upravljanja:

a) stabilizacija,

b) softver,

c) sljedbenici

d) optimizacija.

Sistemi za stabilizaciju održavaju konstantnu vrijednost kontroliranog parametra (unutar specificiranih granica). Njihova podešavanja su konstantna.

Softverski sistemi kontrole imaju postavku koja se mijenja tokom vremena prema datom programu.

IN sistemi za praćenje postavka se kontinuirano mijenja ovisno o nekom vanjskom faktoru. U sistemima za klimatizaciju, na primjer, isplativije je održavati višu sobnu temperaturu u vrućim danima nego u hladnim danima. Stoga je preporučljivo stalno mijenjati postavku ovisno o vanjskoj temperaturi.

IN sistemi za optimizaciju Informacije koje kontroler prima od objekta i eksternog okruženja prethodno se obrađuju kako bi se odredila najpovoljnija vrijednost kontroliranog parametra. Postavka se mijenja u skladu s tim.

Za održavanje zadate vrijednosti kontroliranog parametra X0, pored sistema automatskog upravljanja, ponekad se koristi i sistem automatskog praćenja opterećenja (slika 1d). U ovom sistemu, regulator opaža promjene u opterećenju, a ne neusklađenost, osiguravajući kontinuiranu jednakost M p = M n. Teoretski, ovo osigurava tačno da je X 0 = const. Međutim, praktično zbog različitih vanjskih utjecaja na elemente regulatora (smetnje), jednakost M R = M n može biti narušena. Neusklađenost?X koja nastaje u ovom slučaju ispada znatno veća nego u sistemu automatskog upravljanja, pošto u sistemu za praćenje opterećenja nema povratne informacije, odnosno ne reaguje na neusklađenost?X.

U složenim automatskim sistemima (sl. 1, e), uz glavna kola (direktna i povratna), mogu postojati i dodatna kola naprijed i povratna sprega. Ako se smjer dodatnog lanca poklapa s glavnim, onda se naziva ravnim (lanci 1 i 4); ako se pravci uticaja ne poklapaju, dolazi do dodatne povratne sprege (lanci 2 i 3). Ulaz automatskog sistema se smatra radnjom podešavanja, a izlaz je kontrolisanim parametrom.

Pored automatskog održavanja parametara u zadatim granicama, neophodna je i zaštita instalacija od opasnih uslova, što se izvodi automatskim zaštitnim sistemima (APS). Mogu biti preventivne ili hitne.

Preventivna zaštita utječe na upravljačke uređaje ili pojedine elemente regulatora prije pojave opasnog načina rada. Na primjer, ako je dovod vode u kondenzator prekinut, kompresor se mora zaustaviti bez čekanja na hitno povećanje tlaka.

Hitna zaštita uočava odstupanje reguliranog parametra i, kada njegova vrijednost postane opasna, isključuje jedan od čvorova sistema kako se neusklađenost više ne povećava. Kada se aktivira automatska zaštita, normalno funkcionisanje sistema automatskog upravljanja prestaje i kontrolirani parametar obično prelazi prihvatljive granice. Ako se nakon aktiviranja zaštite kontrolisani parametar vrati u navedenu zonu, EPS može ponovo uključiti onesposobljenu jedinicu, a upravljački sistem nastavlja da radi normalno (zaštita za višekratnu upotrebu).

Na velikim objektima češće se koristi jednokratna samozaštitna zaštita, odnosno nakon što se kontrolirani parametar vrati u dopuštenu zonu, čvorovi koje je sama zaštita onemogućila više se ne uključuju.

SAZ se obično kombinuje sa alarmom (opštim ili diferenciranim, tj. koji ukazuje na razlog za aktiviranje). Prednosti automatizacije. Da bismo identifikovali prednosti automatizacije, uporedimo, kao primer, grafikone promena temperature u rashladnoj komori sa ručnim i automatskim upravljanjem (Sl. 2). Neka potrebna temperatura u komori bude od 0 do 2°C. Kada temperatura dostigne 0°C (tačka 1), vozač zaustavlja kompresor. Temperatura počinje da raste, a kada poraste na približno 2°C, vozač ponovo uključuje kompresor (tačka 2). Grafikon pokazuje da zbog neblagovremenog pokretanja ili zaustavljanja kompresora temperatura u komori prelazi dozvoljene granice (tačke 3, 4, 5). Čestim povećanjem temperature (odjeljak A), dopušteni rok trajanja se smanjuje, a kvaliteta kvarljivih proizvoda pogoršava. Niska temperatura (odjeljak B) uzrokuje sušenje proizvoda i ponekad smanjuje njihov ukus; Osim toga, dodatni rad kompresora troši struju i rashladnu vodu, što uzrokuje prerano trošenje kompresora.

Sa automatskom kontrolom, temperaturni relej se uključuje i zaustavlja kompresor na 0 i +2 °C.

Uređaji također obavljaju osnovne zaštitne funkcije pouzdanije od ljudi. Vozač možda neće primijetiti nagli porast tlaka u kondenzatoru (zbog gubitka dovoda vode), kvar u uljnoj pumpi itd., ali uređaji na te kvarove reagiraju trenutno. Istina, u nekim slučajevima vozač će češće primijetiti probleme; čut će kucanje u neispravnom kompresoru i osjetiti lokalno curenje amonijaka. Ipak, operativno iskustvo je pokazalo da automatske instalacije rade mnogo pouzdanije.

Dakle, automatizacija pruža sljedeće glavne prednosti:

1) smanjeno je vreme utrošeno na održavanje;

2) se preciznije održava potreban tehnološki režim;

3) smanjeni su operativni troškovi (za struju, vodu, popravke i sl.);

4) povećava se pouzdanost instalacija.

Uprkos nabrojanim prednostima, automatizacija je preporučljiva samo u slučajevima kada je ekonomski opravdana, tj. troškovi automatizacije se nadoknađuju uštedama od njene implementacije. Osim toga, potrebno je automatizirati procese čiji se normalan rad ne može osigurati ručnim upravljanjem: precizni tehnološki procesi, rad u opasnim ili eksplozivnim sredinama.

Od svih procesa automatizacije, automatska regulacija ima najveći praktični značaj. Stoga, dalje uglavnom razmatramo automatske upravljačke sisteme, koji su osnova za automatizaciju rashladnih uređaja.

Književnost

1. Automatizacija tehnoloških procesa u proizvodnji hrane / Ed. E. B. Karpina.

2. Automatski uređaji, regulatori i upravljačke mašine: Priručnik / Ed. B. D. Kosharsky.

3. Petrov. I. K., Soloshchenko M. N., Tsarkov V. N. Uređaji i oprema za automatizaciju za prehrambenu industriju: Priručnik.

4. Automatizacija tehnoloških procesa u prehrambenoj industriji. Sokolov.