L'automatisation des processus de production est la principale direction dans laquelle évolue actuellement la production dans le monde entier. Tout ce qui était auparavant réalisé par l'homme lui-même, ses fonctions, non seulement physiques, mais aussi intellectuelles, sont progressivement transférées à la technologie, qui réalise elle-même les cycles technologiques et les contrôle. C'est la direction générale maintenant technologies modernes. Le rôle d'une personne dans de nombreuses industries est déjà réduit à un simple contrôleur derrière un contrôleur automatique.

En général, le concept de « contrôle technologique des processus » s'entend comme un ensemble d'opérations nécessaires pour démarrer, arrêter le processus, ainsi que maintenir ou modifier dans la direction requise les grandeurs physiques (indicateurs de processus). Les machines individuelles, les unités, les appareils, les appareils, les complexes de machines et les appareils qui exécutent des processus technologiques qui doivent être contrôlés sont appelés objets de contrôle ou objets contrôlés en automatisation. Les objets gérés ont des objectifs très divers.

Automatisation des processus technologiques– remplacement du travail physique humain consacré au contrôle des mécanismes et des machines par le travail de dispositifs spéciaux qui assurent ce contrôle (régulation de divers paramètres, obtention d'une productivité et d'une qualité de produit données sans intervention humaine).

L'automatisation des processus de production permet d'augmenter considérablement la productivité du travail, d'augmenter sa sécurité, son respect de l'environnement, d'améliorer la qualité des produits et d'utiliser plus efficacement les ressources de production, y compris le potentiel humain.

Tout processus technologique est créé et réalisé pour atteindre un objectif spécifique. Fabriquer le produit final, ou obtenir un résultat intermédiaire. Ainsi, la production automatisée peut avoir pour objectif le tri, le transport et l’emballage d’un produit. L'automatisation de la production peut être complète, complexe ou partielle.

Automatisation partielle se produit lorsqu'une opération ou un cycle de production distinct est effectué automatiquement. Dans le même temps, une participation humaine limitée est autorisée. Le plus souvent, une automatisation partielle se produit lorsque le processus se déroule trop rapidement pour que la personne elle-même puisse y participer pleinement, alors que des dispositifs mécaniques assez primitifs entraînés par des équipements électriques y font face bien.

En règle générale, l'automatisation partielle est utilisée sur les équipements existants et en constitue un complément. Cependant, il montre la plus grande efficacité lorsqu'il est intégré dès le début dans le système d'automatisation global - il est immédiatement développé, fabriqué et installé en tant que composant.

Automatisation complète devrait couvrir une grande zone de production distincte, il pourrait s'agir d'un atelier ou d'une centrale électrique séparé. Dans ce cas, l'ensemble de la production fonctionne selon le mode d'un seul complexe automatisé interconnecté. Une automatisation complexe des processus de production n'est pas toujours recommandée. Son domaine d'application est la production moderne et hautement développée, qui utilise des matériaux extrêmementéquipement fiable.

La panne d'une des machines ou unités arrête immédiatement tout le cycle de production. Une telle production doit avoir une autorégulation et une auto-organisation, qui sont réalisées selon un programme préalablement créé. Dans ce cas, une personne ne participe au processus de production qu'en tant que contrôleur permanent, surveillant l'état de l'ensemble du système et de ses différentes parties, et intervient dans la production pour le démarrage et lorsque des situations d'urgence surviennent ou lorsqu'il existe une menace. d'un tel événement.

Le plus haut niveau d’automatisation des processus de production – automatisation complète. Grâce à lui, le système lui-même effectue non seulement le processus de production, mais également un contrôle complet sur celui-ci, qui est effectué par des systèmes de contrôle automatique. L'automatisation complète a du sens dans une production rentable et durable avec des processus technologiques avec un mode de fonctionnement constant.

Tous les écarts possibles par rapport à la norme doivent être prévus au préalable et des systèmes de protection contre ces écarts doivent être développés. Une automatisation complète est également nécessaire pour les travaux pouvant menacer la vie humaine, sa santé, ou effectués dans des endroits inaccessibles pour lui - sous l'eau, dans un environnement agressif, dans l'espace.

Chaque système est constitué de composants qui remplissent des fonctions spécifiques. Dans un système automatisé, les capteurs prennent des mesures et les transmettent pour prendre une décision sur le contrôle du système ; la commande est exécutée par le variateur. Le plus souvent, il s'agit d'équipements électriques, car il est plus judicieux d'exécuter des commandes à l'aide du courant électrique.

Il est nécessaire de faire la distinction entre les systèmes de contrôle automatisés et les systèmes automatiques. À système de contrôle automatisé les capteurs transmettent les lectures à la console de l'opérateur et celui-ci, après avoir pris une décision, transmet la commande à l'équipement exécutif. À système automatique– le signal est analysé par des appareils électroniques, et après avoir pris une décision, ils donnent une commande aux appareils d'exécution.

La participation humaine aux systèmes automatiques est toujours nécessaire, bien qu’en tant que contrôleur. Il a la capacité d'intervenir à tout moment dans le processus technologique, de le corriger ou de l'arrêter.

Ainsi, le capteur de température peut tomber en panne et donner des lectures incorrectes. Dans ce cas, l’électronique percevra ses données comme fiables sans les remettre en question.

L'esprit humain est plusieurs fois supérieur aux capacités des appareils électroniques, bien qu'il leur soit inférieur en termes de vitesse de réponse. L'opérateur peut comprendre que le capteur est défectueux, évaluer les risques et simplement l'éteindre sans interrompre le processus. Dans le même temps, il doit être totalement sûr que cela ne provoquera pas d'accident. L'expérience et l'intuition, inaccessibles aux machines, l'aident à prendre une décision.

Une telle intervention ciblée dans les systèmes automatiques ne comporte pas de risques sérieux si la décision est prise par un professionnel. Cependant, la désactivation de toute automatisation et le passage du système en mode de contrôle manuel entraînent de graves conséquences en raison du fait qu'une personne ne peut pas réagir rapidement aux conditions changeantes.

Un exemple classique est l'accident survenu à la centrale nucléaire de Tchernobyl, qui est devenue le plus grand catastrophe causée par l'homme le siècle dernier. Cela s’est produit précisément parce que le mode automatique a été désactivé, alors que les programmes déjà développés pour prévenir les situations d’urgence ne pouvaient pas influencer l’évolution de la situation dans le réacteur de la centrale.

L’automatisation de processus individuels a commencé dans l’industrie au XIXe siècle. Il suffit de rappeler le régulateur centrifuge automatique pour machines à vapeur conçu par Watt. Mais ce n’est qu’avec le début de l’utilisation industrielle de l’électricité qu’une automatisation plus large est devenue possible, non pas de processus individuels, mais de cycles technologiques entiers. Cela est dû au fait qu'auparavant, la force mécanique était transmise aux machines à l'aide de transmissions et d'entraînements.

La production centralisée d'électricité et son utilisation dans l'industrie n'ont généralement commencé qu'au XXe siècle, avant la Première Guerre mondiale, lorsque chaque machine était équipée de son propre moteur électrique. C'est cette circonstance qui a permis de mécaniser non seulement le processus de production sur la machine, mais aussi de mécaniser son contrôle. Ce fut la première étape vers la création machines automatiques. Dont les premiers échantillons sont apparus au début des années 1930. C’est alors que le terme « production automatisée » lui-même est apparu.

En Russie - alors encore en URSS - les premiers pas dans cette direction ont été faits dans les années 30-40 du siècle dernier. Pour la première fois, des machines automatiques ont été utilisées dans la production de pièces de roulements. Vint ensuite la première production entièrement automatisée au monde de pistons pour moteurs de tracteurs.

Les cycles technologiques ont été combinés en un seul processus automatisé, commençant par le chargement des matières premières et se terminant par l'emballage des pièces finies. Cela est devenu possible grâce à l'utilisation généralisée d'équipements électriques modernes à cette époque, de divers relais, de commutateurs à distance et, bien sûr, de variateurs.

Et seul l’avènement des premiers calculateurs électroniques a permis d’atteindre un nouveau niveau d’automatisation. Désormais, le processus technologique a cessé d'être considéré comme un simple ensemble d'opérations individuelles qui doivent être effectuées dans un certain ordre pour obtenir un résultat. Désormais, tout le processus n’en fait plus qu’un.

Actuellement, les systèmes de contrôle automatique conduisent non seulement le processus de production, mais le contrôlent également et surveillent l'apparition de situations anormales et d'urgence. Ils démarrent et arrêtent les équipements technologiques, surveillent les surcharges et élaborent des actions en cas d'accident.

DANS Dernièrement les systèmes de contrôle automatique facilitent la reconstruction des équipements pour fabriquer de nouveaux produits. Il s'agit déjà d'un système complet, composé de systèmes multimodes automatiques séparés connectés à un ordinateur central, qui les relie en un seul réseau et délivre des tâches à exécuter.

Chaque sous-système est un ordinateur distinct doté de son propre logiciel conçu pour accomplir ses propres tâches. C'est déjà modules de production flexibles. Ils sont dits flexibles car ils peuvent être reconfigurés pour d'autres processus technologiques et ainsi accroître et diversifier la production.

Le summum de la production automatisée est. L’automatisation a imprégné la production de haut en bas. La ligne de transport pour la livraison des matières premières pour la production fonctionne automatiquement. Gestion et conception automatisées. L’expérience et l’intelligence humaines ne sont utilisées que là où l’électronique ne peut pas les remplacer.

Avez-vous étudié « l'automatisation des processus technologiques et de la production », mais n'imaginez-vous même pas quel genre de travail vous ferez ? Cela indique probablement de graves lacunes dans votre éducation, mais essayons de comprendre le problème ensemble. Nous l'utilisons quotidiennement systèmes automatisés sans même s'en rendre compte.

Le besoin d’automatisation est-il là ?

Tout processus de production est un gaspillage de ressources. Grâce aux nouvelles technologies et méthodes de production, nous pouvons économiser la quantité de matières premières et de carburant nécessaire à la fabrication des produits.

Mais qu’en est-il des ressources humaines ? Après tout, des spécialistes hautement qualifiés peuvent être utilisés pour mettre en œuvre d'autres projets, et le contrôle du convoyeur par les travailleurs lui-même est un plaisir coûteux, ce qui augmente le prix du produit final.

Le problème a été partiellement résolu il y a plusieurs siècles, avec l’invention des machines à vapeur et de la production par convoyeurs. Mais même aujourd’hui, la plupart des ateliers de l’ex-Union soviétique comptent encore trop de travailleurs. Et en plus des coûts supplémentaires, cela se heurte au « facteur humain », qui est la principale cause de la plupart des problèmes qui surviennent.

Ingénieur ou 5 autres spécialités ?

Après avoir reçu un diplôme à l'issue de l'obtention de votre diplôme, vous pouvez compter sur un poste:

1. Ingénieur.
2. Designer.
3. Designer.
4. Chercheur.
5. Chef du Département Développement.
6. Employé du service des opérations.

Le métier d'ingénieur était années à la mode Il y a 40 ans, peu de gens sont désormais prêts à réfléchir et à assumer leurs responsabilités. Bien entendu, avec votre diplôme, vous serez un spécialiste très restreint ; la liste des tâches principales comprendra la mise en œuvre et le développement de nouveaux systèmes de gestion et de contrôle en production.

Mais le plus souvent, il suffit de maintenir l'ensemble du système en état de fonctionnement, de corriger les défauts mineurs qui surviennent et de planifier davantage les travaux.

Tout projet d'optimisation ou de mise à jour du système sera réalisé sous la direction des supérieurs immédiats, grâce aux efforts de l'ensemble du département. Alors ne vous inquiétez pas, dès le premier jour, vous ne serez pas obligé de développer quelque chose d’innovant ou de mettre en œuvre une toute nouvelle méthode de contrôle. Les exigences en matière de spécialistes sont tout à fait adéquates, salaire cela dépend de la région et de l'industrie.

Développement et conception du projet.

U concepteurs et constructeurs les tâches sont légèrement différentes. Ils le font déjà nouveau projets, à presque tous les stades de développement. Tout d'abord, ces employés sont tenus de formuler et de définir la tâche.

Une fois le but et la portée des travaux futurs déterminés, ils commencent à compiler plan général mise en œuvre du futur projet. Ce n'est qu'après cela que le concepteur a le droit de passer à l'élaboration de plans plus détaillés, au développement de l'architecture et à la sélection des moyens.

Et sur étape finale Il faudra également établir une documentation pour les mêmes ingénieurs.

Le travail du concepteur n'est pas très différent du plan de travail donné, il ne sert donc à rien de se concentrer là-dessus. On peut seulement dire que les représentants de ces deux professions sont un peu plus proches de la théorie et de la science, mais conservent néanmoins un lien direct avec la production et sont bien conscients du produit final de leur travail.

Chercheurs dans le domaine de l'automatisation de la production.

Et maintenant il est temps de parler de ceux qui aiment les blouses blanches et les laboratoires scientifiques. En fait, nous parlons les mathématiques dans leur forme la plus pure. Conception, création et amélioration de modèles, nouveaux algorithmes. La capacité de résoudre de tels problèmes théoriques, parfois quelque peu éloignés de la réalité, se manifeste même à l'école ou à l'université. Si vous remarquez cela chez vous, vous devez évaluer correctement vos capacités et vous trouver une place dans un centre de recherche.

Les offres émanant d'entités privées sont plus rémunératrices, mais la plupart des entreprises exigeront tous les droits sur les résultats de votre activité intellectuelle. En travaillant dans une structure gouvernementale, vous pouvez mener activité scientifique, il y a plus de chances d'obtenir une certaine reconnaissance parmi les collègues. La seule question est de définir correctement vos priorités.

Postes de direction et responsabilité personnelle.

Vous pouvez compter sur le poste de chef de service ou de chef de projet dans deux cas :

1. Une tentative de s’attirer les faveurs en réalisant ses ambitions et ses aspirations.
2. Haut niveau de responsabilité et compétences personnelles.

Le premier point ne vous conviendra pas juste après l'université, jeune spécialiste Ils ne vous confieront pas un poste sérieux et vous ne pourrez pas le gérer sans une certaine expérience et connaissances. Mais il sera problématique de rejeter la responsabilité de l’échec sur quelqu’un d’autre.

Sachez donc que si vous exercez vos fonctions de manière qualitative et dans les délais, vous pouvez compter sur une évolution de carrière, votre diplôme le permet. Par conséquent, aucun argument des autorités concernant l'écart entre les niveaux d'éducation ne fonctionnera. Mais demandez-vous si cela en vaut la peine : les responsabilités augmenteront et le niveau de responsabilité augmentera sensiblement.

Les professionnels de la Faculté d'automatisation des processus technologiques et de la production savent avec qui travailler dès leurs premières années. Ne sois pas gêné si lieu de travail j'ai réussi à l'obtenir grâce à des connaissances. Personne ne gardera un spécialiste inutile à un poste de responsabilité, ce n'est donc pas un argument très convaincant.

Vidéo sur le métier

Ensuite, dans la vidéo, dans le cadre du programme « Spécialistes du futur », il sera discuté avec qui travailler après avoir obtenu son diplôme de la Faculté d'automatisation des processus technologiques et de la production. Quelles sont les nuances, les avantages et les inconvénients de ce métier :

OUTILS D'AUTOMATISATION DES PROCESSUS TECHNOLOGIQUES

Un moyen d'automatisation d'un processus technologique s'entend comme un ensemble de dispositifs techniques qui assurent le mouvement des organes exécutifs (de travail) d'une machine avec des paramètres cinématiques donnés (trajectoires et lois du mouvement). Dans le cas général, ce problème est résolu au moyen d'un système de contrôle (CS) et d'un entraînement du corps de travail. Cependant, dans les premières machines automatiques, il était impossible de séparer les entraînements et le système de contrôle en modules distincts. Un exemple de la structure d'une telle machine est présenté sur la figure 1.

La machine fonctionne comme suit. Le moteur électrique asynchrone entraîne l’arbre à cames en rotation continue via le mécanisme de transmission principal. Ensuite, les mouvements sont transmis par les poussoirs correspondants via les mécanismes de transmission 1...5 aux organes de travail 1...5. L'arbre à cames assure non seulement la transmission de l'énergie mécanique aux organes de travail, mais sert également de support de programme, coordonnant le mouvement de ces derniers dans le temps. Dans une machine dotée d'une telle structure, les entraînements et le système de contrôle sont intégrés dans des mécanismes uniques. La structure ci-dessus peut, par exemple, correspondre au schéma cinématique présenté sur la figure 2.

Une machine similaire ayant le même objectif et les mêmes performances peut, en principe, avoir un schéma fonctionnel illustré à la Fig. 3.

La machine représentée sur la figure 3 fonctionne comme suit. Le système de contrôle envoie des commandes aux lecteurs 1...5, qui déplacent les corps de travail 1...5 dans l'espace. Dans ce cas, le système de contrôle coordonne les trajectoires dans l’espace et dans le temps. La principale caractéristique de la machine ici est la présence d'un système de contrôle et d'entraînements clairement dédiés pour chaque élément de travail. Dans le cas général, la machine peut comprendre des capteurs qui fournissent au système de contrôle les informations pertinentes nécessaires à l'élaboration de commandes raisonnables. Les capteurs sont généralement installés devant ou après l'élément de travail (capteurs de position, accéléromètres, capteurs de vitesse angulaire, de force, de pression, de température, etc.). Parfois, des capteurs sont situés à l'intérieur du lecteur (sur la figure 3, le canal de transmission d'informations est représenté par une ligne pointillée) et assurent le contrôle Informations Complémentaires(valeur du courant, pression dans le cylindre, taux de variation du courant, etc.), qui permet d'améliorer la qualité du contrôle. De telles connexions sont discutées plus en détail dans cours spéciaux.. Selon la structure (Fig. 3), diverses machines peuvent être construites, fondamentalement différentes les unes des autres. La principale caractéristique de leur classification est le type de système de contrôle. De manière générale, la classification des systèmes de contrôle selon le principe de fonctionnement est présentée à la Fig. 4.

Les systèmes en boucle peuvent être fermés ou ouverts. La machine, dont la structure et le schéma cinématique sont présentés respectivement sur les figures 1 et 2, dispose d'un système de contrôle en boucle ouverte. Ces machines sont souvent qualifiées de « fous de la mécanique » car elles fonctionnent tant que l’arbre à cames tourne. Le système de contrôle ne contrôle pas les paramètres du processus technologique et en cas de dysfonctionnement de mécanismes individuels, la machine continue de fabriquer des produits, même si elle est défectueuse. Parfois, l'équipement peut contenir un ou plusieurs lecteurs sans retour (voir lecteur 3 sur la Fig. 3). La figure 5 montre le schéma cinématique de la machine avec un système de contrôle en boucle ouverte et des entraînements séparés. Une machine automatique dotée d'un tel circuit ne peut être contrôlée que par le temps (pour assurer des démarrages cohérents du mouvement des corps de travail dans le temps) à l'aide d'un contrôleur reprogrammable, d'un dispositif de commande avec un arbre à cames, d'un circuit logique mis en œuvre sur n'importe quelle base d'éléments (éléments pneumatiques , relais, microcircuits, etc.). Le principal inconvénient de la gestion du temps est la surestimation forcée des paramètres cycliques de la machine et, par conséquent, une diminution de la productivité. En effet, lors de la création d'un algorithme de contrôle temporel, il faut prendre en compte l'éventuelle instabilité des variateurs en termes de temps de réponse, non maîtrisé, en surestimant les intervalles de temps entre l'émission des commandes de contrôle. Dans le cas contraire, une collision des pièces de travail pourrait se produire, par exemple en raison d'une augmentation accidentelle du temps de course d'un cylindre et d'une diminution du temps de course de l'autre cylindre.

Dans les cas où il est nécessaire de contrôler les positions initiales et finales des organes de travail (afin, par exemple, d'éviter leurs collisions), des systèmes de commande cyclique avec retour de position sont utilisés. La figure 6 montre le schéma cinématique de la machine avec un tel système de contrôle. Les signaux de référence pour synchroniser les réponses des corps de travail 1...5 proviennent des capteurs de position 7...16. Contrairement à la machine dont la structure et le schéma cinématique sont présentés sur les figures 1 et 2, cette machine a un cycle moins stable. Dans le premier cas, tous les paramètres cycliques (temps de travail et de ralenti) sont déterminés uniquement par la vitesse de rotation de l'arbre à cames, et dans le second (Fig. 4 et 6) ils dépendent du temps d'actionnement de chaque cylindre (fonction de l'état du cylindre et les paramètres actuels caractérisant le processus technologique ). Cependant, ce circuit, par rapport au circuit présenté sur la figure 5, permet d'augmenter les performances de la machine en éliminant les intervalles de temps inutiles entre l'émission des commandes de contrôle.

Tous les schémas cinématiques ci-dessus correspondent à des systèmes de commande cycliques. Dans le cas où au moins l'un des entraînements de la machine a un contrôle de position, de contour ou adaptatif, il est alors d'usage de l'appeler respectivement système de contrôle de position, de contour ou adaptatif.

La figure 7 montre un fragment du schéma cinématique de la table rotative d'une machine automatique avec un système de contrôle de position. L'entraînement du plateau tournant RO est réalisé par un électro-aimant constitué d'un boîtier 1, dans lequel se trouvent un bobinage 2 et un induit mobile 3. Le rappel de l'induit est assuré par un ressort, et la course est limitée par des butées 5. Un poussoir 6 est installé sur l'armature, qui, par l'intermédiaire d'un galet 7, d'un levier 8 et d'un arbre I, est relié à la table rotative RO. Le levier 8 est relié au corps fixe par le ressort 9. L'élément mobile du capteur de position potentiométrique 10 est relié rigidement à l'armature.

Lorsqu'une tension est appliquée à l'enroulement 2, l'armature comprime le ressort et, réduisant l'entrefer du circuit magnétique, déplace le RO à travers un mécanisme à liaison rectiligne constitué d'un galet 7 et d'un maillon 8. Le ressort 9 assure la fermeture en force du galet et le lien. Le capteur de position fournit au système de contrôle des informations sur les coordonnées actuelles de l'unité de contrôle.

Le système de commande augmente le courant dans l'enroulement jusqu'à ce que l'armature et, par conséquent, le RO qui y est rigidement connecté, atteignent une coordonnée donnée, après quoi la force du ressort est équilibrée par la force de traction électromagnétique. La structure du système de contrôle d'un tel entraînement peut, par exemple, ressembler à celle représentée sur la Fig. 8.

Le SU fonctionne comme suit. Le dispositif de lecture de programme délivre à l'entrée du convertisseur de coordonnées une variable x 0, exprimée par exemple en code binaire et correspondant à la coordonnée recherchée de l'induit du moteur. A partir de la sortie des convertisseurs de coordonnées, dont l'un est un capteur de rétroaction, les tensions U et U 0 sont fournies au dispositif de comparaison, qui génère un signal d'erreur DU, proportionnel à la différence de tension à ses entrées. Le signal d'erreur est appliqué à l'entrée de l'amplificateur de puissance qui, en fonction du signe et de l'amplitude de DU, délivre un courant I à l'enroulement de l'électro-aimant. Si la valeur d'erreur devient nulle, alors le courant se stabilise au niveau approprié. Dès que le lien de sortie, pour une raison ou une autre, se déplace de la position spécifiée, la valeur actuelle commence à changer de manière à la renvoyer à position initiale. Ainsi, si le système de contrôle règle séquentiellement le variateur sur un ensemble fini de M coordonnées enregistrées sur le support logiciel, alors le variateur aura M points de positionnement. Les systèmes de contrôle cyclique ont généralement deux points de positionnement pour chaque coordonnée (pour chaque entraînement). Dans les premiers systèmes de position, le nombre de coordonnées était limité par le nombre de potentiomètres, chacun servant à stocker une coordonnée spécifique. Les contrôleurs modernes vous permettent de spécifier, de stocker et d'afficher en code binaire un nombre presque illimité de points de positionnement.

La figure 8 montre un schéma cinématique d'un entraînement électromécanique typique avec un système de contrôle de contour. De tels entraînements sont largement utilisés dans les machines à commande numérique. Un générateur tachymétrique (capteur) est utilisé comme capteurs de rétroaction vitesse angulaire) 6 et inductosyn (capteur de déplacement linéaire) 7. Il est évident que le mécanisme présenté à la Fig. 8, peut être contrôlé par un système de positionnement (voir Fig. 7).

Ainsi, selon le schéma cinématique, il est impossible de faire la distinction entre les systèmes de contrôle de contour et de position. Le fait est que dans un système de contrôle de contour, le dispositif de programmation mémorise et produit non pas un ensemble de coordonnées, mais une fonction continue. Ainsi, un système de contours est essentiellement un système de positionnement avec un nombre infini de points de positionnement et un temps de transition contrôlé du PO d'un point à un autre. Dans les systèmes de contrôle de position et de contour, il existe un élément d'adaptation, c'est-à-dire ils peuvent assurer le déplacement du RO vers un point donné ou son déplacement selon une loi donnée avec diverses réactions de l'extérieur environnement.

Cependant, dans la pratique, les systèmes de contrôle adaptatifs sont considérés comme des systèmes qui, en fonction de la réaction actuelle de l'environnement, peuvent modifier l'algorithme de fonctionnement de la machine.

En pratique, lors de la conception d'une machine automatique ou d'une ligne automatique, il est extrêmement important de sélectionner les mécanismes d'entraînement et les systèmes de contrôle dès la phase de conception préliminaire. Cette tâche est multicritère. Généralement, les variateurs et les systèmes de contrôle sont sélectionnés selon les critères suivants :

n coût ;

n fiabilité ;

n maintenabilité ;

n continuité constructive et technologique ;

n la sécurité incendie et explosion ;

n niveau sonore de fonctionnement ;

n résistance aux interférences électromagnétiques (s'applique au système de contrôle) ;

n résistance aux rayonnements durs (s'applique au SU) ;

n caractéristiques de poids et de taille.

Tous les entraînements et systèmes de contrôle peuvent être classés en fonction du type d'énergie utilisé. Les entraînements des machines technologiques modernes utilisent généralement : l'énergie électrique (entraînements électromécaniques), l'énergie de l'air comprimé (entraînements pneumatiques), l'énergie du flux de fluide (entraînements hydrauliques), l'énergie du vide (entraînements à vide), les entraînements avec moteurs à combustion interne. Parfois, des entraînements combinés sont utilisés dans les machines. Par exemple : électropneumatique, pneumo-hydraulique, électro-hydraulique, etc. Bref caractéristiques comparatives les moteurs d'entraînement sont donnés dans le tableau 1. De plus, lors du choix d'un entraînement, le mécanisme de transmission et ses caractéristiques doivent être pris en compte. Ainsi, le moteur lui-même peut être bon marché, mais le mécanisme de transmission peut être coûteux, la fiabilité du moteur peut être élevée, mais la fiabilité du mécanisme de transmission peut être faible, et ainsi de suite.

L’aspect le plus important dans le choix d’un type de variateur est la continuité. Ainsi, par exemple, si dans une machine nouvellement conçue, au moins un des entraînements est hydraulique, il convient alors de réfléchir à la possibilité d'utiliser l'hydraulique pour les pièces de travail restantes. Si l'hydraulique est utilisée pour la première fois, il ne faut pas oublier qu'elle nécessitera l'installation à côté de l'équipement d'une station hydraulique très coûteuse et importante en termes de paramètres de poids et de taille. Il faut faire la même chose en ce qui concerne la pneumatique. Parfois, il n'est pas judicieux de poser une conduite pneumatique ou même d'acheter un compresseur au nom d'un entraînement pneumatique dans une machine. En règle générale, lors de la conception d'équipements, il convient de s'efforcer d'utiliser le même type de variateurs. Dans ce cas, en plus de ce qui précède, cela est considérablement simplifié Entretien et réparations. Comparaison plus approfondie divers types les entraînements et les systèmes de contrôle ne peuvent être produits qu'après avoir étudié des disciplines spéciales.

Questions pour la maîtrise de soi

1. Qu'appelle-t-on un outil d'automatisation des processus technologiques par rapport à la production ?

2. Énumérez les principaux composants d'une machine de production automatique.

3. Qu'est-ce qui servait de support de programme dans les premiers automates cycliques ?

4. Quelle est l’évolution des machines automatiques de production ?

5. Énumérez les types de systèmes de contrôle utilisés dans les équipements de traitement.

6. Qu'est-ce qu'un système de contrôle fermé et ouvert ?

7. Quelles sont les principales caractéristiques du système de contrôle cyclique ?

8. Quelle est la différence entre les systèmes de contrôle de position et de contour ?

9. Quels systèmes de contrôle sont dits adaptatifs ?

10. Quels sont les principaux éléments de l'entraînement de la machine ?

11. Selon quels critères les entraînements de machines sont-ils classés ?

12. Énumérez les principaux types d'entraînements utilisés dans les machines technologiques.

13. Énumérez les critères de comparaison des entraînements et des systèmes de contrôle.

14. Donnez un exemple d'entraînement cyclique fermé.

Automatisation des processus- un ensemble de méthodes et de moyens conçus pour mettre en œuvre un ou plusieurs systèmes permettant le contrôle du processus technologique lui-même sans participation humaine directe, ou laissant à la personne le droit de prendre les décisions les plus responsables.

En règle générale, grâce à l'automatisation du processus technologique, un système de contrôle de processus automatisé est créé.

La base de l'automatisation des processus technologiques est la redistribution des flux de matières, d'énergie et d'informations conformément au critère de contrôle accepté (optimalité).

• Automatisation partielle - automatisation d'appareils individuels, de machines, d'opérations technologiques. Elle est réalisée lorsque le contrôle des processus en raison de leur complexité ou de leur caractère éphémère est pratiquement inaccessible à l'homme. En règle générale, les équipements d'exploitation sont partiellement automatisés. L'automatisation locale est largement utilisée dans l'industrie agroalimentaire.

• Automatisation intégrée - prévoit l'automatisation d'une section technologique, d'un atelier ou d'une entreprise fonctionnant comme un complexe unique et automatisé. Par exemple, les centrales électriques.

• L'automatisation complète est le niveau d'automatisation le plus élevé dans lequel toutes les fonctions de contrôle et de gestion de la production (au niveau de l'entreprise) sont transférées à des moyens techniques. Au niveau de développement actuel, l'automatisation complète n'est pratiquement pas utilisée, car les fonctions de contrôle restent du ressort des humains. Les entreprises d’énergie nucléaire peuvent être qualifiées de proches de l’automatisation complète.

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✪ Spécialistes du futur - Automatisation des processus technologiques et de la production

✪ Automatisation des processus technologiques

✪ Conférence vidéo Concepts de base et contexte historique de l'automatisation

Les sous-titres

Objectifs d'automatisation

Les principaux objectifs de l’automatisation des processus sont :

• réduction du nombre de militaires;
• augmentation des volumes de production;
• augmenter l'efficacité du processus de production;
• améliorer la qualité des produits ;
• réduction des coûts des matières premières ;
• augmenter le rythme de production;
• sécurité améliorée;
• accroître le respect de l'environnement;
• Efficacité accrue.

Problèmes d'automatisation et leurs solutions

Les objectifs sont atteints en résolvant les tâches suivantes d'automatisation des processus :

• améliorer la qualité de la réglementation;
• augmenter le facteur de disponibilité des équipements ;
• améliorer l'ergonomie des opérateurs de procédés ;
• assurer la fiabilité des informations sur les composants matériels utilisés dans la production (y compris via la gestion du catalogue) ;
• stockage d'informations sur l'avancement du processus technologique et les situations d'urgence.

La résolution des problèmes d'automatisation des processus s'effectue à l'aide de :

• introduction de méthodes d'automatisation modernes;
• mise en œuvre d’outils d’automatisation modernes.

L'automatisation des processus technologiques au sein d'un processus de production vous permet d'organiser la base de la mise en œuvre de systèmes de gestion de production et de systèmes de gestion d'entreprise.

En raison des différentes approches, on distingue l'automatisation des processus technologiques suivants :

• automatisation des processus technologiques continus (Process Automation);
• automatisation de processus technologiques discrets (Factory Automation) ;
• automatisation des processus technologiques hybrides (Hybrid Automation).

Remarques

L'automatisation de la production suppose la présence de machines fiables, relativement simples en termes de conception et de contrôle. mécanismes et appareils.

Littérature

L. I. Selevtsov, Automatisation des processus technologiques. Manuel : Centre d'édition "Académie"

V. Yu. Shishmarev, Automatisation. Manuel : Centre d'édition "Académie"

La mise en œuvre généralisée de l’automatisation est le moyen le plus efficace d’augmenter la productivité du travail.

Dans de nombreuses installations, afin d'organiser un processus technologique correct, il est nécessaire de maintenir pendant une longue période les valeurs définies de divers paramètres physiques ou de les modifier au fil du temps selon une certaine loi. En raison de divers influences extérieures par objet, ces paramètres diffèrent de ceux spécifiés. L'opérateur ou le conducteur doit influencer l'objet de manière à ce que les valeurs des paramètres contrôlés ne dépassent pas les limites acceptables, c'est-à-dire contrôler l'objet. Les fonctions individuelles de l'opérateur peuvent être exécutées par divers dispositifs automatiques. Leur influence sur l'objet s'effectue sur ordre d'une personne qui surveille l'état des paramètres. Ce type de contrôle est dit automatique. Pour exclure complètement une personne du processus de contrôle, le système doit être fermé : les appareils doivent surveiller l'écart du paramètre contrôlé et, en conséquence, donner l'ordre de contrôler l'objet. Un tel système de contrôle fermé est appelé système de contrôle automatique (ACS).

Les premiers systèmes de contrôle automatique simples permettant de maintenir des valeurs spécifiées de niveau de liquide, de pression de vapeur et de vitesse de rotation sont apparus dans la seconde moitié du XVIIIe siècle. avec le développement des machines à vapeur. La création des premiers régulateurs automatiques était intuitive et était le mérite d'inventeurs individuels. Pour le développement ultérieur des outils d'automatisation, des méthodes de calcul des régulateurs automatiques étaient nécessaires. Déjà dans la seconde moitié du XIXe siècle. une théorie harmonieuse du contrôle automatique basée sur des méthodes mathématiques a été créée. Dans les travaux de D.K. Maxwell « On Regulators » (1866) et I.A. Vyshnegradsky « Sur la théorie générale des régulateurs » (1876), « Sur les régulateurs à action directe » (1876) les régulateurs et l'objet de la régulation sont considérés pour la première fois comme un système dynamique unique. La théorie de la régulation automatique ne cesse de s’étendre et de s’approfondir.

L'étape actuelle de développement de l'automatisation se caractérise par une complication importante des tâches de contrôle automatique : augmentation du nombre de paramètres régulés et de l'interconnexion des objets régulés ; augmenter la précision et la vitesse de contrôle requises ; augmentation du contrôle à distance, etc. Ces problèmes ne peuvent être résolus que sur la base de la technologie électronique moderne, de l'introduction généralisée des microprocesseurs et des ordinateurs universels.

L'introduction généralisée de l'automatisation dans les unités de réfrigération n'a commencé qu'au 20e siècle, mais déjà dans les années 60, de grandes unités entièrement automatisées ont été créées.

Pour contrôler divers processus technologiques, il est nécessaire de maintenir dans des limites spécifiées, et parfois de modifier selon une certaine loi, la valeur d'une ou plusieurs grandeurs physiques en même temps. Dans ce cas, il faut s’assurer qu’aucune condition de fonctionnement dangereuse ne se produise.

Un dispositif dans lequel se produit un processus nécessitant une régulation continue est appelé objet contrôlé, ou objet en abrégé (Fig. 1a).

Une grandeur physique dont la valeur ne doit pas dépasser certaines limites est appelée paramètre contrôlé ou réglable et est désignée par la lettre X. Il peut s'agir de la température t, de la pression p, du niveau de liquide H, humidité relative? etc. Nous désignons la valeur initiale (définie) du paramètre contrôlé par X 0 . En raison d'influences externes sur l'objet valeur réelle X peut s'écarter du X 0 spécifié. L'ampleur de l'écart du paramètre contrôlé par rapport à sa valeur initiale est appelée inadéquation :

L'influence externe sur un objet, indépendante de l'opérateur et augmentant le décalage, est appelée charge et notée Mn (ou QH - lorsque nous parlons de sur la charge thermique).

Pour réduire le désalignement, il est nécessaire d’exercer un effet sur l’objet opposé à la charge. Une influence organisée sur un objet qui réduit le décalage est appelée influence régulatrice - M p (ou Q P - pour influence thermique).

La valeur du paramètre X (notamment X 0) reste constante uniquement lorsque l'action de commande est égale à la charge :

X = const uniquement pour M p = M n.

C'est la loi fondamentale de la régulation (à la fois manuelle et automatique). Pour réduire le décalage positif, il faut que M p soit supérieur en valeur absolue à M n. Et vice versa, pour M p<М н рассогласование увеличивается.

Systèmes automatiques. Avec la régulation manuelle, pour modifier l'effet régulateur, le conducteur doit parfois effectuer un certain nombre d'opérations (ouverture ou fermeture de vannes, démarrage de pompes, de compresseurs, modification de leurs performances, etc.). Si ces opérations sont effectuées par des dispositifs automatiques sur commande d'une personne (par exemple, en appuyant sur le bouton "Démarrer"), alors ce mode de fonctionnement est appelé contrôle automatique. Un schéma complexe d'un tel contrôle est présenté sur la Fig. 1, b, les éléments 1, 2, 3 et 4 transforment un paramètre physique en un autre, plus pratique pour la transmission à l'élément suivant. Les flèches indiquent la direction de l'influence. Le signal d'entrée pour le contrôle automatique X peut être une pression sur un bouton, un déplacement de la poignée du rhéostat, etc. Pour augmenter la puissance du signal transmis, de l'énergie supplémentaire E peut être fournie aux éléments individuels.

Pour contrôler un objet, le conducteur (opérateur) doit recevoir en permanence des informations de l'objet, c'est-à-dire effectuer un contrôle : mesurer la valeur du paramètre contrôlé X et calculer la valeur de l'inadéquation ?X. Ce processus peut également être automatisé (contrôle automatique), c'est-à-dire installer des dispositifs qui afficheront, enregistreront la valeur ?X ou donneront un signal lorsque ?X dépasse les limites acceptables.

Les informations reçues de l'objet (chaîne 5-7) sont appelées retour d'information et le contrôle automatique est appelé communication directe.

Avec le contrôle automatique et le contrôle automatique, l'opérateur n'a qu'à regarder les appareils et à appuyer sur un bouton. Est-il possible d'automatiser ce processus, de manière à se passer totalement d'un opérateur ? Il s'avère qu'il suffit d'appliquer le signal de sortie de contrôle automatique X à l'entrée de contrôle automatique (à l'élément 1) pour que le processus de contrôle devienne entièrement automatisé. Dans ce cas, l'élément 1 compare le signal X k au X 3 donné. Plus le décalage ?X est grand, plus la différence X par rapport à - X 3 est grande, et par conséquent l'effet régulateur de M r augmente.

Les systèmes de contrôle automatique avec un circuit d'influence fermé, dans lesquels l'action de contrôle est générée en fonction du décalage, sont appelés système de contrôle automatique (ACS).

Les éléments de commande automatique (1--4) et de surveillance (5--7) forment un régulateur automatique lorsque le circuit est fermé. Ainsi, le système de contrôle automatique se compose d'un objet et d'un contrôleur automatique (Fig. 1, c). Un régulateur automatique (ou simplement un régulateur) est un dispositif qui perçoit un décalage et agit sur un objet de manière à réduire ce décalage.

En fonction du but d'influencer l'objet, on distingue les systèmes de contrôle suivants :

a) stabilisation,

b) logiciel,

c) les adeptes

d) optimisation.

Les systèmes de stabilisation maintiennent constante la valeur du paramètre contrôlé (dans des limites spécifiées). Leurs réglages sont constants.

Systèmes logiciels les commandes ont un réglage qui évolue dans le temps selon un programme donné.

DANS systèmes de suivi le réglage change continuellement en fonction d'un facteur externe. Dans les systèmes de climatisation, par exemple, il est plus rentable de maintenir une température ambiante plus élevée pendant les journées chaudes que pendant les journées fraîches. Il est donc conseillé de modifier continuellement le réglage en fonction de la température extérieure.

DANS optimisation des systèmes Les informations reçues par le contrôleur de l'objet et de l'environnement externe sont prétraitées pour déterminer la valeur la plus favorable du paramètre contrôlé. Le réglage change en conséquence.

Pour maintenir la valeur définie du paramètre contrôlé X0, en plus des systèmes de contrôle automatique, un système de surveillance automatique de la charge est parfois utilisé (Fig. 1d). Dans ce système, le contrôleur perçoit les changements de charge et non les disparités, garantissant ainsi une égalité continue M p = M n. Théoriquement, cela garantit exactement que X 0 = const. Cependant, pratiquement en raison de diverses influences externes sur les éléments du contrôleur (interférences), l'égalité M R = M n peut être violée. Le décalage ?X qui apparaît dans ce cas s'avère être nettement plus important que dans le système de contrôle automatique, car il n'y a pas de retour dans le système de surveillance de charge, c'est-à-dire qu'il ne réagit pas au décalage ?X.

Dans les systèmes automatiques complexes (Fig. 1, e), outre les circuits principaux (directs et rétroactifs), il peut y avoir des circuits supplémentaires de transmission et de rétroaction. Si la direction de la chaîne supplémentaire coïncide avec la direction principale, alors elle est dite droite (chaînes 1 et 4) ; si les directions des influences ne coïncident pas, un retour d'information supplémentaire se produit (chaînes 2 et 3). L'entrée du système automatique est considérée comme l'action de réglage et la sortie est le paramètre contrôlé.

Outre le maintien automatique des paramètres dans des limites spécifiées, il est également nécessaire de protéger les installations contre les conditions dangereuses, ce qui est assuré par des systèmes de protection automatique (APS). Ils peuvent être préventifs ou d’urgence.

La protection préventive affecte les dispositifs de commande ou les éléments individuels du régulateur avant l'apparition d'un mode dangereux. Par exemple, si l'alimentation en eau du condenseur est interrompue, le compresseur doit être arrêté sans attendre une augmentation de pression d'urgence.

La protection d'urgence perçoit l'écart du paramètre régulé et, lorsque sa valeur devient dangereuse, désactive l'un des nœuds du système afin que l'inadéquation n'augmente plus. Lorsque la protection automatique est déclenchée, le fonctionnement normal du système de contrôle automatique s'arrête et le paramètre contrôlé dépasse généralement les limites acceptables. Si, après le déclenchement de la protection, le paramètre contrôlé revient à la zone spécifiée, l'EPS peut rallumer l'unité désactivée et le système de contrôle continue de fonctionner normalement (protection réutilisable).

Dans les grandes installations, la protection d'autoprotection à simple action est plus souvent utilisée, c'est-à-dire qu'une fois le paramètre contrôlé revenu dans la zone autorisée, les nœuds désactivés par la protection eux-mêmes ne sont plus activés.

La SAZ est généralement associée à une alarme (générale ou différenciée, c'est-à-dire indiquant le motif du déclenchement). Avantages de l'automatisation. Pour identifier les avantages de l'automatisation, comparons, à titre d'exemple, les graphiques d'évolution de la température dans la chambre frigorifique avec contrôle manuel et automatique (Fig. 2). Laissez la température requise dans la chambre être de 0 à 2°C. Lorsque la température atteint 0°C (point 1), le conducteur arrête le compresseur. La température commence à monter, et lorsqu'elle atteint environ 2°C, le conducteur rallume le compresseur (point 2). Le graphique montre qu'en raison d'un démarrage ou d'un arrêt intempestif du compresseur, la température dans la chambre dépasse les limites admissibles (points 3, 4, 5). Avec des augmentations fréquentes de température (section A), la durée de conservation autorisée est réduite et la qualité des produits périssables se détériore. La basse température (section B) provoque le dessèchement des produits et diminue parfois leur goût ; De plus, un travail supplémentaire du compresseur gaspille de l'électricité et de l'eau de refroidissement, provoquant une usure prématurée du compresseur.

Avec contrôle automatique, le relais de température s'allume et arrête le compresseur à 0 et +2 °C.

Les appareils remplissent également des fonctions de protection de base de manière plus fiable que les humains. Le conducteur peut ne pas remarquer une augmentation rapide de la pression dans le condenseur (due à une perte d'alimentation en eau), un dysfonctionnement de la pompe à huile, etc., mais les appareils réagissent instantanément à ces dysfonctionnements. Certes, dans certains cas, les problèmes seront plus susceptibles d'être remarqués par le conducteur : il entendra un coup dans le compresseur défectueux et ressentira une fuite locale d'ammoniac. Néanmoins, l'expérience d'exploitation a montré que les installations automatiques fonctionnent de manière beaucoup plus fiable.

Ainsi, l’automatisation offre les principaux avantages suivants :

1) le temps consacré à la maintenance est réduit ;

2) le régime technologique requis est maintenu avec plus de précision ;

3) les coûts de fonctionnement sont réduits (pour l'électricité, l'eau, les réparations, etc.) ;

4) la fiabilité des installations augmente.

Malgré les avantages énumérés, l'automatisation n'est conseillée que dans les cas où elle est économiquement justifiée, c'est-à-dire que les coûts associés à l'automatisation sont compensés par les économies réalisées grâce à sa mise en œuvre. De plus, il est nécessaire d'automatiser les processus dont le fonctionnement normal ne peut être assuré par un contrôle manuel : processus technologiques précis, travaux dans des environnements dangereux ou explosifs.

De tous les processus d'automatisation, la régulation automatique est celle qui revêt la plus grande importance pratique. Par conséquent, nous considérons en outre principalement les systèmes de contrôle automatique, qui constituent la base de l'automatisation des unités de réfrigération.

Littérature

1. Automatisation des processus technologiques dans la production alimentaire / Ed. E.B. Karpina.

2. Appareils automatiques, régulateurs et machines de contrôle : Manuel / Ed. B.D. Kosharsky.

3. Petrov. I. K., Soloshchenko M. N., Tsarkov V. N. Appareils et équipements d'automatisation pour l'industrie alimentaire : Manuel.

4. Automatisation des processus technologiques dans l'industrie alimentaire. Sokolov.