L'automatisation des processus de production est la principale direction dans laquelle la production progresse actuellement dans le monde. Tout ce qui était auparavant effectué par l'homme lui-même, ses fonctions, non seulement physiques, mais aussi intellectuelles, se déplacent progressivement vers la technologie, qui elle-même effectue des cycles technologiques et en exerce le contrôle. Maintenant c'est la direction générale technologies modernes. Le rôle d'une personne dans de nombreuses industries est déjà réduit à un seul contrôleur pour un contrôleur automatique.

En général, le concept de "contrôle de processus" est compris comme un ensemble d'opérations nécessaires pour démarrer, arrêter le processus, ainsi que maintenir ou modifier des grandeurs physiques (indicateurs de processus) dans la direction requise. Les machines individuelles, les unités, les appareils, les appareils, les complexes de machines et d'appareils qui doivent être contrôlés, qui exécutent des processus technologiques, sont appelés objets de contrôle ou objets contrôlés dans l'automatisation. Les objets gérés sont très divers dans leur objectif.

Automatisation des processus technologiques- remplacement du travail physique d'une personne consacrée au contrôle des mécanismes et des machines par le fonctionnement d'appareils spéciaux assurant 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 à plusieurs reprises d'augmenter la productivité du travail, d'augmenter sa sécurité, son respect de l'environnement, d'améliorer la qualité des produits et une utilisation plus rationnelle des ressources de production, y compris le potentiel humain.

Tout processus technologique est créé et réalisé dans un but précis. Fabrication de produits finis, ou pour obtenir un résultat intermédiaire. Ainsi, le but de la production automatisée peut être le tri, le transport, l'emballage des produits. L'automatisation de la production peut être complète, complexe et partielle.

Automatisation partielle se produit lorsqu'une opération ou un cycle de production séparé est effectué en mode automatique. Dans ce cas, une participation humaine limitée est autorisée. Le plus souvent, une automatisation partielle se produit lorsque le processus est trop rapide pour que la personne elle-même y participe pleinement, tandis que des dispositifs mécaniques plutôt primitifs entraînés par des équipements électriques en font un excellent travail.

L'automatisation partielle, en règle générale, est utilisée sur les équipements existants et en est un complément. Cependant, il montre la plus grande efficacité lorsqu'il est initialement inclus dans le système d'automatisation global - il est immédiatement développé, fabriqué et installé en tant que partie intégrante de celui-ci.

Automatisation intégrée devrait couvrir un grand site de production séparé, il peut s'agir d'un atelier séparé, d'une centrale électrique. Dans ce cas, toute la production fonctionne sur le mode d'un seul complexe automatisé interconnecté. L'automatisation complexe des processus de production n'est pas toujours recommandée. Son champ d'application est la production moderne hautement développée, qui utilise extrêmementmatériel fiable.

La panne d'une des machines ou unités arrête immédiatement tout le cycle de production. Une telle production devrait avoir une autorégulation et une auto-organisation, qui est réalisée selon un programme préalablement créé. Dans le même temps, une personne participe au processus de production uniquement en tant que contrôleur permanent, surveillant l'état de l'ensemble du système et de ses différentes parties, intervient dans la production pour le démarrage et en cas de situations d'urgence, ou de menace de un tel événement.

Le plus haut niveau d'automatisation des processus de production - automatisation complète. Avec lui, le système lui-même exécute non seulement le processus de production, mais également un contrôle total 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 procédés technologiques avec le même mode de fonctionnement.

Tous les écarts possibles par rapport à la norme doivent être prévus à l'avance et des systèmes de protection contre eux doivent être développés. De plus, une automatisation complète est nécessaire pour les travaux qui peuvent menacer la vie humaine, la santé ou qui sont effectués dans des endroits qui lui sont inaccessibles - sous l'eau, dans un environnement agressif, dans l'espace.

Chaque système se compose de composants qui remplissent des fonctions spécifiques. Dans un système automatisé, les capteurs prennent des lectures et les transmettent pour prendre une décision sur le contrôle du système, la commande est déjà exécutée par le variateur. Le plus souvent, il s'agit d'équipements électriques, car c'est avec l'aide du courant électrique qu'il est plus opportun d'exécuter des commandes.

Il est nécessaire de séparer le système de contrôle automatisé et automatique. À système de contrôle automatisé les capteurs transmettent les lectures à la télécommande à l'opérateur, et celui-ci, ayant déjà pris une décision, transmet une commande à l'équipement exécutif. À système automatique- le signal est déjà analysé par des dispositifs électroniques, ceux-ci, après avoir pris une décision, donnent une commande aux dispositifs d'exécution.

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

Ainsi, le capteur de température peut échouer et donner des lectures incorrectes. L'électronique dans ce cas percevra ses données comme fiables, sans les remettre en cause.

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 reconnaître que le capteur est défectueux, évaluer les risques et simplement l'éteindre sans interrompre le processus. En même temps, il doit être absolument sûr que cela ne conduira pas à un accident. Pour prendre une décision, il s'aide de l'expérience et de l'intuition, inaccessibles aux machines.

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

Un exemple classique est l'accident de la centrale nucléaire de Tchernobyl, qui est devenue la plus grande catastrophe provoquée par l'homme le siècle dernier. Cela s'est produit précisément à cause de l'arrêt du mode automatique, alors que les programmes déjà développés pour prévenir les accidents ne pouvaient pas influencer l'évolution de la situation dans le réacteur de la centrale.

L'automatisation des processus individuels a commencé dans l'industrie dès le XIXe siècle. Qu'il suffise de rappeler le régulateur centrifuge automatique de Watt pour les machines à vapeur. Mais ce n'est qu'avec le début de l'utilisation industrielle de l'électricité qu'une automatisation plus large de processus non pas individuels, mais de cycles technologiques entiers est devenue possible. Cela est dû au fait qu'avant cela, la force mécanique était transmise aux machines-outils à l'aide de transmissions et d'entraînements.

La production centralisée d'électricité et son utilisation dans l'industrie, dans l'ensemble, n'ont 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 lui-même sur la machine, mais aussi de mécaniser son contrôle. Ce fut le premier pas vers la création machines automatiques. Les premiers échantillons sont apparus déjà au début des années 1930. Ensuite, le terme "production automatisée" lui-même est apparu.

En Russie, à l'époque en URSS, les premiers pas dans cette direction ont été faits dans les années 30 et 40 du siècle dernier. Pour la première fois, des machines automatiques ont été utilisées dans la production de pièces de roulement. Puis vint la première production entièrement automatisée au monde de pistons pour moteurs de tracteurs.

Les cycles technologiques ont été combinés en un seul processus automatisé qui a commencé par le chargement des matières premières et s'est terminé par l'emballage des pièces finies. Cela est devenu possible grâce à l'utilisation généralisée d'équipements électriques modernes à cette époque, divers relais, interrupteurs à distance et, bien sûr, des entraînements.

Et seule l'apparition des premiers ordinateurs 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. Maintenant, tout le processus est devenu un.

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

DANS Dernièrement les systèmes de contrôle automatique facilitent la reconstruction d'équipements pour la production 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 émet des tâches à exécuter.

Chaque sous-système est un ordinateur séparé avec son propre logiciel conçus pour accomplir leurs propres tâches. C'est déjà modules de production flexibles. Ils sont dits flexibles car ils peuvent être reconfigurés à d'autres processus technologiques et ainsi étendre la production, la versifier.

Le summum de la production automatisée sont. L'automatisation a imprégné la production de haut en bas. Ligne de transport automatique pour la livraison de matières premières pour la production. Gestion et conception automatisées. L'expérience et l'intelligence humaines ne sont utilisées que là où elles ne peuvent pas être remplacées par l'électronique.

Avez-vous étudié "l'automatisation des processus technologiques et des productions", avec qui pouvez-vous même imaginer travailler ? Cela indique probablement de sérieuses lacunes dans votre éducation, mais essayons de les comprendre ensemble. Nous utilisons quotidiennement systèmes automatisés sans même s'en rendre compte.

Le besoin d'automatisation - est-il là ?

Tout processus de production est un coût de ressources. Grâce aux nouvelles technologies et méthodes de production, nous pouvons économiser la quantité de matières premières et de carburant qui entre dans la fabrication des produits.

Mais qu'en est-il de la ressource humaine ? Après tout, des spécialistes hautement qualifiés peuvent être impliqués dans la mise en œuvre d'autres projets, et le contrôle même du convoyeur par les travailleurs est un plaisir coûteux, ce qui augmente le prix du produit final.

Une partie du problème a été résolue il y a quelques siècles, avec l'invention des machines à vapeur et de la production de convoyeurs. Mais même maintenant, il y a encore trop de travailleurs dans la plupart des ateliers du territoire de l'ex-Union soviétique. Et en plus des coûts supplémentaires, cela se heurte à un "facteur humain", qui est la principale cause de la plupart des problèmes qui surviennent.

Ingénieur ou 5 autres spécialités ?

Après avoir obtenu un diplôme à la fin de l'université, vous pouvez compter sur un travail:

1. Ingénieur.
2. Designer.
3. Constructeur.
4. Chercheur.
5. Responsable du pôle développement.
6. Employé du service des opérations.

La profession d'ingénieur était années de la mode Il y a 40 ans, peu de gens sont prêts à penser avec leur tête et à assumer leurs responsabilités. Bien sûr, avec votre diplôme, vous serez un spécialiste très étroit, 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 vous suffit de maintenir l'ensemble du système en état de fonctionnement, de corriger les dysfonctionnements mineurs qui surviennent et de poursuivre la planification des travaux.

Tout projet d'optimisation ou de mise à jour du système sera réalisé sous la direction des supérieurs directs, les efforts de l'ensemble du département. Alors ne vous inquiétez pas, le premier jour, vous ne serez pas obligé de développer quelque chose d'innovant ou de mettre en œuvre une toute nouvelle façon de contrôler. Les exigences pour les spécialistes sont tout à fait adéquates, salaire varie selon la région et l'industrie.

Développement et conception du projet.

À concepteurs et constructeurs les tâches sont légèrement différentes. Ici, ils font déjà nouveau projets à presque tous les stades de développement. Tout d'abord, ces employés sont tenus de formuler et de définir une tâche.

Lorsque le but et la portée des travaux futurs sont déterminés, ils commencent à rédiger plan général réalisation du futur projet. Ce n'est qu'alors que le concepteur a le droit de passer à des plans plus détaillés, à l'architecture et au choix des fonds.

Et sur étape finale il faudra encore établir une documentation pour les mêmes ingénieurs.

Le travail du concepteur n'est pas très différent du plan de travail ci-dessus, il ne vaut donc pas la peine 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 gardent tout de même un contact direct avec la production et connaissent bien le produit final de leur travail.

Associés de recherche 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 il s'agit les mathématiques dans leur forme la plus pure. Conception, création et amélioration de modèles, nouveaux algorithmes. La capacité à 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 derrière vous, vous devez évaluer correctement vos capacités et vous trouver une place dans le centre de recherche.

Les offres des structures privées sont plus rémunératrices, mais la plupart des offices exigeront tous les droits sur les résultats de votre activité intellectuelle. Travaillant dans une structure étatique, vous pouvez effectuer activité scientifique, plus de chances d'obtenir une sorte de reconnaissance entre collègues. C'est juste une question de bien définir vos priorités.

Postes de direction et responsabilité personnelle.

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

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

Immédiatement après l'université, le premier article ne vous conviendra pas, jeune spécialiste ils ne feront pas confiance à un poste sérieux et vous ne pourrez pas y faire face sans une certaine expérience et un ensemble de connaissances. Mais il sera problématique de rejeter la responsabilité de l'échec sur quelqu'un d'autre.

Alors sachez simplement qu'avec la qualité et l'exécution ponctuelle de vos fonctions, vous pouvez compter sur une évolution de carrière, votre diplôme le permet. Par conséquent, aucun argument des autorités, sur l'écart entre le niveau d'éducation, ne fonctionnera. Mais demandez-vous si cela en vaut la peine - les tâches augmenteront et le niveau de responsabilité augmentera sensiblement.

Les professionnels de la Faculté "Automatisation des processus technologiques et de la production" savent avec qui travailler dès les premiers cours. Ne sois pas gêné si lieu de travail réussi à obtenir grâce à des connaissances. Personne ne gardera un spécialiste sans valeur dans un endroit responsable, ce n'est donc pas un argument très important.

Vidéo sur le métier

Plus loin sur la vidéo dans le cadre du programme "Spécialistes du futur", il sera considéré qui travailler après avoir obtenu son diplôme de la faculté "Automatisation des processus technologiques et de la production". Quelles sont les nuances, les avantages et les inconvénients de ce métier :

OUTILS POUR L'AUTOMATISATION DES PROCESSUS TECHNOLOGIQUES

Un outil d'automatisation de processus est compris comme un ensemble de dispositifs techniques qui assurent le mouvement des organes exécutifs (de travail) de la machine avec des paramètres cinématiques donnés (trajectoires et lois du mouvement). Dans le cas général, cette tâche est résolue 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 séparés. Un exemple de la structure d'une telle machine est représenté sur la Fig.1.

La machine fonctionne comme suit. Un moteur électrique asynchrone à travers le mécanisme de transmission principal entraîne l'arbre à cames en rotation continue. En outre, les mouvements sont transmis par les poussoirs correspondants à travers les mécanismes de transmission 1...5 aux organes de travail 1...5. L'arbre à cames assure non seulement le transfert d'énergie mécanique aux organes de travail, mais est également un support de programme, coordonnant le mouvement de ces derniers dans le temps. Dans une machine avec 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 illustré à la Fig. 2.

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

L'automate représenté sur la figure 3 fonctionne comme suit. Le système de commande envoie des commandes aux entraînements 1...5, qui effectuent un mouvement dans l'espace des organes de travail 1...5. 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 clairement défini et d'entraînements pour chaque corps de travail. Dans le cas général, l'automate peut comprendre des capteurs qui fournissent au système de contrôle les informations pertinentes nécessaires pour générer des commandes raisonnables. Les capteurs sont généralement installés devant ou après le corps de travail (capteurs de position, accéléromètres, capteurs de vitesse angulaire, de force, de pression, de température, etc.). Parfois, les capteurs sont situés à l'intérieur du lecteur (sur la Fig. 3, le canal de transmission d'informations est représenté par une ligne pointillée) et fournissent le système de contrôle Informations Complémentaires(valeur du courant, pression du cylindre, taux de variation du courant, etc.), qui est utilisé pour améliorer la qualité du contrôle. Ces connexions sont décrites plus en détail dans cours spéciaux.. Selon la structure (Fig. 3), une variété d'automates, fondamentalement différents les uns des autres, peuvent être construits. La principale caractéristique de leur classification est le type de SU. Dans le cas général, la classification des systèmes de contrôle selon le principe de fonctionnement est illustrée à la Fig.4.

Les systèmes de cycle peuvent être fermés ou ouverts. L'automate, dont la structure et le schéma cinématique sont représentés respectivement sur les Fig. 1 et Fig. 2, possède un système de commande ouvert. Ces machines sont souvent qualifiées de "fous mécaniques" 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 déréglementation des mécanismes individuels, la machine continue à fabriquer des produits, même s'il s'agit d'un défaut. Parfois, il peut y avoir un ou plusieurs variateurs sans rétroaction dans l'équipement (voir variateur 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. Un automate avec un tel schéma ne peut être contrôlé que dans le temps (pour assurer un démarrage coordonné du mouvement des éléments 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 implémenté sur n'importe quelle base d'élément (pneumoéléments, relais , microcircuits, etc. .). Le principal inconvénient du contrôle du temps est la surestimation forcée des paramètres de cycle 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 tenir compte de l'éventuelle instabilité du fonctionnement des variateurs en termes de temps de réponse, qui n'est pas maîtrisé, en surestimant les intervalles de temps entre la fourniture des commandes de contrôle. Sinon, une collision des éléments de travail peut 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 initiale et finale des organes de travail (afin, par exemple, d'exclure leurs collisions), des systèmes de contrôle cycliques avec retour de position sont utilisés. La figure 6 montre un schéma cinématique d'un automate avec un tel système de commande. Les signaux de référence pour la synchronisation des actionnements des organes de travail 1...5 proviennent des capteurs de position 7...16. Contrairement à la machine avec la structure et le schéma cinématique représentés sur les figures 1 et 2, cette machine a un cycle moins stable. Dans le premier cas, tous les paramètres du cycle (temps de travail et de ralenti) sont déterminés uniquement par la vitesse de l'arbre à cames, et dans le second (Fig. 4 et 6) ils dépendent du temps de réponse de chaque cylindre (c'est une fonction de l'état du cylindre et les paramètres courants caractérisant le processus technologique). Cependant, ce schéma, en comparaison avec le schéma illustré à la Fig. 5, vous permet d'augmenter la productivité 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 cyclique. Dans le cas où au moins un des entraînements de l'automate dispose d'un contrôle de position, de contour ou adaptatif, alors il est d'usage de l'appeler CS, respectivement, de position, de contour ou adaptatif.

La figure 7 montre un fragment du schéma cinématique du plateau tournant d'un automate avec un système de contrôle de position. L'entraînement de la table rotative RO est effectué par un électroaimant, constitué d'un boîtier 1, dans lequel se trouvent l'enroulement 2 et l'armature mobile 3. Le rappel de l'armature est assuré par un ressort et la course est limitée par s'arrête 5. Un poussoir 6 est installé sur l'ancre qui, au moyen d'un galet 7, d'un levier 8 et d'un arbre I relié au plateau tournant RO. Le levier 8 est relié au corps fixe par un 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'écart du circuit magnétique, déplace le RO au moyen d'un mécanisme de liaison rectiligne composé du rouleau 7 et de la tringlerie 8. Le ressort 9 assure une fermeture forcée du rouleau et liaison. Le capteur de position fournit au CS des informations sur les coordonnées actuelles du RO.

Le système de contrôle augmente le courant dans l'enroulement jusqu'à ce que l'induit, et, par conséquent, le RO qui lui est relié de manière rigide, atteigne 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 illustrée à la Fig. 8.

SU fonctionne comme suit. Le lecteur 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 souhaitée 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 envoyées 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 envoyé 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'électroaimant. Si la valeur d'erreur devient nulle, le courant se stabilise au niveau approprié. Dès que la liaison de sortie pour une raison ou une autre est déplacée d'une position donnée, la valeur actuelle commence à changer de manière à la ramener à position initiale. Ainsi, si le système de commande attribue séquentiellement au variateur un ensemble fini de M coordonnées enregistrées sur le support de programme, alors le variateur aura M points de positionnement. Les systèmes de contrôle cycliques ont généralement deux points de positionnement pour chaque coordonnée (pour chaque entraînement). Dans les premiers systèmes positionnels, le nombre de coordonnées était limité par le nombre de potentiomètres, dont chacun servait à stocker une coordonnée spécifique. Les contrôleurs modernes vous permettent de définir, de stocker et de sortir 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-outils à commande numérique. En tant que capteurs de retour, un générateur tachymétrique est utilisé (capteur vitesse angulaire) 6 et inductosyn (capteur de déplacement linéaire) 7. Évidemment, le mécanisme illustré à la fig. 8, le système de position peut contrôler (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 le système de contrôle de contour, le dispositif de programmation se souvient et ne sort pas un ensemble de coordonnées, mais une fonction continue. Ainsi, le système de contour est essentiellement un système positionnel avec un nombre infini de points de positionnement et un temps de transition contrôlé du RO 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 latérales sur celui-ci environnement.

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

En pratique, lors de la conception d'une machine automatique ou d'une ligne automatique, il est extrêmement important de choisir les entraînements des mécanismes et des systèmes de contrôle au stade de la conception préliminaire. Cette tâche est multicritère. Typiquement, le choix des variateurs et des systèmes de contrôle s'effectue selon les critères suivants :

n coût ;

n fiabilité ;

n maintenabilité ;

n continuité constructive et technologique ;

n la sécurité incendie et explosion ;

n niveau de bruit de fonctionnement ;

n résistance aux perturbations électromagnétiques (se réfère à SU) ;

n résistance aux rayonnements durs (se réfère à SU) ;

n caractéristiques de poids et de taille.

Tous les entraînements et systèmes de contrôle peuvent être classés selon le type d'énergie utilisée. Les entraînements des machines technologiques modernes utilisent généralement: l'énergie électrique (entraînements électromécaniques), l'énergie de l'air comprimé (entraînements pneumatiques), l'énergie d'écoulement des fluides (entraînements hydrauliques), l'énergie de raréfaction (entraînements à vide), les entraînements avec moteurs à combustion interne. Parfois, des entraînements combinés sont utilisés dans les machines. Par exemple : électro-pneumatique, pneumo-hydraulique, électro-hydraulique, etc. Bref caractéristiques comparatives Les moteurs d'entraînement sont indiqués 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 est coûteux, la fiabilité du moteur peut être excellente et la fiabilité du mécanisme de transmission est faible, etc.

L'aspect le plus important du choix du type de lecteur est la continuité. Ainsi, par exemple, si dans une machine nouvellement conçue, au moins l'un des entraînements est hydraulique, il convient d'envisager la possibilité d'utiliser l'hydraulique pour d'autres organes de travail. 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 volumineuse en termes de paramètres de poids et de taille. Il en est de même pour la pneumatique. Parfois, il est déraisonnable de poser une conduite pneumatique ou même d'acheter un compresseur pour un entraînement pneumatique dans une seule machine. En règle générale, lors de la conception d'un équipement, il faut s'efforcer d'utiliser le même type de variateurs. Dans ce cas, en plus de ce qui précède, il est considérablement simplifié Entretien et réparer. 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 de processus par rapport à la production ?

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

3. Qu'est-ce qui fonctionnait comme porteur de programme dans les automates du premier cycle ?

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

5. Énumérer les types de systèmes de contrôle utilisés dans l'équipement de procédé.

6. Qu'est-ce qu'un SU fermé et ouvert ?

7. Quelles sont les principales caractéristiques du SU cyclique ?

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

9. Quels SS sont appelés adaptatifs ?

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

11. Pour quelles raisons 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 variateurs 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 système ou des systèmes permettant la gestion du processus technologique lui-même sans la participation directe d'une personne, ou laissant à une personne le droit de prendre les décisions les plus responsables.

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

La base de l'automatisation des processus technologiques est la redistribution des flux de matériaux, 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 effectuée lorsque la gestion des processus en raison de leur complexité ou de leur fugacité est pratiquement inaccessible à une personne. Partiellement automatisé en règle générale, l'équipement d'exploitation. L'automatisation locale est largement utilisée dans l'industrie alimentaire.

• Automatisation intégrée - prévoit l'automatisation d'un site 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 avec la personne. Les centrales nucléaires peuvent être qualifiées de proches de l'automatisation complète.

YouTube encyclopédique

1 / 3

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

✪ Automatisation des processus technologiques

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

Les sous-titres

Objectifs d'automatisation

Les principaux objectifs de l'automatisation des processus sont les suivants :

• réduction du nombre de personnel de service;
• augmentation des volumes de production;
• augmenter l'efficacité du processus de production;
• améliorer la qualité des produits ;
• réduire le coût des matières premières;
• augmenter le rythme de production;
• améliorer la sécurité;
• accroître le respect de l'environnement ;
• augmentation de l'économie.

Tâches d'automatisation et leur solution

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

• améliorer la qualité de la réglementation;
• augmenter la disponibilité des équipements;
• amélioration de l'ergonomie du travail des opérateurs de processus ;
• s'assurer de la fiabilité des informations sur les composants matériels utilisés en production (y compris par la gestion des catalogues) ;
• stockage d'informations sur le déroulement du processus technologique et les situations d'urgence.

La solution des problèmes d'automatisation du processus technologique est réalisée à l'aide de:

• introduction de méthodes modernes d'automatisation;
• l'introduction de moyens modernes d'automatisation.

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

En raison de la différence d'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 disponibilité de machines fiables, relativement simples de conception et de commande. mécanismes et dispositifs.

Littérature

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

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

L'introduction généralisée de l'automatisation est le moyen le plus efficace d'accroître la productivité du travail.

Dans de nombreuses installations, afin d'organiser le processus technologique correct, il est nécessaire de maintenir longtemps les valeurs définies de divers paramètres physiques ou de les modifier dans le temps selon une certaine loi. En raison de divers influences externes par objet, ces paramètres s'écartent de ceux spécifiés. L'opérateur ou le conducteur doit influencer l'objet de manière à ce que les valeurs des paramètres réglables ne dépassent pas les limites autorisées, c'est-à-dire contrôler l'objet. Des fonctions distinctes de l'opérateur peuvent être exécutées par divers dispositifs automatiques. Leur impact sur l'objet est réalisé sur commande d'une personne qui surveille l'état des paramètres. Un tel contrôle est appelé automatique. Afin d'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 une commande pour contrôler l'objet. Un tel système de contrôle fermé est appelé système de contrôle automatique (ACS).

Les premiers systèmes de contrôle automatique les plus simples pour maintenir les valeurs de consigne du niveau de liquide, de la pression de vapeur et de la 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 contrôleurs automatiques étaient nécessaires. Déjà dans la seconde moitié du XIXème siècle. une théorie cohérente de la commande 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 du contrôle automatique ne cesse de s'étendre et de s'approfondir.

Le stade actuel de développement de l'automatisation se caractérise par une complication importante des tâches d'automatisme : augmentation du nombre de paramètres réglables et de la relation des objets régulés ; augmenter la précision requise de la régulation, leur rapidité; augmentation de la télécommande, etc. Ces tâches ne peuvent être résolues que sur la base de la technologie électronique moderne, de l'introduction généralisée de microprocesseurs et d'ordinateurs universels.

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

Pour contrôler divers processus technologiques, il est nécessaire de maintenir dans les limites spécifiées, et parfois de changer selon une certaine loi, la valeur d'une ou plusieurs grandeurs physiques simultanément. Dans le même temps, il est nécessaire de s'assurer qu'aucun mode de fonctionnement dangereux ne se produit.

Un appareil dans lequel se déroule un processus qui nécessite une régulation continue est appelé un objet contrôlé, ou un objet en abrégé (Fig. 1, a).

Une grandeur physique, dont la valeur ne doit pas dépasser certaines limites, est appelée paramètre contrôlé ou contrôlé et est désignée par la lettre X. Cela peut être la température t, la pression p, le niveau de liquide H, humidité relative? etc. La valeur initiale (réglée) du paramètre contrôlé sera notée X 0 . En raison d'influences extérieures sur l'objet valeur actuelle X peut s'écarter du X 0 donné. La quantité d'écart du paramètre contrôlé par rapport à sa valeur initiale est appelée la non-concordance :

L'influence externe sur l'objet, qui ne dépend pas de l'opérateur et augmente le décalage, est appelée la charge et est notée Mn (ou QH - quand nous parlons sous charge thermique).

Pour réduire le décalage, il est nécessaire d'exercer un effet sur l'objet opposé à la charge. L'impact organisé sur l'objet, qui réduit le décalage, est appelé impact réglementaire - M p (ou Q P - avec exposition thermique).

La valeur du paramètre X (en particulier, X 0) reste constante uniquement lorsque l'entrée de commande est égale à la charge :

X \u003d const uniquement lorsque M p \u003d M n.

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

Systèmes automatiques. En commande manuelle, pour modifier l'action de la commande, 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 à la commande d'une personne (par exemple, en appuyant sur le bouton "Démarrer"), cette méthode de fonctionnement est appelée contrôle automatique. Un schéma complexe d'un tel contrôle est illustré à la Fig. 1b, les éléments 1, 2, 3 et 4 transforment un paramètre physique en un autre, plus pratique pour le transfert vers l'élément suivant. Les flèches indiquent la direction de l'impact. Le signal d'entrée de la commande automatique X peut être d'appuyer sur un bouton, de déplacer la poignée du rhéostat, etc. Pour augmenter la puissance du signal transmis, une énergie supplémentaire E peut être fournie à des éléments individuels.

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

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

Avec le contrôle automatique et le contrôle automatique, l'opérateur n'a qu'à regarder les instruments et appuyer sur un bouton. Est-il possible d'automatiser ce processus afin de se passer complètement d'opérateur ? Il s'avère qu'il suffit d'appliquer le signal de sortie d'automatisme Xk à l'entrée d'automatisme (à l'élément 1) pour que le processus de commande devienne complètement automatisé. Lorsque cet élément 1 compare le signal X à un X 3 donné. Plus le mésappariement X est grand, plus la différence X à -X 3 est grande, et en conséquence l'effet régulateur de M p augmente.

Les systèmes de contrôle automatique avec une chaîne d'action fermée, dans laquelle l'action de contrôle est générée en fonction de la non-concordance, sont appelés un système de contrôle automatique (ACS).

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

Selon le but de l'impact sur l'objet, on distingue les systèmes de contrôle suivants :

a) stabiliser

b) logiciels,

c) regarder

d) optimisation.

Les systèmes de stabilisation maintiennent la valeur du paramètre contrôlé constante (dans les limites spécifiées). Leur réglage est constant.

Systèmes logiciels les commandes ont un réglage qui évolue dans le temps en fonction d'un programme donné.

DANS systèmes de suivi le réglage change continuellement en fonction de certains facteurs externes. Dans les installations de climatisation, par exemple, il est plus avantageux de maintenir une température ambiante plus élevée les jours chauds que les jours frais. Par conséquent, il est souhaitable de modifier en permanence le réglage en fonction de la température extérieure.

DANS optimisation des systèmes les informations provenant de l'objet et de l'environnement extérieur arrivant au contrôleur sont prétraitées pour déterminer la valeur la plus avantageuse du paramètre contrôlé. Le réglage change en conséquence.

Pour maintenir la valeur de consigne du paramètre contrôlé X 0, en plus des systèmes de contrôle automatique, un système de suivi automatique de la charge est parfois utilisé (Fig. 1, d). Dans ce système, le contrôleur perçoit le changement de charge, et non le décalage, fournissant une égalité continue M p = M n. Théoriquement, X 0 = const est exactement fourni. Cependant, en pratique, en raison de diverses influences extérieures sur les éléments du régulateur (interférences), l'égalité M R = M n peut être violée. Le décalage ?X qui se produit dans ce cas s'avère beaucoup plus important que dans le système de contrôle automatique, puisqu'il n'y a pas de rétroaction dans le système de suivi de charge, c'est-à-dire qu'il ne répond pas au décalage ?X.

Dans les systèmes automatiques complexes (Fig. 1, e), en plus des circuits principaux (directs et de rétroaction), il peut y avoir des circuits supplémentaires de direct et de rétroaction. Si la direction de la chaîne supplémentaire coïncide avec la principale, on parle alors de ligne droite (chaînes 1 et 4); si les directions des influences ne coïncident pas, une rétroaction supplémentaire se produit (circuits 2 et 3). L'entrée du système automatique est considérée comme la force motrice, la sortie est le paramètre réglable.

Parallèlement au maintien automatique des paramètres dans les limites spécifiées, il est également nécessaire de protéger les installations contre les modes dangereux, ce qui est assuré par des systèmes de protection automatiques (ACS). Ils peuvent être préventifs ou d'urgence.

La protection préventive agit sur 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 montée en pression d'urgence.

La protection d'urgence perçoit l'écart du paramètre réglable et, lorsque sa valeur devient dangereuse, éteint 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 autorisées. Si, après l'activation de la protection, le paramètre surveillé revient dans la zone spécifiée, le système de contrôle automatique peut réactiver le nœud déconnecté et le système de contrôle continue à fonctionner normalement (protection réutilisable).

Dans les grandes installations, le SAS à usage unique est plus souvent utilisé, c'est-à-dire qu'après le retour du paramètre contrôlé dans la zone autorisée, les nœuds désactivés par la protection eux-mêmes ne sont plus activés.

SAZ est généralement associé à une alarme (générale ou différenciée, c'est-à-dire indiquant la cause de l'opération). Les avantages de l'automatisation. Pour révéler les avantages de l'automatisation, comparons, par exemple, les graphiques des changements de température dans la chambre de réfrigération pendant le 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 remonte à environ 2°C, le chauffeur rallume le compresseur (point 2). Le graphique montre qu'en raison d'une mise en marche ou d'un arrêt intempestif du compresseur, la température dans la chambre dépasse les limites autorisées (points 3, 4, 5). Avec des augmentations de température fréquentes (section A), la durée de conservation autorisée est réduite, la qualité des produits périssables se détériore. La basse température (section B) provoque le rétrécissement des produits et réduit parfois leur goût; de plus, un fonctionnement supplémentaire du compresseur gaspille de l'électricité, de l'eau de refroidissement et use prématurément le compresseur.

En régulation automatique, l'interrupteur de température s'enclenche et arrête le compresseur à 0 et +2 °C.

Les fonctions principales des dispositifs de protection fonctionnent également de manière plus fiable qu'une personne. Le conducteur peut ne pas remarquer une augmentation rapide de la pression dans le condenseur (due à l'interruption de l'alimentation en eau), un dysfonctionnement de la pompe à huile, etc., alors que 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 cognement dans un compresseur défectueux, il sentira 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 d'exploitation sont réduits (pour l'électricité, l'eau, les réparations, etc.) ;

4) augmente la fiabilité des installations.

Malgré ces avantages, l'automatisation n'est réalisable que si elle est économiquement justifiée, c'est-à-dire que les coûts associés à l'automatisation sont compensés par les économies réalisées lors de sa mise en œuvre. De plus, il est nécessaire d'automatiser des processus dont le déroulement normal ne peut être assuré par un contrôle manuel : processus technologiques précis, travail dans un environnement nocif ou explosif.

De tous les processus d'automatisation, le contrôle automatique est de la plus grande importance pratique. Par conséquent, les éléments suivants sont principalement considérés comme des systèmes de contrôle automatique, qui constituent la base de l'automatisation des installations de réfrigération.

Littérature

1. Automatisation des processus technologiques de 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. Instruments et moyens d'automatisation pour l'industrie alimentaire: un manuel.

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