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

Općenito, koncept „upravljanja tehnološkim procesom” shvaća se kao skup operacija potrebnih za pokretanje, zaustavljanje procesa, kao i održavanje ili promjenu u potrebnom smjeru fizičkih veličina (indikatora procesa). Pojedinačni strojevi, jedinice, uređaji, uređaji, kompleksi strojeva i uređaja koji provode tehnološke procese kojima je potrebno upravljati nazivaju se objekti upravljanja ili upravljani objekti u automatizaciji. Upravljani objekti vrlo su raznoliki po svojoj namjeni.

Automatizacija tehnoloških procesa– zamjena ljudskog fizičkog rada utrošenog na upravljanje mehanizmima i strojevima radom posebnih uređaja koji osiguravaju tu kontrolu (regulacija različitih parametara, postizanje zadane produktivnosti i kvalitete proizvoda bez ljudske intervencije).

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

Bilo koji tehnološki proces kreiran je i provodi se radi postizanja određenog cilja. Izrada konačnog proizvoda ili dobivanje međurezultata. Dakle, svrha automatizirane proizvodnje može biti sortiranje, transport i pakiranje proizvoda. Automatizacija proizvodnje može biti potpuna, složena ili djelomična.

Djelomična automatizacija nastaje kada se jedna operacija ili zasebni proizvodni ciklus odvija automatski. Istodobno je dopušteno ograničeno ljudsko sudjelovanje u njemu. Najčešće se djelomična automatizacija događa kada se proces odvija prebrzo da bi osoba sama mogla u potpunosti sudjelovati u njemu, dok se prilično primitivni mehanički uređaji koje pokreće električna oprema dobro nose s tim.

Djelomična automatizacija, u pravilu, koristi se na postojećoj opremi i predstavlja joj dodatak. No, najveću učinkovitost pokazuje kada je od samog početka uključen u cjelokupni sustav automatizacije – odmah se razvija, proizvodi i ugrađuje kao njegov sastavni dio.

Sveobuhvatna automatizacija treba pokriti zasebno veliko proizvodno područje, to može biti zasebna radionica ili elektrana. U ovom slučaju, cjelokupna proizvodnja radi u načinu jednog međusobno povezanog automatiziranog kompleksa. Kompleksna automatizacija proizvodnih procesa nije uvijek preporučljiva. Područje primjene mu je suvremena visokorazvijena proizvodnja koja iznimno trošipouzdana oprema.

Kvar jednog od strojeva ili jedinica odmah zaustavlja cijeli proizvodni ciklus. Takva proizvodnja mora imati samoregulaciju i samoorganizaciju, koja se odvija prema unaprijed izrađenom programu. U tom slučaju osoba sudjeluje u proizvodnom procesu samo kao stalni kontrolor, prati stanje cijelog sustava i njegovih pojedinih dijelova te intervenira u proizvodnji radi pokretanja i kada nastupe izvanredne situacije ili prijetnja. takve pojave.

Najviši stupanj automatizacije proizvodnih procesa – puna automatizacija. Njime sam sustav provodi ne samo proizvodni proces, već i potpunu kontrolu nad njim, koju provode automatski sustavi upravljanja. Potpuna automatizacija ima smisla u isplativoj, održivoj proizvodnji s uspostavljenim tehnološki procesi sa stalnim režimom rada.

Sva moguća odstupanja od norme moraju se prethodno predvidjeti i razviti sustavi zaštite od njih. Potpuna automatizacija također je potrebna za rad koji može ugroziti ljudski život, njegovo zdravlje ili se obavlja na mjestima koja su mu nedostupna - pod vodom, u agresivnom okruženju, u svemiru.

Svaki sustav sastoji se od komponenti koje obavljaju određene funkcije. U automatiziranom sustavu senzori uzimaju očitanja i prenose ih kako bi donijeli odluku o upravljanju sustavom; naredbu izvršava pogon. Najčešće je to električna oprema, jer je korisnije izvršavati naredbe uz pomoć električne struje.

Potrebno je razlikovati automatizirane upravljačke sustave od automatskih. Na automatizirani sustav upravljanja senzori prenose očitanja na upravljačku konzolu, a on, nakon što je donio odluku, prenosi naredbu izvršnoj opremi. Na automatski sustav– signal analiziraju elektronički uređaji, te nakon donošenja odluke daju naredbu izvedbenim uređajima.

Ljudsko sudjelovanje u automatskim sustavima i dalje je neophodno, iako kao upravljač. Ima mogućnost u svakom trenutku intervenirati u tehnološki proces, ispraviti ga ili zaustaviti.

Dakle, senzor temperature može pokvariti i dati netočna očitanja. U tom će slučaju elektronika svoje podatke smatrati pouzdanima bez da ih dovodi u pitanje.

Ljudski um višestruko je superiorniji od mogućnosti elektroničkih uređaja, iako im je inferioran u pogledu brzine odziva. Operater može razumjeti da je senzor neispravan, procijeniti rizike i jednostavno ga isključiti bez prekidanja procesa. Istodobno, mora biti potpuno uvjeren da to neće dovesti do nesreće. Iskustvo i intuicija, koji su nedostupni strojevima, pomažu mu da donese odluku.

Takva ciljana intervencija u automatske sustave ne nosi ozbiljne rizike ako odluku donosi stručna osoba. Međutim, isključivanje sve automatizacije i prebacivanje sustava u način ručnog upravljanja prepuno je ozbiljnih posljedica zbog činjenice da osoba ne može brzo odgovoriti na promjenjive uvjete.

Klasičan primjer je nesreća u nuklearnoj elektrani Černobil, koja je postala najveća katastrofa izazvana ljudskim djelovanjem posljednje stoljeće. To se dogodilo upravo zbog isključenja automatskog načina rada, kada već razvijeni programi za sprječavanje izvanrednih situacija nisu mogli utjecati na razvoj situacije u reaktoru elektrane.

Automatizacija pojedinih procesa započela je u industriji još u devetnaestom stoljeću. Dovoljno je prisjetiti se Wattovog automatskog centrifugalnog regulatora za parne strojeve. Ali tek s početkom industrijske uporabe električne energije postala je moguća šira automatizacija, ne pojedinačnih procesa, već cijelih tehnoloških ciklusa. To je zbog činjenice da se prethodno mehanička sila prenosila na strojeve pomoću prijenosa i pogona.

Centralizirana proizvodnja električne energije i njezino korištenje u industriji, uglavnom, počinje tek u dvadesetom stoljeću - prije Prvog svjetskog rata, kada je svaki stroj bio opremljen vlastitim elektromotorom. Upravo je ta okolnost omogućila mehanizaciju ne samo proizvodnog procesa na stroju, već i mehanizaciju njegove kontrole. Ovo je bio prvi korak ka stvaranju automatski strojevi. Prvi uzorci pojavili su se početkom 1930-ih. Tada se pojavio i sam izraz "automatizirana proizvodnja".

U Rusiji - tada još u SSSR-u - prvi koraci u tom smjeru poduzeti su 30-40-ih godina prošlog stoljeća. Prvi put su u proizvodnji dijelova ležaja korišteni automatski strojevi. Tada je došla prva u svijetu potpuno automatizirana proizvodnja klipova za traktorske motore.

Tehnološki ciklusi spojeni su u jedan automatizirani proces, počevši od utovara sirovina i završavajući pakiranjem gotovih dijelova. To je postalo moguće zahvaljujući širokoj upotrebi moderne električne opreme u to vrijeme, raznim relejima, daljinskim prekidačima i, naravno, pogonima.

I tek je pojava prvih elektroničkih računala omogućila postizanje nove razine automatizacije. Sada se tehnološki proces prestao smatrati samo skupom pojedinačnih operacija koje se moraju izvesti u određenom slijedu da bi se dobio rezultat. Sada je cijeli proces postao jedno.

Trenutno sustavi automatske kontrole ne samo da vode proizvodni proces, već ga i kontroliraju i prate pojavu nenormalnih i izvanrednih situacija. Pokreću i zaustavljaju tehnološku opremu, prate preopterećenja i razrađuju akcije u slučaju nezgoda.

U U zadnje vrijeme sustavi automatske kontrole olakšavaju obnovu opreme za proizvodnju novih proizvoda. Ovo je već cijeli sustav koji se sastoji od zasebnih automatskih višemodnih sustava povezanih sa središnjim računalom, koje ih povezuje u jednu mrežu i izdaje zadatke za izvršenje.

Svaki podsustav je zasebno računalo sa svojim vlastitim softver dizajniran za obavljanje vlastitih zadataka. Već je fleksibilni proizvodni moduli. Nazivaju se fleksibilnim jer se mogu rekonfigurirati za druge tehnološke procese i time proširiti proizvodnju i diverzificirati je.

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

Studirali ste “automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje”, ali ne možete ni zamisliti kakav ćete posao raditi? To vjerojatno ukazuje na ozbiljne nedostatke u vašem obrazovanju, ali pokušajmo zajedno razumjeti problem. Koristimo ga svakodnevno automatizirani sustavi a da to nije ni svjesno.

Potreba za automatizacijom - postoji li?

Svaki proces proizvodnje je rasipanje resursa. Zahvaljujući novim tehnologijama i metodama proizvodnje, možemo uštedjeti količinu sirovina i goriva koja se troši na izradu proizvoda.

Ali što je s ljudskim resursima? Uostalom, visokokvalificirani stručnjaci mogu se koristiti za provedbu drugih projekata, a sama kontrola transportera od strane radnika skupo je zadovoljstvo, što povećava cijenu konačnog proizvoda.

Problem je djelomično riješen prije nekoliko stoljeća, izumom parnih strojeva i pokretne proizvodnje. Ali čak i sada, većina radionica u bivšem Sovjetskom Savezu još uvijek ima previše radnika. A osim dodatnih troškova, to je prepuno i “ljudskog faktora”, koji je glavni uzrok većine problema koji se javljaju.

Inženjer ili 5 drugih specijalnosti?

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

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

Zvanje inženjera bilo je modne godine Prije 40 godina, danas je malo tko spreman misliti svojom glavom i preuzeti odgovornost. Naravno, s diplomom ćete biti vrlo uski stručnjak, a popis glavnih zadataka uključivat će implementaciju i razvoj novih sustava upravljanja i kontrole u proizvodnji.

Ali najčešće je potrebno samo održavati cijeli sustav u ispravnom stanju, ispravljati sitne kvarove koji se pojave i dalje planirati rad.

Svi projekti optimizacije ili ažuriranja sustava provodit će se pod vodstvom neposredno nadređenih, kroz napore cijelog odjela. Stoga ne brinite, već prvog dana nećete biti prisiljeni razviti nešto inovativno ili implementirati potpuno novu metodu kontrole. Zahtjevi za stručnjake su sasvim primjereni, plaća ovisi o regiji i industriji.

Izrada i dizajn projekta.

U projektanti i konstruktori zadaci su nešto drugačiji. Oni to već rade novi projekata, u gotovo svim fazama razvoja. Prije svega, ti su zaposlenici dužni formulirati i postaviti zadatak.

Kada se utvrdi svrha i opseg budućeg rada, počinje se sastavljati opći plan realizacija budućeg projekta. Tek nakon toga projektant ima pravo prijeći na izradu detaljnijih planova, razradu arhitekture i odabir sredstava.

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

Rad dizajnera ne razlikuje se mnogo od zadanog plana rada, tako da nema smisla fokusirati se na ovo. Možemo samo reći da su predstavnici ove dvije profesije nešto bliži teoriji i znanosti, ali ipak održavaju izravnu vezu s proizvodnjom i dobro poznaju konačni proizvod svog rada.

Istraživači u području automatizacije proizvodnje.

A sada je vrijeme za one koji vole bijele kute i znanstvene laboratorije. Zapravo govorimo o matematika u svom najčišćem obliku. Dizajn, izrada i poboljšanje modela, novi algoritmi. Sposobnost rješavanja takvih teorijskih problema, ponekad donekle odvojenih od stvarnosti, očituje se čak iu školi ili na fakultetu. Ako to primijetite kod sebe, trebali biste adekvatno procijeniti svoje sposobnosti i pronaći mjesto za sebe u istraživačkom centru.

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

Liderske pozicije i osobna odgovornost.

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

1. Pokušaj udvaranja ostvarivanjem svojih ambicija i težnji.
2. Visoka razina odgovornosti i osobnih sposobnosti.

Prva točka vam neće odgovarati odmah nakon fakulteta, mladi stručnjak Neće vam povjeriti ozbiljnu poziciju, a vi se s tim nećete moći nositi bez određenog iskustva i znanja. Ali bit će problematično prebaciti odgovornost za neuspjeh na nekog drugog.

Dakle, samo znajte da ako kvalitetno i pravovremeno obavljate svoje dužnosti, možete računati na napredovanje u karijeri, što vam diploma omogućuje. Stoga nikakvi argumenti vlasti o neusklađenosti u stupnju obrazovanja neće raditi. Ali razmislite isplati li se - odgovornosti će se povećati, a razina odgovornosti će se značajno povećati.

Stručnjaci Fakulteta za automatizaciju tehnoloških procesa i proizvodnje već od prve godine znaju s kim mogu raditi. Neka vam ne bude neugodno ako radno mjesto uspio nabaviti zahvaljujući poznanicima. Nitko neće držati beskorisnog stručnjaka na odgovornom položaju, tako da ovo nije baš uvjerljiv argument.

Video o profesiji

Dalje, u videu, u okviru programa “Specijalisti budućnosti” bit će riječi s kim raditi nakon završenog Fakulteta za automatizaciju tehnoloških procesa i proizvodnje. Koje su nijanse, prednosti i mane ove profesije:

ALATI ZA AUTOMATIZIJU TEHNOLOŠKIH PROCESA

Sredstvo za automatizaciju tehnološkog procesa shvaća se kao skup tehničkih uređaja koji osiguravaju kretanje izvršnih (radnih) organa stroja sa zadanim kinematičkim parametrima (putanjama i zakonima gibanja). U općem slučaju, ovaj problem se rješava pomoću sustava upravljanja (CS) i pogona radnog tijela. Međutim, u prvim automatskim strojevima bilo je nemoguće odvojiti pogone i upravljački sustav u zasebne module. Primjer strukture takvog stroja prikazan je na sl. 1.

Stroj radi na sljedeći način. Asinkroni elektromotor pokreće bregastu osovinu u kontinuiranu rotaciju kroz glavni prijenosni mehanizam. Zatim se pokreti prenose odgovarajućim potiskivačima preko prijenosnih mehanizama 1...5 na radna tijela 1...5. Bregasto vratilo ne samo da osigurava prijenos mehaničke energije na radna tijela, već služi i kao nositelj programa, koordinirajući kretanje potonjeg u vremenu. U stroju s takvom strukturom, pogoni i upravljački sustav integrirani su u pojedinačne mehanizme. Gornja struktura može, na primjer, odgovarati kinematičkom dijagramu prikazanom na slici 2.

Sličan stroj iste namjene i odgovarajuće izvedbe može u načelu imati blok dijagram prikazan na sl. 3.

Stroj prikazan na slici 3 radi na sljedeći način. Upravljački sustav izdaje naredbe pogonima 1...5, koji pokreću radna tijela 1...5 u prostoru. U tom slučaju upravljački sustav koordinira putanje u prostoru i vremenu. Glavna značajka stroja ovdje je prisutnost jasno namjenskog upravljačkog sustava i pogona za svaki radni element. U općem slučaju, stroj može uključivati ​​senzore koji upravljačkom sustavu daju relevantne informacije potrebne za razvoj razumnih naredbi. Senzori se obično postavljaju ispred ili iza radnog elementa (senzori položaja, akcelerometri, senzori kutne brzine, sile, tlaka, temperature itd.). Ponekad se senzori nalaze unutar pogona (na slici 3 kanal za prijenos informacija prikazan je kao točkasta linija) i osiguravaju kontrolu dodatne informacije(vrijednost struje, tlak u cilindru, brzina promjene struje i sl.), što služi za poboljšanje kvalitete upravljanja. O takvim se vezama detaljnije govori u posebni tečajevi.. Prema strukturi (sl. 3) mogu se graditi različiti strojevi koji se međusobno bitno razlikuju. Glavna značajka za njihovu klasifikaciju je vrsta upravljačkog sustava. Općenito, klasifikacija sustava upravljanja prema principu rada prikazana je na slici 4.

Sustavi petlje mogu biti zatvoreni i otvoreni. Stroj, čija je struktura i kinematički dijagram prikazan na sl. 1 i sl. 2, ima sustav upravljanja otvorenom petljom. Ove strojeve često nazivaju "mehaničkim budalama" jer rade sve dok se bregasta osovina okreće. Upravljački sustav ne kontrolira parametre tehnološkog procesa i u slučaju pogrešne regulacije pojedinih mehanizama, stroj nastavlja proizvoditi proizvode, čak i ako je neispravan. Ponekad oprema može sadržavati jedan ili više pogona bez povratne informacije (pogledajte pogon 3 na slici 3). Slika 5 prikazuje kinematičku shemu stroja s otvorenim sustavom upravljanja i odvojenim pogonima. Automatski stroj s takvim krugom može se kontrolirati samo vremenski (kako bi se osigurali dosljedni početak kretanja radnih tijela u vremenu) pomoću reprogramabilnog regulatora, komandnog uređaja s bregastom osovinom, logičkog kruga implementiranog na bilo kojoj bazi elemenata (pneumatski elementi , releji, mikro krugovi itd. .). Glavni nedostatak upravljanja vremenom je prisilno precjenjivanje cikličkih parametara stroja i, posljedično, smanjenje produktivnosti. Doista, pri izradi algoritma upravljanja vremenom treba uzeti u obzir moguću nestabilnost pogona u smislu vremena odziva, koje nije kontrolirano, precjenjujući vremenske intervale između izdavanja upravljačkih naredbi. U suprotnom može doći do sudara radnih dijelova, na primjer zbog slučajnog povećanja vremena hoda jednog cilindra i smanjenja vremena hoda drugog cilindra.

U slučajevima kada je potrebno kontrolirati početni i krajnji položaj radnih tijela (kako bi se npr. spriječili njihovi sudari), koriste se ciklički sustavi upravljanja s povratnom vezom po položaju. Slika 6 prikazuje kinematičku shemu stroja s takvim sustavom upravljanja. Referentni signali za sinkronizaciju odziva radnih tijela 1...5 dolaze od senzora položaja 7...16. Za razliku od stroja sa strukturom i kinematičkim dijagramom prikazanim na slikama 1 i 2, ovaj stroj ima manje stabilan ciklus. U prvom slučaju svi ciklički parametri (vrijeme rada i praznog hoda) određeni su isključivo brzinom vrtnje bregastog vratila, au drugom (sl. 4 i 6) ovise o vremenu aktiviranja svakog cilindra (funkcija je stanja cilindra i strujnih parametara koji karakteriziraju tehnološki proces). Međutim, ovaj sklop, u usporedbi sa sklopom prikazanim na slici 5, omogućuje povećanje performansi stroja eliminacijom nepotrebnih vremenskih intervala između izdavanja upravljačkih naredbi.

Sve navedene kinematičke sheme odgovaraju cikličkim sustavima upravljanja. U slučaju kada barem jedan od pogona stroja ima položajnu, konturnu ili adaptivnu regulaciju, tada je uobičajeno nazvati ga položajnim, konturnim ili adaptivnim sustavom upravljanja.

Slika 7 prikazuje fragment kinematičkog dijagrama rotacijskog stola automatskog stroja sa sustavom upravljanja položajem. Pogon rotacijskog stola RO vrši se elektromagnetom koji se sastoji od kućišta 1, u kojem se nalazi namot 2 i pomična armatura 3. Povrat armature osigurava opruga, a hod je ograničen graničnicima. 5. Na armaturi je ugrađen potiskivač 6 koji je preko valjka 7, poluge 8 i osovine I spojen na rotacijski stol RO. Poluga 8 je spojena s fiksnim tijelom pomoću opruge 9. Pokretni element potenciometrijskog senzora položaja 10 kruto je povezan s armaturom.

Kada se napon primijeni na namot 2, armatura komprimira oprugu i, smanjujući razmak magnetskog kruga, pomiče RO kroz pravocrtni mehanizam veze koji se sastoji od valjka 7 i veze 8. Opruga 9 osigurava silu zatvaranja valjka i poveznicu. Senzor položaja daje upravljačkom sustavu informacije o trenutnim koordinatama upravljačke jedinice.

Sustav upravljanja povećava struju u namotu sve dok armatura, a time i RO koji je kruto povezan s njom, ne dosegne zadanu koordinatu, nakon čega se sila opruge uravnotežuje silom elektromagnetske vuče. Struktura upravljačkog sustava takvog pogona može npr. izgledati kao na slici 8.

SU radi na sljedeći način. Uređaj za očitavanje programa šalje na ulaz koordinatnog pretvarača varijablu x 0, izraženu npr. u binarnom kodu i koja odgovara traženoj koordinati armature motora. Iz izlaza koordinatnih pretvarača, od kojih je jedan senzor povratne veze, naponi U i U 0 dovode se u uređaj za usporedbu, koji generira signal pogreške DU, proporcionalan razlici napona na svojim ulazima. Signal pogreške primjenjuje se na ulaz pojačala snage, koji, ovisno o predznaku i veličini DU, daje struju I na namot elektromagneta. Ako vrijednost pogreške postane nula, tada se struja stabilizira na odgovarajućoj razini. Čim se izlazna poveznica, iz ovog ili onog razloga, pomakne sa zadane pozicije, trenutna vrijednost počinje se mijenjati na način da se vraća u početni položaj. Dakle, ako upravljački sustav sekvencijalno postavlja pogonu konačan skup M koordinata snimljenih na softverskom mediju, tada će pogon imati M točaka pozicioniranja. Ciklički sustavi upravljanja obično imaju dvije pozicione točke za svaku koordinatu (za svaki pogon). U prvim položajnim sustavima broj koordinata bio je ograničen brojem potenciometara od kojih je svaki služio za pohranu određene koordinate. Moderni upravljački uređaji omogućuju vam da odredite, pohranite i ispišete u binarnom kodu gotovo neograničen broj točaka pozicioniranja.

Slika 8 prikazuje kinematičku shemu tipičnog elektromehaničkog pogona s konturnim sustavom upravljanja. Takvi pogoni imaju široku primjenu u numerički upravljanim strojevima. Kao senzor povratne sprege koristi se tahogenerator (senzor). kutna brzina) 6 i inductosyn (linearni senzor pomaka) 7. Očito je da mehanizam prikazan na Sl. 8, može se kontrolirati sustavom za pozicioniranje (vidi sl. 7).

Dakle, prema kinematičkom dijagramu, nemoguće je razlikovati konturne i položajne sustave upravljanja. Činjenica je da u sustavu konturne kontrole uređaj za programiranje pamti i ne proizvodi skup koordinata, već kontinuiranu funkciju. Dakle, konturni sustav je u biti položajni sustav s beskonačnim brojem pozicionih točaka i kontroliranim vremenom prijelaza PO iz jedne točke u drugu. U sustavima upravljanja položajem i konturom postoji element prilagodbe, tj. mogu osigurati kretanje RO u zadanu točku ili njegovo kretanje po zadanom zakonu uz različite reakcije na njega izvana. okoliš.

Međutim, u praksi se adaptivnim sustavima upravljanja smatraju oni sustavi koji, ovisno o trenutnoj reakciji okoline, mogu promijeniti algoritam rada stroja.

U praksi je kod projektiranja automatskog stroja ili automatske linije iznimno važno odabrati pogone mehanizama i upravljačke sustave u fazi idejnog projektiranja. Ovaj zadatak je višekriterijski. Obično se pogoni i upravljački sustavi odabiru prema sljedećim kriterijima:

n trošak;

n pouzdanost;

n mogućnost održavanja;

n konstruktivni i tehnološki kontinuitet;

n sigurnost od požara i eksplozije;

n razina buke pri radu;

n otpornost na elektromagnetske smetnje (odnosi se na sustav upravljanja);

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

n karakteristike težine i veličine.

Svi pogoni i sustavi upravljanja mogu se klasificirati prema vrsti energije koja se koristi. Pogoni suvremenih tehnoloških strojeva najčešće koriste: električnu energiju (elektromehanički pogoni), energiju komprimiranog zraka (pneumatski pogoni), energiju strujanja fluida (hidraulički pogoni), energiju vakuuma (vakuumski pogoni), pogone s motorima s unutarnjim izgaranjem. Ponekad se u strojevima koriste kombinirani pogoni. Na primjer: elektro-pneumatski, pneumo-hidraulički, elektro-hidraulički, itd. Kratak komparativne karakteristike pogonski motori dati su u tablici 1. Osim toga, pri izboru pogona treba voditi računa o prijenosnom mehanizmu i njegovim karakteristikama. Dakle, sam motor može biti jeftin, ali prijenosni mehanizam može biti skup, pouzdanost motora može biti visoka, ali pouzdanost prijenosnog mehanizma može biti niska i tako dalje.

Najvažniji aspekt odabira vrste pogona je kontinuitet. Tako, na primjer, ako je u novokonstruiranom stroju barem jedan od pogona hidraulički, onda vrijedi razmisliti o mogućnosti korištenja hidraulike za preostale radne dijelove. Ako se hidraulika koristi prvi put, tada moramo zapamtiti da će to zahtijevati instalaciju uz opremu vrlo skupe i velike hidrauličke stanice u smislu parametara težine i veličine. Isto se mora učiniti u pogledu pneumatike. Ponekad nije mudro postaviti pneumatski vod ili čak kupiti kompresor radi jednog pneumatskog pogona u jednom stroju. U pravilu, pri projektiranju opreme treba težiti korištenju istog tipa pogona. U ovom slučaju, osim navedenog, značajno je pojednostavljen Održavanje i popravke. Dublja usporedba različite vrste pogoni i sustavi upravljanja mogu se proizvesti tek nakon proučavanja posebnih disciplina.

Pitanja za samokontrolu

1. Što se naziva sredstvom za automatizaciju tehnološkog procesa u odnosu na proizvodnju?

2. Nabrojati glavne sastavne dijelove automatskog proizvodnog stroja.

3. Što je služilo kao nositelj programa u prvim cikličkim automatima?

4. Kakva je evolucija strojeva za automatsku proizvodnju?

5. Nabrojati vrste sustava upravljanja koji se koriste u procesnoj opremi.

6. Što je zatvoreni i otvoreni sustav upravljanja?

7. Koje su glavne značajke cikličkog sustava upravljanja?

8. Koja je razlika između sustava pozicijskog i konturnog upravljanja?

9. Koji se sustavi upravljanja nazivaju adaptivnim?

10. Koji su glavni elementi pogona stroja?

11. Po kojim kriterijima se razvrstavaju pogoni strojeva?

12. Nabrojati glavne vrste pogona koji se koriste u tehnološkim strojevima.

13. Navedite kriterije za usporedbu pogona i sustava upravljanja.

14. Navedite primjer zatvorenog cikličkog pogona.

Automatizacija procesa- skup metoda i sredstava namijenjenih implementaciji sustava ili sustava koji omogućuju upravljanje samim tehnološkim procesom bez izravnog sudjelovanja čovjeka, odnosno prepuštanja prava na donošenje najodgovornijih odluka osobi.

U pravilu, kao rezultat automatizacije tehnološkog procesa, nastaje automatizirani sustav upravljanja procesom.

Osnova automatizacije tehnoloških procesa je preraspodjela materijalnih, energetskih i informacijskih tokova u skladu s prihvaćenim kriterijem upravljanja (optimalnosti).

• Djelomična automatizacija - automatizacija pojedinih uređaja, strojeva, tehnoloških operacija. Provodi se kada je upravljanje procesima zbog njihove složenosti ili prolaznosti praktički nedostupno čovjeku. Radna oprema je u pravilu djelomično automatizirana. Lokalna automatizacija naširoko se koristi u prehrambenoj industriji.

• Integrirana automatizacija - osigurava automatizaciju tehnološkog dijela, radionice ili poduzeća koje funkcionira kao jedinstveni, automatizirani kompleks. Na primjer, elektrane.

• Potpuna automatizacija je najviša razina automatizacije, u kojoj se sve funkcije kontrole i upravljanja proizvodnjom (na razini poduzeća) prenose na tehnička sredstva. Na trenutnoj razini razvoja, puna automatizacija se praktički ne koristi, budući da upravljačke funkcije ostaju kod ljudi. Poduzeća koja se bave nuklearnom energijom mogu se nazvati blizu pune automatizacije.

Enciklopedijski YouTube

1 / 3

✪ Stručnjaci budućnosti - Automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje

✪ Automatizacija tehnoloških procesa

✪ Video predavanje Osnovni pojmovi i povijesna pozadina automatizacije

titlovi

Ciljevi automatizacije

Glavni ciljevi automatizacije procesa su:

• smanjenje broja servisnog osoblja;
• povećanje obujma proizvodnje;
• povećanje učinkovitosti proizvodnog procesa;
• poboljšanje kvalitete proizvoda;
• smanjenje troškova sirovina;
• povećanje ritma proizvodnje;
• poboljšana sigurnost;
• povećanje ekološke prihvatljivosti;
• povećana učinkovitost.

Problemi automatizacije i njihova rješenja

Ciljevi se postižu rješavanjem sljedećih zadataka automatizacije procesa:

• poboljšanje kvalitete regulacije;
• povećanje faktora dostupnosti opreme;
• poboljšanje ergonomije operatera procesa;
• osiguravanje pouzdanosti informacija o materijalnim komponentama koje se koriste u proizvodnji (uključujući upravljanje katalogom);
• pohranjivanje informacija o tijeku tehnološkog procesa i izvanrednim situacijama.

Rješavanje problema automatizacije procesa provodi se pomoću:

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

Automatizacija tehnoloških procesa unutar jednog proizvodnog procesa omogućuje vam organiziranje osnove za implementaciju sustava upravljanja proizvodnjom i sustava upravljanja poduzećem.

Zbog različitih pristupa izdvajamo automatizaciju sljedećih tehnoloških procesa:

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

Bilješke

Automatizacija proizvodnje pretpostavlja prisutnost pouzdanih strojeva koji su relativno jednostavni u dizajnu i kontroli. mehanizmi i aparati.

Književnost

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

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

Raširena primjena automatizacije najučinkovitiji je način povećanja produktivnosti rada.

U mnogim objektima, za organiziranje ispravnog tehnološkog procesa, potrebno je održavati zadane vrijednosti različitih fizikalnih parametara dulje vrijeme ili ih mijenjati tijekom vremena prema određenom zakonu. Zbog raznih vanjski utjecaji po objektu ovi parametri odstupaju od navedenih. Operater ili vozač mora utjecati na objekt na način da vrijednosti kontroliranih parametara ne izlaze iz prihvatljivih granica, odnosno kontrolirati objekt. Pojedine funkcije operatera mogu se obavljati različitim automatskim uređajima. Njihov utjecaj na objekt provodi se na naredbu osobe koja prati stanje parametara. Ova vrsta upravljanja naziva se automatska. Da bi se osoba potpuno isključila iz procesa upravljanja, sustav mora biti zatvoren: uređaji moraju pratiti odstupanje kontroliranog parametra i sukladno tome dati naredbu za upravljanje objektom. Takav zatvoreni sustav upravljanja naziva se automatski sustav upravljanja (ACS).

Prvi jednostavni automatski sustavi upravljanja za održavanje određenih vrijednosti razine tekućine, tlaka pare i brzine vrtnje pojavili su se u drugoj polovici 18. stoljeća. s razvojem parnih strojeva. Stvaranje prvih automatskih regulatora bilo je intuitivno i zasluga pojedinačnih izumitelja. Za daljnji razvoj alata za automatizaciju bile su potrebne metode za proračun automatskih regulatora. Već u drugoj polovici 19.st. stvorena je harmonična teorija automatskog upravljanja temeljena na matematičkim metodama. U djelima D. K. Maxwella "O regulatorima" (1866.) i I.A. Vyshnegradsky “O općoj teoriji regulatora” (1876.), “O regulatorima izravnog djelovanja” (1876.) regulatori i objekt regulacije prvi se put razmatraju kao jedan dinamički sustav. Teorija automatske regulacije neprestano se širi i produbljuje.

Sadašnju fazu razvoja automatizacije karakterizira značajno kompliciranje zadataka automatskog upravljanja: povećanje broja reguliranih parametara i međusobnog povezivanja reguliranih objekata; povećanje potrebne točnosti i brzine upravljanja; povećanje daljinskog upravljanja itd. Ovi se problemi mogu riješiti samo na temelju suvremene elektroničke tehnologije, širokim uvođenjem mikroprocesora i univerzalnih računala.

Rašireno uvođenje automatizacije u rashladne jedinice počelo je tek u 20. stoljeću, ali već u 60-ima su stvorene velike, potpuno automatizirane jedinice.

Za upravljanje različitim tehnološkim procesima potrebno je održavati unutar zadanih granica, a ponekad i mijenjati prema određenom zakonu, vrijednost jedne ili više fizikalnih veličina istodobno. U tom slučaju potrebno je osigurati da ne nastanu opasni radni uvjeti.

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

Fizička veličina, čija vrijednost ne smije prelaziti određene granice, naziva se kontrolirani ili podesivi parametar i označava se slovom X. To može biti temperatura t, tlak p, razina tekućine H, relativna vlažnost? itd. Početnu (zadanu) vrijednost kontroliranog parametra označavamo s X 0 . Kao rezultat vanjskih utjecaja na objekt prava vrijednost X može odstupati od navedenog X 0 . Količina odstupanja kontroliranog parametra od njegove početne vrijednosti naziva se neusklađenost:

Vanjski utjecaj na objekt, neovisno o operateru i povećavajući neusklađenost, naziva se opterećenje i označava Mn (ili QH - kada govorimo o o toplinskom opterećenju).

Da bi se smanjila neusklađenost, potrebno je djelovati na objekt nasuprot teretu. Organizirani utjecaj na objekt koji smanjuje neusklađenost naziva se regulatorni utjecaj - M p (ili Q P - za toplinski utjecaj).

Vrijednost parametra X (osobito X 0) ostaje konstantna samo kada je upravljačka radnja jednaka opterećenju:

X = const samo za M p = M n.

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

Automatski sustavi. Kod ručne regulacije, za promjenu regulacijskog učinka, vozač ponekad mora izvršiti niz operacija (otvaranje ili zatvaranje ventila, pokretanje crpki, kompresora, promjena njihove izvedbe itd.). Ako ove operacije izvode automatski uređaji na naredbu osobe (na primjer, pritiskom na gumb "Start"), tada se ovaj način rada naziva automatskim upravljanjem. Složena shema takve kontrole prikazana je na sl. 1, b, Elementi 1, 2, 3 i 4 transformiraju jedan fizički parametar u drugi, pogodniji za prijenos na sljedeći element. Strelice pokazuju smjer utjecaja. Ulazni signal za automatsku regulaciju X regulacija može biti pritisak na tipku, pomicanje ručice reostata i sl. Za povećanje snage odaslanog signala može se dodatnom energijom E dovoditi pojedine elemente.

Za upravljanje objektom vozač (operater) treba kontinuirano primati informacije od objekta, tj. provoditi kontrolu: izmjeriti vrijednost kontroliranog parametra X i izračunati vrijednost neusklađenosti?X. Ovaj proces se također može automatizirati (automatsko upravljanje), tj. ugraditi uređaje koji će pokazati, zabilježiti vrijednost ?X ili dati signal kada ?X prijeđe prihvatljive granice.

Informacije primljene od objekta (lanac 5-7) nazivamo povratnom spregom, a automatsko upravljanje nazivamo izravnom komunikacijom.

S automatskim upravljanjem i automatskim upravljanjem, operater samo treba pogledati uređaje i pritisnuti gumb. Je li moguće automatizirati ovaj proces, tako da u potpunosti izostane operater? Ispada da je dovoljno na ulaz automatske regulacije (na element 1) primijeniti izlazni signal automatske regulacije X kako bi proces regulacije postao potpuno automatiziran. U ovom slučaju element 1 uspoređuje signal X k sa zadanim X 3 . Što je veća neusklađenost?X, to je veća razlika X prema - X 3, i sukladno tome raste regulatorni učinak M r.

Sustavi automatskog upravljanja sa zatvorenim strujnim krugom utjecaja, u kojem se upravljačka radnja generira ovisno o neusklađenosti, nazivaju se sustavom automatskog upravljanja (ACS).

Elementi za automatsko upravljanje (1--4) i nadzor (5--7) tvore automatski regulator kada je strujni krug zatvoren. Dakle, sustav automatskog upravljanja sastoji se od objekta i automatskog regulatora (slika 1, c). Automatski regulator (ili jednostavno regulator) je uređaj koji opaža neusklađenost i djeluje na objekt na način da smanji tu neusklađenost.

Na temelju svrhe utjecaja na objekt razlikuju se sljedeći sustavi upravljanja:

a) stabilizacija,

b) softver,

c) sljedbenici

d) optimiziranje.

Stabilizacijski sustavi održavaju vrijednost kontroliranog parametra konstantnom (unutar zadanih granica). Njihove postavke su konstantne.

Programski sustavi kontrole imaju postavku koja se mijenja tijekom vremena u skladu s danim programom.

U sustavi praćenja postavka se stalno mijenja ovisno o nekom vanjskom čimbeniku. U klimatizacijskim sustavima, na primjer, isplativije je održavati višu sobnu temperaturu u toplim danima nego u hladnim danima. Stoga je preporučljivo stalno mijenjati postavku ovisno o vanjskoj temperaturi.

U optimizacija sustava Informacije koje regulator dobiva od objekta i vanjske okoline prethodno se obrađuju kako bi se odredila najpovoljnija vrijednost kontroliranog parametra. Postavka se mijenja u skladu s tim.

Za održavanje zadane vrijednosti kontroliranog parametra X0, osim sustava automatske regulacije, ponekad se koristi i sustav automatskog nadzora opterećenja (slika 1d). U ovom sustavu regulator percipira promjene u opterećenju, a ne neusklađenost, osiguravajući kontinuiranu jednakost M p = M n. Teoretski, ovo točno osigurava da je X 0 = const. Međutim, praktički zbog raznih vanjskih utjecaja na elemente regulatora (smetnje) jednakost M R = M n može biti povrijeđena. Neusklađenost?X koja nastaje u ovom slučaju pokazuje se značajno većom nego u sustavu automatskog upravljanja, budući da u sustavu za nadzor opterećenja nema povratne veze, tj. ne reagira na neusklađenost?X.

U složenim automatskim sustavima (slika 1, e), uz glavne krugove (izravni i povratni), mogu postojati dodatni krugovi naprijed i povratne veze. Ako se smjer dodatnog lanca podudara s glavnim, tada se naziva ravno (lanci 1 i 4); ako se smjerovi utjecaja ne poklapaju, dolazi do dodatne povratne sprege (lanci 2 i 3). Ulaz automatskog sustava smatra se akcijom podešavanja, a izlaz je kontrolirani parametar.

Uz automatsko održavanje parametara u zadanim granicama, potrebna je i zaštita instalacija od opasnih uvjeta, što se provodi sustavima automatske zaštite (APS). Mogu biti preventivni ili hitni.

Preventivna zaštita djeluje na upravljačke uređaje ili pojedine elemente regulatora prije nastupa opasnog režima. Na primjer, ako je dovod vode u kondenzator prekinut, kompresor se mora zaustaviti bez čekanja hitnog povećanja tlaka.

Zaštita u nuždi uočava odstupanje reguliranog parametra i, kada njegova vrijednost postane opasna, isključuje jedan od čvorova sustava tako da se neusklađenost više ne povećava. Kada se aktivira automatska zaštita, normalno funkcioniranje sustava automatskog upravljanja prestaje i kontrolirani parametar obično prelazi prihvatljive granice. Ako se nakon aktiviranja zaštite kontrolirani parametar vrati u zadanu zonu, EPS može ponovno uključiti onesposobljenu jedinicu, a sustav upravljanja nastavlja normalno raditi (višekratna zaštita).

Na velikim objektima češće se koristi samozaštitna zaštita s jednostrukim djelovanjem, tj. nakon što se kontrolirani parametar vrati u dopuštenu zonu, više se ne uključuju čvorovi onesposobljeni samom zaštitom.

SAZ se obično kombinira s alarmom (općim ili diferenciranim, tj. koji ukazuje na razlog aktiviranja). Prednosti automatizacije. Da bismo identificirali prednosti automatizacije, usporedimo, kao primjer, grafikone promjena temperature u rashladnoj komori s ručnim i automatskim upravljanjem (slika 2). Tražena temperatura u komori neka bude od 0 do 2°C. Kada temperatura dosegne 0°C (točka 1), vozač zaustavlja kompresor. Temperatura počinje rasti, a kada poraste na otprilike 2°C, vozač ponovno uključuje kompresor (točka 2). Grafikon pokazuje da zbog nepravovremenog pokretanja ili zaustavljanja kompresora temperatura u komori prelazi dopuštene granice (točke 3, 4, 5). S čestim povećanjem temperature (odjeljak A), dopušteni rok trajanja se smanjuje i kvaliteta pokvarljivih proizvoda se pogoršava. Niska temperatura (odjeljak B) uzrokuje sušenje proizvoda i ponekad smanjuje njihov okus; Osim toga, dodatnim radom kompresora gubi se električna energija i rashladna voda, uzrokujući prijevremeno trošenje kompresora.

S automatskim upravljanjem, temperaturni relej se uključuje i zaustavlja kompresor na 0 i +2 °C.

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

Stoga automatizacija pruža sljedeće glavne prednosti:

1) smanjuje se vrijeme utrošeno na održavanje;

2) točnije se održava potrebni tehnološki režim;

3) smanjuju se operativni troškovi (struja, voda, popravci i dr.);

4) povećava se pouzdanost instalacija.

Unatoč navedenim prednostima, automatizacija je preporučljiva samo u slučajevima kada je ekonomski opravdana, odnosno kada se troškovi automatizacije nadoknađuju uštedama od njezine implementacije. Osim toga, potrebno je automatizirati procese čiji se normalan rad ne može osigurati ručnim upravljanjem: precizni tehnološki procesi, rad u opasnim ili eksplozivnim okruženjima.

Od svih procesa automatizacije, automatska regulacija ima najveći praktični značaj. Stoga se dalje uglavnom razmatraju sustavi automatskog upravljanja koji su osnova za automatizaciju rashladnih uređaja.

Književnost

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

2. Automatski uređaji, regulatori i upravljački strojevi: Priručnik / Ed. B. D. Košarski.

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

4. Automatizacija tehnoloških procesa u prehrambenoj industriji. Sokolov.