Avtomatizacija proizvodnih procesov je glavna smer, po kateri trenutno poteka proizvodnja po vsem svetu. Vse, kar je prej opravljal človek sam, njegove funkcije, ne le fizične, ampak tudi intelektualne, se postopoma prenašajo na tehnologijo, ki sama izvaja tehnološke cikle in jih nadzoruje. To je zdaj splošna usmeritev sodobne tehnologije. Vloga človeka je v mnogih panogah že zreducirana le na krmilnika za avtomatskim krmilnikom.

Na splošno se koncept "nadzor tehnološkega procesa" razume kot niz operacij, potrebnih za zagon, zaustavitev procesa, pa tudi vzdrževanje ali spreminjanje fizikalnih količin (kazalcev procesa) v zahtevani smeri. Posamezni stroji, enote, naprave, naprave, kompleksi strojev in naprav, ki izvajajo tehnološke procese, ki jih je treba nadzorovati, se v avtomatizaciji imenujejo krmilni objekti ali nadzorovani objekti. Upravljani objekti so po namenu zelo raznoliki.

Avtomatizacija tehnoloških procesov- zamenjava človeškega fizičnega dela, porabljenega za krmiljenje mehanizmov in strojev, z delom posebnih naprav, ki zagotavljajo to kontrolo (regulacija različnih parametrov, doseganje določene produktivnosti in kakovosti izdelkov brez človekovega posredovanja).

Avtomatizacija proizvodnih procesov omogoča večkratno povečanje produktivnosti dela, povečanje njegove varnosti, prijaznosti do okolja, izboljšanje kakovosti izdelkov in učinkovitejšo uporabo proizvodnih virov, vključno s človeškim potencialom.

Vsak tehnološki proces je ustvarjen in izveden za dosego določenega cilja. Izdelava končnega izdelka ali pridobitev vmesnega rezultata. Tako je namen avtomatizirane proizvodnje lahko sortiranje, transport in pakiranje izdelka. Avtomatizacija proizvodnje je lahko popolna, kompleksna ali delna.

Delna avtomatizacija se zgodi, ko se ena operacija ali ločen proizvodni cikel izvede samodejno. Hkrati je dovoljeno omejeno človeško sodelovanje pri njem. Najpogosteje se delna avtomatizacija zgodi, ko proces poteka prehitro, da bi človek v njem lahko v celoti sodeloval, medtem ko se dokaj primitivne mehanske naprave, ki jih poganja električna oprema, odlično spopadajo s tem.

Delna avtomatizacija se praviloma uporablja na obstoječi opremi in je njen dodatek. Največjo učinkovitost pa pokaže, ko je že od samega začetka vključen v celoten sistem avtomatizacije – takoj se razvije, izdela in vgradi kot njegov sestavni del.

Celovita avtomatizacija mora zajemati ločeno veliko proizvodno območje, to je lahko ločena delavnica ali elektrarna. V tem primeru celotna proizvodnja deluje v načinu enega samega med seboj povezanega avtomatiziranega kompleksa. Kompleksna avtomatizacija proizvodnih procesov ni vedno priporočljiva. Njegovo področje uporabe je sodobna visoko razvita proizvodnja, ki uporablja izjemnozanesljivo opremo.

Okvara enega od strojev ali enot takoj ustavi celoten proizvodni cikel. Takšna proizvodnja mora imeti samoregulacijo in samoorganizacijo, ki se izvaja po vnaprej izdelanem programu. V tem primeru oseba sodeluje v proizvodnem procesu le kot stalni kontrolor, ki spremlja stanje celotnega sistema in njegovih posameznih delov ter posega v proizvodnjo za zagon in ob izrednih razmerah ali ob nevarnosti. takega pojava.

Najvišja stopnja avtomatizacije proizvodnih procesov – popolna avtomatizacija. Z njim sistem sam izvaja ne samo proizvodni proces, ampak tudi popoln nadzor nad njim, ki ga izvajajo sistemi avtomatskega vodenja. Popolna avtomatizacija je smiselna v stroškovno učinkoviti, trajnostni proizvodnji z uveljavljenimi tehnološki procesi s stalnim načinom delovanja.

Vsa možna odstopanja od norme je treba predhodno predvideti in razviti sisteme za zaščito pred njimi. Popolna avtomatizacija je potrebna tudi za dela, ki lahko ogrožajo človekovo življenje, njegovo zdravje ali se izvajajo na mestih, ki so zanj nedostopna - pod vodo, v agresivnem okolju, v vesolju.

Vsak sistem je sestavljen iz komponent, ki opravljajo določene funkcije. V avtomatiziranem sistemu senzorji sprejemajo odčitke in jih posredujejo, da sprejmejo odločitev o krmiljenju sistema; ukaz izvaja pogon. Najpogosteje je to električna oprema, saj je ukaze smotrneje izvajati s pomočjo električnega toka.

Treba je razlikovati med avtomatskimi krmilnimi sistemi in avtomatskimi. pri avtomatiziran nadzorni sistem senzorji prenašajo odčitke na operaterjevo konzolo, on pa po odločitvi posreduje ukaz izvršni opremi. pri avtomatski sistem– signal analizirajo elektronske naprave in po odločitvi dajo ukaz izvršilnim napravam.

Sodelovanje človeka v avtomatskih sistemih je še vedno potrebno, čeprav kot krmilnik. Ima možnost kadarkoli poseči v tehnološki proces, ga popraviti ali ustaviti.

Torej lahko temperaturni senzor odpove in daje napačne odčitke. V tem primeru bo elektronika svoje podatke zaznala kot zanesljive, ne da bi jih dvomila.

Človeški um je večkrat boljši od zmogljivosti elektronskih naprav, čeprav je slabši od njih glede hitrosti odziva. Operater lahko razume, da je senzor pokvarjen, oceni tveganja in ga preprosto izklopi, ne da bi prekinil proces. Hkrati mora biti popolnoma prepričan, da zaradi tega ne bo prišlo do nesreče. Pri odločitvi mu pomagajo izkušnje in intuicija, ki sta strojem nedostopni.

Takšen ciljni poseg v avtomatske sisteme ne predstavlja resnih tveganj, če se o tem odloči strokovnjak. Vendar pa je izklop vse avtomatizacije in preklop sistema v način ročnega upravljanja preobremenjen z resnimi posledicami, ker se oseba ne more hitro odzvati na spreminjajoče se razmere.

Klasičen primer je nesreča v jedrski elektrarni Černobil, ki je postala največja nesreča, ki jo povzroči človek prejšnje stoletje. Zgodilo se je prav zaradi izklopa avtomatskega načina, ko že razviti programi za preprečevanje izrednih razmer niso mogli vplivati ​​na razvoj razmer v reaktorju elektrarne.

Avtomatizacija posameznih procesov se je v industriji začela že v devetnajstem stoletju. Dovolj je spomniti se na avtomatski centrifugalni regulator za parne stroje, ki ga je zasnoval Watt. Toda šele z začetkom industrijske uporabe električne energije je postala mogoča širša avtomatizacija, ne posameznih procesov, temveč celotnih tehnoloških ciklov. To je posledica dejstva, da se je prej mehanska sila prenašala na stroje s pomočjo prenosov in pogonov.

Centralizirana proizvodnja električne energije in njena uporaba v industriji se je na splošno začela šele v dvajsetem stoletju - pred prvo svetovno vojno, ko je bil vsak stroj opremljen z lastnim elektromotorjem. Prav ta okoliščina je omogočila mehanizacijo ne le proizvodnega procesa na stroju, temveč tudi mehanizacijo njegovega nadzora. To je bil prvi korak k ustvarjanju avtomatski stroji. Prvi vzorci so se pojavili v zgodnjih tridesetih letih prejšnjega stoletja. Potem se je pojavil izraz "avtomatizirana proizvodnja".

V Rusiji - takrat še v ZSSR - so bili prvi koraki v tej smeri narejeni v 30-ih in 40-ih letih prejšnjega stoletja. Pri izdelavi ležajnih delov so bili prvič uporabljeni avtomatski stroji. Potem je prišla prva na svetu popolnoma avtomatizirana proizvodnja batov za traktorske motorje.

Tehnološki cikli so bili združeni v en sam avtomatiziran proces, ki se začne z nakladanjem surovin in konča s pakiranjem končnih delov. To je postalo mogoče zaradi široke uporabe sodobne električne opreme v tistem času, različnih relejev, daljinskih stikal in seveda pogonov.

In šele pojav prvih elektronskih računalnikov je omogočil doseganje nove ravni avtomatizacije. Zdaj tehnološki proces ni več obravnavan kot preprosto zbirka posameznih operacij, ki jih je treba izvesti v določenem zaporedju, da bi dobili rezultat. Zdaj je celoten proces postal eno.

Trenutno avtomatski krmilni sistemi ne samo vodijo proizvodni proces, ampak ga tudi nadzorujejo in spremljajo pojav neobičajnih in izrednih situacij. Zaganjajo in ustavljajo tehnološko opremo, spremljajo preobremenitve in pripravljajo ukrepe v primeru nesreč.

IN Zadnje čase avtomatski nadzorni sistemi omogočajo precej preprosto obnovo opreme za proizvodnjo novih izdelkov. To je že celoten sistem, sestavljen iz ločenih avtomatskih večmodnih sistemov, povezanih s centralnim računalnikom, ki jih povezuje v eno samo omrežje in izda naloge za izvedbo.

Vsak podsistem je ločen računalnik s svojim programsko opremo zasnovan za opravljanje lastnih nalog. Je že prilagodljivi proizvodni moduli. Fleksibilne imenujemo zato, ker jih je mogoče preoblikovati za druge tehnološke postopke in s tem razširiti in diverzificirati proizvodnjo.

Vrhunec avtomatizirane proizvodnje je. Avtomatizacija je prežela proizvodnjo od vrha do dna. Transportna linija za dostavo surovin za proizvodnjo deluje avtomatsko. Avtomatizirano upravljanje in načrtovanje. Človeške izkušnje in inteligenca se uporablja le tam, kjer je elektronika ne more nadomestiti.

Ste študirali “avtomatizacijo tehnoloških procesov in proizvodnje”, pa si sploh ne predstavljate, kakšno delo boste opravljali? To verjetno kaže na resne vrzeli v vaši izobrazbi, vendar poskusimo skupaj razumeti težavo. Uporabljamo ga dnevno avtomatizirani sistemi ne da bi se tega sploh zavedal.

Potreba po avtomatizaciji - ali obstaja?

Vsak proizvodni proces je izguba virov. Zahvaljujoč novim tehnologijam in proizvodnim metodam lahko prihranimo količino surovin in goriva, ki se porabijo za izdelavo izdelkov.

Kaj pa človeški viri? Navsezadnje se lahko visokokvalificirani strokovnjaki uporabijo za izvajanje drugih projektov, sam nadzor transportnega traku s strani delavcev pa je drago veselje, kar poveča ceno končnega izdelka.

Problem je bil delno rešen pred nekaj stoletji z izumom parnih strojev in tekoče proizvodnje. Toda tudi zdaj ima večina delavnic v nekdanji Sovjetski zvezi še vedno preveč delavcev. In poleg dodatnih stroškov je to polno "človeškega faktorja", ki je glavni vzrok za večino težav, ki se pojavijo.

Inženir ali 5 drugih specialnosti?

Ko ste po diplomi prejeli diplomo, lahko računati na položaj:

1. Inženir.
2. Oblikovalec.
3. Oblikovalec.
4. Raziskovalec.
5. Vodja razvojnega oddelka.
6. Delavec operativnega oddelka.

Inženirski poklic je bil modna leta Pred 40 leti je danes malokdo pripravljen razmišljati s svojo glavo in prevzeti odgovornost. Seveda boste z diplomo zelo ozek specialist, seznam glavnih nalog pa bo vključeval implementacijo in razvoj novih sistemov vodenja in nadzora v proizvodnji.

Najpogosteje pa je vse, kar morate storiti, vzdrževati celoten sistem v delujočem stanju, odpravljati manjše napake, ki se pojavljajo, in nadaljevati načrtovanje dela.

Morebitni projekti optimizacije ali posodobitve sistema bodo potekali pod vodstvom neposredno nadrejenih, s prizadevanji celotne službe. Zato ne skrbite, že prvi dan ne boste prisiljeni razviti nečesa inovativnega ali uvesti popolnoma nove metode nadzora. Zahteve za strokovnjake so povsem ustrezne, plača odvisno od regije in industrije.

Razvoj in oblikovanje projekta.

U projektanti in konstruktorji naloge so nekoliko drugačne. To že počnejo novo projektov, na skoraj vseh stopnjah razvoja. Najprej morajo ti zaposleni oblikovati in postaviti nalogo.

Ko sta določena namen in obseg prihodnjega dela, se začneta sestavljati splošni načrt izvedbo bodočega projekta. Šele po tem ima projektant pravico preiti na izdelavo podrobnejših načrtov, razvoj arhitekture in izbiro sredstev.

In naprej končna faza Za iste inženirje bo treba izdelati tudi dokumentacijo.

Delo oblikovalca se ne razlikuje veliko od danega načrta dela, zato se nima smisla osredotočati na to. Lahko le rečemo, da so predstavniki teh dveh poklicev nekoliko bližje teoriji in znanosti, a vseeno ohranjajo neposredno povezavo s proizvodnjo in se dobro zavedajo končnega produkta svojega dela.

Raziskovalci na področju avtomatizacije proizvodnje.

In zdaj je čas, da govorimo o tistih, ki imajo radi bele halje in znanstvene laboratorije. Pravzaprav govorimo o matematika v najčistejši obliki. Oblikovanje, izdelava in izboljšava modelov, novi algoritmi. Sposobnost reševanja takšnih teoretičnih problemov, včasih nekoliko ločenih od realnosti, se kaže celo v šoli ali na univerzi. Če to opazite pri sebi, morate ustrezno oceniti svoje sposobnosti in najti mesto zase v raziskovalnem centru.

Ponudbe zasebnih subjektov so bolj plačane, vendar bo večina podjetij zahtevala vse pravice do rezultatov vaše intelektualne dejavnosti. Če delate v vladni strukturi, lahko vodite znanstvena dejavnost, obstaja večja možnost, da pridobite nekaj priznanja med kolegi. Edino vprašanje je, da si pravilno postavite prioritete.

Vodilni položaji in osebna odgovornost.

Na položaj vodje oddelka ali projekta lahko računate v dveh primerih:

1. Poskus pridobivanja naklonjenosti z uresničevanjem svojih ambicij in teženj.
2. Visoka stopnja odgovornosti in osebnih sposobnosti.

Prva točka vam ne bo ustrezala takoj po univerzi, mladi specialist Ne bodo vam zaupali resnega položaja in brez določenih izkušenj in znanja ga ne boste mogli obvladati. Toda odgovornost za neuspeh bo težko prevaliti na nekoga drugega.

Vedite torej, da če svoje naloge opravljate kakovostno in pravočasno, lahko računate na karierno napredovanje, kar vam diploma omogoča. Zato nobeni argumenti oblasti o neskladju v stopnji izobrazbe ne bodo delovali. Toda pomislite, ali se splača - odgovornosti se bodo povečale in stopnja odgovornosti se bo opazno povečala.

Strokovnjaki Fakultete za avtomatizacijo tehnoloških procesov in proizvodnje že od prvih letnikov vedo, s kom sodelovati. Naj vam ne bo nerodno, če delovnem mestu uspelo dobiti zahvaljujoč znancem. Nihče ne bo obdržal nekoristnega strokovnjaka na odgovornem položaju, zato to ni zelo prepričljiv argument.

Video o poklicu

Nato bo v videu v okviru programa "Specialists of the Future" govora o tem, s kom delati po diplomi na Fakulteti za avtomatizacijo tehnoloških procesov in proizvodnje. Kakšne so nianse, prednosti in slabosti tega poklica:

ORODJA ZA AVTOMATIZACIJO TEHNOLOŠKIH PROCESOV

Sredstvo za avtomatizacijo tehnološkega procesa se razume kot niz tehničnih naprav, ki zagotavljajo gibanje izvršilnih (delovnih) organov stroja z danimi kinematičnimi parametri (trajektorijami in zakoni gibanja). V splošnem primeru se ta problem rešuje s krmilnim sistemom (CS) in pogonom delovnega telesa. Vendar pri prvih avtomatih ni bilo mogoče ločiti pogonov in krmilnega sistema v ločene module. Primer zgradbe takega stroja je prikazan na sliki 1.

Stroj deluje na naslednji način. Asinhroni elektromotor poganja odmično gred v neprekinjeno vrtenje prek glavnega prenosnega mehanizma. Nato se gibi prenesejo z ustreznimi potiskači preko prenosnih mehanizmov 1...5 na delovna telesa 1...5. Odmična gred ne zagotavlja le prenosa mehanske energije na delovna telesa, ampak služi tudi kot nosilec programa, ki usklajuje gibanje slednjih v času. V stroju s tako strukturo so pogoni in krmilni sistem integrirani v posamezne mehanizme. Zgornja struktura lahko na primer ustreza kinematičnemu diagramu, predstavljenemu na sliki 2.

Podoben stroj enakega namena in ustrezne zmogljivosti ima lahko načeloma blokovni diagram, prikazan na sliki 3.

Stroj, prikazan na sliki 3, deluje na naslednji način. Krmilni sistem izda ukaze pogonom 1...5, ki premikajo delovna telesa 1...5 v prostoru. V tem primeru krmilni sistem koordinira trajektorije v prostoru in času. Glavna značilnost stroja je prisotnost jasno določenega krmilnega sistema in pogonov za vsak delovni element. V splošnem primeru lahko stroj vključuje senzorje, ki nadzornemu sistemu zagotavljajo ustrezne informacije, potrebne za razvoj razumnih ukazov. Senzorji so običajno nameščeni pred ali za delovnim elementom (senzorji položaja, merilniki pospeška, senzorji kotne hitrosti, sile, tlaka, temperature itd.). Včasih so senzorji nameščeni znotraj pogona (na sliki 3 je kanal za prenos informacij prikazan kot pikčasta črta) in zagotavljajo nadzor Dodatne informacije(vrednost toka, tlak v cilindru, hitrost spremembe toka itd.), ki se uporablja za izboljšanje kakovosti krmiljenja. Takšne povezave so podrobneje obravnavane v posebni tečaji.. Glede na strukturo (slika 3) je mogoče zgraditi različne stroje, ki se med seboj bistveno razlikujejo. Glavna značilnost za njihovo razvrstitev je vrsta krmilnega sistema. Na splošno je razvrstitev krmilnih sistemov po principu delovanja predstavljena na sliki 4.

Sistemi zank so lahko zaprti ali odprti. Stroj, katerega struktura in kinematični diagram sta predstavljena na sliki 1 oziroma na sliki 2, ima krmilni sistem z odprto zanko. Te stroje pogosto imenujemo "mehanski norci", ker delujejo, dokler se odmična gred vrti. Krmilni sistem ne nadzoruje parametrov tehnološkega procesa in v primeru napačne regulacije posameznih mehanizmov stroj nadaljuje s proizvodnjo izdelkov, tudi če je v okvari. Včasih lahko oprema vsebuje enega ali več pogonov brez povratne informacije (glejte pogon 3 na sliki 3). Slika 5 prikazuje kinematični diagram stroja z odprtozančnim krmilnim sistemom in ločenimi pogoni. Avtomatski stroj s takšnim vezjem je mogoče krmiliti samo s časom (za zagotavljanje doslednih začetkov gibanja delovnih teles v času) z uporabo krmilnika, ki ga je mogoče reprogramirati, ukazne naprave z odmično gredjo, logičnega vezja, ki se izvaja na kateri koli elementni osnovi (pnevmatski elementi , releji, mikrovezja itd.). Glavna pomanjkljivost upravljanja s časom je prisilno precenjevanje cikličnih parametrov stroja in posledično zmanjšanje produktivnosti. Dejansko je treba pri izdelavi algoritma časovnega nadzora upoštevati možno nestabilnost pogonov v smislu odzivnega časa, ki ni nadzorovan, s precenjevanjem časovnih intervalov med izdajo krmilnih ukazov. V nasprotnem primeru lahko pride do trčenja delovnih delov, na primer zaradi nenamernega povečanja časa giba enega cilindra in zmanjšanja časa giba drugega valja.

V primerih, ko je potrebno nadzorovati začetne in končne položaje delovnih teles (da bi na primer preprečili njihove trke), se uporabljajo ciklični krmilni sistemi s povratno informacijo o položaju. Slika 6 prikazuje kinematični diagram stroja s takim krmilnim sistemom. Referenčni signali za sinhronizacijo odzivov delovnih teles 1...5 prihajajo iz senzorjev položaja 7...16. Za razliko od stroja s strukturo in kinematičnim diagramom, predstavljenim na slikah 1 in 2, ima ta stroj manj stabilen cikel. V prvem primeru so vsi ciklični parametri (časi dela in prostega teka) določeni izključno s hitrostjo vrtenja odmične gredi, v drugem (sl. 4 in 6) pa so odvisni od časa aktiviranja posameznega valja (je funkcija stanja valja in tokovnih parametrov, ki označujejo tehnološki proces). Vendar to vezje v primerjavi s vezjem, predstavljenim na sliki 5, omogoča povečanje zmogljivosti stroja z odpravo nepotrebnih časovnih intervalov med izdajanjem krmilnih ukazov.

Vse zgornje kinematične sheme ustrezajo cikličnim krmilnim sistemom. V primeru, da ima vsaj eden od pogonov stroja položajno, konturno ali prilagodljivo krmiljenje, je običajno, da ga imenujemo položajni, konturni ali prilagodljivi krmilni sistem.

Na sliki 7 je prikazan fragment kinematičnega diagrama vrtljive mize avtomatskega stroja s sistemom za nadzor položaja. Pogon vrtljive mize RO izvaja elektromagnet, sestavljen iz ohišja 1, v katerem sta nameščena navitje 2 in premična armatura 3. Povratek armature zagotavlja vzmet, hod pa je omejen z zaporami. 5. Na armaturi je nameščen potiskalnik 6, ki je preko valjčka 7, vzvoda 8 in gredi I povezan z vrtljivo mizo RO. Ročica 8 je s fiksnim telesom povezana z vzmetjo 9. Gibljivi element potenciometričnega senzorja položaja 10 je togo povezan z armaturo.

Ko se na navitje 2 napaja napetost, armatura stisne vzmet in z zmanjšanjem vrzeli magnetnega tokokroga premakne RO skozi pravokotni povezovalni mehanizem, sestavljen iz valja 7 in povezave 8. Vzmet 9 zagotavlja silo zapiranja valja in povezavo. Senzor položaja daje krmilnemu sistemu informacije o trenutnih koordinatah krmilne enote.

Krmilni sistem poveča tok v navitju, dokler armatura in posledično RO, ki je togo povezan z njo, ne doseže dane koordinate, po kateri se sila vzmeti uravnoteži s silo elektromagnetnega vleka. Struktura krmilnega sistema takega pogona je lahko na primer podobna sliki 8.

SU deluje na naslednji način. Naprava za branje programa odda na vhod koordinatnega pretvornika spremenljivko x 0, izraženo npr. v binarni kodi in ustreza zahtevani koordinati armature motorja. Iz izhoda koordinatnih pretvornikov, od katerih je eden povratni senzor, se napetosti U in U 0 dovajajo v primerjalno napravo, ki generira signal napake DU, sorazmeren napetostni razliki na svojih vhodih. Signal napake se nanaša na vhod ojačevalnika moči, ki glede na znak in velikost DU odda tok I v navitje elektromagneta. Če vrednost napake postane nič, se tok stabilizira na ustrezni ravni. Takoj, ko se izhodna povezava zaradi enega ali drugega razloga premakne iz določenega položaja, se trenutna vrednost začne spreminjati tako, da se vrne v začetni položaj. Torej, če krmilni sistem zaporedno nastavi pogonu končni nabor M koordinat, zapisanih na mediju programske opreme, bo imel pogon M pozicionirnih točk. Ciklični krmilni sistemi imajo običajno dve pozicionirni točki za vsako koordinato (za vsak pogon). V prvih položajnih sistemih je bilo število koordinat omejeno s številom potenciometrov, od katerih je vsak služil za shranjevanje določene koordinate. Sodobni krmilniki vam omogočajo, da določite, shranite in izpišete v binarni kodi skoraj neomejeno število pozicionirnih točk.

Slika 8 prikazuje kinematični diagram tipičnega elektromehanskega pogona s konturnim krmilnim sistemom. Takšni pogoni se pogosto uporabljajo v numerično krmiljenih strojih. Kot povratni senzor se uporablja tahogenerator (senzor). kotna hitrost) 6 in inductosyn (linearni senzor premika) 7. Očitno je, da mehanizem, predstavljen na sl. 8, se lahko krmili s sistemom za določanje položaja (glej sliko 7).

Tako je glede na kinematični diagram nemogoče razlikovati med konturnimi in položajnimi krmilnimi sistemi. Dejstvo je, da si v konturnem krmilnem sistemu naprava za programiranje zapomni in ne ustvari niza koordinat, temveč zvezno funkcijo. Tako je konturni sistem v bistvu položajni sistem z neskončnim številom pozicionirnih točk in kontroliranim časom prehoda PO iz ene točke v drugo. V pozicijskih in konturnih krmilnih sistemih obstaja element prilagajanja, tj. lahko zagotovijo premikanje RO na dano točko ali njegovo gibanje po danem zakonu z različnimi reakcijami nanj od zunaj. okolju.

Vendar pa se v praksi za prilagodljive krmilne sisteme štejejo tisti sistemi, ki lahko glede na trenutno reakcijo okolja spremenijo algoritem delovanja stroja.

V praksi je pri načrtovanju avtomatskega stroja ali avtomatske linije izrednega pomena izbira pogonov mehanizmov in krmilnih sistemov v fazi predhodnega projektiranja. Ta naloga je večkriterijska. Običajno so pogoni in krmilni sistemi izbrani po naslednjih merilih:

n stroški;

n zanesljivost;

n vzdržljivost;

n konstruktivna in tehnološka kontinuiteta;

n požarna in eksplozijska varnost;

n raven hrupa pri delovanju;

n odpornost na elektromagnetne motnje (velja za krmilni sistem);

n odpornost na močno sevanje (velja za SU);

n značilnosti teže in velikosti.

Vse pogone in krmilne sisteme lahko razvrstimo glede na vrsto porabljene energije. Pogoni sodobnih tehnoloških strojev običajno uporabljajo: električno energijo (elektromehanski pogoni), energijo stisnjenega zraka (pnevmatski pogoni), energijo toka tekočine (hidravlični pogoni), energijo vakuuma (vakuumski pogoni), pogoni z motorji z notranjim izgorevanjem. Včasih se v strojih uporabljajo kombinirani pogoni. Na primer: elektropnevmatski, pnevmohidravlični, elektrohidravlični itd. Na kratko primerjalne značilnosti pogonski motorji so podani v tabeli 1. Poleg tega je treba pri izbiri pogona upoštevati prenosni mehanizem in njegove značilnosti. Torej, sam motor je lahko poceni, vendar je lahko prenosni mehanizem drag, zanesljivost motorja je lahko visoka, vendar je lahko zanesljivost prenosnega mehanizma nizka itd.

Najpomembnejši vidik izbire vrste pogona je kontinuiteta. Če je na primer pri novo zasnovanem stroju vsaj eden od pogonov hidravličen, potem je vredno razmisliti o možnosti uporabe hidravlike za preostale delovne dele. Če se hidravlika uporablja prvič, potem ne smemo pozabiti, da bo zahtevala namestitev poleg opreme zelo drage in velike hidravlične postaje glede na parametre teže in velikosti. Enako je treba storiti glede pnevmatike. Včasih je zaradi enega pnevmatskega pogona v enem stroju nespametno položiti pnevmatski vod ali celo kupiti kompresor. Praviloma je treba pri načrtovanju opreme težiti k uporabi istovrstnih pogonov. V tem primeru je poleg zgoraj navedenega bistveno poenostavljen Vzdrževanje in popravila. Globlja primerjava različne vrste pogone in krmilne sisteme je mogoče izdelati šele po študiju posebnih disciplin.

Vprašanja za samokontrolo

1. Kaj se imenuje orodje za avtomatizacijo tehnološkega procesa v zvezi s proizvodnjo?

2. Naštejte glavne sestavne dele avtomatskega proizvodnega stroja.

3. Kaj je služilo kot nosilec programa v prvih cikličnih avtomatih?

4. Kakšen je razvoj avtomatskih proizvodnih strojev?

5. Naštejte vrste krmilnih sistemov, ki se uporabljajo v procesni opremi.

6. Kaj je zaprt in odprt krmilni sistem?

7. Katere so glavne značilnosti cikličnega krmilnega sistema?

8. Kakšna je razlika med sistemi pozicijske in konturne regulacije?

9. Kateri krmilni sistemi se imenujejo prilagodljivi?

10. Kateri so glavni elementi pogona stroja?

11. Po katerih kriterijih so razvrščeni pogoni strojev?

12. Naštejte glavne vrste pogonov, ki se uporabljajo v tehnoloških strojih.

13. Naštejte merila za primerjavo pogonov in krmilnih sistemov.

14. Navedite primer zaprtega cikličnega pogona.

Avtomatizacija procesov- niz metod in sredstev, namenjenih izvajanju sistema ali sistemov, ki omogočajo nadzor samega tehnološkega procesa brez neposrednega sodelovanja človeka ali prepuščajo pravico do najbolj odgovornih odločitev osebi.

Praviloma se kot rezultat avtomatizacije tehnološkega procesa ustvari avtomatiziran sistem za vodenje procesov.

Osnova avtomatizacije tehnoloških procesov je prerazporeditev materialnih, energetskih in informacijskih tokov v skladu s sprejetim merilom vodenja (optimalnosti).

• Delna avtomatizacija - avtomatizacija posameznih naprav, strojev, tehnoloških operacij. Izvaja se takrat, ko je nadzor nad procesi zaradi njihove kompleksnosti ali minljivosti človeku praktično nedostopen. Obratovalna oprema je praviloma delno avtomatizirana. Lokalna avtomatizacija se pogosto uporablja v prehrambeni industriji.

• Integrirana avtomatizacija - omogoča avtomatizacijo tehnološkega dela, delavnice ali podjetja, ki deluje kot en sam avtomatiziran kompleks. Na primer elektrarne.

• Popolna avtomatizacija je najvišja stopnja avtomatizacije, pri kateri se vse funkcije nadzora in upravljanja proizvodnje (na ravni podjetja) prenesejo na tehnična sredstva. Na trenutni stopnji razvoja se popolna avtomatizacija praktično ne uporablja, saj nadzorne funkcije ostajajo pri ljudeh. Podjetja za jedrsko energijo lahko imenujemo blizu popolne avtomatizacije.

Enciklopedični YouTube

1 / 3

✪ Strokovnjaki prihodnosti - Avtomatizacija tehnoloških procesov in proizvodnje

✪ Avtomatizacija tehnoloških procesov

✪ Video predavanje Osnovni pojmi in zgodovinsko ozadje avtomatizacije

Podnapisi

Cilji avtomatizacije

Glavni cilji avtomatizacije procesov so:

• zmanjšanje števila servisnega osebja;
• povečanje obsega proizvodnje;
• povečanje učinkovitosti proizvodnega procesa;
• izboljšanje kakovosti izdelkov;
• zmanjšanje stroškov surovin;
• povečanje ritma proizvodnje;
• izboljšana varnost;
• povečanje prijaznosti do okolja;
• povečana učinkovitost.

Težave z avtomatizacijo in njihove rešitve

Cilje dosežemo z reševanjem naslednjih nalog avtomatizacije procesov:

• izboljšanje kakovosti regulacije;
• povečanje faktorja razpoložljivosti opreme;
• izboljšanje ergonomije procesnih operaterjev;
• zagotavljanje zanesljivosti informacij o materialnih komponentah, uporabljenih v proizvodnji (vključno z upravljanjem kataloga);
• shranjevanje informacij o poteku tehnološkega procesa in izrednih razmerah.

Reševanje problemov avtomatizacije procesov poteka z uporabo:

• uvajanje sodobnih metod avtomatizacije;
• implementacijo sodobnih orodij za avtomatizacijo.

Avtomatizacija tehnoloških procesov znotraj enega proizvodnega procesa vam omogoča, da organizirate osnovo za uvedbo sistemov upravljanja proizvodnje in sistemov upravljanja podjetja.

Zaradi različnih pristopov ločimo avtomatizacijo naslednjih tehnoloških procesov:

• avtomatizacija kontinuiranih tehnoloških procesov (Process Automation);
• avtomatizacija diskretnih tehnoloških procesov (Factory Automation);
• avtomatizacija hibridnih tehnoloških procesov (Hybrid Automation).

Opombe

Avtomatizacija proizvodnje predpostavlja prisotnost zanesljivih strojev, ki so sorazmerno enostavni pri načrtovanju in nadzoru. mehanizmi in aparati.

Literatura

L. I. Selevtsov, Avtomatizacija tehnoloških procesov. Učbenik: Založniški center "Akademija"

V. Yu. Shishmarev, Avtomatizacija. Učbenik: Založniški center "Akademija"

Široka uporaba avtomatizacije je najučinkovitejši način za povečanje produktivnosti dela.

V mnogih objektih je za organizacijo pravilnega tehnološkega procesa potrebno dolgo časa vzdrževati nastavljene vrednosti različnih fizikalnih parametrov ali jih s časom spreminjati v skladu z določenim zakonom. Zaradi različnih zunanji vplivi na objekt ti parametri odstopajo od navedenih. Upravljavec ali voznik mora vplivati ​​na objekt tako, da vrednosti nadzorovanih parametrov ne presežejo sprejemljivih meja, tj. nadzorovati objekt. Posamezne funkcije operaterja lahko izvajajo različne avtomatske naprave. Njihov vpliv na objekt se izvaja na ukaz osebe, ki spremlja stanje parametrov. Ta vrsta krmiljenja se imenuje avtomatska. Za popolno izključitev osebe iz nadzornega procesa mora biti sistem zaprt: naprave morajo spremljati odstopanje nadzorovanega parametra in v skladu s tem dati ukaz za nadzor nad objektom. Tak zaprt krmilni sistem imenujemo avtomatski krmilni sistem (ACS).

Prvi preprosti avtomatski krmilni sistemi za vzdrževanje določenih vrednosti nivoja tekočine, tlaka pare in hitrosti vrtenja so se pojavili v drugi polovici 18. stoletja. z razvojem parnih strojev. Ustvarjanje prvih avtomatskih regulatorjev je bilo intuitivno in je bila zasluga posameznih izumiteljev. Za nadaljnji razvoj orodij za avtomatizacijo so bile potrebne metode za izračun avtomatskih regulatorjev. Že v drugi polovici 19. stol. nastala je harmonična teorija avtomatskega vodenja, ki temelji na matematičnih metodah. V delih D.K. Maxwella "O regulatorjih" (1866) in I.A. Vyshnegradsky "O splošni teoriji regulatorjev" (1876), "O regulatorjih neposrednega delovanja" (1876) so regulatorji in predmet regulacije prvič obravnavani kot en sam dinamičen sistem. Teorija avtomatske regulacije se nenehno širi in poglablja.

Za sedanjo stopnjo razvoja avtomatizacije je značilna pomembna zapletenost nalog avtomatskega nadzora: povečanje števila reguliranih parametrov in medsebojna povezava reguliranih objektov; povečanje zahtevane natančnosti in hitrosti krmiljenja; povečanje daljinskega nadzora itd. Te težave je mogoče rešiti le na podlagi sodobne elektronske tehnologije, širokega uvajanja mikroprocesorjev in univerzalnih računalnikov.

Široka uvedba avtomatizacije v hladilnih enotah se je začela šele v 20. stoletju, vendar so že v 60. letih prejšnjega stoletja nastale velike, popolnoma avtomatizirane enote.

Za nadzor različnih tehnoloških procesov je treba v določenih mejah vzdrževati in včasih spreminjati po določenem zakonu vrednost ene ali več fizikalnih količin hkrati. V tem primeru je treba zagotoviti, da ne nastanejo nevarni pogoji delovanja.

Napravo, v kateri poteka proces, ki zahteva neprekinjeno regulacijo, imenujemo krmiljeni objekt ali krajše objekt (slika 1a).

Fizikalna količina, katere vrednost ne sme presegati določenih meja, se imenuje nadzorovani ali nastavljivi parameter in je označena s črko X. To je lahko temperatura t, tlak p, nivo tekočine H, relativna vlažnost? itd. Začetno (nastavljeno) vrednost kontroliranega parametra označimo z X 0 . Kot posledica zunanjih vplivov na objekt prava vrednost X lahko odstopa od podanega X 0 . Količina odstopanja nadzorovanega parametra od njegove začetne vrednosti se imenuje neujemanje:

Zunanji vpliv na objekt, neodvisen od operaterja in povečuje neusklajenost, se imenuje obremenitev in označen z Mn (ali QH - ko govorimo o o toplotni obremenitvi).

Da bi zmanjšali neusklajenost, je potrebno vplivati ​​na predmet, ki je nasproten obremenitvi. Organiziran vpliv na objekt, ki zmanjša neusklajenost, se imenuje regulacijski vpliv - M p (ali Q P - za toplotni vpliv).

Vrednost parametra X (zlasti X 0) ostane konstantna le, če je krmilno delovanje enako obremenitvi:

X = const samo za M p = M n.

To je osnovni zakon regulacije (tako ročne kot avtomatske). Da bi zmanjšali pozitivno neusklajenost, je potrebno, da je M p v absolutni vrednosti večji od M n. In obratno, ko M p<М н рассогласование увеличивается.

Avtomatski sistemi. Pri ročni regulaciji mora voznik za spremembo regulacijskega učinka včasih izvesti številne operacije (odpiranje ali zapiranje ventilov, zagon črpalk, kompresorjev, spreminjanje njihove zmogljivosti itd.). Če te operacije izvajajo avtomatske naprave na ukaz osebe (na primer s pritiskom na gumb "Start"), se ta način delovanja imenuje avtomatski nadzor. Kompleksna shema takšnega nadzora je prikazana na sl. 1, b, Elementi 1, 2, 3 in 4 pretvorijo en fizični parameter v drugega, ki je bolj primeren za prenos na naslednji element. Puščice kažejo smer vpliva. Vhodni signal za avtomatsko regulacijo X regulacija je lahko pritisk na gumb, premikanje ročice reostata itd. Za povečanje moči oddanega signala se lahko posameznim elementom dovaja dodatna energija E.

Za nadzor nad objektom mora voznik (operater) nenehno prejemati informacije od objekta, tj. izvajati nadzor: izmeriti vrednost nadzorovanega parametra X in izračunati vrednost neusklajenosti X. Ta proces je mogoče tudi avtomatizirati (avtomatsko krmiljenje), torej namestiti naprave, ki bodo pokazale, zabeležile vrednost ?X ali dale signal, ko ?X preseže sprejemljive meje.

Informacije, prejete od objekta (veriga 5-7), se imenujejo povratne informacije, avtomatski nadzor pa se imenuje neposredna komunikacija.

Pri samodejnem krmiljenju in avtomatskem krmiljenju mora operater samo pogledati naprave in pritisniti gumb. Ali je mogoče ta proces avtomatizirati, tako da se popolnoma odreči operaterju? Izkazalo se je, da je dovolj, da se avtomatski krmilni izhodni signal X uporabi na avtomatskem krmilnem vhodu (na element 1), tako da postane krmilni proces popolnoma avtomatiziran. V tem primeru element 1 primerja signal X k z danim X 3 . Večja kot je neusklajenost?X, večja je razlika X do - X 3 in s tem se poveča regulatorni učinek M r.

Avtomatski krmilni sistemi z zaprtim krogotokom vpliva, v katerem se krmilni ukrep generira glede na neusklajenost, se imenujejo avtomatski krmilni sistem (ACS).

Avtomatski krmilni elementi (1--4) in nadzor (5--7) tvorijo avtomatski regulator, ko je tokokrog zaprt. Tako je avtomatski krmilni sistem sestavljen iz predmeta in avtomatskega krmilnika (slika 1, c). Avtomatski regulator (ali preprosto regulator) je naprava, ki zazna neusklajenost in deluje na predmet tako, da to neusklajenost zmanjša.

Glede na namen vplivanja na objekt ločimo naslednje nadzorne sisteme:

a) stabilizacija,

b) programska oprema,

c) sledilci

d) optimiziranje.

Stabilizacijski sistemi ohranjajo vrednost nadzorovanega parametra konstantno (v določenih mejah). Njihove nastavitve so konstantne.

Programski sistemi krmilniki imajo nastavitev, ki se s časom spreminja glede na dani program.

IN sistemi za sledenje nastavitev se nenehno spreminja glede na zunanji dejavnik. V klimatskih sistemih je na primer bolj donosno vzdrževati višjo sobno temperaturo v vročih kot v hladnih dneh. Zato je priporočljivo stalno spreminjanje nastavitve glede na zunanjo temperaturo.

IN optimiziranje sistemov Informacije, ki jih krmilnik prejme od objekta in zunanjega okolja, so predhodno obdelane za določitev najugodnejše vrednosti nadzorovanega parametra. Nastavitev se ustrezno spremeni.

Za vzdrževanje nastavljene vrednosti nadzorovanega parametra X0 se poleg avtomatskih krmilnih sistemov včasih uporablja tudi avtomatski sistem za nadzor obremenitve (slika 1d). V tem sistemu krmilnik zaznava spremembe v obremenitvi, ne neusklajenosti, kar zagotavlja stalno enakost M p = M n. Teoretično to natančno zagotavlja, da je X 0 = const. Praktično zaradi različnih zunanjih vplivov na elemente krmilnika (interference) pa lahko pride do kršitve enakosti M R = M n. Neusklajenost?X, ki nastane v tem primeru, se izkaže za bistveno večjo kot pri sistemu avtomatskega krmiljenja, saj v sistemu za spremljanje obremenitve ni povratne informacije, to pomeni, da ne reagira na neusklajenost?X.

V zapletenih avtomatskih sistemih (slika 1, e) lahko poleg glavnih tokokrogov (neposredno in povratno) obstajajo dodatna vezja naprej in povratne informacije. Če smer dodatne verige sovpada z glavno, se imenuje ravna (verigi 1 in 4); če se smeri vplivov ne ujemajo, pride do dodatne povratne zveze (verigi 2 in 3). Vhod avtomatskega sistema se šteje za nastavitveno dejanje, izhod pa je nadzorovani parameter.

Poleg avtomatskega vzdrževanja parametrov v predpisanih mejah je potrebna tudi zaščita inštalacij pred nevarnimi razmerami, ki jo izvajajo sistemi avtomatske zaščite (APS). Lahko so preventivni ali nujni.

Preventivna zaščita vpliva na krmilne naprave ali posamezne elemente regulatorja pred nastopom nevarnega režima. Na primer, če je dovod vode v kondenzator prekinjen, je treba kompresor ustaviti, ne da bi čakali na nujno povečanje tlaka.

Zaščita v sili zazna odstopanje reguliranega parametra in, ko njegova vrednost postane nevarna, izklopi eno od sistemskih vozlišč, tako da se neusklajenost ne povečuje več. Ko se sproži avtomatska zaščita, se normalno delovanje avtomatskega nadzornega sistema prekine in kontrolirani parameter običajno preseže sprejemljive meje. Če se po sprožitvi zaščite nadzorovani parameter vrne v določeno cono, lahko EPS ponovno vklopi onemogočeno enoto, krmilni sistem pa normalno deluje naprej (zaščita za večkratno uporabo).

Pri velikih objektih se pogosteje uporablja samozaščitna zaščita z enim delovanjem, to je, da se po vrnitvi nadzorovanega parametra v dovoljeno območje vozlišča, ki jih sama zaščita onemogoči, ne vklopijo več.

SAZ je običajno kombiniran z alarmom (splošnim ali diferenciranim, tj. z navedbo vzroka sprožitve). Prednosti avtomatizacije. Da bi ugotovili prednosti avtomatizacije, primerjajmo kot primer grafe temperaturnih sprememb v hladilni komori z ročnim in avtomatskim krmiljenjem (slika 2). Zahtevana temperatura v komori naj bo od 0 do 2°C. Ko temperatura doseže 0°C (točka 1), voznik ustavi kompresor. Temperatura začne naraščati in ko se dvigne na približno 2°C, voznik ponovno vklopi kompresor (točka 2). Iz grafa je razvidno, da zaradi nepravočasnega vklopa ali zaustavitve kompresorja temperatura v komori presega dovoljene meje (točke 3, 4, 5). S pogostim zvišanjem temperature (oddelek A) se dovoljeni rok uporabnosti zmanjša in kakovost pokvarljivih izdelkov se poslabša. Nizka temperatura (oddelek B) povzroči sušenje izdelkov in včasih zmanjša njihov okus; Poleg tega dodatno delo kompresorja troši elektriko in hladilno vodo, kar povzroča prezgodnjo obrabo kompresorja.

Pri avtomatskem krmiljenju se temperaturni rele vklopi in ustavi kompresor pri 0 in +2 °C.

Naprave tudi opravljajo osnovne zaščitne funkcije bolj zanesljivo kot ljudje. Voznik morda ne bo opazil hitrega povečanja tlaka v kondenzatorju (zaradi izgube oskrbe z vodo), okvare oljne črpalke itd., vendar se naprave na te okvare odzovejo takoj. Res je, da bo v nekaterih primerih težave bolj verjetno opazil voznik, slišal bo trkanje v pokvarjenem kompresorju in začutil lokalno uhajanje amoniaka. Kljub temu so izkušnje z obratovanjem pokazale, da avtomatske naprave delujejo veliko bolj zanesljivo.

Tako avtomatizacija zagotavlja naslednje glavne prednosti:

1) zmanjša se čas, porabljen za vzdrževanje;

2) zahtevani tehnološki režim se natančneje vzdržuje;

3) zmanjšajo se obratovalni stroški (elektrika, voda, popravila itd.);

4) poveča se zanesljivost inštalacij.

Avtomatizacija je kljub naštetim prednostim priporočljiva le v primerih, ko je ekonomsko upravičena, to pomeni, da se stroški avtomatizacije izravnajo s prihranki pri njeni izvedbi. Poleg tega je potrebna avtomatizacija procesov, katerih normalno delovanje ni mogoče zagotoviti z ročnim krmiljenjem: natančni tehnološki procesi, delo v nevarnih ali eksplozivnih okoljih.

Od vseh procesov avtomatizacije ima avtomatska regulacija največji praktični pomen. Zato v nadaljevanju obravnavamo predvsem avtomatske krmilne sisteme, ki so osnova za avtomatizacijo hladilnih agregatov.

Literatura

1. Avtomatizacija tehnoloških procesov v proizvodnji hrane / Ed. E. B. Karpina.

2. Avtomatske naprave, regulatorji in krmilni stroji: Priročnik / Ed. B. D. Košarski.

3. Petrov. I. K., Soloshchenko M. N., Tsarkov V. N. Naprave in oprema za avtomatizacijo v živilski industriji: priročnik.

4. Avtomatizacija tehnoloških procesov v živilski industriji. Sokolov.