L'automatisation des processus technologiques consiste à réduire ou éliminer travail manuel, consacrées à l'installation, au serrage et au démontage des pièces, au contrôle de la machine et au contrôle dimensionnel.
L'automatisation est effectuée dans les domaines suivants :
a) l'automatisation des machines et unités individuelles, qui s'effectue à la fois dans la conception des équipements nouvellement créés et dans la modernisation de l'équipement en fonctionnement;
b) la création de lignes automatiques pour la fabrication d'une pièce ou d'un produit particulier ;
c) l'organisation d'ateliers et d'entreprises automatiques pour la production de produits fabriqués en grande quantité.
L'automatisation des machines individuelles offre un degré variable de participation du travailleur à l'exécution de l'opération. Des machines-outils à cycle semi-automatique sont en cours de création, au cours desquelles les fonctions de l'ouvrier sont d'installer la pièce, de démarrer la machine et de retirer la pièce usinée. Un exemple est les tours à coupe multiple et à engrenages et les machines à cycle automatique, équipées de dispositifs qui assurent le fonctionnement de la machine sans la participation du travailleur; tours à tourelle; machines pour rectifier les surfaces d'extrémité des segments de piston, etc.

La manière la plus simple d'automatiser est d'équiper les machines de butées longitudinales et transversales, de membres, de règles de référence, de fins de course automatiques et d'interrupteurs, appareils automatiques pour dresser la meule, les pinces hydrauliques ou pneumatiques, les dispositifs de chargement, les commandes automatiques, etc.
Les lignes de production pour le traitement des pièces de masse sont créées à l'aide d'équipements plus ou moins automatisés. Des lignes de production automatiques peuvent être créées sur la base d'équipements existants en équipant les machines-outils de moyens de transport et de chargement automatiques. Cependant, lors de la production de pièces complexes traitées sur des machines-outils différents types, l'organisation d'une ligne automatique basée sur des machines existantes peut être coûteuse et difficile. Par conséquent, la plupart des lignes automatiques sont complétées à partir d'agrégats, but spécial et des machines universelles, dont les conceptions incluent la possibilité de les inclure dans des lignes automatiques.
Dans les lignes automatiques, les opérateurs travaillent généralement sur la première opération (réglage de la pièce) et sur dernière opération(dépose de la pièce). Le reste des travailleurs - les régleurs - sont occupés à régler les machines, à changer les outils et à résoudre les problèmes qui surviennent.

L'avantage des lignes automatiques est la réduction des coûts de main-d'œuvre, l'augmentation de la productivité, la réduction du coût des produits, la réduction du cycle de production, le volume des retards et la réduction du besoin d'espace de production.
Dans l'industrie automobile et des tracteurs, l'ingénierie agricole, la production de roulements à billes, de produits métalliques, les lignes automatiques sont de plus en plus utilisées non seulement pour l'usinage de pièces, mais également pour la production d'ébauches, l'emboutissage à froid de pièces et l'assemblage d'ensembles. La conception des processus technologiques de traitement des pièces sur les lignes de machines automatiques doit être réalisée en tenant compte des caractéristiques de la maintenance automatique des machines-outils. Il faut s'efforcer de simplifier et de fiabiliser la ligne, de prévoir la possibilité de créer dans les entraînements entre les opérations un certain stock de pièces assurant le fonctionnement de la ligne lors du réglage d'une des machines, de faciliter le les conditions de changement d'outils, pour assurer une bonne évacuation des copeaux, la disponibilité des nœuds pour la réparation et le réglage. À en grand nombre opérations, il est conseillé de diviser la ligne en plusieurs parties, en y combinant des opérations homogènes (fraisage, perçage, alésage, etc.).
bel endroit dans l'automatisation des processus technologiques est l'introduction de machines-outils, d'unités et de lignes avec gestion de programme. La méthode la plus simple de contrôle de programme sur les tours automatiques et semi-automatiques consiste à contrôler tous les mouvements de la machine à l'aide d'arbres à cames à cames. Le réglage de l'arbre à cames et des cames détermine le programme de la machine.

Sur les tours à copier, à hydro et à électrocopie, le programme de déplacement de l'étrier est défini par le copieur. Des machines-outils sont produites dans lesquelles le programme de déplacement des organes de travail est établi sous la forme d'une carte perforée et entré dans le lecteur. Cet appareil transmet des commandes par l'intermédiaire d'un dispositif électronique à des actionneurs qui comprennent certains mécanismes de la machine. Les machines-outils ont un dispositif similaire, dans lequel le programme est enregistré sur bande magnétique. L'enregistrement du programme de mouvements des organes de travail sur de telles machines peut être effectué lors du traitement de la première partie par un ouvrier hautement qualifié; le programme est alors lu un nombre illimité de fois par le lecteur.

Les lignes automatiques de nombreuses machines fonctionnent également comme des machines CNC. Le programme de ces lignes est défini en réglant le système de fins de course, de relais électriques, hydrauliques et pneumatiques et d'autres équipements. Les machines-outils et les lignes automatiques gagnent en popularité, dans lesquelles le contrôle des organes de travail est effectué par des machines à calculer fonctionnant selon un programme donné.
Les machines-outils avec contrôle de programme automatisent le processus de traitement, réduisent le temps de traitement, augmentent la productivité du travail. Le changement de machines avec contrôle de programme, fonctionnant avec des cartes perforées ou des bandes magnétiques, ne nécessite pas beaucoup de temps. Cela vous permet d'automatiser les processus de fabrication de pièces produites en petites séries.

Le matériel de l'article est écrit sur la base de la source littéraire "Technologie pour la production de moteurs à combustion interne" M. L. Yagudin

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. paramètres physiques ou les changer dans le temps selon une certaine loi. En raison de diverses influences externes sur l'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 développement machines à vapeur. Création du premier régulateurs automatiques allait intuitivement et était le mérite des inventeurs individuels. Pour la poursuite du développement les outils d'automatisation avaient besoin de méthodes de calcul des régulateurs automatiques. Déjà dans la seconde moitié du XIXème siècle. une théorie cohérente de la commande automatique a été créée, basée sur méthodes mathématiques. Dans les travaux de D.K. Maxwell "On Regulators" (1866) et I.A. Vyshnegradsky "Sur la théorie générale des régulateurs" (1876), "Sur les régulateurs de l'action directe" (1876), les régulateurs et l'objet de la régulation sont considérés pour la première fois comme un seul système dynamique. 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 gérer divers procédés technologiques il faut maintenir dans les limites données, et parfois changer selon une certaine loi la valeur d'un ou plusieurs grandeurs physiques. Dans le même temps, il est nécessaire de s'assurer qu'aucun mode de fonctionnement dangereux ne se produit.

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

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, l'humidité relative ? etc. La valeur initiale (réglée) du paramètre contrôlé sera notée X 0 . En raison d'influences externes sur l'objet, la valeur réelle de X peut s'écarter du X 0 spécifié. 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. Avec la 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 demande 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 pour le contrôle 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 un circuit fermé d'influence, dans lesquels 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.

À 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.

À 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 la non-concordance 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'actionnement de la protection, le paramètre contrôlé 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 lors du 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.

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 une position:

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

Le métier d'ingénieur était à la mode il y a 40 ans, aujourd'hui 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, les salaires dépendent de la région et de 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 l'objectif et la portée des travaux futurs sont déterminés, ils commencent à élaborer un plan général pour la mise en œuvre 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 à l'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. En travaillant dans une structure gouvernementale, vous pouvez mener des activités scientifiques, vous avez plus de chances d'obtenir une sorte de reconnaissance parmi vos 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 poste ne vous conviendra pas, un jeune spécialiste ne se verra pas confier un poste sérieux et vous ne vous en sortirez pas 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.

Sachez donc 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 soyez pas gêné si vous avez réussi à trouver un emploi 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 dans la vidéo dans le cadre du programme "Spécialistes du futur", il sera envisagé qui travailler après avoir obtenu son diplôme de la Faculté d'automatisation des processus technologiques et de la production. Quelles sont les nuances, les avantages et les inconvénients de ce métier :

OUTILS POUR L'AUTOMATISATION DES PROCESSUS TECHNOLOGIQUES

Un moyen technologique d'automatisation des 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, force, pression, température, etc.). Parfois, les capteurs sont situés à l'intérieur du variateur (sur la Fig. 3, le canal de transmission des informations est représenté par une ligne pointillée) et fournissent au CS des informations supplémentaires (valeur actuelle, pression du cylindre, taux de changement actuel, etc.), qui sont utilisées pour améliorer la qualité du contrôle. Ces connexions sont examinées plus en détail dans des 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 produire 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 organes 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 d'ordres 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 cyclique 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 cycliques. 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'entrefer du circuit magnétique, déplace le RO au moyen d'un mécanisme de tringlerie rectiligne, composé du rouleau 7 et de la tringlerie 8. Le ressort 9 assure une fermeture forcée du rouleau et tringlerie. 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 sa position d'origine. Ainsi, si le système de commande affecte séquentiellement au lecteur un ensemble fini de M coordonnées enregistrées sur le support de programme, alors le lecteur 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. La génératrice tachymétrique (capteur de vitesse angulaire) 6 et l'inductosyn (capteur de déplacement linéaire) 7 sont utilisés comme capteurs de rétroaction. 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 de l'OR vers un point donné ou son déplacement selon une loi donnée avec diverses réactions de l'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. De brèves caractéristiques comparatives des moteurs d'entraînement sont données 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, la maintenance et la réparation sont grandement simplifiées. Une comparaison plus approfondie des différents types d'entraînements et de systèmes de contrôle ne peut être effectuée 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.

Dans les principales directions du développement économique et social, la tâche est de développer la production de dispositifs de contrôle électronique et de télémécanique, d'actionneurs, d'instruments et de capteurs de systèmes d'automatisation intégrés pour des processus, unités, machines et équipements technologiques complexes. Les systèmes de contrôle automatisés peuvent aider à tout cela.

Système de contrôle automatisé ou système de contrôle automatisé - un ensemble de matériel et de logiciels conçu pour contrôler divers processus au sein du processus technologique, de la production, de l'entreprise. Les ACS sont utilisés dans diverses industries, énergie, transport, etc. Le terme automatisé, contrairement au terme automatique, met l'accent sur la préservation de certaines fonctions par l'opérateur humain, soit de la nature la plus générale, la fixation d'objectifs, soit non susceptible de automatisation.

L'expérience acquise dans la création de systèmes de contrôle automatisés et automatisés montre que le contrôle de divers processus repose sur un certain nombre de règles et de lois, dont certaines sont communes aux dispositifs techniques, aux organismes vivants et aux phénomènes sociaux.

Système de contrôle de processus automatisé.

Le système de contrôle de processus automatisé (en abrégé APCS) est un ensemble de matériel et de logiciels conçu pour automatiser le contrôle des équipements de processus dans les entreprises industrielles. Peut être lié à un système de gestion d'entreprise automatisé (AMS) plus global.

Un système de contrôle de processus est généralement compris comme une solution complexe qui permet l'automatisation des principales opérations technologiques du processus technologique dans la production dans son ensemble ou dans certaines de ses sections, produisant un produit relativement complet.

Le terme "automatisé", contrairement au terme "automatique", met l'accent sur la nécessité d'une participation humaine aux opérations individuelles, à la fois pour garder le contrôle sur le processus et en raison de la complexité ou de l'inadéquation de l'automatisation des opérations individuelles.

Les composants du système de contrôle de processus peuvent être des systèmes de contrôle automatique (ACS) séparés et des dispositifs automatisés connectés en un seul complexe. En règle générale, le système de contrôle de processus dispose d'un système de contrôle d'opérateur unique pour le processus technologique sous la forme d'un ou plusieurs panneaux de contrôle, de moyens de traitement et d'archivage des informations sur l'avancement du processus, d'éléments d'automatisation typiques : capteurs, dispositifs de contrôle, actionneurs. Les réseaux industriels sont utilisés pour la communication d'informations de tous les sous-systèmes.

L'automatisation d'un processus technologique est un ensemble de méthodes et de moyens conçus pour mettre en œuvre un système ou des systèmes qui permettent la gestion du processus technologique lui-même sans la participation directe d'une personne, ou laissant le droit de prendre les décisions les plus responsables à une personne.

Classement APCS

Dans la littérature étrangère, on peut trouver une classification assez intéressante des systèmes de contrôle de processus, selon laquelle tous les systèmes de contrôle de processus sont divisés en trois classes globales :

SCADA (Contrôle Supervisé et Acquisition de Données). Ce terme peut être traduit en russe par « système télémécanique », « système de télémétrie » ou « système de contrôle de surveillance ». À mon avis, la dernière définition reflète le plus fidèlement l'essence et le but du système - le contrôle et la surveillance des objets avec la participation du répartiteur.

Quelques explications sont nécessaires ici. Le terme SCADA est souvent utilisé dans un sens plus étroit : beaucoup font référence à un progiciel de visualisation de processus en tant que tel. Cependant, dans cette section, sous le mot SCADA, nous comprendrons toute une classe de systèmes de contrôle.

PLC (contrôleur logique programmable). Il est traduit en russe par «contrôleur logique programmable» (ou PLC en abrégé).

Ici, comme dans le cas précédent, il y a une ambiguïté. Le terme PLC fait souvent référence à un module matériel pour la mise en œuvre d'algorithmes de contrôle automatisés. Cependant, le terme PLC a un sens plus général et est souvent utilisé pour désigner toute une classe de systèmes.

DCS (système de contrôle distribué). Système de contrôle distribué (DCS) en russe. Il n'y a pas de confusion ici, tout est clair.

En toute justice, il convient de noter que si au début des années 90 une telle classification ne suscitait pas de controverse, de nombreux experts la considèrent désormais comme très conditionnelle. Cela est dû au fait que ces dernières années ont été introduits des systèmes hybrides qui, selon un certain nombre de traits caractéristiques, peuvent être attribués à la fois à une classe et à une autre.

La base de l'automatisation des processus - c'est la redistribution des flux de matière, d'énergie et d'information selon le critère de contrôle admis (optimalité).

Les principaux objectifs de l'automatisation des processus technologiques sont:

· Augmenter l'efficacité du processus de production.

· Sécurité accrue.

· Accroître le respect de l'environnement.

· Augmentation de l'économie.

La réalisation des objectifs est réalisée en résolvant les tâches suivantes:

Améliorer la qualité de la réglementation

Amélioration de la disponibilité des équipements

Améliorer l'ergonomie du travail des opérateurs de process

Garantir la fiabilité des informations sur les composants matériels utilisés en production (y compris via la gestion des catalogues)

Stockage d'informations sur le déroulement du processus technologique et les situations d'urgence

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

Le système de contrôle de processus automatisé (APCS) est un ensemble de logiciels et de matériel conçu pour automatiser le contrôle des équipements de processus dans les entreprises. Peut être lié à un système de gestion d'entreprise automatisé (EMS) plus global.

Un système de contrôle de processus est généralement compris comme une solution complexe qui permet l'automatisation des principales opérations technologiques du processus technologique en production, dans son ensemble ou dans certaines de ses sections, produisant un produit relativement complet.

Le terme "automatisé", contrairement au terme "automatique", met l'accent sur la possibilité d'une participation humaine à des opérations individuelles, à la fois afin de maintenir le contrôle humain sur le processus et en raison de la complexité ou de l'inadéquation de l'automatisation des opérations individuelles.

Les composants du système de contrôle de processus peuvent être des systèmes de contrôle automatique (ACS) séparés et des dispositifs automatisés connectés en un seul complexe. En règle générale, le système de contrôle de processus dispose d'un système de contrôle d'opérateur unique pour le processus technologique sous la forme d'un ou plusieurs panneaux de contrôle, des moyens de traitement et d'archivage des informations sur le processus, des éléments d'automatisation typiques : capteurs, contrôleurs, actionneurs. Les réseaux industriels sont utilisés pour la communication d'informations de tous les sous-systèmes.

En raison de la différence d'approches, on distingue l'automatisation des processus technologiques suivants :

Automatisation des processus technologiques continus (Process Automation)

Automatisation des processus technologiques discrets (Factory Automation)

Automatisation des processus technologiques hybrides (Hybrid Automation)