Automatizacija tehnoloških procesa je smanjiti ili eliminirati ručni rad, utrošeno na ugradnju, stezanje i skidanje dijelova, kontrolu stroja i kontrolu dimenzija.
Automatizacija se provodi u sljedećim područjima:
a) automatizacija pojedinih strojeva i jedinica, koja se provodi kako u projektiranju novonastale opreme, tako iu modernizaciji operativne;
b) stvaranje automatskih linija za proizvodnju određenog dijela ili proizvoda;
c) organizacija automatskih radionica i poduzeća za proizvodnju proizvoda koji se proizvode u velikim količinama.
Automatizacija pojedinih strojeva osigurava različit stupanj sudjelovanja radnika u izvođenju operacije. Stvaraju se alatni strojevi s poluautomatskim ciklusom, tijekom čijeg rada su funkcije radnika ugradnja obradaka, pokretanje stroja i skidanje obrađenog dijela. Primjer su tokarilice za višestruko rezanje i rezanje zupčanika i strojevi s automatskim ciklusom, opremljeni uređajima koji osiguravaju rad stroja bez sudjelovanja radnika; tokarilice s kupolom; strojevi za brušenje krajnjih površina klipnih prstenova itd.

Najjednostavniji način automatizacije je opremanje strojeva uzdužnim i poprečnim graničnicima, krakovima, referentnim ravnalima, automatskim graničnim prekidačima i prekidačima, automatski uređaji za dotjerivanje brusnog kotača, hidrauličnih ili pneumatskih stezaljki, uređaja za utovar, automatske kontrole itd.
Proizvodne linije za obradu masovnih dijelova stvaraju se korištenjem opreme s različitim stupnjevima automatizacije. Automatske proizvodne linije mogu se stvoriti na temelju postojeće opreme opremanjem alatnih strojeva automatskim transportno-utovarnim postrojenjima. Međutim, kod proizvodnje složenih dijelova obrađenih na alatnim strojevima različiti tipovi, organizacija automatske linije na temelju postojećih strojeva može biti skupa i teška. Stoga se većina automatskih linija dovršava iz agregata, posebne namjene i univerzalni strojevi čiji dizajn uključuje mogućnost uključivanja u automatske linije.
U automatskim linijama operateri obično rade na prvoj operaciji (postavljanje dijela) i dalje posljednja operacija(uklanjanje dijela). Ostatak radnika - ispravljači - zauzeti su podešavanjem strojeva, mijenjanjem alata i rješavanjem problema koji se pojave.

Prednost automatskih linija je smanjenje troškova rada, veća produktivnost, niža cijena proizvoda, smanjenje proizvodnog ciklusa, obujam zaostataka i smanjenje potrebe za proizvodnim prostorom.
U automobilskoj i traktorskoj industriji, poljoprivrednom strojarstvu, proizvodnji kugličnih ležajeva, metalnih proizvoda, automatske linije se sve više koriste ne samo za obradu dijelova, već i za proizvodnju praznina, hladno štancanje dijelova i montažu sklopova. Projektiranje tehnoloških procesa za obradu dijelova na automatskim strojnim linijama treba se provoditi uzimajući u obzir značajke automatskog održavanja alatnih strojeva. Potrebno je nastojati pojednostaviti liniju i učiniti je pouzdanijom, osigurati mogućnost stvaranja u pogonima između operacija određene zalihe dijelova koja osigurava rad linije kada je jedan od strojeva podešen, kako bi se olakšalo uvjeti za promjenu alata, kako bi se osiguralo dobro uklanjanje strugotine, dostupnost čvorova za popravak i prilagodbu. Na u velikom broju operacijama, preporučljivo je liniju podijeliti na nekoliko dijelova, kombinirajući u njima homogene operacije (glodanje, bušenje, bušenje itd.).
odlično mjesto u automatizaciju tehnoloških procesa je uvođenje alatnih strojeva, jedinica i linija s upravljanje programom. Najjednostavniji način programskog upravljanja na automatskim i poluautomatskim tokarilicama je upravljanje svim kretanjima stroja pomoću bregastih vratila s bregastima. Postavka bregastog vratila i grebena određuje program stroja.

Na kopirno-glodačkim, hidro- i elektrokopirnim tokarilicama program za pomicanje čeljusti postavlja kopir stroj. Izrađuju se alatni strojevi u kojima se program za pomicanje radnih tijela sastavlja u obliku perforirane kartice i unosi u čitač. Ovaj uređaj prenosi naredbe putem elektroničkog uređaja na aktuatore koji uključuju određene mehanizme stroja. Alatni strojevi imaju sličan uređaj, u kojem se program snima na magnetsku vrpcu. Snimanje programa kretanja radnih tijela na takvim strojevima može obaviti visokokvalificirani radnik tijekom obrade prvog dijela; program tada čitač reproducira neograničen broj puta.

Automatske linije mnogih strojeva također rade kao CNC strojevi. Program ovih linija postavlja se postavljanjem sustava krajnjih prekidača, električnih, hidrauličnih i pneumatskih releja i druge opreme. Popularnost dobivaju alatni strojevi i automatske linije u kojima se upravljanje radnim tijelima provodi računskim strojevima koji rade prema zadanom programu.
Alatni strojevi s programskim upravljanjem omogućuju automatizaciju procesa obrade, smanjuju vrijeme obrade, povećavaju produktivnost rada. Zamjena strojeva s programskim upravljanjem, rad s bušenim karticama ili magnetskom trakom, ne zahtijeva puno vremena. To vam omogućuje automatizaciju procesa proizvodnje dijelova proizvedenih u malim serijama.

Materijal članka napisan je na temelju literarnog izvora "Tehnologija za proizvodnju motora s unutarnjim izgaranjem" M. L. Yagudina

Široko uvođenje automatizacije najučinkovitiji je način povećanja produktivnosti rada.

U mnogim objektima, kako bi se organizirao ispravan tehnološki proces, potrebno je dugo vremena održavati zadane vrijednosti različitih parametara. fizičkih parametara ili ih na vrijeme mijenjati prema određenom zakonu. Zbog raznih vanjskih utjecaja na objekt ovi parametri odstupaju od navedenih. Operater ili vozač mora utjecati na objekt na način da vrijednosti podesivih parametara ne prelaze dopuštene granice, odnosno kontrolirati objekt. Različiti automatski uređaji mogu obavljati zasebne funkcije operatera. Njihov utjecaj na objekt provodi se po naredbi osobe koja prati stanje parametara. Takvo upravljanje naziva se automatsko. Kako bi se osoba potpuno isključila iz procesa upravljanja, sustav se mora zatvoriti: uređaji moraju pratiti odstupanje kontroliranog parametra i, sukladno tome, dati naredbu za upravljanje objektom. Takav zatvoreni sustav upravljanja naziva se automatski upravljački sustav (ACS).

Prvi najjednostavniji sustavi automatskog upravljanja za održavanje zadanih vrijednosti razine tekućine, tlaka pare i brzine vrtnje pojavili su se u drugoj polovici 18. stoljeća. s razvojem Parni motori. Stvaranje prvog automatski regulatori išao intuitivno i bio je zasluga pojedinih izumitelja. Za daljnji razvoj alati za automatizaciju potrebne metode za izračun automatskih regulatora. Već u drugoj polovici XIX stoljeća. stvorena je koherentna teorija automatskog upravljanja na temelju matematičke metode. U djelima D.K. Maxwella "O regulatorima" (1866.) i I.A. Vyshnegradsky "O općoj teoriji regulatora" (1876.), "O regulatorima izravnog djelovanja" (1876.), regulatori i predmet regulacije prvi se put razmatraju kao jedinstven dinamički sustav. Teorija automatskog upravljanja kontinuirano se širi i produbljuje.

Trenutni stupanj razvoja automatizacije karakterizira značajno kompliciranje zadataka automatskog upravljanja: povećanje broja podesivih parametara i odnosa reguliranih objekata; povećanje potrebne točnosti regulacije, njihove brzine; povećanje daljinskog upravljanja itd. Ti se zadaci mogu riješiti samo na temelju suvremene elektroničke tehnologije, širokog uvođenja mikroprocesora i univerzalnih računala.

Široko uvođenje automatizacije u rashladna postrojenja počelo je tek u 20. stoljeću, ali već 60-ih godina stvorena su velika potpuno automatizirana postrojenja.

Za upravljanje raznim tehnoloških procesa potrebno je održavati u zadanim granicama, a ponekad i mijenjati prema određenom zakonu vrijednost jednog ili više njih fizičke veličine. Istodobno, potrebno je osigurati da se ne pojave opasni načini rada.

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

Fizička veličina, čija vrijednost ne bi trebala ići izvan određenih granica, naziva se kontrolirani ili kontrolirani parametar i označava se slovom X. To može biti temperatura t, tlak p, razina tekućine H, relativna vlaga? itd. Početna (zadana) vrijednost kontroliranog parametra označit će se s X 0 . Kao rezultat vanjskih utjecaja na objekt, stvarna vrijednost X može odstupiti od specificirane X 0 . Iznos odstupanja kontroliranog parametra od njegove početne vrijednosti naziva se neusklađenost:

Vanjski utjecaj na objekt, koji ne ovisi o operatoru i povećava neusklađenost, naziva se opterećenje i označava se Mn (ili QH - kada pričamo na toplinsko opterećenje).

Da bi se smanjila neusklađenost, potrebno je djelovati na objekt suprotno opterećenju. Organizirani utjecaj na objekt, koji smanjuje neusklađenost, naziva se regulatorni utjecaj - M p (ili Q P - s toplinskom izloženošću).

Vrijednost parametra X (posebno X 0) ostaje konstantna samo kada je upravljački ulaz jednak opterećenju:

X \u003d const samo kada je M p = M n.

Ovo je osnovni zakon regulacije (i ručni i automatski). Da bi se smanjila pozitivna neusklađenost, potrebno je da M p po apsolutnoj vrijednosti bude veći od M n. I obrnuto, kada je M str<М н рассогласование увеличивается.

Automatski sustavi. Kod ručnog upravljanja, da bi promijenio upravljačku radnju, vozač ponekad mora izvršiti niz operacija (otvaranje ili zatvaranje ventila, pokretanje pumpi, kompresora, promjena njihovog učinka itd.). Ako te operacije izvode automatski uređaji na naredbu osobe (na primjer, pritiskom na tipku "Start"), tada se ovaj način rada naziva automatsko upravljanje. Složena shema takve kontrole prikazana je na Sl. 1b, elementi 1, 2, 3 i 4 pretvaraju jedan fizički parametar u drugi, prikladniji za prijenos na sljedeći element. Strelice pokazuju smjer udara. Ulazni signal za automatsku regulaciju X može biti pritiskanje gumba, pomicanje ručke reostata i sl. Za povećanje snage odašiljenog signala pojedinim elementima može se opskrbiti dodatnom energijom E.

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

Informacija primljena od objekta (lanac 5--7) naziva se povratna informacija, a automatsko upravljanje se naziva izravna komunikacija.

Uz automatsko upravljanje i automatsko upravljanje, operater samo treba pogledati instrumente i pritisnuti gumb. Je li moguće automatizirati ovaj proces kako bi u potpunosti prošao bez operatera? Pokazalo se da je dovoljno primijeniti izlazni signal automatskog upravljanja Xk na automatski upravljački ulaz (na element 1) kako bi se proces upravljanja u potpunosti automatizirao. Kada ovaj element 1 uspoređuje signal X s danim X 3 . Što je veća neusklađenost? X, veća je razlika X prema --X 3, a prema tome se povećava regulatorni učinak M p.

Automatski upravljački sustavi sa zatvorenim lancem djelovanja, u kojima se upravljačko djelovanje generira ovisno o neusklađenosti, naziva se automatski upravljački sustav (ACS).

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

Prema namjeni utjecaja na objekt razlikuju se sljedeći sustavi upravljanja:

a) stabilizacija

b) softver,

c) gledanje

d) optimiziranje.

Sustavi za stabilizaciju održavaju konstantnu vrijednost kontroliranog parametra (unutar navedenih granica). Njihovo postavljanje je konstantno.

Softverski sustavi kontrole imaju postavku koja se mijenja tijekom vremena prema zadanom programu.

NA sustavi za praćenje postavka se kontinuirano mijenja ovisno o nekom vanjskom čimbeniku. U klimatizacijskim instalacijama, na primjer, povoljnije je održavati višu sobnu temperaturu u vrućim danima nego u hladnim danima. Stoga je poželjno kontinuirano mijenjati postavku ovisno o vanjskoj temperaturi.

NA sustavi za optimizaciju informacije koje dolaze u kontroler iz objekta i vanjske okoline prethodno se obrađuju kako bi se odredila najpovoljnija vrijednost kontroliranog parametra. Postavka se u skladu s tim mijenja.

Za održavanje zadane vrijednosti kontroliranog parametra X 0, osim automatskih upravljačkih sustava, ponekad se koristi i sustav automatskog praćenja opterećenja (slika 1, d). U ovom sustavu, regulator opaža promjenu opterećenja, a ne neusklađenost, osiguravajući kontinuiranu jednakost M p = M n. Teoretski, X 0 = const je točno osigurano. Međutim, u praksi se zbog različitih vanjskih utjecaja na elemente regulatora (smetnje) može narušiti jednakost M R = M n. Neusklađenost ?X koja se javlja u ovom slučaju ispada mnogo veća nego u sustavu automatskog upravljanja, budući da u sustavu za praćenje opterećenja nema povratne informacije, tj. ne reagira na neusklađenost?X.

U složenim automatskim sustavima (slika 1, e), uz glavne krugove (izravne i povratne), mogu postojati dodatni krugovi izravne i povratne sprege. Ako se smjer dodatnog lanca podudara s glavnim, tada se naziva ravnom linijom (lanci 1 i 4); ako se smjerovi utjecaja ne poklapaju, tada se javlja dodatna povratna sprega (krugovi 2 i 3). Ulaz automatskog sustava smatra se pokretačkom silom, a izlaz je podesivi parametar.

Uz automatsko održavanje parametara u zadanim granicama, potrebna je i zaštita instalacija od opasnih načina rada, što se izvodi automatskim zaštitnim sustavima (ACS). Mogu biti preventivne ili hitne.

Preventivna zaštita djeluje na upravljačke uređaje ili pojedine elemente regulatora prije nastupanja opasnog načina rada. Na primjer, ako je dovod vode u kondenzator prekinut, kompresor se mora zaustaviti bez čekanja na hitno povećanje tlaka.

Zaštita u slučaju nužde uočava odstupanje podesivog parametra i, kada njegova vrijednost postane opasna, isključuje jedan od čvorova sustava kako se neusklađenost više ne povećava. Kada se aktivira automatska zaštita, normalno funkcioniranje sustava automatskog upravljanja prestaje i kontrolirani parametar obično prelazi dopuštene granice. Ako se nakon aktiviranja zaštite praćeni parametar vratio u navedenu zonu, automatski upravljački sustav može ponovno uključiti isključeni čvor, a upravljački sustav nastavlja normalno raditi (zaštita za višekratnu upotrebu).

U velikim objektima češće se koristi jednokratni SAS, odnosno nakon što se kontrolirani parametar vrati u dopuštenu zonu, čvorovi koje je sama zaštita onemogućila više se ne uključuju.

SAZ se obično kombinira s alarmom (općim ili diferenciranim, odnosno koji ukazuje na uzrok operacije). Prednosti automatizacije. Kako bismo otkrili prednosti automatizacije, usporedimo, na primjer, grafikone promjena temperature u rashladnoj komori tijekom ručnog i automatskog upravljanja (slika 2). Neka potrebna temperatura u komori bude od 0 do 2°C. Kada temperatura dosegne 0°C (točka 1), vozač zaustavlja kompresor. Temperatura počinje rasti, a kada poraste na oko 2°C, vozač ponovno uključuje kompresor (točka 2). Grafikon pokazuje da zbog nepravovremenog uključivanja ili zaustavljanja kompresora temperatura u komori prelazi dopuštene granice (točke 3, 4, 5). S čestim porastom temperature (odjeljak A), dopušteni rok trajanja se smanjuje, kvaliteta kvarljivih proizvoda pogoršava. Niska temperatura (odjeljak B) uzrokuje skupljanje proizvoda, a ponekad i smanjuje njihov okus; osim toga, dodatni rad kompresora troši struju, rashladnu vodu i prerano troši kompresor.

S automatskom regulacijom, prekidač temperature se uključuje i zaustavlja kompresor na 0 i +2 °C.

Glavne funkcije zaštitnih uređaja također rade pouzdanije od osobe. Vozač možda neće primijetiti nagli porast tlaka u kondenzatoru (zbog prekida opskrbe vodom), kvar u uljnoj pumpi itd., dok uređaji na te kvarove reagiraju trenutno. Istina, u nekim slučajevima vozač će vjerojatnije primijetiti probleme, čut će kucanje u neispravnom kompresoru, osjetit će lokalno curenje amonijaka. Ipak, iskustvo u radu pokazalo je da automatske instalacije rade puno pouzdanije.

Dakle, automatizacija pruža sljedeće glavne prednosti:

1) smanjuje se vrijeme utrošeno na održavanje;

2) točnije se održava traženi tehnološki režim;

3) smanjuju se operativni troškovi (za struju, vodu, popravke i sl.);

4) povećava pouzdanost instalacija.

Unatoč ovim prednostima, automatizacija je izvediva samo ako je ekonomski opravdana, odnosno troškovi povezani s automatizacijom kompenziraju se uštedama od njezine implementacije. Osim toga, potrebno je automatizirati procese čiji se normalan tijek ne može osigurati ručnim upravljanjem: precizni tehnološki procesi, rad u štetnom ili eksplozivnom okruženju.

Od svih procesa automatizacije, automatsko upravljanje je od najveće praktične važnosti. Stoga se u nastavku uglavnom smatraju sustavi automatskog upravljanja, koji su osnova za automatizaciju rashladnih postrojenja.

Književnost

1. Automatizacija tehnoloških procesa proizvodnje hrane / Ed. E. B. Karpina.

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

3. Petrov. I. K., Soloshchenko M. N., Tsarkov V. N. Instrumenti i sredstva automatizacije za prehrambenu industriju: priručnik.

4. Automatizacija tehnoloških procesa u prehrambenoj industriji. Sokolov.

Jeste li studirali "automatizaciju tehnoloških procesa i proizvodnje", s kim uopće možete zamisliti rad? To vjerojatno ukazuje na ozbiljne nedostatke u vašem obrazovanju, ali pokušajmo to zajedno otkriti. Koristimo svakodnevno automatizirani sustavi a da toga nisam ni shvaćao.

Potreba za automatizacijom - postoji li?

Svaki proizvodni proces je trošak resursa. Zahvaljujući novim tehnologijama i proizvodnim metodama, možemo uštedjeti količinu sirovina i goriva koje ide u proizvodnju proizvoda.

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

Dio problema riješen je prije nekoliko stoljeća, izumom parnih strojeva i proizvodnje transportera. Ali čak i sada još uvijek ima previše radnika u većini radionica na području bivšeg Sovjetskog Saveza. A osim dodatnih troškova, to je ispunjeno "ljudskim faktorom", koji je glavni uzrok većine problema koji se javljaju.

Inženjer ili 5 drugih specijalnosti?

Nakon što ste dobili diplomu na kraju sveučilišta, možete računaj na posao:

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

Profesija inženjera bila je moderna prije 40 godina, sada je malo ljudi spremno razmišljati svojom glavom i preuzeti odgovornost. Naravno, sa svojom diplomom bit ćete vrlo uski stručnjak, popis glavnih zadataka uključivat će implementaciju i razvoj novih sustava upravljanja i kontrole u proizvodnji.

Ali najčešće trebate samo održavati cijeli sustav u radnom stanju, ispraviti manje kvarove koji nastaju i daljnje planiranje rada.

Svi projekti optimizacije ili ažuriranja sustava provodit će se pod vodstvom izravnih nadređenih, trudom cijelog odjela. Stoga ne brinite, već prvog dana nećete biti prisiljeni razviti nešto inovativno ili implementirati potpuno novi način kontrole. Zahtjevi za stručnjacima su sasvim adekvatni, plaće ovise o regiji i industriji.

Izrada i dizajn projekta.

Na dizajneri i konstruktori zadaci su malo drugačiji. Evo već rade novi projekte u gotovo svim fazama razvoja. Prije svega, ti zaposlenici moraju formulirati i postaviti zadatak.

Kada se odredi cilj i opseg budućeg rada, pristupa se izradi općeg plana za provedbu budućeg projekta. Tek tada projektant ima pravo prijeći na detaljnije planove, arhitekturu i izbor sredstava.

A u završnoj fazi i dalje će biti potrebno izraditi dokumentaciju za iste inženjere.

Rad dizajnera ne razlikuje se puno od gore navedenog plana rada, tako da se ne isplati fokusirati se na to. Možemo samo reći da su predstavnici ovih dviju struka nešto bliži teoriji i znanosti, ali i dalje održavaju neposredan kontakt s proizvodnjom i itekako su svjesni konačnog proizvoda svog rada.

Znanstveni suradnici iz područja automatizacije proizvodnje.

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

Ponude privatnih struktura su više plaćene, ali većina ureda zahtijevat će sva prava na rezultate vaše intelektualne aktivnosti. Radeći u vladinoj strukturi, možete provoditi znanstvene aktivnosti, veća je šansa da dobijete neku vrstu priznanja među kolegama. Samo je pitanje ispravnog postavljanja prioriteta.

Voditeljske pozicije i osobna odgovornost.

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

1. Pokušaj pridobijanja naklonosti ostvarenjem vlastitih ambicija i težnji.
2. Visoka razina odgovornosti i osobnih vještina.

Odmah nakon sveučilišta, prva stavka vam neće odgovarati, mladom stručnjaku neće se povjeriti ozbiljan položaj, a nećete se nositi s njim bez određenog iskustva i skupa znanja. Ali bit će problematično prebaciti odgovornost za neuspjeh na nekog drugog.

Zato samo znajte da uz kvalitetno i pravovremeno obavljanje svojih dužnosti možete računati na napredovanje u karijeri, vaša diploma to dopušta. Stoga nikakvi argumenti nadležnih o neskladu između razine obrazovanja neće uspjeti. Ali razmislite isplati li se - dužnosti će se povećati, a razina odgovornosti osjetno će porasti.

Stručnjaci s Fakulteta "Automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje" od prvih tečajeva znaju s kim raditi. Nemojte se sramiti ako ste uspjeli dobiti posao zahvaljujući poznanstvima. Nitko neće držati bezvrijednog stručnjaka na odgovornom mjestu, tako da ovo nije vrlo težak argument.

Video o profesiji

U nastavku videa u okviru programa "Specijalci budućnosti" razmatrat će se tko će raditi nakon završetka fakulteta "Automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje". Koje su nijanse, prednosti i nedostaci ove profesije:

ALATI ZA AUTOMATIZACIJU TEHNOLOŠKIH PROCESA

Pod sredstvom za automatizaciju tehnološkog procesa podrazumijeva se kompleks tehničkih uređaja koji osiguravaju kretanje izvršnih (radnih) organa stroja sa zadanim kinematičkim parametrima (putanja i zakoni gibanja). U općem slučaju, ovaj zadatak se rješava pomoću upravljačkog sustava (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 električni motor kroz glavni mehanizam prijenosa pokreće bregastu osovinu u kontinuiranoj rotaciji. Nadalje, pokreti se prenose odgovarajućim potiskivačima preko prijenosnih mehanizama 1...5 do radnih tijela 1...5. Bregasto vratilo ne samo da osigurava prijenos mehaničke energije na radna tijela, već je i programski nositelj, koji koordinira kretanje potonjeg u vremenu. U stroju s takvom strukturom, pogoni i upravljački sustav integrirani su u jedinstvene mehanizme. Gornja struktura može, na primjer, odgovarati kinematičkom dijagramu prikazanom na slici 2.

Sličan stroj iste namjene i odgovarajuće izvedbe, u principu, može imati blok dijagram prikazan na slici 3.

Automat prikazan na slici 3 radi na sljedeći način. Upravljački sustav izdaje naredbe pogonima 1...5, koji provode kretanje u prostoru radnih tijela 1...5. U tom slučaju upravljački sustav koordinira putanje u prostoru i vremenu. Glavna značajka stroja ovdje je prisutnost jasno definiranog upravljačkog sustava i pogona za svako radno tijelo. U općem slučaju, automat može uključivati ​​senzore koji daju upravljačkom sustavu relevantne informacije potrebne za generiranje razumnih naredbi. Senzori se obično postavljaju ispred radnog tijela ili iza njega (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 isprekidanom linijom) i daju CS-u dodatne informacije (trenutna vrijednost, tlak u cilindru, brzina promjene struje, itd.), koja se koristi za poboljšati kvalitetu kontrole. Takve veze detaljnije se razmatraju u posebnim tečajevima.Prema strukturi (slika 3.) mogu se izgraditi različiti automati koji se međusobno bitno razlikuju. Glavna značajka za njihovu klasifikaciju je tip SU. U općem slučaju, klasifikacija upravljačkih sustava prema principu rada prikazana je na sl.4.

Sustavi ciklusa mogu biti zatvoreni ili otvoreni. Automat, čija su struktura i kinematički dijagram prikazani na sl. 1 i slici 2, ima otvoreni upravljački sustav. Takvi strojevi se često nazivaju "mehaničkim budalama" jer rade sve dok se bregasto vratilo vrti. Upravljački sustav ne kontrolira parametre tehnološkog procesa, a u slučaju deregulacije pojedinih mehanizama stroj nastavlja proizvoditi proizvode, čak i ako je riječ o kvaru. Ponekad može postojati jedan ili više pogona bez povratne informacije u opremi (vidi pogon 3 na slici 3). Slika 5 prikazuje kinematičku shemu stroja s otvorenim sustavom upravljanja i zasebnim pogonima. Automatom s takvom shemom može se upravljati samo na vrijeme (kako bi se osigurao koordiniran početak kretanja radnih tijela na vrijeme) pomoću reprogramabilnog kontrolera, naredbenog uređaja s bregastom osovinom, logičkog sklopa implementiranog na bilo kojoj bazi elemenata (pneumoelementi, releji , mikro krugovi, itd.). Glavni nedostatak kontrole vremena je prisilno precjenjivanje parametara ciklusa stroja i, posljedično, smanjenje produktivnosti. Doista, pri izradi algoritma upravljanja vremenom treba uzeti u obzir moguću nestabilnost rada pogona u smislu vremena odziva, koje nije kontrolirano, precjenjivanjem vremenskih intervala između isporuke upravljačkih naredbi. Inače, može doći do sudara radnih elemenata, na primjer, zbog slučajnog povećanja vremena hoda jednog cilindra i smanjenja vremena hoda drugog cilindra.

U slučajevima kada je potrebno kontrolirati početni i završni položaj radnih tijela (kako bi se, na primjer, isključili njihovi sudari), koriste se ciklički upravljački sustavi s povratnom spregom položaja. Slika 6 prikazuje kinematičku shemu automata s takvim sustavom upravljanja. Referentni signali za sinkronizaciju pokretanja 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 parametri ciklusa (radno vrijeme i vrijeme mirovanja) određeni su isključivo brzinom bregastog vratila, au drugom (sl. 4 i 6) ovise o vremenu odziva svakog cilindra (to je funkcija stanja cilindra i trenutnih parametara koji karakteriziraju tehnološki proces). Međutim, ova shema, u usporedbi sa shemom prikazanom na slici 5, omogućuje povećanje produktivnosti stroja uklanjanjem nepotrebnih vremenskih intervala između izdavanja kontrolnih naredbi.

Sve navedene kinematičke sheme odgovaraju cikličkim sustavima upravljanja. U slučaju kada barem jedan od pogona automata ima pozicijsko, konturno ili adaptivno upravljanje, uobičajeno je zvati ga CS, odnosno pozicijski, konturni ili adaptivni.

Slika 7 prikazuje ulomak kinematičkog dijagrama okretnog stola automata sa sustavom kontrole položaja. Pogon rotacijskog stola RO vrši se elektromagnetom, koji se sastoji od kućišta 1, u kojem su smješteni namot 2 i pomična armatura 3. Povrat armature je osiguran oprugom, a hod je ograničen zaustavljanja 5. Na sidro je postavljen potiskivač 6, koji je pomoću valjka 7, poluge 8 i osovine I spojio na okretni stol RO. Poluga 8 je oprugom 9 povezana s fiksnim tijelom. Pomični element potenciometrijskog senzora položaja 10 čvrsto je povezan s armaturom.

Kada se napon dovede na namot 2, armatura komprimira oprugu i, smanjujući razmak magnetskog kruga, pomiče RO pomoću pravolinijskog mehanizma povezivanja koji se sastoji od valjka 7 i poluge 8. Opruga 9 osigurava snažno zatvaranje valjka i povezanost. Senzor položaja daje CS-u informacije o trenutnim koordinatama RO.

Upravljački sustav povećava struju u namotu dok armatura, a time i RO koji je kruto povezan s njom, ne dosegne zadanu koordinatu, nakon čega se sila opruge uravnotežuje elektromagnetskom vučnom silom. Struktura upravljačkog sustava takvog pogona može, na primjer, izgledati kao na slici 8.

SU radi na sljedeći način. Čitač programa na ulaz pretvarača koordinata ispisuje varijablu x 0 izraženu, na primjer, u binarnom kodu i koja odgovara traženoj koordinati armature motora. Iz izlaza koordinatnih pretvarača, od kojih je jedan senzor povratne sprege, naponi U i U 0 dovode se do uređaja za usporedbu, koji generira signal greške DU, proporcionalan razlici napona na svojim ulazima. Signal pogreške se dovodi na ulaz pojačala snage, koji, ovisno o predznaku i veličini DU, izbacuje struju I na namotu elektromagneta. Ako vrijednost pogreške postane nula, tada se struja stabilizira na odgovarajućoj razini. Čim se izlazna veza iz jednog ili drugog razloga pomakne iz zadane pozicije, trenutna vrijednost počinje se mijenjati na način da je vrati u prvobitni položaj. Dakle, ako upravljački sustav sekvencijalno dodjeljuje pogonu konačan skup M koordinata snimljenih na programskom nosaču, tada će pogon imati M pozicionih točaka. Sustavi cikličkog upravljanja obično imaju dvije točke pozicioniranja za svaku koordinatu (za svaki pogon). U prvim pozicijskim sustavima broj koordinata bio je ograničen brojem potenciometara, od kojih je svaki služio za pohranjivanje određene koordinate. Moderni kontroleri omogućuju postavljanje, pohranu i izlaz u binarnom kodu gotovo neograničen broj točaka pozicioniranja.

Slika 8 prikazuje kinematičku shemu tipičnog elektromehaničkog pogona sa sustavom upravljanja konturom. Takvi pogoni se široko koriste u alatnim strojevima s numeričkim upravljanjem. Kao povratni senzori koriste se tahogenerator (senzor kutne brzine) 6 i induktosin (senzor linearnog pomaka) 7. Očito je da mehanizam prikazan na sl. 8, sustav položaja može kontrolirati (vidi sl.7).

Dakle, prema kinematičkoj shemi, nemoguće je razlikovati sustave kontrole konture i položaja. Činjenica je da u sustavu upravljanja konturom uređaj za programiranje pamti i ne ispisuje skup koordinata, već kontinuiranu funkciju. Dakle, konturni sustav je u biti pozicijski sustav s beskonačnim brojem točaka pozicioniranja i kontroliranim vremenom prijelaza RO s jedne točke na drugu. U sustavima pozicijske i konturne kontrole postoji element prilagodbe, t.j. mogu osigurati pomicanje RO do određene točke ili njegovo kretanje prema zadanom zakonu s različitim reakcijama na njega iz okoline.

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

U praksi je kod projektiranja automatskog stroja ili automatske linije iznimno važno odabrati pogone mehanizama i upravljačkih sustava u fazi idejnog projekta. Ovaj zadatak je višekriterijski. Obično se odabir pogona i upravljačkih sustava provodi prema sljedećim kriterijima:

n trošak;

n pouzdanost;

n mogućnost održavanja;

n konstruktivni i tehnološki kontinuitet;

n sigurnost od požara i eksplozija;

n razina radne buke;

n otpornost na elektromagnetske smetnje (odnosi se na SU);

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

n karakteristike težine i veličine.

Svi pogoni i upravljački sustavi mogu se klasificirati prema vrsti energije koja se koristi. Pogoni suvremenih tehnoloških strojeva obično koriste: električnu energiju (elektromehanički pogoni), energiju komprimiranog zraka (pneumatski pogoni), energiju protoka tekućine (hidraulički pogoni), energiju razrjeđivanja (vakumski pogoni), pogone s motorima s unutarnjim izgaranjem. Ponekad se u strojevima koriste kombinirani pogoni. Na primjer: elektro-pneumatski, pneumo-hidraulični, elektro-hidraulični itd. Kratke usporedne karakteristike pogonskih motora dane su u tablici 1. Osim toga, pri odabiru pogona treba uzeti u obzir prijenosni mehanizam i njegove karakteristike. Dakle, sam motor može biti jeftin, a mehanizam prijenosa može biti skup, pouzdanost motora može biti velika, a pouzdanost mehanizma prijenosa može biti mala i tako dalje.

Najvažniji aspekt odabira vrste pogona je kontinuitet. Tako, na primjer, ako je u novoprojektiranom stroju barem jedan od pogona hidraulički, onda je vrijedno razmotriti mogućnost korištenja hidraulike za druga radna tijela. Ako se hidraulika koristi prvi put, onda se mora imati na umu da će zahtijevati instalaciju pored opreme vrlo skupe i velike hidrauličke stanice u smislu parametara težine i veličine. Isto vrijedi i za pneumatiku. Ponekad je nerazumno položiti pneumatski vod ili čak kupiti kompresor radi jednog pneumatskog pogona u jednom stroju. U pravilu, pri projektiranju opreme treba težiti korištenju iste vrste pogona. U ovom slučaju, osim navedenog, održavanje i popravak uvelike su pojednostavljeni. Dublju usporedbu različitih vrsta pogona i upravljačkih sustava moguće je napraviti tek nakon proučavanja posebnih disciplina.

Pitanja za samokontrolu

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

2. Navedite glavne komponente automatskog proizvodnog stroja.

3. Što je funkcioniralo kao nositelj programa u automatima prvog ciklusa?

4. Kakva je evolucija automatskih proizvodnih strojeva?

5. Navedite vrste upravljačkih sustava koji se koriste u procesnoj opremi.

6. Što je zatvorena i otvorena SU?

7. Koje su glavne značajke cikličkog SU?

8. Koja je razlika između pozicijskih i konturnih sustava upravljanja?

9. Koje SS se nazivaju adaptivnim?

10. Koji su glavni elementi pogona stroja?

11. Po čemu se razvrstavaju pogoni strojeva?

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

13. Navedite kriterije za usporedbu pogona i upravljačkih sustava.

14. Navedite primjer zatvorenog cikličkog pogona.

U glavnim smjerovima gospodarskog i društvenog razvoja zadaća je razvoj proizvodnje elektroničkih upravljačkih i telemehaničkih uređaja, aktuatora, instrumenata i senzora integriranih sustava automatizacije za složene tehnološke procese, jedinice, strojeve i opremu. U svemu tome mogu pomoći automatizirani sustavi upravljanja.

Automatizirani upravljački sustav ili automatizirani upravljački sustav - skup hardvera i softvera dizajniranih za upravljanje različitim procesima unutar tehnološkog procesa, proizvodnje, poduzeća. ACS se koriste u raznim industrijama, energetici, transportu itd. Izraz automatiziran, za razliku od pojma automatski, naglašava očuvanje nekih funkcija od strane ljudskog operatera, bilo najopćenitije prirode, postavljanja ciljeva, ili neprikladnih za automatizacija.

Iskustvo stečeno u stvaranju automatiziranih i automatskih upravljačkih sustava pokazuje da se upravljanje različitim procesima temelji na nizu pravila i zakona, od kojih su neki zajednički tehničkim uređajima, živim organizmima i društvenim pojavama.

Automatizirani sustav upravljanja procesima.

Sustav automatiziranog upravljanja procesima (skraćeno APCS) je skup hardvera i softvera dizajniranih za automatizaciju upravljanja procesnom opremom u industrijskim poduzećima. Može se povezati s globalnijim automatiziranim sustavom upravljanja poduzećem (AMS).

Pod sustavom upravljanja procesom obično se podrazumijeva složeno rješenje koje osigurava automatizaciju glavnih tehnoloških operacija tehnološkog procesa u proizvodnji u cjelini ili u pojedinim njezinim dijelovima, čime se proizvodi relativno cjelovit proizvod.

Pojam "automatiziran" za razliku od pojma "automatski" naglašava potrebu ljudskog sudjelovanja u pojedinim operacijama, kako radi održavanja kontrole nad procesom, tako i zbog složenosti ili neprikladnosti automatizacije pojedinih operacija.

Komponente sustava upravljanja procesima mogu biti odvojeni sustavi automatskog upravljanja (ACS) i automatizirani uređaji povezani u jedan kompleks. Sustav upravljanja procesom u pravilu ima jedinstveni upravljački sustav za tehnološki proces u obliku jedne ili više upravljačkih ploča, sredstava za obradu i arhiviranje informacija o tijeku procesa, tipičnih elemenata automatizacije: senzora, upravljačkih uređaja, aktuatori. Industrijske mreže služe za informacijsku komunikaciju svih podsustava.

Automatizacija tehnološkog procesa je skup metoda i sredstava namijenjenih implementaciji sustava ili sustava koji omogućuju upravljanje samim tehnološkim procesom bez izravnog sudjelovanja osobe, ili prepuštajući osobi pravo donošenja najodgovornijih odluka.

Klasifikacija ACS-a

U stranoj literaturi može se pronaći prilično zanimljiva klasifikacija sustava upravljanja procesima, prema kojoj se svi sustavi upravljanja procesima dijele u tri globalne klase:

SCADA (Nadzorna kontrola i prikupljanje podataka). Ovaj se pojam može prevesti na ruski kao "telemehanički sustav", "telemetrijski sustav" ili "sustav nadzora". Po mom mišljenju, posljednja definicija najtočnije odražava bit i svrhu sustava - kontrolu i praćenje objekata uz sudjelovanje dispečera.

Ovdje je potrebno neko objašnjenje. Pojam SCADA često se koristi u užem smislu: mnogi se kao takav odnose na softverski paket za vizualizaciju procesa. Međutim, u ovom dijelu, pod riječju SCADA ćemo razumjeti cijelu klasu upravljačkih sustava.

PLC (programabilni logički kontroler). Na ruski se prevodi kao "programabilni logički kontroler" (ili skraćeno PLC).

Ovdje, kao iu prethodnom slučaju, postoji nejasnoća. Pojam PLC često se odnosi na hardverski modul za implementaciju automatiziranih algoritama upravljanja. Međutim, izraz PLC ima općenitije značenje i često se koristi za označavanje cijele klase sustava.

DCS (Distributed Control System). Distributed Control System (DCS) na ruskom. Nema tu zabune, sve je jasno.

Pošteno radi, treba napomenuti da ako početkom 90-ih takva klasifikacija nije izazvala kontroverze, sada je mnogi stručnjaci smatraju vrlo uvjetnom. To je zbog činjenice da su posljednjih godina uvedeni hibridni sustavi, koji se prema nizu karakteristika mogu pripisati i jednoj i drugoj klasi.

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

Glavni ciljevi automatizacije tehnoloških procesa su:

· Povećanje učinkovitosti proizvodnog procesa.

· Povećana sigurnost.

· Povećanje ekološke prihvatljivosti.

· Povećanje ekonomije.

Postizanje ciljeva ostvaruje se rješavanjem sljedećih zadataka:

Poboljšanje kvalitete regulacije

Poboljšanje dostupnosti opreme

Poboljšanje ergonomije rada procesnih operatera

Osiguravanje pouzdanosti informacija o materijalnim komponentama korištenim u proizvodnji (uključujući upravljanje katalogom)

Pohranjivanje informacija o tijeku tehnološkog procesa i izvanrednim situacijama

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

U pravilu se kao rezultat automatizacije tehnološkog procesa stvara automatizirani sustav upravljanja procesom.

Sustav automatiziranog upravljanja procesima (APCS) je skup softvera i hardvera dizajniranih za automatizaciju upravljanja procesnom opremom u poduzećima. Može biti povezan s globalnijim automatiziranim sustavom upravljanja poduzećem (EMS).

Pod sustavom upravljanja procesom obično se podrazumijeva složeno rješenje koje osigurava automatizaciju glavnih tehnoloških operacija tehnološkog procesa u proizvodnji, u cjelini ili u pojedinim dijelovima, čime se proizvodi relativno cjelovit proizvod.

Pojam "automatiziran" za razliku od pojma "automatski" naglašava mogućnost ljudskog sudjelovanja u pojedinim operacijama, kako radi održavanja ljudske kontrole nad procesom, tako i zbog složenosti ili neprikladnosti automatizacije pojedinih operacija.

Komponente sustava upravljanja procesima mogu biti odvojeni sustavi automatskog upravljanja (ACS) i automatizirani uređaji povezani u jedan kompleks. Sustav upravljanja procesom u pravilu ima jedinstveni sustav upravljanja tehnološkim procesom u obliku jedne ili više upravljačkih ploča, sredstava za obradu i arhiviranje informacija o procesu, tipičnih elemenata automatizacije: senzora, regulatora, aktuatora. Industrijske mreže služe za informacijsku komunikaciju svih podsustava.

Zbog razlike u pristupima razlikuje se automatizacija sljedećih tehnoloških procesa:

Automatizacija kontinuiranih tehnoloških procesa (Process Automation)

Automatizacija diskretnih tehnoloških procesa (Factory Automation)

Automatizacija hibridnih tehnoloških procesa (Hybrid Automation)