L'automazione dei processi tecnologici è ridurre o eliminare lavoro manuale, spese per l'installazione, il bloccaggio e la rimozione di parti, il controllo della macchina e il controllo dimensionale.
L'automazione viene eseguita nelle seguenti aree:
a) automazione di singole macchine e unità, che viene effettuata sia nella progettazione di apparecchiature di nuova creazione, sia nell'ammodernamento di quella operativa;
b) la realizzazione di linee automatiche per la fabbricazione di un particolare pezzo o prodotto;
c) l'organizzazione di officine automatiche e imprese per la produzione di prodotti prodotti in grandi quantità.
L'automazione delle singole macchine prevede un grado variabile di partecipazione del lavoratore all'esecuzione dell'operazione. Sono in fase di realizzazione macchine utensili con ciclo semiautomatico, durante il cui funzionamento le funzioni dell'operatore sono di installare il pezzo, avviare la macchina e rimuovere il pezzo lavorato. Un esempio sono i torni e le macchine multitaglio e dentatrice a ciclo automatico, dotati di dispositivi che garantiscono il funzionamento della macchina senza l'intervento del lavoratore; torni a torretta; macchine per la rettifica di superfici terminali di fasce elastiche, ecc.

Il modo più semplice per automatizzare è dotare le macchine di battute longitudinali e trasversali, flettenti, righelli di riferimento, finecorsa e interruttori automatici, dispositivi automatici per la ravvivatura della mola, pinze idrauliche o pneumatiche, dispositivi di carico, comandi automatici, ecc.
Le linee di produzione per la lavorazione di pezzi di massa vengono create utilizzando apparecchiature con vari gradi di automazione. Linee di produzione automatiche possono essere create sulla base delle attrezzature esistenti dotando le macchine utensili di impianti di trasporto e carico automatici. Tuttavia, quando si producono parti complesse lavorate su macchine utensili tipi diversi, l'organizzazione di una linea automatica basata su macchine esistenti può essere costosa e difficoltosa. Pertanto, la maggior parte delle linee automatiche vengono completate da aggregati, scopo speciale e macchine universali, le cui progettazioni prevedono la possibilità di inserirle in linee automatiche.
Nelle linee automatiche, gli operatori solitamente lavorano alla prima operazione (impostazione del pezzo) e così via ultima operazione(rimozione della parte). Il resto dei lavoratori, i regolatori, sono impegnati nella regolazione delle macchine, nel cambio degli strumenti e nella risoluzione dei problemi che si presentano.

Il vantaggio delle linee automatiche è la riduzione del costo del lavoro, una maggiore produttività, un minor costo dei prodotti, la riduzione del ciclo produttivo, il volume degli arretrati e la riduzione della necessità di spazio produttivo.
Nell'industria automobilistica e dei trattori, l'ingegneria agricola, la produzione di cuscinetti a sfera, prodotti in metallo, linee automatiche sono sempre più utilizzate non solo per la lavorazione di parti, ma anche per la produzione di grezzi, lo stampaggio a freddo di parti e l'assemblaggio di assiemi. La progettazione dei processi tecnologici per la lavorazione di parti su linee di macchine automatiche dovrebbe essere eseguita tenendo conto delle caratteristiche della manutenzione automatica delle macchine utensili. È necessario impegnarsi per semplificare la linea e renderla più affidabile, prevedere la possibilità di creare negli azionamenti tra le operazioni un determinato stock di parti che garantisca il funzionamento della linea quando una delle macchine viene regolata, per facilitare il condizioni per il cambio degli utensili, per garantire una buona rimozione dei trucioli, la disponibilità di nodi per la riparazione e la regolazione. In in gran numero operazioni, si consiglia di dividere la linea in più parti, unendo in esse operazioni omogenee (fresatura, foratura, alesatura, ecc.).
bel posto nell'automazione dei processi tecnologici è l'introduzione di macchine utensili, unità e linee con gestione del programma. Il metodo più semplice di controllo del programma su torni automatici e semiautomatici è controllare tutti i movimenti della macchina utilizzando alberi a camme con camme. L'impostazione dell'albero a camme e delle camme determina il programma della macchina.

Sui torni a copiatura, idro ed elettrocopiatrice, il programma per il movimento della pinza è impostato dalla copiatrice. Vengono prodotte macchine utensili in cui il programma per la movimentazione dei corpi di lavoro viene redatto sotto forma di una scheda perforata e inserito nel lettore. Questo dispositivo trasmette i comandi attraverso un dispositivo elettronico ad attuatori che includono alcuni meccanismi della macchina. Le macchine utensili hanno un dispositivo simile, in cui il programma viene registrato su nastro magnetico. La registrazione del programma dei movimenti dei corpi di lavoro su tali macchine può essere effettuata durante la lavorazione della prima parte da un lavoratore altamente qualificato; il programma viene quindi riprodotto un numero illimitato di volte dal lettore.

Le linee automatiche di molte macchine funzionano anche come macchine a controllo numerico. Il programma di queste linee viene impostato impostando il sistema di finecorsa, relè elettrici, idraulici e pneumatici e altre apparecchiature. Stanno guadagnando popolarità macchine utensili e linee automatiche, in cui il controllo dei corpi di lavoro viene effettuato da macchine calcolatrici che operano secondo un determinato programma.
Le macchine utensili con controllo del programma forniscono l'automazione del processo di elaborazione, riducono i tempi di elaborazione, aumentano la produttività del lavoro. Il cambio di macchine con controllo del programma, lavorando con schede perforate o nastro magnetico, non richiede molto tempo. Ciò consente di automatizzare i processi di produzione di parti prodotte in piccoli lotti.

Il materiale dell'articolo è scritto sulla base della fonte letteraria "Tecnologia per la produzione di motori a combustione interna" M. L. Yagudin

L'introduzione diffusa dell'automazione è il modo più efficace per aumentare la produttività del lavoro.

In molte strutture, per organizzare il corretto processo tecnologico, è necessario mantenere a lungo i valori impostati dei vari parametri. parametri fisici o cambiarli nel tempo secondo una certa legge. A causa di varie influenze esterne sull'oggetto, questi parametri si discostano da quelli specificati. L'operatore o il conducente deve influenzare l'oggetto in modo tale che i valori dei parametri regolabili non vadano oltre i limiti consentiti, ovvero controllare l'oggetto. Funzioni separate dell'operatore possono essere eseguite da vari dispositivi automatici. Il loro impatto sull'oggetto viene effettuato al comando di una persona che controlla lo stato dei parametri. Tale controllo è chiamato automatico. Per escludere completamente una persona dal processo di controllo, il sistema deve essere chiuso: i dispositivi devono monitorare la deviazione del parametro controllato e, di conseguenza, dare un comando per controllare l'oggetto. Tale sistema di controllo chiuso è chiamato sistema di controllo automatico (ACS).

I primi più semplici sistemi di controllo automatico per mantenere i valori impostati del livello del liquido, della pressione del vapore e della velocità di rotazione apparvero nella seconda metà del XVIII secolo. con lo sviluppo motori a vapore. Creazione del primo regolatori automaticiè andato intuitivamente ed è stato merito dei singoli inventori. Per ulteriori sviluppi strumenti di automazione necessari metodi per il calcolo dei regolatori automatici. Già nella seconda metà del XIX sec. è stata creata una teoria coerente del controllo automatico, basata su metodi matematici. Nelle opere di DK Maxwell "On Regulators" (1866) e I.A. Vyshnegradsky "On the General Theory of Regulators" (1876), "On Regulators of Direct Action" (1876), i regolatori e l'oggetto della regolamentazione sono considerati per la prima volta come un unico sistema dinamico. La teoria del controllo automatico è in continua espansione e approfondimento.

L'attuale fase di sviluppo dell'automazione è caratterizzata da una significativa complicazione delle attività di controllo automatico: un aumento del numero di parametri regolabili e della relazione tra oggetti regolati; aumentando la precisione richiesta della regolazione, la loro velocità; aumento del controllo remoto, ecc. Questi compiti possono essere risolti solo sulla base della moderna tecnologia elettronica, dell'introduzione diffusa di microprocessori e computer universali.

La diffusa introduzione dell'automazione negli impianti frigoriferi è iniziata solo nel XX secolo, ma già negli anni '60 sono stati realizzati grandi impianti completamente automatizzati.

Per gestire vari processi tecnologiciè necessario mantenere entro i limiti dati, e talvolta mutare secondo una certa legge il valore di uno o più quantità fisiche. Allo stesso tempo, è necessario garantire che non si verifichino modalità operative pericolose.

Un dispositivo in cui ha luogo un processo che richiede una regolazione continua è chiamato oggetto controllato, o in breve oggetto (Fig. 1a).

Una grandezza fisica, il cui valore non deve andare oltre determinati limiti, è chiamata parametro controllato o controllato ed è indicato con la lettera X. Può essere temperatura t, pressione p, livello del liquido H, umidità relativa? ecc. Il valore iniziale (impostato) del parametro controllato sarà indicato con X 0 . A causa di influenze esterne sull'oggetto, il valore effettivo di X può discostarsi da X 0 specificato. La quantità di deviazione del parametro controllato dal suo valore iniziale è chiamata mancata corrispondenza:

L'influenza esterna sull'oggetto, che non dipende dall'operatore e aumenta il mismatch, è chiamata carico ed è indicata con Mn (o QH - quando noi stiamo parlando sotto carico termico).

Per ridurre il mismatch, è necessario esercitare un effetto sull'oggetto opposto al carico. L'impatto organizzato sull'oggetto, che riduce il mismatch, è chiamato impatto normativo - M p (o Q P - con esposizione termica).

Il valore del parametro X (in particolare X 0) rimane costante solo quando l'ingresso di controllo è uguale al carico:

X \u003d const solo quando M p \u003d M n.

Questa è la legge fondamentale della regolazione (sia manuale che automatica). Per ridurre il mismatch positivo è necessario che M p sia maggiore in valore assoluto di M n. E viceversa, quando M p<М н рассогласование увеличивается.

Sistemi automatici. Con il controllo manuale, per modificare l'azione di controllo, il conducente deve talvolta eseguire una serie di operazioni (apertura o chiusura di valvole, avviamento di pompe, compressori, modifica delle loro prestazioni, ecc.). Se queste operazioni vengono eseguite da dispositivi automatici al comando di una persona (ad esempio premendo il pulsante "Start"), questo metodo di funzionamento è chiamato controllo automatico. Uno schema complesso di tale controllo è mostrato in Fig. 1b, gli elementi 1, 2, 3 e 4 trasformano un parametro fisico in un altro, più conveniente per il trasferimento all'elemento successivo. Le frecce indicano la direzione dell'impatto. Il segnale di ingresso per il controllo automatico X può essere la pressione di un pulsante, lo spostamento della maniglia del reostato, ecc. Per aumentare la potenza del segnale trasmesso, è possibile fornire energia E aggiuntiva ai singoli elementi.

Per controllare l'oggetto, il conducente (operatore) deve ricevere continuamente informazioni dall'oggetto, ovvero controllare: misurare il valore del parametro regolabile X e calcolare la quantità di disadattamento?X. Questo processo può anche essere automatizzato (controllo automatico), ovvero installare dispositivi che visualizzeranno, registreranno il valore di ?X o daranno un segnale quando ?X supera i limiti consentiti.

Le informazioni ricevute dall'oggetto (catena 5--7) sono chiamate feedback e il controllo automatico è chiamato comunicazione diretta.

Con il controllo automatico e il controllo automatico, l'operatore deve solo guardare gli strumenti e premere un pulsante. È possibile automatizzare questo processo per fare a meno di un operatore? Si scopre che è sufficiente applicare il segnale di uscita di controllo automatico Xk all'ingresso di controllo automatico (all'elemento 1) affinché il processo di controllo diventi completamente automatizzato. Quando questo elemento 1 confronta il segnale X con un dato X 3 . Maggiore è il mismatch X, maggiore è la differenza tra X e --X 3 e di conseguenza aumenta l'effetto regolatorio di M p.

I sistemi di controllo automatico con un circuito di influenza chiuso, in cui l'azione di controllo viene generata in base alla mancata corrispondenza, sono chiamati sistema di controllo automatico (ACS).

Gli elementi di controllo automatico (1--4) e di controllo (5--7) a circuito chiuso formano un regolatore automatico. Pertanto, il sistema di controllo automatico è costituito da un oggetto e da un controller automatico (Fig. 1c). Un controllore automatico (o semplicemente un controllore) è un dispositivo che percepisce un disadattamento e agisce su un oggetto in modo da ridurre tale disadattamento.

In base alla finalità di impatto sull'oggetto si distinguono i seguenti sistemi di controllo:

a) stabilizzante

b) software,

c) guardare

d) ottimizzazione.

I sistemi di stabilizzazione mantengono costante il valore del parametro controllato (entro i limiti specificati). La loro impostazione è costante.

Sistemi software i controlli hanno un'impostazione che cambia nel tempo in base a un determinato programma.

A sistemi di tracciamento l'impostazione cambia continuamente a seconda di alcuni fattori esterni. Negli impianti di condizionamento, ad esempio, è più vantaggioso mantenere una temperatura ambiente più alta nelle giornate calde rispetto a quelle fresche. Pertanto, è opportuno modificare continuamente l'impostazione in base alla temperatura esterna.

A sistemi di ottimizzazione le informazioni che arrivano al controllore dall'oggetto e dall'ambiente esterno vengono pre-elaborate per determinare il valore più vantaggioso del parametro controllato. L'impostazione cambia di conseguenza.

Per mantenere il valore impostato del parametro controllato X 0, oltre ai sistemi di controllo automatico, viene talvolta utilizzato un sistema di tracciamento automatico del carico (Fig. 1, d). In questo sistema, il controllore percepisce la variazione del carico, e non il mismatch, fornendo un'uguaglianza continua M p = M n. Teoricamente, X 0 = const è esattamente fornito. Tuttavia, in pratica, a causa di varie influenze esterne sugli elementi del regolatore (interferenza), l'uguaglianza M R = M n può essere violata. La mancata corrispondenza ?X che si verifica in questo caso risulta essere molto maggiore rispetto al sistema di controllo automatico, poiché non c'è feedback nel sistema di tracciamento del carico, ovvero non risponde alla mancata corrispondenza?X.

Nei sistemi automatici complessi (Fig. 1, e), insieme ai circuiti principali (diretto e feedback), potrebbero esserci circuiti aggiuntivi di diretto e feedback. Se la direzione della catena aggiuntiva coincide con quella principale, viene chiamata retta (catene 1 e 4); se le direzioni delle influenze non coincidono, si verifica un feedback aggiuntivo (circuiti 2 e 3). L'ingresso del sistema automatico è considerato la forza motrice, l'uscita è il parametro regolabile.

Oltre al mantenimento automatico dei parametri entro i limiti specificati, è anche necessario proteggere gli impianti dalle modalità pericolose, che viene eseguita dai sistemi di protezione automatica (ACS). Possono essere preventivi o di emergenza.

La protezione preventiva agisce sui dispositivi di controllo o sui singoli elementi del regolatore prima dell'inizio di una modalità pericolosa. Ad esempio, in caso di interruzione dell'alimentazione idrica al condensatore, è necessario arrestare il compressore senza attendere un aumento di pressione di emergenza.

La protezione di emergenza percepisce lo scostamento del parametro impostabile e, quando il suo valore diventa pericoloso, spegne uno dei nodi del sistema in modo che il mismatch non aumenti più. Quando viene attivata la protezione automatica, il normale funzionamento del sistema di controllo automatico si interrompe e il parametro controllato supera solitamente i limiti consentiti. Se, dopo l'attivazione della protezione, il parametro controllato è tornato nella zona specificata, il sistema di controllo automatico può riaccendere il nodo disconnesso e il sistema di controllo continua a funzionare normalmente (protezione riutilizzabile).

Nelle strutture di grandi dimensioni, viene utilizzato più spesso SAS una tantum, ovvero, dopo che il parametro controllato è tornato nella zona consentita, i nodi disabilitati dalla protezione stessa non vengono più attivati.

SAZ è solitamente abbinato ad un allarme (generale o differenziato, cioè indicante la causa dell'operazione). I vantaggi dell'automazione. Per svelare i vantaggi dell'automazione, confrontiamo, ad esempio, i grafici delle variazioni di temperatura nella camera di refrigerazione durante il controllo manuale e automatico (Fig. 2). Lasciare che la temperatura richiesta nella camera sia compresa tra 0 e 2°C. Quando la temperatura raggiunge 0°C (punto 1), il conducente ferma il compressore. La temperatura inizia a salire, e quando sale a circa 2°C, il driver riaccende il compressore (punto 2). Dal grafico si evince che a causa di accensioni o arresti prematuri del compressore, la temperatura in camera supera i limiti consentiti (punti 3, 4, 5). Con frequenti aumenti di temperatura (sezione A), la durata di conservazione consentita si riduce, la qualità dei prodotti deperibili si deteriora. La bassa temperatura (sezione B) provoca il restringimento dei prodotti e talvolta ne riduce il sapore; inoltre, il funzionamento aggiuntivo del compressore spreca elettricità, acqua di raffreddamento, usura prematura del compressore.

Con la regolazione automatica, l'interruttore della temperatura si accende e arresta il compressore a 0 e +2 °C.

Anche le funzioni principali dei dispositivi di protezione svolgono in modo più affidabile di una persona. Il conducente potrebbe non notare un rapido aumento della pressione nel condensatore (a causa dell'interruzione dell'alimentazione idrica), un malfunzionamento della pompa dell'olio, ecc., mentre i dispositivi reagiscono a questi malfunzionamenti all'istante. È vero, in alcuni casi, è più probabile che i problemi vengano notati dall'autista, sentirà bussare a un compressore difettoso, sentirà una perdita di ammoniaca locale. Tuttavia, l'esperienza operativa ha dimostrato che le installazioni automatiche funzionano in modo molto più affidabile.

Pertanto, l'automazione offre i seguenti vantaggi principali:

1) si riduce il tempo dedicato alla manutenzione;

2) il regime tecnologico richiesto è mantenuto in modo più accurato;

3) si riducono i costi di esercizio (per elettricità, acqua, riparazioni, ecc.);

4) aumenta l'affidabilità degli impianti.

Nonostante questi vantaggi, l'automazione è fattibile solo se è economicamente giustificata, ovvero i costi associati all'automazione sono compensati dai risparmi derivanti dalla sua implementazione. Inoltre, è necessario automatizzare processi, il cui normale svolgimento non può essere assicurato con il controllo manuale: processi tecnologici precisi, lavoro in ambiente nocivo o esplosivo.

Di tutti i processi di automazione, il controllo automatico è della massima importanza pratica. Pertanto, sono principalmente considerati sistemi di controllo automatici, che sono alla base dell'automazione degli impianti di refrigerazione.

Letteratura

1. Automazione dei processi tecnologici di produzione alimentare / Ed. EB Karpina.

2. Dispositivi automatici, regolatori e macchine di controllo: Manuale / Ed. BD Kosharsky.

3. Petrov. I. K., Soloshchenko M. N., Tsarkov V. N. Strumenti e mezzi di automazione per l'industria alimentare: un manuale.

4. Automazione dei processi tecnologici nell'industria alimentare. Sokolov.

Hai studiato "automazione dei processi tecnologici e delle produzioni", con chi ti immagini di lavorare? Questo probabilmente indica gravi lacune nella tua istruzione, ma proviamo a capirlo insieme. Usiamo quotidianamente sistemi automatizzati senza nemmeno accorgersene.

La necessità di automazione - c'è?

Qualsiasi processo produttivo è un costo delle risorse. Grazie a nuove tecnologie e metodi di produzione, possiamo risparmiare la quantità di materie prime e carburante che va nella fabbricazione dei prodotti.

Ma che dire delle risorse umane? Dopotutto, specialisti altamente qualificati possono essere coinvolti nell'attuazione di altri progetti e il controllo stesso del trasportatore da parte dei lavoratori è un piacere costoso, che aumenta il prezzo del prodotto finale.

Parte del problema è stato risolto alcuni secoli fa, con l'invenzione dei motori a vapore e della produzione di nastri trasportatori. Ma anche adesso, ci sono ancora troppi lavoratori nella maggior parte delle officine nel territorio dell'ex Unione Sovietica. E oltre ai costi aggiuntivi, questo è irto di un "fattore umano", che è la causa principale della maggior parte dei problemi che si verificano.

Ingegnere o altre 5 specialità?

Dopo aver ricevuto un diploma alla fine dell'università, puoi contare su una posizione:

1. Ingegnere.
2. Progettista.
3. Costruttore.
4. Ricercatore.
5. Capo del dipartimento di sviluppo.
6. Impiegato del reparto operativo.

La professione di ingegnere era di moda 40 anni fa, ora poche persone sono pronte a pensare con la testa e ad assumersi le responsabilità. Naturalmente, con il tuo diploma sarai uno specialista molto ristretto, l'elenco delle attività principali includerà l'implementazione e lo sviluppo di nuovi sistemi di gestione e controllo in produzione.

Ma molto spesso, è sufficiente mantenere l'intero sistema in condizioni di lavoro, correggere piccoli malfunzionamenti che si verificano e un'ulteriore pianificazione del lavoro.

Eventuali progetti di ottimizzazione o aggiornamento del sistema saranno realizzati sotto la direzione dei diretti superiori, gli sforzi dell'intero dipartimento. Quindi non preoccuparti, il primo giorno non sarai costretto a sviluppare qualcosa di innovativo o ad implementare un modo completamente nuovo di controllare. I requisiti per gli specialisti sono abbastanza adeguati, i salari dipendono dalla regione e dal settore.

Sviluppo e progettazione del progetto.

In progettisti e costruttori i compiti sono leggermente diversi. Qui stanno già facendo nuovo progetti in quasi tutte le fasi di sviluppo. Prima di tutto, questi dipendenti sono tenuti a formulare e impostare un compito.

Quando vengono determinati l'obiettivo e la portata del lavoro futuro, iniziano a redigere un piano generale per l'attuazione del progetto futuro. Solo allora il progettista ha il diritto di passare a progetti, architettura e scelta dei fondi più dettagliati.

E nella fase finale, sarà ancora necessario redigere la documentazione per gli stessi ingegneri.

Il lavoro del designer non è molto diverso dal piano di lavoro di cui sopra, quindi non vale la pena concentrarsi su questo. Possiamo solo dire che i rappresentanti di queste due professioni sono un po' più vicini alla teoria e alla scienza, ma mantengono comunque un contatto diretto con la produzione e sono ben consapevoli del prodotto finale del loro lavoro.

Collaboratori di ricerca nel campo dell'automazione della produzione.

E ora è il momento di parlare di chi ama i camici bianchi e i laboratori scientifici. In realtà si tratta matematica nella sua forma più pura. Progettazione, creazione e miglioramento di modelli, nuovi algoritmi. La capacità di risolvere tali problemi teorici, talvolta un po' avulsi dalla realtà, si manifesta anche a scuola o all'università. Se lo noti dietro di te, dovresti valutare adeguatamente le tue capacità e trovarti un posto nel centro di ricerca.

Le offerte delle strutture private sono più remunerative, ma la maggior parte degli uffici richiederà tutti i diritti sui risultati della tua attività intellettuale. Lavorando in una struttura governativa, puoi svolgere attività scientifiche, c'è una maggiore possibilità di ottenere una sorta di riconoscimento tra i colleghi. Si tratta solo di stabilire le tue priorità.

Posizioni di leadership e responsabilità personale.

Puoi contare sulla posizione di capo di un dipartimento o di un progetto in due casi:

1. Un tentativo di ingraziarsi realizzando le proprie ambizioni e aspirazioni.
2. Elevato livello di responsabilità e capacità personali.

Immediatamente dopo l'università, il primo elemento non ti si addice, a un giovane specialista non verrà affidata una posizione seria e non ce la farai senza una certa esperienza e una serie di conoscenze. Ma sarà problematico trasferire la responsabilità del fallimento su qualcun altro.

Quindi sappi solo che con la qualità e il tempestivo svolgimento delle tue funzioni, puoi contare sull'avanzamento di carriera, il tuo diploma lo consente. Pertanto, nessun argomento da parte delle autorità, sulla discrepanza tra il livello di istruzione, non funzionerà. Ma pensa se ne vale la pena: i compiti aumenteranno e il livello di responsabilità aumenterà notevolmente.

I professionisti della Facoltà di "Automazione dei Processi Tecnologici e della Produzione" sanno a chi lavorare fin dai primi corsi. Non vergognarti se sei riuscito a trovare un lavoro grazie a conoscenti. Nessuno manterrà uno specialista senza valore in un posto responsabile, quindi questo non è un argomento molto pesante.

Video sulla professione

Più avanti nel video nell'ambito del programma "Specialisti del futuro", si valuterà chi lavorare dopo la laurea presso la Facoltà di Automazione dei Processi Tecnologici e della Produzione. Quali sono le sfumature, i pro e i contro di questa professione:

STRUMENTI PER L'AUTOMAZIONE DEI PROCESSI TECNOLOGICI

Per mezzo di automazione di processo tecnologico si intende un complesso di dispositivi tecnici che assicurano il movimento degli organi esecutivi (di lavoro) della macchina con determinati parametri cinematici (traiettorie e leggi del moto). Nel caso generale, questo compito viene risolto per mezzo di un sistema di controllo (CS) e di un azionamento del corpo di lavoro. Tuttavia, nelle prime macchine automatiche, era impossibile separare gli azionamenti e il sistema di controllo in moduli separati. Un esempio della struttura di tale macchina è mostrato in Fig.1.

La macchina funziona come segue. Un motore elettrico asincrono attraverso il meccanismo di trasmissione principale aziona l'albero a camme in rotazione continua. Inoltre, i movimenti sono trasmessi dai rispettivi spintori attraverso i meccanismi di trasmissione 1...5 ai corpi di lavoro 1...5. L'albero a camme fornisce non solo il trasferimento di energia meccanica ai corpi di lavoro, ma è anche un vettore di programma, coordinando nel tempo il movimento di questi ultimi. In una macchina con tale struttura, gli azionamenti e il sistema di controllo sono integrati in singoli meccanismi. La struttura di cui sopra può, ad esempio, corrispondere allo schema cinematico mostrato in Fig. 2.

Una macchina simile con lo stesso scopo e prestazioni corrispondenti, in linea di principio, può avere uno schema a blocchi mostrato in Fig. 3.

L'automa mostrato in Fig. 3 funziona come segue. Il sistema di controllo impartisce comandi agli azionamenti 1...5, che effettuano il movimento nello spazio dei corpi di lavoro 1...5. In questo caso, il sistema di controllo coordina le traiettorie nello spazio e nel tempo. La caratteristica principale della macchina qui è la presenza di un sistema di controllo e di azionamenti chiaramente definiti per ogni corpo di lavoro. Nel caso generale, l'automa può includere sensori che forniscono al sistema di controllo le informazioni pertinenti necessarie per generare comandi ragionevoli. I sensori sono solitamente installati davanti al corpo di lavoro o dopo di esso (sensori di posizione, accelerometri, sensori di velocità angolare, forza, pressione, temperatura, ecc.). A volte i sensori si trovano all'interno dell'azionamento (in Fig. 3 il canale di trasmissione delle informazioni è indicato da una linea tratteggiata) e forniscono al CS informazioni aggiuntive (valore attuale, pressione della bombola, tasso di variazione della corrente, ecc.), che vengono utilizzate per migliorare la qualità del controllo. Tali connessioni sono considerate più in dettaglio in corsi speciali Secondo la struttura (Fig. 3), è possibile costruire una varietà di automi, fondamentalmente diversi l'uno dall'altro. La caratteristica principale per la loro classificazione è il tipo di SU. Nel caso generale, la classificazione dei sistemi di controllo secondo il principio di funzionamento è mostrata in Fig.4.

I sistemi a ciclo possono essere chiusi o aperti. L'automa, la cui struttura e schema cinematico sono mostrati rispettivamente in Fig. 1 e Fig. 2, ha un sistema di controllo aperto. Tali macchine sono spesso indicate come "pazzi meccanici" perché funzionano fintanto che l'albero a camme gira. Il sistema di controllo non controlla i parametri del processo tecnologico e, in caso di deregolamentazione dei singoli meccanismi, la macchina continua a produrre prodotti, anche se si tratta di un difetto. A volte potrebbero esserci uno o più azionamenti senza feedback nell'apparecchiatura (vedere l'unità 3 in Fig. 3). La figura 5 mostra lo schema cinematico della macchina con un sistema di controllo ad anello aperto e azionamenti separati. Un automa con un tale schema può essere controllato solo nel tempo (per garantire l'avvio coordinato nel tempo del movimento dei corpi di lavoro) utilizzando un controller riprogrammabile, un dispositivo di comando con un albero a camme, un circuito logico implementato su qualsiasi base di elemento (pneumoelementi, relè , microcircuiti, ecc.). Il principale svantaggio del controllo del tempo è la sovrastima forzata dei parametri di ciclo della macchina e, di conseguenza, una diminuzione della produttività. Infatti, nella creazione di un algoritmo di controllo del tempo, si deve tenere conto della possibile instabilità del funzionamento degli azionamenti in termini di tempo di risposta, che non è controllato, sovrastimando gli intervalli di tempo tra l'erogazione dei comandi di controllo. In caso contrario, può verificarsi una collisione degli elementi di lavoro, ad esempio a causa di un aumento accidentale del tempo di corsa di un cilindro e di una diminuzione del tempo di corsa dell'altro cilindro.

Nei casi in cui è necessario controllare le posizioni iniziali e finali dei corpi di lavoro (per escluderne ad esempio le collisioni), vengono utilizzati sistemi di controllo ciclico con feedback di posizione. La figura 6 mostra uno schema cinematico di un automa con un tale sistema di controllo. I segnali di riferimento per la sincronizzazione degli azionamenti dei corpi di lavoro 1...5 provengono dai sensori di posizione 7...16. A differenza della macchina con struttura e schema cinematico di Fig. 1 e 2, questa macchina ha un ciclo meno stabile. Nel primo caso tutti i parametri del ciclo (tempi di lavoro e di fermo) sono determinati unicamente dalla velocità dell'albero a camme, nel secondo (Fig. 4 e 6) dipendono dal tempo di risposta di ciascun cilindro (è funzione dello stato del cilindro e gli attuali parametri che caratterizzano il processo tecnologico). Tuttavia, questo schema, rispetto allo schema mostrato in Fig. 5, consente di aumentare la produttività della macchina eliminando inutili intervalli di tempo tra l'emissione dei comandi di controllo.

Tutti i suddetti schemi cinematici corrispondono a sistemi di controllo ciclici. Nel caso in cui almeno uno degli azionamenti dell'automa abbia un controllo posizionale, di contorno o adattivo, allora è consuetudine chiamarlo CS, rispettivamente, posizionale, di contorno o adattivo.

La figura 7 mostra un frammento del diagramma cinematico della piattaforma girevole di un automa con sistema di controllo della posizione. L'azionamento della tavola rotante RO è effettuato da un elettromagnete, costituito da un alloggiamento 1, in cui sono alloggiati l'avvolgimento 2 e l'ancora mobile 3. Il ritorno dell'ancora è fornito da una molla, e la corsa è limitata da arresti 5. Sull'ancora è installato uno spintore 6, il quale, tramite un rullo 7, la leva 8 e l'albero I, si collegava alla tavola rotante RO. La leva 8 è collegata al corpo fisso da una molla 9. L'elemento mobile del sensore di posizione potenziometrico 10 è rigidamente collegato all'ancora.

Quando viene applicata tensione all'avvolgimento 2, l'indotto comprime la molla e, riducendo il traferro del circuito magnetico, sposta l'RO per mezzo di un meccanismo di leveraggio rettilineo, costituito dal rullo 7 e dal leveraggio 8. La molla 9 fornisce una chiusura forzata del rullo e collegamento. Il sensore di posizione fornisce al CS informazioni sulle coordinate attuali del RO.

Il sistema di controllo aumenta la corrente nell'avvolgimento fino a che l'indotto e, di conseguenza, l'RO ad esso collegato rigidamente, raggiunge una determinata coordinata, dopodiché la forza della molla viene bilanciata dalla forza di trazione elettromagnetica. La struttura del sistema di controllo di un tale azionamento può, ad esempio, assomigliare a quella mostrata in Fig. 8.

SU funziona come segue. Il lettore di programma emette all'ingresso del convertitore di coordinate una variabile x 0 espressa, ad esempio, in codice binario e corrispondente alla coordinata richiesta dell'indotto del motore. Dall'uscita dei convertitori di coordinate, di cui uno è un sensore di retroazione, le tensioni U e U 0 vengono alimentate al dispositivo di confronto, che genera un segnale di errore DU, proporzionale alla differenza di tensione ai suoi ingressi. Il segnale di errore viene inviato all'ingresso dell'amplificatore di potenza, che, a seconda del segno e della grandezza di DU, emette una corrente I all'avvolgimento dell'elettromagnete. Se il valore di errore diventa zero, la corrente si stabilizza al livello appropriato. Non appena il collegamento di uscita per un motivo o per l'altro viene spostato da una determinata posizione, il valore corrente inizia a cambiare in modo tale da riportarlo nella posizione originale. Pertanto, se il sistema di controllo assegna in sequenza all'azionamento un insieme finito di M coordinate registrate sul supporto del programma, l'azionamento avrà M punti di posizionamento. I sistemi di controllo ciclico hanno solitamente due punti di posizionamento per ciascuna coordinata (per ogni azionamento). Nei primi sistemi posizionali, il numero di coordinate era limitato dal numero di potenziometri, ognuno dei quali serviva a memorizzare una specifica coordinata. I moderni controller consentono di impostare, memorizzare ed emettere in codice binario un numero quasi illimitato di punti di posizionamento.

La figura 8 mostra uno schema cinematico di un tipico azionamento elettromeccanico con un sistema di controllo del profilo. Tali azionamenti sono ampiamente utilizzati nelle macchine utensili a controllo numerico. Come sensori di retroazione vengono utilizzati il ​​tachogenerator (sensore di velocità angolare) 6 e l'inductosyn (sensore di spostamento lineare) 7. Ovviamente, il meccanismo mostrato in fig. 8, il sistema di posizione può controllare (vedi Fig.7).

Pertanto, secondo lo schema cinematico, è impossibile distinguere tra i sistemi di controllo del profilo e della posizione. Il fatto è che nel sistema di controllo del profilo il dispositivo di programmazione ricorda ed emette non un insieme di coordinate, ma una funzione continua. Pertanto, il sistema di profilo è essenzialmente un sistema posizionale con un numero infinito di punti di posizionamento e un tempo di transizione controllato dell'OR da un punto all'altro. Nei sistemi di controllo della posizione e del profilo esiste un elemento di adattamento, ad es. possono garantire che il RO si sposti in un dato punto o il suo movimento secondo una determinata legge con varie reazioni ad esso dall'ambiente.

Tuttavia, in pratica, i sistemi di controllo adattativi sono considerati tali sistemi che, a seconda della reazione attuale dell'ambiente, possono modificare l'algoritmo della macchina.

In pratica, quando si progetta una macchina automatica o una linea automatica, è estremamente importante scegliere gli azionamenti dei meccanismi e dei sistemi di controllo in fase di progettazione preliminare. Questo compito è multicriterio. Tipicamente, la scelta degli azionamenti e dei sistemi di controllo viene effettuata secondo i seguenti criteri:

n costo;

n affidabilità;

n manutenibilità;

n continuità costruttiva e tecnologica;

n sicurezza contro incendi ed esplosioni;

n livello di rumorosità di funzionamento;

n resistenza ai disturbi elettromagnetici (riferito a SU);

n resistenza alle radiazioni forti (riferito a SU);

n caratteristiche di peso e dimensioni.

Tutti gli azionamenti e i sistemi di controllo possono essere classificati in base al tipo di energia utilizzata. Gli azionamenti delle moderne macchine tecnologiche utilizzano solitamente: energia elettrica (azionamenti elettromeccanici), energia dell'aria compressa (azionamenti pneumatici), energia di flusso del fluido (azionamenti idraulici), energia di rarefazione (azionamenti sottovuoto), azionamenti con motori a combustione interna. A volte gli azionamenti combinati vengono utilizzati nelle macchine. Ad esempio: elettropneumatico, pneumoidraulico, elettroidraulico, ecc. Brevi caratteristiche comparative dei motori di azionamento sono riportate nella Tabella 1. Inoltre, nella scelta di un azionamento, è necessario tenere conto del meccanismo di trasmissione e delle sue caratteristiche. Quindi, il motore stesso può essere economico, ma il meccanismo di trasmissione è costoso, l'affidabilità del motore può essere grande e l'affidabilità del meccanismo di trasmissione è piccola e così via.

L'aspetto più importante nella scelta del tipo di azionamento è la continuità. Quindi, ad esempio, se in una macchina di nuova concezione almeno uno degli azionamenti è idraulico, allora vale la pena considerare la possibilità di utilizzare l'idraulica per altri corpi di lavoro. Se l'idraulica viene utilizzata per la prima volta, è necessario ricordare che richiederà l'installazione accanto all'attrezzatura di una stazione idraulica molto costosa e grande in termini di parametri di peso e dimensioni. Lo stesso vale per la pneumatica. A volte è irragionevole posare una linea pneumatica o addirittura acquistare un compressore per il bene di un azionamento pneumatico in una macchina. Di norma, quando si progettano apparecchiature, è necessario sforzarsi di utilizzare lo stesso tipo di unità. In questo caso, oltre a quanto sopra, la manutenzione e la riparazione sono notevolmente semplificate. Un confronto più approfondito tra diversi tipi di azionamenti e sistemi di controllo può essere effettuato solo dopo aver studiato discipline speciali.

Domande per l'autocontrollo

1. Cosa viene chiamato uno strumento di automazione dei processi in relazione alla produzione?

2. Elencare i componenti principali di una macchina di produzione automatica.

3. Che cosa ha funzionato come supporto del programma negli automi del primo ciclo?

4. Qual è l'evoluzione delle macchine automatiche per la produzione?

5. Elencare i tipi di sistemi di controllo utilizzati nelle apparecchiature di processo.

6. Che cos'è una SU chiusa e aperta?

7. Quali sono le caratteristiche principali della SU ciclica?

8. Qual è la differenza tra i sistemi di controllo della posizione e del contorno?

9. Quali SS sono chiamati adattivi?

10. Quali sono gli elementi principali dell'azionamento della macchina?

11. Per quali motivi sono classificati gli azionamenti delle macchine?

12. Elencare i principali tipi di azionamenti utilizzati nelle macchine tecnologiche.

13. Elencare i criteri per confrontare azionamenti e sistemi di controllo.

14. Fornire un esempio di azionamento ciclico chiuso.

Nelle principali direzioni di sviluppo economico e sociale, il compito è quello di sviluppare la produzione di dispositivi elettronici di controllo e telemeccanica, attuatori, strumenti e sensori di sistemi integrati di automazione per processi tecnologici complessi, unità, macchine e apparecchiature. I sistemi di controllo automatizzati possono aiutare in tutto questo.

Sistema di controllo automatizzato o sistema di controllo automatizzato: un insieme di hardware e software progettato per controllare vari processi all'interno del processo tecnologico, della produzione, dell'impresa. Gli ACS sono utilizzati in vari settori, energia, trasporti, ecc. Il termine automatizzato, in contrasto con il termine automatico, sottolinea la conservazione di alcune funzioni da parte dell'operatore umano, sia di natura più generale, di definizione di obiettivi, sia non suscettibili di automazione.

L'esperienza maturata nella creazione di sistemi di controllo automatizzati e automatici mostra che il controllo dei vari processi si basa su una serie di regole e leggi, alcune delle quali comuni ai dispositivi tecnici, agli organismi viventi e ai fenomeni sociali.

Sistema automatizzato di controllo del processo.

Il sistema di controllo di processo automatizzato (abbr. APCS) è un insieme di hardware e software progettato per automatizzare il controllo delle apparecchiature di processo nelle imprese industriali. Può essere collegato a un sistema di gestione aziendale automatizzato (AMS) più globale.

Un sistema di controllo di processo è generalmente inteso come una soluzione complessa che prevede l'automazione delle principali operazioni tecnologiche del processo tecnologico nella produzione nel suo insieme o in alcune sue sezioni, realizzando un prodotto relativamente completo.

Il termine "automatizzato", in contrasto con il termine "automatico", sottolinea la necessità della partecipazione umana alle operazioni individuali, sia per mantenere il controllo sul processo, sia per la complessità o l'inopportunità dell'automazione delle singole operazioni.

I componenti del sistema di controllo del processo possono essere sistemi di controllo automatico (ACS) separati e dispositivi automatizzati collegati in un unico complesso. Di norma, il sistema di controllo di processo prevede un unico sistema di controllo operatore del processo tecnologico sotto forma di uno o più pannelli di controllo, mezzi di elaborazione e archiviazione delle informazioni sull'andamento del processo, elementi tipici dell'automazione: sensori, dispositivi di controllo, attuatori. Le reti industriali vengono utilizzate per la comunicazione delle informazioni di tutti i sottosistemi.

L'automazione di un processo tecnologico è un insieme di metodi e mezzi progettati per implementare uno o più sistemi che consentono la gestione del processo tecnologico stesso senza la partecipazione diretta di una persona, o lasciando a una persona il diritto di prendere le decisioni più responsabili.

Classificazione APCS

Nella letteratura straniera si può trovare una classificazione piuttosto interessante dei sistemi di controllo di processo, secondo la quale tutti i sistemi di controllo di processo sono divisi in tre classi globali:

SCADA (Controllo di Vigilanza e Acquisizione Dati). Questo termine può essere tradotto in russo come "sistema di telemeccanica", "sistema di telemetria" o "sistema di controllo di supervisione". A mio avviso, l'ultima definizione riflette in modo più accurato l'essenza e lo scopo del sistema: il controllo e il monitoraggio degli oggetti con la partecipazione dello spedizioniere.

Qui è necessaria una spiegazione. Il termine SCADA è spesso usato in un senso più ristretto: molti si riferiscono a un pacchetto software di visualizzazione di processo in quanto tale. Tuttavia, in questa sezione, con la parola SCADA comprenderemo un'intera classe di sistemi di controllo.

PLC (controllore logico programmabile). È tradotto in russo come "controllore logico programmabile" (o PLC in breve).

Qui, come nel caso precedente, c'è un'ambiguità. Il termine PLC si riferisce spesso a un modulo hardware per l'implementazione di algoritmi di controllo automatizzati. Tuttavia, il termine PLC ha un significato più generale ed è spesso usato per riferirsi a un'intera classe di sistemi.

DCS (Sistema di controllo distribuito). Sistema di controllo distribuito (DCS) in russo. Non c'è confusione qui, tutto è chiaro.

In tutta onestà, va notato che se nei primi anni '90 una tale classificazione non ha suscitato polemiche, ora molti esperti la considerano molto condizionale. Ciò è dovuto al fatto che negli ultimi anni sono stati introdotti sistemi ibridi che, secondo alcune caratteristiche, possono essere attribuiti sia a una classe che a un'altra.

Le basi dell'automazione dei processi - si tratta della ridistribuzione dei flussi materiali, energetici e informativi secondo il criterio di controllo accettato (ottimalità).

I principali obiettivi dell'automazione dei processi tecnologici sono:

· Aumentare l'efficienza del processo produttivo.

· Maggiore sicurezza.

· Aumentare il rispetto dell'ambiente.

· Economia in aumento.

Il raggiungimento degli obiettivi viene effettuato risolvendo i seguenti compiti:

Migliorare la qualità della regolamentazione

Miglioramento della disponibilità delle apparecchiature

Migliorare l'ergonomia del lavoro degli operatori di processo

Garantire l'affidabilità delle informazioni sui componenti materiali utilizzati nella produzione (anche attraverso la gestione del catalogo)

Archiviazione di informazioni sull'andamento del processo tecnologico e situazioni di emergenza

L'automazione dei processi tecnologici all'interno di un unico processo produttivo consente di organizzare le basi per l'implementazione dei sistemi di gestione della produzione e dei sistemi di gestione aziendale.

Di norma, come risultato dell'automazione del processo tecnologico, viene creato un sistema di controllo del processo automatizzato.

Il sistema di controllo di processo automatizzato (APCS) è un insieme di software e hardware progettato per automatizzare il controllo delle apparecchiature di processo nelle imprese. Può essere collegato a un sistema di gestione aziendale automatizzato (EMS) più globale.

Un sistema di controllo di processo è generalmente inteso come una soluzione complessa che prevede l'automazione delle principali operazioni tecnologiche del processo tecnologico in produzione, nel suo insieme o in alcune sue sezioni, realizzando un prodotto relativamente completo.

Il termine "automatizzato", in contrasto con il termine "automatico", sottolinea la possibilità della partecipazione umana alle operazioni individuali, sia al fine di mantenere il controllo umano sul processo, sia a causa della complessità o dell'inadeguatezza dell'automazione delle singole operazioni.

I componenti del sistema di controllo del processo possono essere sistemi di controllo automatico (ACS) separati e dispositivi automatizzati collegati in un unico complesso. Di norma, il sistema di controllo di processo prevede un unico sistema di controllo operatore per il processo tecnologico sotto forma di uno o più pannelli di controllo, mezzi di elaborazione e archiviazione delle informazioni sul processo, elementi tipici dell'automazione: sensori, controllori, attuatori. Le reti industriali vengono utilizzate per la comunicazione delle informazioni di tutti i sottosistemi.

A causa della differenza di approcci, si distingue l'automazione dei seguenti processi tecnologici:

Automazione di processi tecnologici continui (Process Automation)

Automazione di processi tecnologici discreti (Factory Automation)

Automazione di processi tecnologici ibridi (Hybrid Automation)