Automatizarea proceselor tehnologice este de a reduce sau elimina muncă manuală, cheltuită pentru instalarea, prinderea și îndepărtarea pieselor, controlul mașinii și controlul dimensional.
Automatizarea se realizează în următoarele domenii:
a) automatizarea mașinilor și unităților individuale, care se realizează atât în ​​proiectarea echipamentelor nou create, cât și în modernizarea celui în exploatare;
b) crearea de linii automate pentru fabricarea unei anumite piese sau a unui produs;
c) organizarea de ateliere și întreprinderi automate pentru producerea produselor care se produc în cantități mari.
Automatizarea mașinilor individuale asigură un grad diferit de participare a lucrătorului la execuția operațiunii. Se creează mașini-unelte cu ciclu semi-automat, în timpul funcționării cărora funcțiile muncitorului sunt de a instala piesa de prelucrat, porni mașina și scoate piesa prelucrată. Un exemplu sunt strungurile și mașinile multi-tăiere și de tăiere cu angrenaje cu ciclu automat, echipate cu dispozitive care asigură funcționarea mașinii fără participarea lucrătorului; strunguri cu turelă; mașini pentru șlefuirea suprafețelor de capăt ale segmentelor de piston etc.

Cea mai simplă modalitate de automatizare este echiparea mașinilor cu opritoare longitudinale și transversale, membre, rigle de referință, întrerupătoare automate de limită și întrerupătoare, dispozitive automate pentru îmbrăcarea discului abraziv, cleme hidraulice sau pneumatice, dispozitive de încărcare, comenzi automate etc.
Liniile de producție pentru prelucrarea pieselor în masă sunt create prin utilizarea echipamentelor cu diferite grade de automatizare. Liniile de producție automate pot fi create pe baza echipamentelor existente prin echiparea mașinilor-unelte cu mijloace automate de transport și încărcare. Cu toate acestea, atunci când se produc piese complexe prelucrate pe mașini-unelte tipuri diferite, organizarea unei linii automate pe baza mașinilor existente poate fi costisitoare și dificilă. Prin urmare, majoritatea liniilor automate sunt completate din agregat, motiv specialși mașini universale, ale căror modele includ posibilitatea includerii lor în linii automate.
În liniile automate, operatorii lucrează de obicei la prima operație (setarea piesei) și la pornire ultima operatie(scoaterea piesei). Restul lucrătorilor — ajustatorii — sunt ocupați cu reglarea mașinilor, schimbarea uneltelor și depanarea problemelor care apar.

Avantajul liniilor automate este reducerea costurilor cu forța de muncă, productivitatea mai mare, costul mai mic al produselor, reducerea ciclului de producție, volumul restanțelor și reducerea necesarului de spațiu de producție.
În industria auto și tractoare, inginerie agricolă, producția de rulmenți cu bile, produse metalice, liniile automate sunt din ce în ce mai utilizate nu numai pentru prelucrarea pieselor, ci și pentru producția de semifabricate, ștanțarea la rece a pieselor și asamblarea ansamblurilor. Proiectarea proceselor tehnologice pentru prelucrarea pieselor pe liniile de mașini automate trebuie efectuată ținând cont de caracteristicile întreținerii automate a mașinilor-unelte. Este necesar să se străduiască să simplifice linia și să o facă mai fiabilă, să se prevadă posibilitatea creării în antrenările între operații a unui anumit stoc de piese care să asigure funcționarea liniei atunci când una dintre mașini este reglată, pentru a facilita condiții pentru schimbarea sculelor, pentru a asigura o bună îndepărtare a așchiilor, disponibilitatea nodurilor pentru reparare și reglare. La în număr mare operatiuni, se recomanda impartirea liniei in mai multe parti, combinand in ele operatii omogene (frezare, gaurire, alezarea etc.).
loc grozavîn automatizarea proceselor tehnologice este introducerea de mașini-unelte, unități și linii cu managementul programului. Cea mai simplă metodă de control al programului pe strungurile automate și semiautomate este de a controla toate mișcările mașinii folosind arbori cu came cu came. Reglarea arborelui cu came și a camelor determină programul mașinii.

La strungurile de frezare, hidro- și electrocopiere, programul de mișcare a etrierului este stabilit de copiator. Sunt produse mașini-unelte în care programul de deplasare a corpurilor de lucru este întocmit sub forma unui card perforat și introdus în cititor. Acest dispozitiv transmite comenzi printr-un dispozitiv electronic unor actuatoare care includ anumite mecanisme ale mașinii. Mașinile-unelte au un dispozitiv similar, în care programul este înregistrat pe bandă magnetică. Înregistrarea programului de mișcări ale corpurilor de lucru pe astfel de mașini se poate face în timpul prelucrării primei piese de către un muncitor cu înaltă calificare; programul este apoi redat de către cititor de un număr nelimitat de ori.

Liniile automate de la multe mașini funcționează și ca mașini CNC. Programul acestor linii este stabilit prin setarea sistemului de întrerupătoare de limită, relee electrice, hidraulice și pneumatice și alte echipamente. Mașinile-unelte și liniile automate câștigă popularitate, în care controlul corpurilor de lucru se realizează prin calcularea mașinilor care funcționează conform unui program dat.
Mașinile-unelte cu control program asigură automatizarea procesului de prelucrare, reduc timpul de procesare, cresc productivitatea muncii. Schimbarea mașinilor cu control program, lucrul cu carduri perforate sau bandă magnetică, nu necesită mult timp. Acest lucru vă permite să automatizați procesele de fabricație a pieselor produse în loturi mici.

Materialul articolului este scris pe baza sursei literare „Tehnologie pentru producerea motoarelor cu ardere internă” M. L. Yagudin

Introducerea pe scară largă a automatizării este cea mai eficientă modalitate de a crește productivitatea muncii.

La multe facilități, pentru a organiza corect procesul tehnologic, este necesar să se mențină valorile setate ale diferiților parametri pentru o perioadă lungă de timp. parametrii fizici sau schimba-le in timp dupa o anumita lege. Datorită diferitelor influențe externe asupra obiectului, acești parametri se abat de la cei specificați. Operatorul sau șoferul trebuie să influențeze obiectul în așa fel încât valorile parametrilor reglabili să nu depășească limitele admise, adică să controleze obiectul. Funcțiile separate ale operatorului pot fi îndeplinite de diferite dispozitive automate. Impactul lor asupra obiectului este efectuat la comanda unei persoane care monitorizează starea parametrilor. Un astfel de control se numește automat. Pentru a exclude complet o persoană din procesul de control, sistemul trebuie să fie închis: dispozitivele trebuie să monitorizeze abaterea parametrului controlat și, în consecință, să dea o comandă de control al obiectului. Un astfel de sistem de control închis se numește sistem de control automat (ACS).

Primele sisteme de control automate cele mai simple pentru menținerea valorilor stabilite ale nivelului lichidului, presiunii vaporilor și vitezei de rotație au apărut în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea. cu dezvoltarea motoare cu aburi. Crearea primului regulatoare automate a mers intuitiv și a fost meritul inventatorilor individuali. Pentru dezvoltare ulterioară instrumentele de automatizare aveau nevoie de metode pentru calcularea regulatoarelor automate. Deja în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. a fost creată o teorie coerentă a controlului automat, bazată pe metode matematice. În lucrările lui D.K. Maxwell „On Regulators” (1866) și I.A. Vyshnegradsky „Despre teoria generală a reglementatorilor” (1876), „Despre regulatorii acțiunii directe” (1876), reglementatorii și obiectul reglementării sunt considerate pentru prima dată ca un singur sistem dinamic. Teoria controlului automat se extinde și se adâncește continuu.

Etapa actuală de dezvoltare a automatizării se caracterizează printr-o complicație semnificativă a sarcinilor de control automat: o creștere a numărului de parametri reglabili și a relației dintre obiectele reglementate; creșterea preciziei cerute de reglare, viteza acestora; creșterea controlului de la distanță etc. Aceste sarcini pot fi rezolvate numai pe baza tehnologiei electronice moderne, a introducerii pe scară largă a microprocesoarelor și a calculatoarelor universale.

Introducerea pe scară largă a automatizării în instalațiile frigorifice a început abia în secolul al XX-lea, dar deja în anii 60 au fost create centrale mari complet automatizate.

Pentru a gestiona diverse procese tehnologice este necesar să se menţină în limitele date, iar uneori să se schimbe după o anumită lege valoarea unuia sau mai multor mărimi fizice. În același timp, este necesar să se asigure că nu apar moduri de funcționare periculoase.

Un dispozitiv în care are loc un proces care necesită o reglare continuă se numește obiect controlat sau, pe scurt, obiect (Fig. 1a).

O mărime fizică, a cărei valoare nu trebuie să depășească anumite limite, se numește parametru controlat sau controlat și se notează cu litera X. Poate fi temperatura t, presiunea p, nivelul lichidului H, umiditatea relativă? etc. Valoarea iniţială (setată) a parametrului controlat va fi notată cu X 0 . Ca urmare a influențelor externe asupra obiectului, valoarea reală a lui X se poate abate de la X 0 specificat. Valoarea abaterii parametrului controlat de la valoarea sa inițială se numește nepotrivire:

Influența externă asupra obiectului, care nu depinde de operator și crește nepotrivirea, se numește sarcină și se notează Mn (sau QH - când vorbim la sarcina termică).

Pentru a reduce nepotrivirea, este necesar să se exercite un efect asupra obiectului opus sarcinii. Impactul organizat asupra obiectului, care reduce nepotrivirea, se numește impact de reglementare - M p (sau Q P - cu expunere termică).

Valoarea parametrului X (în special, X 0) rămâne constantă numai atunci când intrarea de control este egală cu sarcina:

X \u003d const numai când M p \u003d M n.

Aceasta este legea de bază a reglementării (atât manuală, cât și automată). Pentru a reduce nepotrivirea pozitivă, este necesar ca M p să fie mai mare în valoare absolută decât M n. Și invers, când M p<М н рассогласование увеличивается.

Sisteme automate. Cu controlul manual, pentru a modifica acțiunea de control, șoferul trebuie uneori să efectueze o serie de operații (deschiderea sau închiderea supapelor, pornirea pompelor, compresoarelor, modificarea performanței acestora etc.). Dacă aceste operații sunt efectuate de dispozitive automate la comanda unei persoane (de exemplu, prin apăsarea butonului „Start”), atunci această metodă de operare se numește control automat. O schemă complexă a unui astfel de control este prezentată în Fig. 1b, Elementele 1, 2, 3 și 4 transformă un parametru fizic în altul, mai convenabil pentru transfer la următorul element. Săgețile indică direcția impactului. Semnalul de intrare pentru controlul automat X control poate fi apăsarea unui buton, mișcarea mânerului reostatului etc. Pentru a crește puterea semnalului transmis, energie suplimentară E poate fi furnizată elementelor individuale.

Pentru a controla obiectul, șoferul (operatorul) trebuie să primească în mod continuu informații de la obiect, adică să controleze: să măsoare valoarea parametrului ajustabil X și să calculeze cantitatea de nepotrivire?X. Acest proces poate fi, de asemenea, automatizat (control automat), adică să instaleze dispozitive care vor afișa, înregistra valoarea lui ?X sau vor da un semnal atunci când ?X depășește limitele permise.

Informațiile primite de la obiect (lanțul 5--7) se numesc feedback, iar controlul automat se numește comunicare directă.

Cu controlul automat și controlul automat, operatorul trebuie doar să se uite la instrumente și să apese un buton. Este posibil să automatizezi acest proces pentru a te descurca complet fără un operator? Se dovedește că este suficient să aplicați semnalul de ieșire de control automat Xk la intrarea de control automat (la elementul 1) pentru ca procesul de control să devină complet automat. Când acest element 1 compară semnalul X cu un X 3 dat. Cu cât nepotrivirea X este mai mare, cu atât diferența X la -X3 este mai mare și, în consecință, efectul reglator al Mp crește.

Sistemele de control automat cu circuit închis de influență, în care acțiunea de control este generată în funcție de nepotrivire, se numesc sistem de control automat (ACS).

Elementele de control automat (1--4) și control (5--7) când circuitul este închis formează un regulator automat. Astfel, sistemul de control automat este format dintr-un obiect și un controler automat (Fig. 1c). Un controler automat (sau pur și simplu un controler) este un dispozitiv care percepe o nepotrivire și acționează asupra unui obiect în așa fel încât să reducă această nepotrivire.

În funcție de scopul impactului asupra obiectului, se disting următoarele sisteme de control:

a) stabilizatoare

b) software,

c) vizionarea

d) optimizare.

Sistemele de stabilizare mențin constantă valoarea parametrului controlat (în limitele specificate). Setarea lor este constantă.

Sisteme software controalele au o setare care se modifică în timp în funcție de un anumit program.

LA sisteme de urmărire setarea se modifică continuu în funcție de un factor extern. In instalatiile de aer conditionat, de exemplu, este mai avantajos sa mentineti o temperatura mai ridicata a camerei in zilele calduroase decat in zilele racoroase. Prin urmare, este de dorit să se schimbe continuu setarea în funcție de temperatura exterioară.

LA optimizarea sistemelor informatia care vin la controler de la obiect si mediul extern este preprocesata pentru a determina valoarea cea mai avantajoasa a parametrului controlat. Setarea se modifică în consecință.

Pentru a menține valoarea setată a parametrului controlat X 0, pe lângă sistemele de control automate, se folosește uneori un sistem automat de urmărire a sarcinii (Fig. 1, d). În acest sistem, controlerul percepe modificarea sarcinii, și nu nepotrivirea, oferind o egalitate continuă M p = M n. Teoretic, este furnizat exact X 0 = const. Cu toate acestea, în practică, din cauza diferitelor influențe externe asupra elementelor regulatorului (interferență), egalitatea M R = M n poate fi încălcată. Nepotrivirea ?X care apare în acest caz se dovedește a fi mult mai mare decât în ​​sistemul de control automat, deoarece nu există feedback în sistemul de urmărire a sarcinii, adică nu răspunde la nepotrivirea?X.

În sistemele automate complexe (Fig. 1, e), împreună cu circuitele principale (direct și feedback), pot exista circuite suplimentare de direct și feedback. Dacă direcția lanțului suplimentar coincide cu cea principală, atunci se numește linie dreaptă (lanțurile 1 și 4); dacă direcțiile influențelor nu coincid, atunci apare feedback suplimentar (circuitele 2 și 3). Intrarea sistemului automat este considerată a fi forța motrice, ieșirea este parametrul reglabil.

Odată cu menținerea automată a parametrilor în limitele specificate, este necesară și protejarea instalațiilor de moduri periculoase, care este realizată de sistemele automate de protecție (ACS). Ele pot fi preventive sau de urgență.

Protecția preventivă acționează asupra dispozitivelor de control sau elementelor individuale ale regulatorului înainte de apariția unui mod periculos. De exemplu, dacă alimentarea cu apă a condensatorului este întreruptă, compresorul trebuie oprit fără a aștepta o creștere de urgență a presiunii.

Protecția de urgență percepe abaterea parametrului reglabil și, atunci când valoarea acestuia devine periculoasă, oprește unul dintre nodurile sistemului pentru ca nepotrivirea să nu mai crească. Când protecția automată este declanșată, funcționarea normală a sistemului de control automat se oprește și parametrul controlat depășește, de obicei, limitele admise. Dacă, după acționarea protecției, parametrul controlat a revenit în zona specificată, sistemul de control automat poate porni din nou nodul deconectat, iar sistemul de control continuă să funcționeze normal (protecție reutilizabilă).

La instalațiile mari, SAS unic este mai des utilizat, adică după ce parametrul controlat revine în zona permisă, nodurile dezactivate de protecția în sine nu mai sunt pornite.

SAZ este de obicei combinat cu o alarmă (generală sau diferențiată, adică indicând cauza operațiunii). Beneficiile automatizării. Pentru a dezvălui avantajele automatizării, să comparăm, de exemplu, graficele schimbărilor de temperatură din camera frigorifică în timpul controlului manual și automat (Fig. 2). Lăsați temperatura necesară în cameră de la 0 la 2°C. Când temperatura atinge 0°C (punctul 1), șoferul oprește compresorul. Temperatura începe să crească, iar când se ridică la aproximativ 2°C, șoferul pornește din nou compresorul (punctul 2). Graficul arată că, din cauza pornirii sau opririi intempestive a compresorului, temperatura din cameră depășește limitele admise (punctele 3, 4, 5). Cu creșteri frecvente de temperatură (secțiunea A), durata de valabilitate admisă este redusă, calitatea produselor perisabile se deteriorează. Temperatura scăzută (secțiunea B) provoacă contracția produselor și, uneori, le reduce gustul; în plus, funcționarea suplimentară a compresorului irosește energie electrică, apă de răcire și uzează compresorul prematur.

Cu reglare automată, comutatorul de temperatură pornește și oprește compresorul la 0 și +2 °C.

Principalele funcții ale dispozitivelor de protecție funcționează, de asemenea, mai fiabil decât o persoană. Este posibil ca șoferul să nu observe o creștere rapidă a presiunii în condensator (din cauza întreruperii alimentării cu apă), o defecțiune a pompei de ulei etc., în timp ce dispozitivele reacţionează la aceste defecţiuni instantaneu. Adevărat, în unele cazuri, problemele vor fi mai susceptibile de a fi observate de către șofer, va auzi o bătaie într-un compresor defect, va simți o scurgere locală de amoniac. Cu toate acestea, experiența în exploatare a arătat că instalațiile automate funcționează mult mai fiabil.

Astfel, automatizarea oferă următoarele avantaje principale:

1) timpul alocat întreținerii este redus;

2) se menține mai exact regimul tehnologic necesar;

3) costurile de exploatare sunt reduse (pentru energie electrică, apă, reparații etc.);

4) creste fiabilitatea instalatiilor.

În ciuda acestor avantaje, automatizarea este fezabilă doar dacă este justificată din punct de vedere economic, adică costurile asociate automatizării sunt compensate de economiile din implementarea acesteia. În plus, este necesară automatizarea proceselor, al căror curs normal nu poate fi asigurat cu control manual: procese tehnologice precise, lucru într-un mediu dăunător sau exploziv.

Dintre toate procesele de automatizare, controlul automat este de cea mai mare importanță practică. Prin urmare, următoarele sunt considerate în principal sisteme de control automat, care stau la baza automatizării instalațiilor frigorifice.

Literatură

1. Automatizarea proceselor tehnologice de producere a alimentelor / Ed. E. B. Karpina.

2. Dispozitive automate, regulatoare și mașini de control: Manual / Ed. B. D. Kosharsky.

3. Petrov. I. K., Soloshchenko M. N., Tsarkov V. N. Instrumente și mijloace de automatizare pentru industria alimentară: un manual.

4. Automatizarea proceselor tehnologice din industria alimentară. Sokolov.

Ați studiat „automatizarea proceselor și producțiilor tehnologice”, cu cine vă puteți imagina că lucrați? Acest lucru indică probabil lacune serioase în educația ta, dar hai să încercăm să ne dăm seama împreună. Folosim zilnic sisteme automatizate fără măcar să-și dea seama.

Nevoia de automatizare - există?

Orice proces de producție este un cost al resurselor. Datorită noilor tehnologii și metode de producție, putem economisi cantitatea de materii prime și combustibil care intră în fabricarea produselor.

Dar cum rămâne cu resursa umană? La urma urmei, în implementarea altor proiecte pot fi implicați specialiști cu înaltă calificare, iar controlul însuși al transportorului de către muncitori este o plăcere costisitoare, care crește prețul produsului final.

O parte a problemei a fost rezolvată cu câteva secole în urmă, odată cu inventarea motoarelor cu abur și a producției de benzi transportoare. Dar chiar și acum, încă sunt prea mulți muncitori în majoritatea atelierelor de pe teritoriul fostei Uniuni Sovietice. Și pe lângă costurile suplimentare, acesta este plin de un „factor uman”, care este cauza principală a majorității problemelor care apar.

Inginer sau alte 5 specialități?

După ce ai primit o diplomă la sfârșitul universității, poți conta pe un loc de muncă:

1. Inginer.
2. Designer.
3. Constructor.
4. Cercetător.
5. Șef departament dezvoltare.
6. Angajat departament operațiuni.

Profesia de inginer era la modă în urmă cu 40 de ani, acum puțini oameni sunt pregătiți să gândească cu capul și să își asume responsabilitatea. Desigur, cu diploma ta vei fi un specialist foarte restrâns, lista sarcinilor principale va include implementarea și dezvoltarea de noi sisteme de management și control în producție.

Dar, cel mai adesea, trebuie doar să mențineți întregul sistem în stare de funcționare, să corectați defecțiunile minore care apar și să planificați în continuare lucrările.

Eventualele proiecte de optimizare sau actualizare a sistemului vor fi realizate sub conducerea superiorilor direcți, eforturile întregului departament. Așa că nu vă faceți griji, în prima zi nu veți fi forțat să dezvoltați ceva inovator sau să implementați un mod complet nou de control. Cerințele pentru specialiști sunt destul de adecvate, salariile depind de regiune și industrie.

Dezvoltarea si proiectarea proiectului.

La proiectanți și constructori sarcinile sunt ușor diferite. Aici ei deja fac nou proiecte în aproape toate etapele de dezvoltare. În primul rând, acestor angajați li se cere să formuleze și să stabilească o sarcină.

Când se determină scopul și domeniul de aplicare al lucrărilor viitoare, ei încep să elaboreze un plan general pentru implementarea viitorului proiect. Abia atunci proiectantul are dreptul de a trece la planuri mai detaliate, arhitectură și alegerea fondurilor.

Și în etapa finală, va fi încă necesară întocmirea documentației pentru aceiași ingineri.

Munca designerului nu este mult diferită de planul de lucru de mai sus, așa că nu merită să ne concentrăm asupra acestui lucru. Putem spune doar că reprezentanții acestor două profesii sunt oarecum mai aproape de teorie și știință, dar păstrează totuși contactul direct cu producția și sunt bine conștienți de produsul final al muncii lor.

Asociati de cercetare in domeniul automatizarii productiei.

Și acum este timpul să vorbim despre cei cărora le plac hainele albe și laboratoarele științifice. De fapt este vorba matematica în forma sa cea mai pură. Proiectare, creare și îmbunătățire de modele, algoritmi noi. Capacitatea de a rezolva astfel de probleme teoretice, uneori oarecum divorțate de realitate, se manifestă chiar și la școală sau la universitate. Dacă observați acest lucru în spatele dvs., ar trebui să vă evaluați în mod adecvat abilitățile și să vă găsiți un loc în centrul de cercetare.

Ofertele de la structurile private sunt mai bine plătite, dar majoritatea birourilor vor solicita toate drepturile asupra rezultatelor activității tale intelectuale. Lucrând într-o structură guvernamentală, poți desfășura activități științifice, există șanse mai mari de a obține un fel de recunoaștere în rândul colegilor. Este doar o chestiune de a-ți stabili prioritățile corect.

Poziții de conducere și responsabilitate personală.

Poți conta pe postul de șef al unui departament sau al unui proiect în două cazuri:

1. O încercare de a obține favoarea realizând ambițiile și aspirațiile cuiva.
2. Nivel ridicat de responsabilitate și abilități personale.

Imediat după facultate, primul articol nu vă va potrivi, unui tânăr specialist nu i se va acorda o poziție serioasă și nu veți face față fără o anumită experiență și un set de cunoștințe. Dar va fi problematic să transferi responsabilitatea pentru eșec asupra altcuiva.

Așa că știi că, cu calitatea și îndeplinirea în timp util a îndatoririlor tale, poți conta pe avansarea în carieră, diploma ta permite acest lucru. Prin urmare, niciun argument din partea autorităților, despre discrepanța dintre nivelul de studii, nu va funcționa. Dar gândiți-vă dacă merită - îndatoririle vor crește, iar nivelul de responsabilitate va crește semnificativ.

Profesioniștii de la Facultatea de „Automatizarea Proceselor și Producției Tehnologice” știu cine să lucreze încă de la primele cursuri. Nu te jena dacă ai reușit să obții un loc de muncă datorită cunoștințelor. Nimeni nu va ține un specialist fără valoare într-un loc responsabil, așa că acesta nu este un argument foarte serios.

Video despre profesie

În continuare, în videoclipul din cadrul programului „Specialistii viitorului”, se va lua în considerare cine să lucreze după absolvirea Facultății de Automatizare a Proceselor și Producției Tehnologice. Care sunt nuanțele, avantajele și dezavantajele acestei profesii:

INSTRUMENTE DE AUTOMATIZAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE

Un mijloc tehnologic de automatizare a proceselor este înțeles ca un complex de dispozitive tehnice care asigură mișcarea organelor executive (de lucru) ale mașinii cu parametri cinematici dați (traiectorii și legile mișcării). În cazul general, această sarcină este rezolvată prin intermediul unui sistem de control (CS) și a unui antrenament al corpului de lucru. Cu toate acestea, la primele mașini automate, a fost imposibil să se separe unitățile și sistemul de control în module separate. Un exemplu de structură a unei astfel de mașini este prezentat în Fig.1.

Mașina funcționează după cum urmează. Un motor electric asincron prin mecanismul principal de transmisie antrenează arborele cu came în rotație continuă. În plus, mișcările sunt transmise de către împingătoarele corespunzătoare prin mecanismele de transmisie 1...5 către corpurile de lucru 1...5. Arborele cu came asigură nu numai transferul energiei mecanice către corpurile de lucru, ci este și un purtător de program, coordonând mișcarea acestora din urmă în timp. Într-o mașină cu o astfel de structură, acționările și sistemul de control sunt integrate în mecanisme unice. Structura de mai sus poate corespunde, de exemplu, cu diagrama cinematică prezentată în Fig. 2.

O mașină similară cu același scop și performanță corespunzătoare, în principiu, poate avea o diagramă bloc prezentată în Fig. 3.

Automatul prezentat în Fig. 3 funcționează după cum urmează. Sistemul de control emite comenzi către acţionările 1...5, care efectuează deplasarea în spaţiul corpurilor de lucru 1...5. În acest caz, sistemul de control coordonează traiectoriile în spațiu și timp. Principala caracteristică a mașinii aici este prezența unui sistem de control și acționări clar definite pentru fiecare corp de lucru. În cazul general, automatul poate include senzori care furnizează sistemului de control informațiile relevante necesare pentru a genera comenzi rezonabile. Senzorii sunt instalați de obicei în fața corpului de lucru sau după acesta (senzori de poziție, accelerometre, senzori de viteză unghiulară, forță, presiune, temperatură etc.). Uneori, senzorii sunt amplasați în interiorul unității (în Fig. 3, canalul de transmitere a informațiilor este afișat printr-o linie punctată) și oferă CS informații suplimentare (valoarea curentă, presiunea cilindrului, rata de schimbare a curentului etc.), care sunt utilizate pentru îmbunătățirea calității controlului. Astfel de conexiuni sunt luate în considerare mai detaliat în cursuri speciale.Conform structurii (Fig. 3), pot fi construite o varietate de automate, fundamental diferite unele de altele. Caracteristica principală pentru clasificarea lor este tipul de SU. În cazul general, clasificarea sistemelor de control după principiul de funcționare este prezentată în Fig.4.

Sistemele de cicluri pot fi închise sau deschise. Automatul, a cărui structură și diagramă cinematică sunt prezentate în Fig. 1 și, respectiv, Fig. 2, are un sistem de control deschis. Astfel de mașini sunt adesea numite „proști mecanici”, deoarece funcționează atâta timp cât arborele cu came se rotește. Sistemul de control nu controlează parametrii procesului tehnologic, iar în cazul dereglării mecanismelor individuale, mașina continuă să producă produse, chiar dacă este un defect. Uneori pot exista una sau mai multe unități fără feedback în echipament (vezi unitatea 3 în Fig. 3). Figura 5 prezintă schema cinematică a mașinii cu un sistem de control în buclă deschisă și unități separate. Un automat cu o astfel de schemă poate fi controlat numai în timp (pentru a asigura începerea coordonată a mișcării corpurilor de lucru în timp) folosind un controler reprogramabil, un dispozitiv de comandă cu un arbore cu came, un circuit logic implementat pe orice bază de element (pneumoelemente, relee). , microcircuite etc.). Principalul dezavantaj al controlului timpului este supraestimarea forțată a parametrilor ciclului mașinii și, în consecință, o scădere a productivității. Într-adevăr, la crearea unui algoritm de control al timpului, trebuie să se țină cont de posibila instabilitate a funcționării variațiilor în ceea ce privește timpul de răspuns, care nu este controlat, prin supraestimarea intervalelor de timp dintre furnizarea comenzilor de control. În caz contrar, poate apărea o coliziune a elementelor de lucru, de exemplu, din cauza unei creșteri accidentale a timpului de cursă a unui cilindru și a unei scăderi a timpului de cursă a celuilalt cilindru.

În cazurile în care este necesar să se controleze pozițiile inițiale și finale ale corpurilor de lucru (pentru, de exemplu, a exclude coliziunile acestora), se folosesc sisteme de control ciclic cu feedback de poziție. Figura 6 prezintă o diagramă cinematică a unui automat cu un astfel de sistem de control. Semnalele de referinţă pentru sincronizarea acţionărilor corpurilor de lucru 1...5 provin de la senzorii de poziţie 7...16. Spre deosebire de mașina cu structura și diagrama cinematică prezentate în Figurile 1 și 2, această mașină are un ciclu mai puțin stabil. În primul caz, toți parametrii ciclului (timpi de lucru și de mers în gol) sunt determinați numai de turația arborelui cu came, iar în al doilea (Fig. 4 și 6) depind de timpul de răspuns al fiecărui cilindru (este o funcție a stării). a cilindrului și a parametrilor de curent care caracterizează procesul tehnologic ). Cu toate acestea, această schemă, în comparație cu schema prezentată în Fig. 5, vă permite să creșteți productivitatea mașinii prin eliminarea intervalelor de timp inutile dintre emiterea comenzilor de control.

Toate schemele cinematice de mai sus corespund sistemelor de control ciclic. În cazul în care cel puțin unul dintre acționările automatului are control pozițional, contur sau adaptiv, atunci se obișnuiește să-l numim CS, respectiv pozițional, contur sau adaptiv.

Figura 7 prezintă un fragment din schema cinematică a plăcii turnante a unui automat cu sistem de control al poziției. Acționarea mesei rotative RO este efectuată de un electromagnet, format dintr-o carcasă 1, în care se află înfășurarea 2 și armătura mobilă 3. Revenirea armăturii este asigurată de un arc, iar cursa este limitată de oprește 5. Pe ancoră este instalat un împingător 6 care, prin intermediul unei role 7, pârghiei 8 și arborelui I, leagă la placa rotativă RO. Pârghia 8 este conectată la corpul fix printr-un arc 9. Elementul mobil al senzorului potențiometric de poziție 10 este legat rigid de armătură.

Atunci când înfășurarea 2 este aplicată tensiune, armătura comprimă arcul și, reducând decalajul circuitului magnetic, mișcă RO prin intermediul unui mecanism de legătură rectiliniu, format din rola 7 și legătura 8. Arcul 9 asigură o închidere forțată a rola si legatura. Senzorul de poziție oferă CS informații despre coordonatele curente ale RO.

Sistemul de control crește curentul în înfășurare până când armătura și, în consecință, RO legată rigid de aceasta, atinge o coordonată dată, după care forța arcului este echilibrată de forța de tracțiune electromagnetică. Structura sistemului de control al unei astfel de acționări poate, de exemplu, să arate ca cea prezentată în Fig. 8.

SU funcționează după cum urmează. Cititorul de programe emite la intrarea convertizorului de coordonate o variabilă x 0 exprimată, de exemplu, în cod binar și corespunzătoare coordonatei necesare armăturii motorului. De la ieșirea convertoarelor de coordonate, dintre care unul este un senzor de feedback, tensiunile U și U 0 sunt alimentate la dispozitivul de comparare, care generează un semnal de eroare DU, proporțional cu diferența de tensiune la intrările sale. Semnalul de eroare este transmis la intrarea amplificatorului de putere, care, în funcție de semnul și mărimea DU, emite un curent I către înfășurarea electromagnetului. Dacă valoarea erorii devine zero, atunci curentul se stabilizează la nivelul corespunzător. De îndată ce legătura de ieșire dintr-un motiv sau altul este deplasată dintr-o poziție dată, valoarea curentă începe să se schimbe în așa fel încât să o revină la poziția inițială. Astfel, dacă sistemul de comandă atribuie secvenţial unităţii un set finit de M coordonate înregistrate pe purtătorul de program, atunci unitatea va avea M puncte de poziţionare. Sistemele de control ciclic au de obicei două puncte de poziționare pentru fiecare coordonată (pentru fiecare unitate). În primele sisteme poziționale, numărul de coordonate era limitat de numărul de potențiometre, fiecare dintre acestea servind la stocarea unei anumite coordonate. Controlerele moderne vă permit să setați, să stocați și să scoateți în cod binar un număr aproape nelimitat de puncte de poziționare.

Figura 8 prezintă o diagramă cinematică a unei acționări electromecanice tipice cu un sistem de control al conturului. Astfel de acționări sunt utilizate pe scară largă în mașinile-unelte cu control numeric. Ca senzori de feedback se folosesc tahogeneratorul (senzor de viteză unghiulară) 6 și inductosyn (senzor de deplasare liniară) 7. Evident, mecanismul prezentat în fig. 8, sistemul de poziție poate controla (vezi Fig.7).

Astfel, conform schemei cinematice, este imposibil să se facă distincția între sistemele de control al conturului și al poziției. Faptul este că, în sistemul de control al conturului, dispozitivul de programare reține și emite nu un set de coordonate, ci o funcție continuă. Astfel, sistemul de contur este în esență un sistem pozițional cu un număr infinit de puncte de poziționare și un timp de tranziție controlat al RO de la un punct la altul. În sistemele de control de poziție și contur există un element de adaptare, adică. pot asigura deplasarea RO într-un punct dat sau deplasarea acestuia conform unei legi date cu diverse reacții la acesta din mediul înconjurător.

Cu toate acestea, în practică, sistemele de control adaptiv sunt considerate astfel de sisteme care, în funcție de reacția curentă a mediului, pot schimba algoritmul mașinii.

În practică, atunci când proiectați o mașină automată sau o linie automată, este extrem de important să alegeți acționările mecanismelor și sistemelor de control în etapa de proiectare preliminară. Această sarcină este multicriterială. În mod obișnuit, alegerea unităților și a sistemelor de control se efectuează în conformitate cu următoarele criterii:

n cost;

n fiabilitate;

n mentenabilitatea;

n continuitate constructivă și tehnologică;

n securitatea la incendiu și explozie;

n nivelul de zgomot de operare;

n rezistența la interferența electromagnetică (se referă la SU);

n rezistența la radiații dure (se referă la SU);

n caracteristici de greutate și dimensiune.

Toate acționările și sistemele de control pot fi clasificate în funcție de tipul de energie utilizată. Acționările mașinilor tehnologice moderne folosesc de obicei: energie electrică (acționări electromecanice), energie de aer comprimat (acționări pneumatice), energie de curgere a fluidului (acționări hidraulice), energie de rarefiere (acționări în vid), acționări cu motoare cu ardere internă. Uneori, la mașini se folosesc unități combinate. De exemplu: electro-pneumatic, pneumo-hidraulic, electro-hidraulic etc. Scurte caracteristici comparative ale motoarelor de antrenare sunt prezentate în Tabelul 1. În plus, atunci când alegeți o unitate, mecanismul de transmisie și caracteristicile acestuia trebuie luate în considerare. Deci, motorul în sine poate fi ieftin, dar mecanismul de transmisie este scump, fiabilitatea motorului poate fi mare, iar fiabilitatea mecanismului de transmisie este mică și așa mai departe.

Cel mai important aspect al alegerii tipului de unitate este continuitatea. Deci, de exemplu, dacă într-o mașină nou proiectată, cel puțin una dintre unități este hidraulică, atunci merită luată în considerare posibilitatea de a utiliza hidraulice pentru alte corpuri de lucru. Dacă hidraulica este utilizată pentru prima dată, atunci trebuie amintit că va necesita instalarea lângă echipamentul unei stații hidraulice foarte scumpe și mari în ceea ce privește parametrii de greutate și dimensiune. Același lucru este valabil și pentru pneumatică. Uneori, este nerezonabil să instalați o linie pneumatică sau chiar să cumpărați un compresor de dragul unei acționări pneumatice într-o singură mașină. De regulă, atunci când proiectați echipamente, trebuie să vă străduiți să utilizați același tip de unități. În acest caz, pe lângă cele de mai sus, întreținerea și repararea sunt mult simplificate. O comparație mai profundă a diferitelor tipuri de acționări și sisteme de control poate fi făcută numai după studierea disciplinelor speciale.

Întrebări pentru autocontrol

1. Ce se numește instrument de automatizare a proceselor în raport cu producția?

2. Enumerați principalele componente ale unei mașini automate de producție.

3. Ce a funcționat ca purtător de program în automatele din primul ciclu?

4. Care este evoluția mașinilor automate de producție?

5. Enumeraţi tipurile de sisteme de control utilizate în echipamentele de proces.

6. Ce este un SU închis și deschis?

7. Care sunt principalele caracteristici ale SU ciclic?

8. Care este diferența dintre sistemele de control pozițional și de contur?

9. Ce SS se numesc adaptive?

10. Care sunt elementele principale ale acționării mașinii?

11. Din ce motive sunt clasificate acționările mașinilor?

12. Enumeraţi principalele tipuri de acţionări utilizate în maşinile tehnologice.

13. Enumeraţi criteriile pentru compararea acţionărilor şi sistemelor de control.

14. Dați un exemplu de antrenare ciclică închisă.

În principalele direcții de dezvoltare economică și socială, sarcina este de a dezvolta producția de dispozitive electronice de control și telemecanică, actuatoare, instrumente și senzori ai sistemelor integrate de automatizare pentru procese tehnologice complexe, unități, mașini și echipamente. Sistemele de control automate pot ajuta cu toate acestea.

Sistem de control automat sau sistem de control automat - un set de hardware și software conceput pentru a controla diferite procese din cadrul procesului tehnologic, producției, întreprinderii. ACS sunt utilizate în diverse industrii, energie, transport etc. Termenul automatizat, spre deosebire de termenul automat, subliniază conservarea unor funcții de către operatorul uman, fie de natură generală, de stabilire a scopurilor, fie nepotrivibile automatizare.

Experiența acumulată în realizarea sistemelor de control automate și automate arată că controlul diferitelor procese se bazează pe o serie de reguli și legi, dintre care unele sunt comune dispozitivelor tehnice, organismelor vii și fenomenelor sociale.

Sistem automat de control al procesului.

Sistemul automat de control al proceselor (abreviar APCS) este un set de hardware și software conceput pentru a automatiza controlul echipamentelor de proces la întreprinderile industriale. Poate fi conectat la un sistem automatizat de management al întreprinderii (AMS) mai global.

Un sistem de control al procesului este de obicei înțeles ca o soluție complexă care asigură automatizarea principalelor operațiuni tehnologice ale procesului tehnologic în producția în ansamblul său sau în unele dintre secțiunile acesteia, realizând un produs relativ complet.

Termenul „automat” spre deosebire de termenul „automat” subliniază necesitatea participării umane la operațiunile individuale, atât pentru a menține controlul asupra procesului, cât și din cauza complexității sau inadecvării automatizării operațiunilor individuale.

Componentele sistemului de control al procesului pot fi sisteme de control automate (ACS) separate și dispozitive automate conectate într-un singur complex. De regulă, sistemul de control al procesului are un singur sistem de control al unui operator pentru procesul tehnologic sub forma unuia sau mai multor panouri de control, mijloace de procesare și arhivare a informațiilor despre progresul procesului, elemente tipice de automatizare: senzori, dispozitive de control, actuatoare. Rețelele industriale sunt utilizate pentru comunicarea informațională a tuturor subsistemelor.

Automatizarea unui proces tehnologic este un ansamblu de metode și mijloace concepute pentru a implementa un sistem sau sisteme care permit gestionarea procesului tehnologic în sine fără participarea directă a unei persoane sau lăsând dreptul de a lua cele mai responsabile decizii unei persoane.

Clasificarea APCS

În literatura străină, se poate găsi o clasificare destul de interesantă a sistemelor de control al proceselor, conform căreia toate sistemele de control al proceselor sunt împărțite în trei clase globale:

SCADA (Control de Supraveghere și Achiziție de Date). Acest termen poate fi tradus în rusă ca „sistem de telemecanică”, „sistem de telemetrie” sau „sistem de control de supraveghere”. În opinia mea, ultima definiție reflectă cel mai exact esența și scopul sistemului - controlul și monitorizarea obiectelor cu participarea dispecerului.

Aici este nevoie de o explicație. Termenul SCADA este adesea folosit într-un sens mai restrâns: mulți se referă la un pachet software de vizualizare a proceselor ca atare. Totuși, în această secțiune, sub cuvântul SCADA vom înțelege o întreagă clasă de sisteme de control.

PLC (controller logic programabil). Este tradus în rusă ca „controler logic programabil” (sau PLC pe scurt).

Aici, ca și în cazul precedent, există o ambiguitate. Termenul PLC se referă adesea la un modul hardware pentru implementarea algoritmilor de control automatizat. Cu toate acestea, termenul PLC are o semnificație mai generală și este adesea folosit pentru a se referi la o întreagă clasă de sisteme.

DCS (Sistem de control distribuit). Sistem de control distribuit (DCS) în limba rusă. Nu există confuzie aici, totul este clar.

Pentru dreptate, trebuie menționat că, dacă la începutul anilor 90 o astfel de clasificare nu a provocat controverse, acum mulți experți o consideră a fi foarte condiționată. Acest lucru se datorează faptului că în ultimii ani au fost introduse sisteme hibride care, după o serie de trăsături caracteristice, pot fi atribuite atât unei clase, cât și alteia.

Baza automatizării proceselor - aceasta este redistribuirea fluxurilor de materiale, energie si informatii in conformitate cu criteriul acceptat de control (optimalitate).

Principalele obiective ale automatizării proceselor tehnologice sunteți:

· Creșterea eficienței procesului de producție.

· Securitate sporită.

· Creșterea respectării mediului înconjurător.

· Creșterea economiei.

Atingerea obiectivelor se realizează prin rezolvarea următoarelor sarcini:

Îmbunătățirea calității reglementării

Îmbunătățirea disponibilității echipamentelor

Îmbunătățirea ergonomiei muncii operatorilor de proces

Asigurarea fiabilității informațiilor despre componentele materiale utilizate în producție (inclusiv prin gestionarea catalogului)

Stocarea informațiilor despre cursul procesului tehnologic și situații de urgență

Automatizarea proceselor tehnologice în cadrul unui singur proces de producție vă permite să organizați baza pentru implementarea sistemelor de management al producției și a sistemelor de management al întreprinderii.

De regulă, ca urmare a automatizării procesului tehnologic, se creează un sistem automat de control al procesului.

Sistemul automat de control al proceselor (APCS) este un set de software și hardware conceput pentru a automatiza controlul echipamentelor de proces în întreprinderi. Poate fi conectat la un sistem automatizat de management al întreprinderii (EMS) mai global.

Un sistem de control al procesului este de obicei înțeles ca o soluție complexă care asigură automatizarea principalelor operațiuni tehnologice ale procesului tehnologic în producție, în ansamblu sau în unele dintre secțiunile acestuia, realizând un produs relativ complet.

Termenul „automat” spre deosebire de termenul „automat” subliniază posibilitatea participării umane la operațiuni individuale, atât pentru a menține controlul uman asupra procesului, cât și din cauza complexității sau inadecvării automatizării operațiunilor individuale.

Componentele sistemului de control al procesului pot fi sisteme de control automate (ACS) separate și dispozitive automate conectate într-un singur complex. De regulă, sistemul de control al procesului are un singur sistem de control al operatorului pentru procesul tehnologic sub forma unuia sau mai multor panouri de control, mijloace de prelucrare și arhivare a informațiilor despre proces, elemente tipice de automatizare: senzori, controlere, actuatoare. Rețelele industriale sunt utilizate pentru comunicarea informațională a tuturor subsistemelor.

Datorită diferenței de abordări, se distinge automatizarea următoarelor procese tehnologice:

Automatizarea proceselor tehnologice continue (Process Automation)

Automatizarea proceselor tehnologice discrete (Factory Automation)

Automatizarea proceselor tehnologice hibride (Hybrid Automation)