СРЕДСТВА ЗА АВТОМАТИЗАЦИЯ НА ТЕХНОЛОГИЧНИ ПРОЦЕСИ

Под инструмент за автоматизация на процеса се разбира комплекс технически средства, осигуряващи движение на изпълнителните (работните) органи на машината със зададени кинематични параметри (траектории и закони на движение). В общия случай тази задача се решава с помощта на система за управление (СУ) и задвижване на работния орган. В първите автоматични машини обаче беше невъзможно задвижванията и системата за управление да се разделят на отделни модули. Пример за структурата на такава машина е показан на фиг.1.

Машината работи по следния начин. Асинхронен двигателчрез главния трансмисионен механизъм задвижва разпределителния вал в непрекъснато въртене. Освен това движенията се предават от съответните тласкачи през предавателните механизми 1...5 към работните органи 1...5. Разпределителният вал осигурява не само пренос на механична енергия към работните органи, но е и програмен носител, координиращ движението на последните във времето. В машина с такава структура задвижванията и системата за управление са интегрирани в единични механизми. Горната структура може, например, да съответства на кинематичната диаграма, показана на фиг. 2.

По принцип може да има подобна машина със същата цел и съответна производителност блокова схемапоказано на фиг.3.

Автоматът, показан на фиг. 3, работи по следния начин. Системата за управление подава команди към задвижвания 1...5, които извършват движение в пространството на работните органи 1...5. В този случай системата за управление координира траекториите в пространството и времето. Основната характеристика на машината тук е наличието на ясно дефинирана система за управление и задвижвания за всеки работен орган. В общия случай автоматът може да включва сензори, които предоставят на системата за управление съответната информация, необходима за генериране на разумни команди. Сензорите обикновено се монтират пред или след работното тяло (датчици за положение, акселерометри, сензори за ъглова скорост, сила, налягане, температура и др.). Понякога сензорите са разположени вътре в устройството (на фиг. 3 каналът за предаване на информация е показан с пунктирана линия) и осигуряват системата за управление Допълнителна информация(текуща стойност, налягане в цилиндъра, скорост на изменение на тока и др.), което се използва за подобряване на качеството на управление. Такива връзки се разглеждат по-подробно в специални курсове.Според структурата (фиг.3) могат да бъдат построени различни автомати, фундаментално различни един от друг. Основен признак за тяхната класификация е видът на СУ. В общия случай класификацията на системите за управление според принципа на действие е показана на фиг.4.

Цикличните системи могат да бъдат затворени или отворени. Автоматът, структурата и кинематичната схема на които са показани съответно на фиг. 1 и фиг. 2, има отворена система за управление. Такива машини често се наричат ​​„механични глупаци“, защото работят, докато разпределителният вал се върти. Системата за управление не контролира параметрите на технологичния процес и в случай на дерегулация на отделни механизми, машината продължава да произвежда продукти, дори и да е дефект. Понякога в оборудването може да има едно или повече задвижвания без обратна връзка (вижте задвижване 3 на фиг. 3). Фигура 5 показва кинематичната диаграма на машината с отворена система за управление и отделни задвижвания. Автомат с такава схема може да се управлява само във времето (за да се осигури координирано начало на движение на работните органи във времето) с помощта на препрограмируем контролер, командно устройство с разпределителен вал, логическа схема, реализирана на всяка елементна база (пневмоелементи, релета). , микросхеми и др.). Основният недостатък на контрола на времето е принудителното надценяване на параметрите на цикъла на машината и следователно намаляване на производителността. Всъщност, когато се създава алгоритъм за управление на времето, трябва да се вземе предвид възможната нестабилност на работата на задвижванията по отношение на времето за реакция, което не се контролира, като се надценяват интервалите от време между подаването на команди за управление. В противен случай може да възникне сблъсък на работните елементи, например поради случайно увеличаване на времето на хода на единия цилиндър и намаляване на времето на хода на другия цилиндър.

В случаите, когато е необходимо да се контролират началните и крайните позиции на работните органи (за да се изключат например техните сблъсъци), се използват циклични системи за управление с обратна връзка по позицията. Фигура 6 показва кинематична диаграма на автомат с такава система за управление. Опорни сигнали за синхронизиране на задействанията на работни органи 1...5 идват от датчици за положение 7...16. За разлика от машината със структурата и кинематичната диаграма, показана на фигури 1 и 2, тази машина има по-малко стабилен цикъл. В първия случай всички параметри на цикъла (време на работа и празен ход) се определят единствено от скоростта на разпределителния вал, а във втория (фиг. 4 и 6) те зависят от времето за реакция на всеки цилиндър (това е функция на състоянието на цилиндъра и параметрите на тока, характеризиращи технологичния процес). Въпреки това, тази схема, в сравнение със схемата, показана на фиг. 5, ви позволява да увеличите производителността на машината, като елиминирате ненужните интервали от време между издаването на команди за управление.

Всички горни кинематични схеми съответстват на циклични системи за управление. В случай, че поне едно от задвижванията на автомата има позиционно, контурно или адаптивно управление, тогава е обичайно да се нарича CS, съответно, позиционно, контурно или адаптивно.

Фигура 7 показва фрагмент от кинематичната диаграма на въртящата се маса на автомат със система за управление на позицията. Задвижването на въртящата се маса RO се осъществява от електромагнит, състоящ се от корпус 1, в който са разположени намотката 2 и подвижната арматура 3. свързана с грамофон RO. Лостът 8 е свързан с неподвижното тяло чрез пружина 9. Подвижният елемент на потенциометричния датчик за положение 10 е твърдо свързан с арматурата.

Когато напрежението се приложи към намотка 2, арматурата компресира пружината и, намалявайки празнината на магнитната верига, премества RO с помощта на праволинеен механизъм за свързване, състоящ се от ролка 7 и връзка 8. Пружината 9 осигурява силно затваряне на ролката и връзка. Сензорът за позиция предоставя на CS информация за текущите координати на RO.

SU увеличава тока в намотката, докато арматурата и следователно RO, твърдо свързан с нея, достигне дадена координата, след което силата на пружината ще се балансира от силата на електромагнитната тяга. Структурата на системата за управление на такова задвижване може да изглежда например като тази, показана на фиг. 8.

SU работи по следния начин. Програмният четец извежда на входа на преобразувателя на координатите променлива x 0, изразена например в двоичен код и съответстваща на необходимата координата на котвата на двигателя. От изхода на координатни преобразуватели, един от които е сензор обратна връзка, напреженията U и U 0 се подават към устройството за сравнение, което генерира сигнал за грешка DU, пропорционален на разликата в напреженията на неговите входове. Сигналът за грешка се подава към входа на усилвателя на мощността, който в зависимост от знака и големината на DU извежда ток I към намотката на електромагнита. Ако стойността на грешката стане нула, токът се стабилизира на подходящото ниво. Веднага щом изходната връзка по една или друга причина бъде изместена от дадена позиция, текущата стойност започва да се променя по такъв начин, че да я върне в първоначалната си позиция. По този начин, ако системата за управление последователно присвои на задвижването краен набор от M координати, записани на програмния носител, тогава задвижването ще има M позициониращи точки. Системите за циклично управление обикновено имат две позициониращи точки за всяка координата (за всяко задвижване). В първите позиционни системи броят на координатите е ограничен от броя на потенциометрите, всеки от които служи за запаметяване на определена координата. Съвременните контролери ви позволяват да задавате, съхранявате и извеждате в двоичен код почти неограничен брой позициониращи точки.

Фигура 8 показва кинематична диаграма на типично електромеханично задвижване с контурна система за управление. Такива задвижвания се използват широко в машинни инструменти с цифрово управление. Като сензори за обратна връзка се използват тахогенератор (сензор за ъглова скорост) 6 и индуктосин (сензор за линейно изместване) 7. Очевидно механизмът, показан на фиг. 8, може да кара позиционна система(виж Фиг.7).

По този начин, според кинематичната схема, е невъзможно да се направи разлика между системите за управление на контура и положението. Факт е, че в системата за контурно управление програмното устройство запомня и извежда не набор от координати, а непрекъсната функция. По този начин контурната система е по същество позиционна система с безкраен брой позициониращи точки и контролирано време за преход на RO от една точка към друга. В системите за позиционно и контурно управление има елемент на адаптация, т.е. те могат да осигурят напредъка на RO в дадена точкаили движението му по даден закон с различни реакции към него отстрани околен свят.

На практика обаче адаптивните системи за управление се считат за такива системи, които в зависимост от текущата реакция на околната среда могат да променят алгоритъма на машината.

На практика при проектирането на автоматична машина или автоматична линия е изключително важно да се изберат задвижванията на механизмите и системите за управление на етапа на предварителния проект. Тази задача е многокритериална. Обикновено изборът на задвижвания и системи за управление се извършва съгласно следните критерии:

n цена;

n надеждност;

n ремонтопригодност;

n конструктивна и технологична приемственост;

n пожарна и взривна безопасност;

n ниво на шум при работа;

n устойчивост на електромагнитни смущения (отнася се за SU);

n устойчивост на твърда радиация (отнася се за SU);

n характеристики на тегло и размери.

Всички задвижвания и системи за управление могат да бъдат класифицирани според вида на използваната енергия. Задвижванията на съвременните технологични машини обикновено използват: Електрическа енергия(електромеханични задвижвания), енерг сгъстен въздух(пневматични задвижвания), енергия на флуидния поток (хидравлични задвижвания), енергия на разреждане (вакуумни задвижвания), задвижвания с двигатели с вътрешно горене. Понякога в машините се използват комбинирани задвижвания. Например: електропневматични, пневмохидравлични, електрохидравлични и др. Накратко сравнителни характеристикизадвижващи двигатели са показани в таблица 1. Освен това при избора на задвижване трябва да се вземат предвид трансмисионният механизъм и неговите характеристики. И така, самият двигател може да бъде евтин, но трансмисионният механизъм е скъп, надеждността на двигателя може да бъде голяма, а надеждността на трансмисионния механизъм е малка и т.н.

Най-важният аспект при избора на типа задвижване е непрекъснатостта. Така например, ако в новоразработена машина поне едно от задвижванията е хидравлично, тогава си струва да се обмисли възможността за използване на хидравлика за други работни органи. Ако хидравликата се използва за първи път, тогава трябва да се помни, че ще е необходима инсталация до оборудването на много скъпа и голяма хидравлична станция по отношение на параметрите на теглото и размера. Същото важи и за пневматиката. Понякога е неразумно да се постави пневматична линия или дори да се купи компресор в името на едно пневматично задвижване в една машина. Като правило, когато проектирате оборудване, трябва да се стремите да използвате същия тип задвижвания. В този случай, в допълнение към горното, той е значително опростен Поддръжкаи ремонт. По-дълбоко сравнение различни видовезадвижвания и системи за управление могат да се произвеждат само след изучаване на специални дисциплини.

Въпроси за самоконтрол

1. Какво се нарича инструмент за автоматизация на процеса във връзка с производството?

2. Избройте основните компоненти на автоматична производствена машина.

3. Какво функционира като програмен носител в автоматите от първия цикъл?

4. Каква е еволюцията на автоматичните производствени машини?

5. Избройте видовете системи за управление, използвани в технологичното оборудване.

6. Какво е затворено и отворено СУ?

7. Какви са основните характеристики на цикличния SU?

8. Каква е разликата между системите за позиционен и контурен контрол?

9. Какви SS се наричат ​​адаптивни?

10. Кои са основните елементи на задвижването на машината?

11. На какво основание се класифицират машинните задвижвания?

12. Избройте основните видове задвижвания, използвани в технологичните машини.

13. Избройте критериите за сравняване на задвижвания и системи за управление.

14. Дайте пример за затворено циклично задвижване.

Автоматизацията на технологичните процеси е да се намалят или премахнат ръчен труд, изразходвани за монтаж, затягане и отстраняване на части, управление на машината и контрол на размерите.
Автоматизацията се извършва в следните области:
а) автоматизация на отделни машини и агрегати, която се извършва както при проектирането на новосъздадено оборудване, така и при модернизацията на действащото;
б) създаване на автоматични линии за производство на определена част или продукт;
в) организиране на автоматични работилници и предприятия за производство на продукти, които се произвеждат в големи количества.
Автоматизацията на отделните машини осигурява различна степен на участие на работника в изпълнението на операцията. Създават се металорежещи машини с полуавтоматичен цикъл, по време на работата на който работещият има за задача да монтира детайла, да стартира машината и да извади обработвания детайл. Пример са многорежещи и зъбонарезни стругове и машини с автоматичен цикъл, оборудвани с устройства, които осигуряват работата на машината без участието на работника; револверни стругове; машини за шлайфане на челни повърхности на бутални пръстени и др.

Най-лесният начин за автоматизиране е оборудването на машините с надлъжни и напречни ограничители, крайници, референтни линийки, автоматични крайни изключватели и превключватели, автоматични устройстваза редактиране шлифовъчно колело, хидравлични или пневматични скоби, товарни устройства, автоматични контроли и др.
Производствените линии за обработка на масови части се създават чрез използване на оборудване с различна степен на автоматизация. Автоматичните производствени линии могат да бъдат създадени на базата на съществуващо оборудване чрез оборудване на машинни инструменти с автоматични транспортни и товарни съоръжения. Въпреки това, когато се произвеждат сложни части, обработени на металорежещи машини различни видове, организирането на автоматична линия на базата на съществуващи машини може да бъде скъпо и трудно. Следователно повечето автоматични линии са завършени от агрегат, със специално предназначениеи универсални машини, чиито конструкции включват възможност за включване в автоматични линии.
В автоматичните линии операторите обикновено работят върху първата операция (монтиране на детайла) и върху последната операция (отстраняване на детайла). Останалите работници – настройчиците – са заети да настройват машини, да сменят инструменти и да отстраняват възникнали проблеми.

Предимството на автоматичните линии е намаляването на разходите за труд, по-високата производителност, по-ниската себестойност на продуктите, намаляването на производствения цикъл, обема на изоставането и намаляването на необходимостта от производствено пространство.
В автомобилната и тракторната индустрия, селскостопански машини, сачмени лагери, метални изделияавтоматичните линии все повече се използват не само за механична обработкачасти, но и за производство на заготовки, студено щамповане на детайли и монтаж на възли. Проектирането на технологични процеси за обработка на части на автоматични машинни линии трябва да се извършва, като се вземат предвид характеристиките автоматична поддръжкамашинни инструменти. Необходимо е да се стремите да опростите линията и да я направите по-надеждна; добро отстраняванечипове, достъпност на възли за ремонт и настройка. При в големи количестваоперации, препоръчително е линията да се раздели на няколко части, комбинирайки хомогенни операции в тях (фрезоване, пробиване, пробиване и др.).
страхотно мястов автоматизацията на технологичните процеси е въвеждането на металорежещи машини, възли и линии с програмно управление. Най-простият метод за програмно управление на автоматични и полуавтоматични стругове е да се контролират всички движения на машината с помощта на разпределителни валове с гърбици. Настройката на разпределителния вал и гърбиците определя програмата на машината.

При копирно-фрезови, хидро- и електрокопирни стругове програмата за движение на шублера се задава от копирната машина. Произвеждат се металорежещи машини, при които програмата за движение на работните органи се изготвя под формата на перфорирана карта и се въвежда в четеца. Това устройство предава команди чрез електронно устройство към задвижващи механизми, които включват определени механизми на машината. Машините имат подобно устройство, в което програмата се записва на магнитна лента. Записването на програмата за движение на работните органи на такива машини може да се извърши по време на обработката на първата част от висококвалифициран работник; след това програмата се възпроизвежда неограничен брой пъти от читателя.

Автоматичните линии от много машини също работят като CNC машини. Програмата на тези линии се задава чрез настройка на системата от крайни изключватели, електрически, хидравлични и пневматични релета и друго оборудване. Набират популярност металорежещите машини и автоматичните линии, при които управлението на работните органи се осъществява от изчислителни машини, работещи по зададена програма.
Машините с програмно управление осигуряват автоматизация на процеса на обработка, намаляват времето за обработка, повишават производителността на труда. Смяната на машини с програмно управление, работещи с перфокарти или магнитна лента, не изисква много време. Това ви позволява да автоматизирате производствените процеси на части, произведени в малки партиди.

Материалът на статията е написан въз основа на литературния източник "Технология за производство на двигатели с вътрешно горене" М. Л. Ягудин

Широко разпространеното приемане на автоматизацията е най-много ефикасен начинповишаване на производителността на труда.

В много съоръжения, за да се организира правилният технологичен процес, е необходимо да се поддържат зададените стойности на различни физически параметри за дълго време или да се променят във времето според определен закон. Поради различни външни влиянияза обект, тези параметри се отклоняват от посочените. Операторът или водачът трябва да повлияе на обекта по такъв начин, че стойностите на регулируемите параметри да не надхвърлят допустимите граници, т.е. да контролират обекта. Отделни функции на оператора могат да се изпълняват от различни автоматични устройства. Въздействието им върху обекта се осъществява по команда на лице, което следи състоянието на параметрите. Такова управление се нарича автоматично. За да се изключи напълно човек от процеса на управление, системата трябва да бъде затворена: устройствата трябва да следят отклонението на контролирания параметър и съответно да дават команда за управление на обекта. Такава затворена система за управление се нарича система за автоматично управление (ACS).

Първите протозои автоматични системирегулирането за поддържане на зададените стойности на нивото на течността, налягането на парата, скоростта на въртене се появява през втората половина на XVIII век. с развитието на парните машини. Създаването на първите автоматични регулатори беше интуитивно и беше заслуга на отделни изобретатели. За по-нататъчно развитиеинструменти за автоматизация необходими методи за изчисляване на автоматични регулатори. Още през втората половина на XIX век. е създадена последователна теория на автоматичното управление, базирана на математически методи. В трудовете на Д. К. Максуел „За регулаторите“ (1866) и И.А. Вишнеградски „За общата теория на регулаторите“ (1876), „За регулаторите пряко действие(1876) регулаторите и обектът на регулиране за първи път се разглеждат като едно цяло динамична система. Теорията на автоматичното управление непрекъснато се разширява и задълбочава.

Сегашният етап на развитие на автоматизацията се характеризира със значително усложняване на задачите автоматично управление: увеличаване на броя на регулируемите параметри и връзката на обектите на регулиране; повишаване на необходимата точност на регулиране, тяхната скорост; увеличаване на дистанционното управление и др. Тези задачи могат да бъдат решени само на базата на съвременната електронна технология, широкото въвеждане на микропроцесори и универсални компютри.

Широкото въвеждане на автоматизация в хладилните инсталации започва едва през 20 век, но още през 60-те години са създадени големи напълно автоматизирани инсталации.

Да управлява различни технологични процесинеобходимо е да се поддържа в дадени граници, а понякога и да се променя по определен закон стойността на една или няколко физически величини едновременно. В същото време е необходимо да се гарантира, че не възникват опасни режими на работа.

Устройство, в което протича процес, който изисква непрекъснато регулиране, се нарича контролиран обект или накратко обект (фиг. 1а).

Физическо количество, чиято стойност не трябва да надхвърля определени граници, се нарича контролиран или контролиран параметър и се обозначава с буквата X. Това може да бъде температура t, налягане p, ниво на течност H, относителна влажност? и т.н. Началната (зададена) стойност на контролирания параметър ще бъде означена с X 0 . В резултат на външни въздействия върху обекта действителната стойност на X може да се отклони от зададената X 0 . Степента на отклонение на контролирания параметър от първоначалната му стойност се нарича несъответствие:

Външното въздействие върху обекта, което не зависи от оператора и увеличава несъответствието, се нарича товар и се обозначава с Mn (или QH - когато става дума за термично натоварване).

За да се намали несъответствието, е необходимо да се упражни въздействие върху обекта, противоположен на товара. Организираното въздействие върху обекта, което намалява несъответствието, се нарича регулаторно въздействие - M p (или Q P - с термично въздействие).

Стойността на параметъра X (по-специално X 0) остава постоянна само когато управляващият вход е равен на товара:

X \u003d const само когато M p \u003d M n.

Това е основният закон за регулиране (както ръчно, така и автоматично). За да се намали положителното несъответствие, е необходимо M p да е по-голямо по абсолютна стойност от M n. И обратното, когато M p<М н рассогласование увеличивается.

Автоматични системи. При ръчно управление, за да промени управляващото действие, водачът понякога трябва да извърши редица операции (отваряне или затваряне на клапани, стартиране на помпи, компресори, промяна на тяхната производителност и др.). Ако тези операции се извършват от автоматични устройства по команда на човек (например чрез натискане на бутона "Старт"), тогава този метод на работа се нарича автоматично управление. Сложна схема на такова управление е показана на фиг. 1b, елементи 1, 2, 3 и 4 трансформират един физически параметър в друг, по-удобен за прехвърляне към следващия елемент. Стрелките показват посоката на удара. Входният сигнал на автоматичното управление X control може да бъде натискане на бутон, преместване на дръжката на реостата и т.н. За увеличаване на мощността на предавания сигнал може да се подаде допълнителна енергия E към отделни елементи.

За да управлява обекта, водачът (операторът) трябва непрекъснато да получава информация от обекта, т.е. да контролира: измерва стойността на регулируемия параметър X и изчислява размера на несъответствието X. Този процес може също да бъде автоматизиран (автоматично управление), т.е. инсталиране на устройства, които ще показват, записват стойността на ?X или дават сигнал, когато ?X надхвърли допустимите граници.

Информацията, получена от обекта (верига 5--7), се нарича обратна връзка, а автоматичното управление се нарича директна комуникация.

При автоматично управление и автоматично управление операторът трябва само да погледне инструментите и да натисне бутон. Възможно ли е да се автоматизира този процес, за да се направи напълно без оператор? Оказва се, че е достатъчно да се подаде изходен сигнал за автоматично управление Xk към входа за автоматично управление (към елемент 1), за да може процесът на управление да стане напълно автоматизиран. Когато този елемент 1 сравнява сигнала X с даден X 3 . Колкото по-голямо е несъответствието X, толкова по-голяма е разликата X до -X 3 и съответно регулаторният ефект на M p се увеличава.

Системи за автоматично управление със затворена верига на действие, в които управляващото действие се генерира в зависимост от несъответствието, се нарича система за автоматично управление (ACS).

Елементите на автоматично управление (1--4) и управление (5--7), когато веригата е затворена, образуват автоматичен регулатор. По този начин системата за автоматично управление се състои от обект и автоматичен контролер (фиг. 1в). Автоматичният контролер (или просто контролер) е устройство, което възприема несъответствие и действа върху обект по такъв начин, че да намали това несъответствие.

Според целта на въздействие върху обекта се разграничават следните системи за управление:

а) стабилизиране

б) софтуер,

в) гледане

г) оптимизиране.

Стабилизиращите системи поддържат стойността на контролирания параметър постоянна (в зададените граници). Настройката им е постоянна.

Софтуерни системиконтролите имат настройка, която се променя с времето според дадена програма.

AT системи за проследяваненастройката се променя непрекъснато в зависимост от някакъв външен фактор. При климатичните инсталации например е по-изгодно да се поддържа по-висока стайна температура в горещите дни, отколкото в хладните дни. Поради това е желателно непрекъснато да се променя настройката в зависимост от външната температура.

AT оптимизиращи системиинформацията, постъпваща към контролера от обекта и външната среда, се обработва предварително, за да се определи най-изгодната стойност на контролирания параметър. Настройката се променя съответно.

За поддържане на зададената стойност на контролирания параметър X 0, в допълнение към системите за автоматично управление, понякога се използва система за автоматично проследяване на натоварването (фиг. 1, d). В тази система контролерът възприема промяната на товара, а не несъответствието, осигурявайки непрекъснато равенство M p = M n. Теоретично, X 0 = const е точно осигурено. Въпреки това, на практика, поради различни външни влияния върху елементите на регулатора (смущения), равенството M R = M n може да бъде нарушено. Несъответствието ?X, което възниква в този случай, се оказва много по-голямо, отколкото в системата за автоматично управление, тъй като няма обратна връзка в системата за проследяване на товара, т.е. тя не реагира на несъответствието ?X.

В сложни автоматични системи (фиг. 1, д), заедно с основните вериги (директна и обратна връзка), може да има допълнителни вериги на директна и обратна връзка. Ако посоката на допълнителната верига съвпада с основната, тогава тя се нарича права линия (вериги 1 и 4); ако посоките на влиянията не съвпадат, тогава възниква допълнителна обратна връзка (вериги 2 и 3). Входът на автоматичната система се счита за движеща сила, изходът е регулируемият параметър.

Наред с автоматичното поддържане на параметрите в зададените граници е необходима и защита на инсталациите от опасни режими, което се осъществява от автоматични системи за защита (АСУ). Те могат да бъдат превантивни или спешни.

Превантивната защита действа върху устройствата за управление или отделни елементи на регулатора преди настъпването на опасен режим. Например, ако захранването с вода към кондензатора е прекъснато, компресорът трябва да бъде спрян, без да се чака аварийно повишаване на налягането.

Аварийната защита възприема отклонението на регулируемия параметър и когато стойността му стане опасна, изключва един от възлите на системата, така че несъответствието да не се увеличава повече. При задействане на автоматичната защита нормалното функциониране на системата за автоматично управление спира и контролираният параметър обикновено излиза извън допустимите граници. Ако след задействане на защитата наблюдаваният параметър се върне в зададената зона, автоматичната система за управление може да включи отново изключения възел и системата за управление продължава да работи нормално (многократна защита).

В големи съоръжения по-често се използва еднократна SAS, т.е. след като контролираният параметър се върне в допустимата зона, възлите, деактивирани от самата защита, вече не се включват.

SAZ обикновено се комбинира с аларма (обща или диференцирана, т.е. посочваща причината за операцията). Ползите от автоматизацията. За да разкрием предимствата на автоматизацията, нека сравним например графиките на температурните промени в хладилната камера по време на ръчно и автоматично управление (фиг. 2). Нека желаната температура в камерата е от 0 до 2°C. Когато температурата достигне 0°C (точка 1), драйверът спира компресора. Температурата започва да се покачва и когато се повиши до около 2°C, водачът отново включва компресора (точка 2). Графиката показва, че поради ненавременно включване или спиране на компресора температурата в камерата излиза извън допустимите граници (точки 3, 4, 5). При чести покачвания на температурата (раздел А) допустимият срок на годност се намалява, качеството на нетрайните продукти се влошава. Ниската температура (секция B) причинява свиване на продуктите, а понякога и намалява вкуса им; в допълнение, допълнителната работа на компресора губи електроенергия, охлаждаща вода и преждевременно износва компресора.

При автоматично регулиране превключвателят на температурата се включва и спира компресора при 0 и +2 °C.

Основните функции на защитните устройства също изпълняват по-надеждно от човек. Водачът може да не забележи бързо повишаване на налягането в кондензатора (поради прекъсване на подаването на вода), неизправност в маслената помпа и т.н., докато устройствата реагират на тези неизправности моментално. Вярно е, че в някои случаи е по-вероятно проблемите да бъдат забелязани от водача, той ще чуе почукване в повреден компресор, ще почувства локално изтичане на амоняк. Въпреки това, експлоатационният опит показва, че автоматичните инсталации работят много по-надеждно.

Така автоматизацията осигурява следните основни предимства:

1) времето, изразходвано за поддръжка, се намалява;

2) по-точно се поддържа необходимия технологичен режим;

3) намаляват се експлоатационните разходи (за ток, вода, ремонти и др.);

4) повишава надеждността на инсталациите.

Въпреки тези предимства, автоматизацията е осъществима само ако е икономически обоснована, т.е. разходите, свързани с автоматизацията, се компенсират от спестяванията от нейното внедряване. Освен това е необходимо да се автоматизират процеси, чието нормално протичане не може да се осигури с ръчно управление: прецизни технологични процеси, работа във вредна или експлозивна среда.

От всички автоматизирани процеси автоматичното управление е от най-голямо практическо значение. Следователно, следните се разглеждат главно системи за автоматично управление, които са в основата на автоматизацията на хладилните инсталации.

Литература

1. Автоматизация на технологичните процеси за производство на храни / Изд. Е. Б. Карпина.

2. Автоматични устройства, регулатори и управляващи машини: Наръчник / Ed. Б. Д. Кошарски.

3. Петров. И. К., Солощенко М. Н., Царков В. Н. Инструменти и средства за автоматизация за хранително-вкусовата промишленост: Наръчник.

4. Автоматизация на технологичните процеси в хранително-вкусовата промишленост. Соколов.

Автоматизацията на производствените процеси е основната посока, в която производството се движи в момента по света. Всичко, което преди това е извършвано от самия човек, неговите функции, не само физически, но и интелектуални, постепенно преминават към технологията, която сама извършва технологични цикли и упражнява контрол върху тях. Това вече е общият курс на съвременните технологии. Ролята на човек в много индустрии вече е сведена само до контролер за автоматичен контролер.

Като цяло понятието "контрол на процеса" се разбира като набор от операции, необходими за стартиране, спиране на процеса, както и поддържане или промяна на физически величини (индикатори на процеса) в необходимата посока. Отделни машини, агрегати, устройства, устройства, комплекси от машини и устройства, които трябва да бъдат управлявани, които извършват технологични процеси, се наричат ​​​​обекти за управление или контролирани обекти в автоматизацията. Управляваните обекти са много разнообразни по предназначение.

Автоматизация на технологичните процеси- заместване на физическия труд на човек, изразходван за управление на механизми и машини, чрез работата на специални устройства, които осигуряват този контрол (регулиране на различни параметри, получаване на определена производителност и качество на продукта без човешка намеса).

Автоматизацията на производствените процеси позволява многократно увеличаване на производителността на труда, повишаване на неговата безопасност, екологичност, подобряване на качеството на продукта и по-рационално използване на производствените ресурси, включително човешкия потенциал.

Всеки технологичен процес се създава и извършва с определена цел. Производство на крайни продукти или за получаване на междинен резултат. Така че целта на автоматизираното производство може да бъде сортиране, транспортиране, опаковане на продукти. Автоматизацията на производството може да бъде пълна, комплексна и частична.

Частична автоматизациявъзниква, когато една операция или отделен производствен цикъл се извършва в автоматичен режим. В този случай е разрешено ограничено човешко участие. Най-често частичната автоматизация се случва, когато процесът е твърде бърз, за ​​да може самият човек да участва напълно в него, докато доста примитивните механични устройства, задвижвани от електрическо оборудване, вършат отлична работа с него.

Частичната автоматизация, като правило, се използва на съществуващо оборудване и е допълнение към него. Най-голяма ефективност обаче показва, когато е първоначално включена в цялостната система за автоматизация – веднага се разработва, произвежда и монтира като неразделна част от нея.

Интегрирана автоматизациятрябва да обхваща отделен голям производствен обект, може да бъде отделен цех, електроцентрала. В този случай цялото производство работи в режим на единен взаимосвързан автоматизиран комплекс. Комплексната автоматизация на производствените процеси не винаги е препоръчителна. Обхватът му е модерно високоразвито производство, което използва изключителнонадеждно оборудване.

Повредата на една от машините или агрегатите незабавно спира целия производствен цикъл. Такова производство трябва да има саморегулация и самоорганизация, която се осъществява по предварително създадена програма. В същото време човек участва в производствения процес само като постоянен контролер, наблюдаващ състоянието на цялата система и нейните отделни части, намесва се в производството за стартиране и в случай на извънредни ситуации или заплаха от такова явление.

Най-високо ниво на автоматизация на производствените процеси - пълна автоматизация. При него самата система осъществява не само производствения процес, но и пълен контрол върху него, който се осъществява от автоматични системи за управление. Пълната автоматизация има смисъл при рентабилно, устойчиво производство с установени процеси с постоянен режим на работа.

Всички възможни отклонения от нормата трябва да се предвидят предварително и да се разработят системи за защита срещу тях. Също така е необходима пълна автоматизация за работа, която може да застраши човешкия живот, здраве или се извършва на недостъпни за него места - под вода, в агресивна среда, в космоса.

Всяка система се състои от компоненти, които изпълняват определени функции. В автоматизирана система сензорите вземат показания и ги предават, за да вземат решение за управление на системата, командата вече се изпълнява от задвижването.Най-често това е електрическо оборудване, тъй като с помощта на електрически ток е по-целесъобразно да се изпълняват команди.

Необходимо е да се раздели автоматизираната система за управление и автоматичната. При автоматизирана система за управлениесензорите предават показания на дистанционното управление на оператора и той, след като вече е взел решение, предава команда на изпълнителното оборудване. При автоматична система- сигналът вече е анализиран от електронни устройства, те, след като са взели решение, дават команда на изпълнителните устройства.

Човешкото участие в автоматичните системи все още е необходимо, макар и като контролер. Той има способността да се намеси в процеса по всяко време, да го коригира или спре.

Така че температурният сензор може да се повреди и да даде неправилни показания. Електрониката в този случай ще възприеме своите данни като надеждни, без да ги поставя под въпрос.

Човешкият ум е многократно по-голям от възможностите на електронните устройства, въпреки че им отстъпва по скорост на реакция. Операторът може да разпознае, че сензорът е дефектен, да оцени рисковете и просто да го изключи, без да прекъсва процеса. В същото време той трябва да е напълно сигурен, че това няма да доведе до инцидент. За да вземе решение, му помагат опитът и интуицията, недостъпни за машините.

Такава целенасочена намеса в автоматичните системи не носи сериозни рискове, ако решението е взето от професионалист. Изключването на цялата автоматизация и превключването на системата в режим на ръчно управление обаче е изпълнено със сериозни последици поради факта, че човек не може бързо да реагира на промяна в ситуацията.

Класически пример е аварията в атомната електроцентрала в Чернобил, която се превърна в най-голямата причинена от човека катастрофа на миналия век. Това се случи именно поради спирането на автоматичния режим, когато вече разработените програми за предотвратяване на аварии не можеха да повлияят на развитието на ситуацията в реактора на централата.

Автоматизирането на отделни процеси започва в индустрията още през деветнадесети век.Достатъчно е да си припомним автоматичния центробежен регулатор на Watt за парни машини. Но едва с началото на промишленото използване на електроенергия стана възможно по-широка автоматизация не на отделни процеси, а на цели технологични цикли. Това се дължи на факта, че преди това механичната сила се предава на машинни инструменти с помощта на трансмисии и задвижвания.

Централизираното производство на електроенергия и използването й в индустрията като цяло започва едва през ХХ век - преди Първата световна война, когато всяка машина е оборудвана със собствен електродвигател. Именно това обстоятелство направи възможно механизирането не само на самия производствен процес на машината, но и механизирането на неговия контрол. Това беше първата стъпка към създаването автоматични машини. Първите проби от които се появяват още в началото на 30-те години. Тогава възниква и самият термин "автоматизирано производство".

В Русия, тогава в СССР, първите стъпки в тази посока са направени през 30-те и 40-те години на миналия век. За първи път в производството на лагерни части бяха използвани автоматични машини. Тогава идва първото в света напълно автоматизирано производство на бутала за тракторни двигатели.

Технологичните цикли бяха обединени в един автоматизиран процес, който започва с товарене на суровини и завършва с опаковане на готови части. Това стана възможно благодарение на широкото използване на модерно електрическо оборудване по това време, различни релета, дистанционни превключватели и, разбира се, задвижвания.

И само появата на първите електронни компютри направи възможно достигането на ново ниво на автоматизация. Сега технологичният процес е престанал да се разглежда просто като набор от отделни операции, които трябва да се извършват в определена последователност, за да се получи резултат. Сега целият процес е станал едно цяло.

В момента системите за автоматично управление не само ръководят производствения процес, но и го контролират, наблюдават възникването на аварийни и аварийни ситуации.Пускат и спират технологично оборудване, следят претоварванията, отработват действия при аварии.

Наскоро системите за автоматично управление улесняват възстановяването на оборудването за производство на нови продукти. Това вече е цяла система, състояща се от отделни автоматични многорежимни системи, свързани към централен компютър, който ги свързва в една мрежа и издава задачи за изпълнение.

Всяка подсистема е отделен компютър със собствен софтуер, предназначен да изпълнява свои собствени задачи. Вече е гъвкави производствени модули.Наричат ​​се гъвкави, защото могат да бъдат пренастроени към други технологични процеси и по този начин да разширят производството, да го разнообразят.

Върхът на автоматизираното производство са. Автоматизацията е проникнала в производството от горе до долу. Автоматична транспортна линия за доставка на суровини за производство. Автоматизирано управление и проектиране. Човешкият опит и интелект се използват само там, където не могат да бъдат заменени от електроника.

Автоматизация на процесите- набор от методи и средства, предназначени за прилагане на система или системи, които позволяват управлението на самия технологичен процес без прякото участие на човек или оставяйки правото на човек да взема най-отговорните решения.

По правило в резултат на автоматизацията на технологичния процес се създава автоматизирана система за управление.

В основата на автоматизацията на технологичните процеси е преразпределението на материалните, енергийните и информационните потоци в съответствие с приетия критерий за управление (оптималност).

• Частична автоматизация - автоматизация на отделни устройства, машини, технологични операции. Извършва се, когато управлението на процесите поради тяхната сложност или преходност е практически недостъпно за човек. Частично автоматизирано като правило работно оборудване. Локалната автоматизация се използва широко в хранително-вкусовата промишленост.

• Интегрирана автоматизация - осигурява автоматизацията на технологичен обект, цех или предприятие, функциониращи като единен, автоматизиран комплекс. Например електроцентрали.

• Пълната автоматизация е най-високото ниво на автоматизация, при което всички функции за контрол и управление на производството (на ниво предприятие) се прехвърлят на технически средства. На сегашното ниво на развитие пълната автоматизация практически не се използва, тъй като контролните функции остават при човека. Атомните електроцентрали могат да се нарекат близки до пълна автоматизация.

Енциклопедичен YouTube

1 / 3

✪ Специалисти на бъдещето - Автоматизация на технологични процеси и производство

✪ Автоматизация на технологични процеси

✪ Видео лекция Основни понятия и исторически контекст на автоматизацията

субтитри

Цели на автоматизацията

Основните цели на автоматизацията на процесите са:

• намаляване на броя на обслужващия персонал;
• увеличаване на производствените обеми;
• повишаване ефективността на производствения процес;
• подобряване качеството на продукта;
• намаляване на разходите за суровини;
• повишаване на ритъма на производство;
• подобряване на сигурността;
• повишаване на екологичността;
• увеличаване на икономиката.

Задачи на автоматизацията и тяхното решение

Целите се постигат чрез решаване на следните задачи за автоматизация на процесите:

• подобряване на качеството на регулиране;
• увеличаване на наличността на оборудването;
• подобряване на ергономията на труда на операторите на процеси;
• осигуряване на надеждността на информацията за материалните компоненти, използвани в производството (включително чрез управление на каталог);
• съхраняване на информация за хода на технологичния процес и аварийни ситуации.

Решаването на проблемите на автоматизацията на технологичния процес се извършва с помощта на:

• въвеждане на съвременни методи за автоматизация;
• въвеждане на съвременни средства за автоматизация.

Автоматизацията на технологичните процеси в рамките на един производствен процес ви позволява да организирате основата за внедряване на системи за управление на производството и системи за управление на предприятието.

Поради разликата в подходите се разграничава автоматизацията на следните технологични процеси:

• автоматизация на непрекъснати технологични процеси (Process Automation);
• автоматизация на дискретни технологични процеси (Factory Automation);
• автоматизация на хибридни технологични процеси (Hybrid Automation).

Бележки

Автоматизацията на производството предполага наличието на надеждни, сравнително прости по дизайн и управление машини. механизми и устройства.

Литература

Л. И. Селевцов, Автоматизация на технологичните процеси. Учебник: Издателски център "Академия"

В. Ю. Шишмарев, Автоматика. Учебник: Издателски център "Академия"