INSTRUMENTE PENTRU AUTOMATIZAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE

Un instrument de automatizare a proceselor este înțeles ca un complex dispozitive tehnice, asigurând 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. Motor 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 individuale. 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 diagramă bloc prezentat 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 asigură sistemul de control Informații suplimentare(valoarea curentă, presiunea cilindrului, rata de schimbare a curentului etc.), care este utilizat pentru a îmbunătăți calitatea 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 de ciclu ai 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 plăcii rotative RO este efectuată de un electromagnet, format dintr-o carcasă 1, în care se află înfășurarea 2 și armătura mobilă 3. asociate cu placă turnantă 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.

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 rolei. și legătura. Senzorul de poziție oferă CS informații despre coordonatele curente ale RO.

SU crește curentul în înfășurare până când armătura și, în consecință, RO conectat rigid la aceasta, ajunge coordonata data, după care forța arcului va fi echilibrată de forța de împingere electromagnetică. Structura sistemului de control al unei astfel de unități poate arăta, de exemplu, ca cea prezentată în Fig. 8.

SU funcționează după cum urmează. Cititorul de programe emite la intrarea convertorului de coordonate o variabilă x 0 exprimată, de exemplu, în cod binar și corespunzătoare coordonatei necesare a armăturii motorului. De la ieșirea convertoarelor de coordonate, dintre care unul este un senzor părere, tensiunile U şi U 0 sunt furnizate aparatului de comparare, care generează un semnal de eroare DU, proporţional cu diferenţa de tensiuni 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 control 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, stocați și 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, poate conduce sistem pozițional(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 functie continua. 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 progresul RO in punct dat sau mişcarea sa după o lege dată cu diverse reacţii la ea din lateral mediu inconjurator.

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 acționărilor și 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 electrica(acționări electromecanice), energie aer comprimat(acționări pneumatice), energie de curgere a fluidului (acționări hidraulice), energie de rarefacție (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. Scurt caracteristici comparative motoarele de antrenare sunt prezentate în Tabelul 1. În plus, atunci când alegeți o unitate, trebuie luate în considerare mecanismul de transmisie și caracteristicile acestuia. 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 să luați 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, este simplificat semnificativ întreținere si repara. Comparație mai profundă tipuri variate acționările și sistemele de control pot fi produse 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.

Automatizarea proceselor tehnologice este reducerea sau eliminarea 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 executarea operațiunii. Se creează mașini-unelte cu ciclu semi-automat, în timpul funcționării cărora funcțiile lucrătorului sunt să instaleze piesa de prelucrat, să pornească mașina și să scoată 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.

Cel mai simplu mod de automatizare este echiparea mașinilor cu opritoare longitudinale și transversale, membre, rigle de referință, întrerupătoare automate de limită și întrerupătoare, dispozitive automate pentru editare piatră de polizor, 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 (montarea piesei) și la ultima operațiune (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, mașini agricole, rulmenți cu bile, produse metalice liniile automate sunt din ce în ce mai folosite nu numai pentru prelucrare piese, dar și pentru producția de semifabricate, ștanțarea la rece a pieselor și asamblarea unităților. Proiectarea proceselor tehnologice pentru prelucrarea pieselor pe liniile de mașini automate trebuie efectuată ținând cont de caracteristicile întreținere automată masini-unelte. Este necesar să ne străduim să simplificați linia și să o faceți mai fiabilă; buna indepartare cipuri, accesibilitatea unităților pentru reparare și reglare. La în număr mare operațiuni, se recomandă împărțirea liniei în mai multe părți, combinând în ele operațiuni omogene (frezare, găurire, găurire etc.).
loc grozavîn automatizarea proceselor tehnologice este introducerea de mașini-unelte, unități și linii cu control program. 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. Setarea 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

Adoptarea pe scară largă a automatizării este cea mai mare cale eficientă cresterea productivitatii muncii.

La multe facilități, pentru a organiza corect procesul tehnologic, este necesar să se mențină valorile setate ale diferiților parametri fizici pentru o perioadă lungă de timp sau să le modifice în timp conform unei anumite legi. Datorită diverselor influente externe pe obiect, 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 protozoare sisteme automate reglementarea pentru menținerea valorilor stabilite ale nivelului lichidului, presiunii aburului, vitezei de rotație a apărut în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea. odată cu dezvoltarea motoarelor cu abur. Crearea primelor regulatoare automate a fost intuitivă 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 regulatori acțiune directă„(1876) reglementatorii și obiectul reglementării sunt considerate pentru prima dată ca unic sistem dinamic. Teoria controlului automat se extinde și se adâncește continuu.

Etapa actuală de dezvoltare a automatizării este caracterizată de o complicație semnificativă a sarcinilor control automat: o creștere a numărului de parametri reglabili și a relației dintre obiectele de reglare; creșterea preciziei necesare a reglarii, 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 modifice după o anumită lege, valoarea uneia sau mai multor mărimi fizice simultan. 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 este notat cu litera X. Aceasta poate fi temperatura t, presiunea p, nivelul lichidului H, umiditate 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 vine vorba de 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 comanda manuală, 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 operațiuni 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 transferul la următorul element. Săgețile indică direcția impactului. Semnalul de intrare al controlului 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.

Informația primită de la obiect (lanțul 5--7) se numește 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 automatizat. 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 un lanț de acțiune închis, 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 informatiile care vin la controler de la obiect si mediul extern sunt preprocesate 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 monitorizat 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 operației). 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 să fie 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 la pompa 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.

Automatizarea proceselor de producție este principala direcție în care producția avansează în prezent în întreaga lume. Tot ceea ce a fost îndeplinit anterior de omul însuși, funcțiile sale, nu numai fizice, ci și intelectuale, trec treptat către tehnologie, care ea însăși realizează cicluri tehnologice și exercită controlul asupra lor. Acesta este acum cursul general al tehnologiilor moderne. Rolul unei persoane în multe industrii este deja redus la doar un controler pentru un controler automat.

În general, conceptul de „control al procesului” este înțeles ca un ansamblu de operațiuni necesare pentru pornirea, oprirea procesului, precum și menținerea sau modificarea cantităților fizice (indicatori de proces) în direcția cerută. Mașinile individuale, unitățile, dispozitivele, dispozitivele, complexele de mașini și dispozitive care trebuie controlate, care efectuează procese tehnologice, se numesc obiecte de control sau obiecte controlate în automatizare. Obiectele gestionate sunt foarte diverse în scopul lor.

Automatizarea proceselor tehnologice- înlocuirea muncii fizice a unei persoane cheltuite pe controlul mecanismelor și mașinilor prin operarea unor dispozitive speciale care asigură acest control (reglarea diferiților parametri, obținerea unei anumite productivități și a calității produsului fără intervenția umană).

Automatizarea proceselor de producție permite de multe ori creșterea productivității muncii, creșterea siguranței acesteia, respectarea mediului, îmbunătățirea calității produsului și utilizarea mai rațională a resurselor de producție, inclusiv a potențialului uman.

Orice proces tehnologic este creat și realizat pentru un anumit scop. Fabricarea produselor finale, sau pentru a obține un rezultat intermediar. Deci scopul producției automate poate fi sortarea, transportul, ambalarea produselor. Automatizarea producției poate fi completă, complexă și parțială.

Automatizare parțială apare atunci când o operațiune sau un ciclu de producție separat este efectuat în mod automat. În acest caz, este permisă participarea umană limitată. Cel mai adesea, automatizarea parțială are loc atunci când procesul este prea rapid pentru ca persoana însuși să participe pe deplin la el, în timp ce dispozitivele mecanice destul de primitive conduse de echipamente electrice fac o treabă excelentă cu el.

Automatizarea parțială, de regulă, este utilizată pe echipamentele existente și este o completare la acesta. Cu toate acestea, arată cea mai mare eficiență atunci când este inclus inițial în sistemul general de automatizare - este imediat dezvoltat, fabricat și instalat ca parte integrantă a acestuia.

Automatizare integrată ar trebui să acopere un loc separat de producție mare, poate fi un atelier separat, o centrală electrică. În acest caz, toată producția funcționează în modul unui singur complex automat interconectat. Automatizarea complexă a proceselor de producție nu este întotdeauna recomandabilă. Scopul său este de producție modernă foarte dezvoltată, care utilizează extrem deechipament de încredere.

Defectarea uneia dintre mașini sau unități oprește imediat întregul ciclu de producție. O astfel de producție ar trebui să aibă autoreglementare și autoorganizare, care se desfășoară conform unui program creat anterior. În același timp, o persoană ia parte la procesul de producție doar în calitate de controlor permanent, monitorizează starea întregului sistem și a părților sale individuale, intervine în producție pentru pornire și în cazul unor situații de urgență sau amenințării o asemenea intamplare.

Cel mai înalt nivel de automatizare a proceselor de producție - automatizare completă. Cu acesta, sistemul în sine realizează nu numai procesul de producție, ci și controlul deplin asupra acestuia, care este realizat de sistemele de control automate. Automatizarea completă are sens în producția rentabilă, durabilă, cu procese stabilite, cu un mod constant de funcționare.

Toate posibilele abateri de la normă trebuie prevăzute în prealabil și ar trebui dezvoltate sisteme de protecție împotriva acestora. De asemenea, automatizarea completă este necesară pentru lucrări care pot amenința viața umană, sănătatea sau sunt efectuate în locuri inaccesibile pentru el - sub apă, într-un mediu agresiv, în spațiu.

Fiecare sistem este format din componente care îndeplinesc funcții specifice. Într-un sistem automat, senzorii preiau citiri și le transmit pentru a lua o decizie privind controlul sistemului, comanda este deja executată de unitate. Cel mai adesea, acesta este un echipament electric, deoarece cu ajutorul curentului electric este mai convenabil să executați comenzi.

Este necesar să se separe sistemul de control automat și automat. La sistem de control automat senzorii transmit citiri către telecomandă către operator, iar acesta, după ce a luat deja o decizie, transmite o comandă echipamentului executiv. La sistem automat- semnalul este deja analizat de dispozitive electronice, acestea, luând o decizie, dau o comandă dispozitivelor executante.

Participarea omului la sistemele automate este încă necesară, deși ca controlor. Are capacitatea de a interveni în proces în orice moment, de a-l corecta sau de a-l opri.

Deci, senzorul de temperatură poate defecta și poate da citiri incorecte. Electronica, în acest caz, își va percepe datele ca fiind de încredere, fără a le pune sub semnul întrebării.

Mintea umană este de multe ori mai mare decât capacitățile dispozitivelor electronice, deși este inferioară acestora în ceea ce privește viteza de răspuns. Operatorul poate recunoaște că senzorul este defect, poate evalua riscurile și pur și simplu îl poate opri fără a întrerupe procesul. În același timp, trebuie să fie complet sigur că acest lucru nu va duce la un accident. Pentru a lua o decizie, el este ajutat de experiență și intuiție, inaccesibile mașinilor.

O astfel de intervenție direcționată în sistemele automate nu prezintă riscuri serioase dacă decizia este luată de un profesionist. Cu toate acestea, oprirea tuturor automatizărilor și trecerea sistemului în modul de control manual este plină de consecințe grave, datorită faptului că o persoană nu poate răspunde rapid la o schimbare a situației.

Un exemplu clasic este accidentul de la centrala nucleară de la Cernobîl, care a devenit cel mai mare dezastru provocat de om din secolul trecut. S-a produs tocmai din cauza opririi regimului automat, când programele deja dezvoltate pentru prevenirea accidentelor nu au putut influența evoluția situației din reactorul centralei.

Automatizarea proceselor individuale a început în industrie încă din secolul al XIX-lea. Este suficient să ne amintim de regulatorul centrifugal automat de la Watt pentru motoarele cu abur. Dar abia odată cu începutul utilizării industriale a energiei electrice a devenit posibilă o automatizare mai largă nu a proceselor individuale, ci a ciclurilor tehnologice întregi. Acest lucru se datorează faptului că înainte de aceasta, forța mecanică a fost transmisă mașinilor-unelte folosind transmisii și antrenări.

Producția centralizată a energiei electrice și utilizarea sa în industrie, în general, a început abia în secolul al XX-lea - înainte de Primul Război Mondial, când fiecare mașină era echipată cu propriul motor electric. Această împrejurare a făcut posibilă mecanizarea nu numai a procesului de producție în sine pe mașină, ci și a controlului acestuia. Acesta a fost primul pas spre creare mașini automate. Primele mostre au apărut deja la începutul anilor 1930. Atunci a apărut însuși termenul „producție automatizată”.

În Rusia, pe atunci în URSS, primii pași în această direcție au fost făcuți în anii 30-40 ai secolului trecut. Pentru prima dată, mașinile automate au fost utilizate în producția de piese de rulmenți. Apoi a apărut prima producție complet automatizată de pistoane pentru motoarele de tractor.

Ciclurile tehnologice au fost combinate într-un singur proces automatizat care începea cu încărcarea materiilor prime și se termina cu ambalarea pieselor finite. Acest lucru a devenit posibil datorită utilizării pe scară largă a echipamentelor electrice moderne la acea vreme, diferite relee, comutatoare de la distanță și, desigur, unități.

Și doar apariția primelor calculatoare electronice a făcut posibilă atingerea unui nou nivel de automatizare. Acum, procesul tehnologic a încetat să fie considerat pur și simplu un set de operații individuale care trebuie efectuate într-o anumită secvență pentru a obține un rezultat. Acum, întregul proces a devenit unul singur.

În prezent, sistemele de control automat nu conduc doar procesul de producție, ci și îl controlează, monitorizează apariția situațiilor de urgență și de urgență. Aceștia pornesc și opresc echipamentele tehnologice, monitorizează supraîncărcările, practică acțiuni în caz de accidente.

Recent, sistemele de control automate fac destul de ușoară reconstruirea echipamentelor pentru producția de produse noi. Acesta este deja un întreg sistem, constând din sisteme automate multimodale separate, conectate la un computer central, care le conectează într-o singură rețea și emite sarcini pentru execuție.

Fiecare subsistem este un computer separat cu propriul software conceput pentru a-și îndeplini propriile sarcini. Este deja module de producție flexibile. Ele sunt numite flexibile pentru că pot fi reconfigurate la alte procese tehnologice și, prin urmare, extind producția, o versifică.

Punctul culminant al producției automate sunt. Automatizarea a pătruns producția de sus în jos. Linie automată de transport pentru livrarea materiilor prime pentru producție. Management și proiectare automatizate. Experiența și inteligența umană sunt folosite doar acolo unde nu pot fi înlocuite de electronice.

Automatizarea procesului- un set de metode și mijloace destinate implementării unui sistem sau sisteme care permit gestionarea procesului tehnologic în sine fără participarea directă a unei persoane sau lăsarea dreptului unei persoane de a lua cele mai responsabile decizii.

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

Baza automatizării proceselor tehnologice este redistribuirea fluxurilor de materiale, energie și informații în conformitate cu criteriul de control acceptat (optimalitate).

• Automatizare parțială - automatizarea dispozitivelor individuale, mașinilor, operațiunilor tehnologice. Se realizează atunci când gestionarea proceselor din cauza complexității sau efemenței lor este practic inaccesibil unei persoane. De regulă, echipamente de operare parțial automatizate. Automatizarea locală este utilizată pe scară largă în industria alimentară.

• Automatizare integrată - asigură automatizarea unui site tehnologic, atelier sau întreprindere care funcționează ca un singur complex automatizat. De exemplu, centralele electrice.

• Automatizarea completă este cel mai înalt nivel de automatizare, în care toate funcțiile de control și management al producției (la nivel de întreprindere) sunt transferate către mijloace tehnice. La nivelul actual de dezvoltare, automatizarea completă nu este practic utilizată, deoarece funcțiile de control rămân în sarcina persoanei. Centralele nucleare pot fi numite aproape de automatizare totală.

YouTube enciclopedic

1 / 3

✪ Specialiștii viitorului - Automatizarea proceselor tehnologice și a producției

✪ Automatizarea proceselor tehnologice

✪ Conferință video Concepte de bază și context istoric al automatizării

Subtitrări

Obiective de automatizare

Principalele obiective ale automatizării proceselor sunt:

• reducerea numărului de personal de serviciu;
• creșterea volumelor de producție;
• creșterea eficienței procesului de producție;
• imbunatatirea calitatii produselor;
• reducerea costului materiilor prime;
• creșterea ritmului de producție;
• îmbunătățirea securității;
• creșterea respectării mediului înconjurător;
• creșterea economiei.

Sarcini de automatizare și soluția acestora

Obiectivele sunt atinse prin rezolvarea următoarelor sarcini de automatizare a proceselor:

• îmbunătățirea calității reglementării;
• creșterea disponibilității echipamentelor;
• îmbunătățirea ergonomiei muncii a operatorilor de proces;
• asigurarea fiabilității informațiilor despre componentele materiale utilizate în producție (inclusiv prin managementul catalogului);
• stocarea informațiilor despre mersul procesului tehnologic și situațiile de urgență.

Rezolvarea problemelor de automatizare a procesului tehnologic se realizează folosind:

• introducerea metodelor moderne de automatizare;
• introducerea mijloacelor moderne de automatizare.

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.

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).

Note

Automatizarea producției presupune disponibilitatea unor mașini fiabile, relativ simple în proiectare și control. mecanisme și dispozitive.

Literatură

L. I. Selevtsov, Automatizarea proceselor tehnologice. Manual: Centrul de editare „Academia”

V. Yu. Shishmarev, Automatizare. Manual: Centrul de editare „Academia”