Автоматизация на технически процеси. Автоматизация на технологични процеси и производство: кой да работи по тази специалност
Въвеждането на технически средства в предприятията, които позволяват автоматизация на производствените процеси, е основно условие за ефективна работа. Разнообразието от съвременни методи за автоматизация разширява обхвата на тяхното приложение, докато разходите за механизация, като правило, са оправдани от крайния резултат под формата на увеличаване на обема на произведените продукти, както и повишаване на тяхното качество .
Организациите, които следват пътя на технологичния прогрес, заемат водещи позиции на пазара, осигуряват по-добри условия на труд и минимизират нуждата от суровини. Поради тази причина вече не е възможно да си представим големи предприятия без изпълнение на проекти за механизация - изключения важат само за малки занаятчийски индустрии, където автоматизацията на производството не се оправдава поради основния избор в полза на ръчното производство. Но дори и в такива случаи е възможно частично да се включи автоматизацията на някои етапи от производството.
Основи на автоматизацията
В широк смисъл автоматизацията включва създаването на такива условия в производството, които ще позволят определени задачи за производство и освобождаване на продукти да се изпълняват без човешка намеса. В този случай ролята на оператора може да бъде решаването на най-критичните задачи. В зависимост от поставените цели автоматизацията на технологичните процеси и производството може да бъде пълна, частична или комплексна. Изборът на конкретен модел се определя от сложността на техническата модернизация на предприятието поради автоматичното попълване.
В заводи и фабрики, където е внедрена пълна автоматизация, цялата функционалност за контрол на производството обикновено се прехвърля към механизирани и електронни системи за управление. Този подход е най-рационален, ако условията на работа не предполагат промени. В частична форма автоматизацията се осъществява на отделни етапи от производството или по време на механизирането на автономен технически компонент, без да се налага създаването на сложна инфраструктура за управление на целия процес. Обикновено се прилага цялостно ниво на автоматизация на производството в определени зони - това може да бъде отдел, цех, линия и т.н. В този случай операторът контролира самата система, без да засяга прекия работен процес.
Автоматизирани системи за управление
Като начало е важно да се отбележи, че такива системи предполагат пълен контрол над предприятие, фабрика или завод. Техните функции могат да се разширят до конкретно оборудване, конвейер, цех или производствена зона. В този случай системите за автоматизация на процеси получават и обработват информация от обслужвания обект и въз основа на тези данни оказват коригиращо въздействие. Например, ако работата на производствения комплекс не отговаря на параметрите на технологичните стандарти, системата ще използва специални канали, за да промени режимите си на работа според изискванията.
Обекти на автоматизация и техните параметри
Основната задача при въвеждането на средства за механизация на производството е поддържането на качествените параметри на съоръжението, което в крайна сметка ще се отрази на характеристиките на продукта. Днес експертите се опитват да не навлизат в същността на техническите параметри на различни обекти, тъй като теоретично внедряването на системи за управление е възможно във всеки компонент на производството. Ако разгледаме в това отношение основите на автоматизацията на технологичните процеси, тогава списъкът на обектите за механизация ще включва същите работилници, конвейери, всички видове устройства и инсталации. Може само да се сравни степента на сложност на внедряването на автоматизация, която зависи от нивото и мащаба на проекта.
По отношение на параметрите, с които работят автоматичните системи, можем да разграничим входни и изходни индикатори. В първия случай това са физическите характеристики на продукта, както и свойствата на самия обект. Във втория това са преките показатели за качество на готовия продукт.
Регулиращи технически средства
Устройствата, които осигуряват регулиране, се използват в системите за автоматизация под формата на специални аларми. В зависимост от предназначението си те могат да наблюдават и контролират различни параметри на процеса. По-специално, автоматизацията на технологични процеси и производство може да включва аларми за температура, налягане, характеристики на потока и т.н. Технически устройствата могат да бъдат изпълнени като безмащабни устройства с електрически контактни елементи на изхода.
Принципът на действие на контролните аларми също е различен. Ако разгледаме най-често срещаните температурни устройства, можем да различим манометрични, живачни, биметални и термисторни модели. Конструктивният дизайн, като правило, се определя от принципа на работа, но условията на работа също оказват значително влияние върху него. В зависимост от посоката на работа на предприятието, автоматизацията на технологичните процеси и производството може да бъде проектирана, като се вземат предвид специфичните условия на работа. Поради тази причина устройствата за управление са проектирани с фокус върху използване в условия на висока влажност, физическо налягане или действието на химикали.
Програмируеми системи за автоматизация
Качеството на управление и контрол на производствените процеси значително се повиши на фона на активното снабдяване на предприятията с изчислителни устройства и микропроцесори. От гледна точка на индустриалните нужди, възможностите на програмируемия хардуер позволяват не само да се осигури ефективен контрол на технологичните процеси, но и да се автоматизира проектирането, както и да се провеждат производствени тестове и експерименти.
Компютърните устройства, които се използват в съвременните предприятия, решават проблемите на регулиране и контрол на технологичните процеси в реално време. Такива средства за автоматизация на производството се наричат изчислителни системи и работят на принципа на агрегацията. Системите включват унифицирани функционални блокове и модули, от които можете да създавате различни конфигурации и да адаптирате комплекса за работа в определени условия.
Възли и механизми в системите за автоматизация
Директното изпълнение на работните операции се осъществява от електрически, хидравлични и пневматични устройства. Според принципа на действие класификацията включва функционални и порционни механизми. Подобни технологии обикновено се прилагат в хранително-вкусовата промишленост. Автоматизацията на производството в този случай включва въвеждането на електрически и пневматични механизми, чиито конструкции могат да включват електрически задвижвания и регулаторни органи.
Електрически двигатели в системи за автоматизация
Основата на задвижващите механизми често се формира от електрически двигатели. В зависимост от вида на управлението те могат да бъдат представени в безконтактен и контактен вариант. Устройствата, които се управляват от релейни контактни устройства, могат да променят посоката на движение на работните части, когато се манипулират от оператора, но скоростта на операциите остава непроменена. Ако се предполага автоматизация и механизация на технологичните процеси с помощта на безконтактни устройства, тогава се използват полупроводникови усилватели - електрически или магнитни.
Табла и контролни табла
За инсталиране на оборудване, което трябва да осигури управление и контрол на производствения процес в предприятията, са инсталирани специални конзоли и панели. В тях са разположени устройства за автоматично управление и регулиране, контролно-измервателна апаратура, защитни механизми, както и различни елементи на комуникационната инфраструктура. По дизайн такъв щит може да бъде метален шкаф или плосък панел, върху който е инсталирано оборудване за автоматизация.
Конзолата от своя страна е центърът за дистанционно управление – тя е своеобразна контролна зала или операторска зона. Важно е да се отбележи, че автоматизацията на технологичните процеси и производство трябва да осигурява и достъп до поддръжка от страна на персонала. Именно тази функция до голяма степен се определя от конзоли и панели, които ви позволяват да правите изчисления, да оценявате производствените показатели и като цяло да наблюдавате работния процес.
Проектиране на системи за автоматизация
Основният документ, който служи като ръководство за технологична модернизация на производството с цел автоматизация, е схемата. Той показва структурата, параметрите и характеристиките на устройствата, които по-късно ще действат като средства за автоматична механизация. В стандартната версия диаграмата показва следните данни:
- ниво (мащаб) на автоматизация в конкретно предприятие;
- определяне на експлоатационните параметри на съоръжението, което трябва да бъде обезпечено със средства за управление и регулиране;
- характеристики на управление - пълно, дистанционно, операторско;
- възможност за блокиране на изпълнителни механизми и възли;
- конфигурация на местоположението на техническото оборудване, включително на конзоли и панели.
Спомагателни средства за автоматизация
Въпреки второстепенната си роля, допълнителните устройства осигуряват важни функции за наблюдение и контрол. Благодарение на тях се осигурява еднаква връзка между изпълнителните механизми и човек. По отношение на оборудването със спомагателни устройства автоматизацията на производството може да включва бутонни станции, контролни релета, различни превключватели и командни панели. Има много дизайни и разновидности на тези устройства, но всички те са фокусирани върху ергономичен и безопасен контрол на ключови единици на място.
А производството не е лесна специалност, но е необходима. Каква е тя? Къде и какво можете да работите след получаване на професионална степен?
Главна информация
Автоматизацията на технологичните процеси и производството е специалност, която ви позволява да създавате модерен хардуер и софтуер, който може да проектира, изследва, провежда техническа диагностика и промишлени тестове. Освен това човек, който го е овладял, ще може да създаде модерни системи за управление. Кодът на специалността за автоматизация на технологични процеси и производство е 03/15/04 (220700.62).
Навигирайки през него, можете бързо да намерите този, който ви интересува, и да видите какво правят там. Но ако говорим за това като цяло, тогава такива отдели обучават специалисти, които могат да създават модерни автоматизирани обекти, да разработват необходимия софтуер и да ги управляват. Това е автоматизацията
Номерът на специалността преди това беше даден като две различни числени стойности поради факта, че беше въведена нова система за класификация. Следователно първо се посочва как се обозначава описаната специалност сега, а след това как се е извършвало преди.
Какво се изучава
Специалността "автоматизация на технологични процеси и производство на софтуер с отворен код" по време на обучението е набор от инструменти и методи, които са насочени към внедряване на системи, които ви позволяват да управлявате текущи процеси без пряко човешко участие (или най-важните въпроси остават за него) .
Обектите на въздействие на тези специалисти са областите на дейност, в които протичат сложни и монотонни процеси:
- индустрия;
- Селско стопанство;
- енергия;
- транспорт;
- търговия;
- лекарство.
Най-голямо внимание се отделя на технологичните и производствените процеси, техническата диагностика, научните изследвания и производствените изпитания.
Подробна информация за обучението
Разгледахме какво се изучава от желаещите да получат описаната специалност като цяло. Сега нека уточним техните знания:
- Събира, групира и анализира изходните данни, необходими за проектиране на технически системи и техните управляващи модули.
- Оценявайте значимостта, перспективите и уместността на обектите, върху които се работи.
- Проектиране на хардуерни и софтуерни комплекси на автоматизирани и автоматизирани системи.
- Наблюдава проектите за съответствие със стандартите и друга нормативна документация.
- Проектирайте модели, които показват продукти на всички етапи от техния жизнен цикъл.
- Изберете софтуер и инструменти за автоматизирано производство, които са най-подходящи за конкретен случай. Както и системите за тестване, диагностика, контрол и мониторинг, които ги допълват.
- Разработване на изисквания и правила за различни продукти, техния производствен процес, качество, условия за транспортиране и изхвърляне след употреба.
- Извършване и разбиране на различна проектна документация.
- Оценете нивото на дефекти в произведените продукти, идентифицирайте причините за тях и разработете решения, които ще предотвратят отклонения от нормата.
- Сертифицира разработки, технологични процеси, софтуер и
- Разработете инструкции относно употребата на продуктите.
- Подобрете средствата и системите за автоматизация за извършване на определени процеси.
- Поддържайте технологичното оборудване.
- Конфигуриране, настройка и регулиране на системи за автоматизация, диагностика и контрол.
- Повишаване квалификацията на служителите, които ще работят с ново оборудване.
Какви позиции можете да очаквате?
Разгледахме как се различава специалността „автоматизация на технологични процеси и производство“. Работата по него може да се извършва в следните позиции:
- Оператор.
- Инженер по вериги.
- Програмист-разработчик.
- Системен инженер.
- Оператор на полуавтоматични линии.
- Инженер по механизация, автоматизация и автоматизация на производствените процеси.
- Проектант на компютърни системи.
- Инженер по КИП и автоматизацията.
- Учен по материали
- Електромеханичен техник.
- Разработчик на автоматизирана система за управление.
Както можете да видите, има доста опции. Освен това трябва да се вземе предвид и фактът, че в процеса на обучение ще се обърне внимание на голям брой езици за програмиране. И това съответно ще осигури широки възможности за работа след дипломирането. Например, завършил може да отиде в автомобилна фабрика, за да работи на поточна линия за автомобили, или в областта на електрониката, за да създаде микроконтролери, процесори и други важни и полезни елементи.
Автоматизацията на технологичните процеси и производството е сложна специалност, изискваща голямо количество знания, така че ще трябва да се подходи с цялата отговорност. Но наградата трябва да бъде приемането на факта, че тук има достатъчно възможности за творчество.
За кого е най-подходящ този път?
Най-голяма вероятност да успеят в тази област са тези, които правят нещо подобно от детството си. Да кажем, отидох в клуб по радиотехника, програмирах на компютъра си или се опитах да сглобя свой собствен триизмерен принтер. Ако не сте правили нищо подобно, няма място за притеснение. Има шансове да станете добър специалист, просто трябва да положите значителни усилия.
На какво първо трябва да обърнете внимание?
Физиката и математиката са в основата на описаната специалност. Първата наука е необходима, за да се разберат процесите, протичащи на хардуерно ниво. Математиката ви позволява да разработвате решения на сложни проблеми и да създавате модели на нелинейно поведение.
Когато се запознават с програмирането, много хора, когато тепърва пишат своите програми „Hello, World!”, изглежда смятат, че познаването на формули и алгоритми не е необходимо. Но това е погрешно мнение и колкото по-добре един потенциален инженер разбира математиката, толкова по-големи висоти ще може да постигне в разработването на софтуерния компонент.
Какво да направите, ако няма визия за бъдещето?
И така, курсът на обучение е завършен, но няма ясно разбиране какво трябва да се направи? Е, това показва наличието на значителни пропуски в полученото образование. Автоматизацията на технологичните процеси и производството е сложна специалност, както вече казахме, и няма надежда, че всички необходими знания ще бъдат дадени в университета. Много се прехвърля на самообучение, както в планиран режим, така и предполагайки, че самият човек ще се интересува от изучаваните предмети и ще отдели достатъчно време за тях.
Заключение
Така че разгледахме в общи линии специалността „автоматизация на технологични процеси и производство“. Прегледите на специалисти, които са завършили тази област и работят тук, казват, че въпреки първоначалната трудност можете да се класирате за доста добра заплата, започваща от петнадесет хиляди рубли. И с течение на времето, натрупал опит и умения, обикновен специалист ще може да се класира за до 40 000 рубли! И дори това не е горната граница, тъй като за буквално блестящи (прочетете - тези, които са посветили много време на самоусъвършенстване и развитие) хора, е възможно да получават и значително по-големи суми.
Широкото внедряване на автоматизация е най-ефективният начин за повишаване на производителността на труда.
В много съоръжения, за да се организира правилен технологичен процес, е необходимо да се поддържат зададени стойности на различни физически параметри за дълго време или да се променят във времето според определен закон. Поради различни външни въздействия върху обекта, тези параметри се отклоняват от зададените. Операторът или водачът трябва да повлияе на обекта по такъв начин, че стойностите на контролираните параметри да не надхвърлят допустимите граници, т.е. да контролират обекта. Индивидуалните функции на оператора могат да се изпълняват от различни автоматични устройства. Тяхното въздействие върху обекта се осъществява по команда от лице, което следи състоянието на параметрите. Този тип 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 прости автоматични системи за управление за поддържане на определени стойности на нивото на течността, налягането на парата и скоростта на въртене се появяват през втората половина на 18 век. с развитието на парните машини. Създаването на първите автоматични регулатори беше интуитивно и беше заслуга на отделни изобретатели. За по-нататъшното развитие на средствата за автоматизация бяха необходими методи за изчисляване на автоматични регулатори. Още през втората половина на 19в. е създадена хармонична 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 с пряко действие“ (1876) регулаторите и обектът на регулиране се разглеждат за първи път като единна динамична система. Теорията за автоматично регулиране непрекъснато се разширява и задълбочава.
Настоящият етап на развитие на автоматизацията се характеризира със значително усложняване на задачите за автоматично управление: увеличаване на броя на регулираните параметри и взаимовръзката на регулираните обекти; повишаване на необходимата точност и скорост на управление; увеличаване на дистанционното управление и т.н. Тези проблеми могат да бъдат решени само на базата на съвременните електронни технологии, широкото въвеждане на микропроцесори и универсални компютри.
Широкото въвеждане на автоматизация в хладилните агрегати започва едва през 20 век, но още през 60-те години са създадени големи, напълно автоматизирани агрегати.
За управление на различни технологични процеси е необходимо да се поддържа в определени граници, а понякога и да се променя по определен закон стойността на една или няколко физически величини едновременно. В този случай е необходимо да се гарантира, че не възникват опасни работни условия.
Устройство, в което протича процес, изискващ непрекъснато регулиране, се нарича контролиран обект или накратко обект (фиг. 1а).
Физическа величина, чиято стойност не трябва да надхвърля определени граници, се нарича контролиран или регулируем параметър и се обозначава с буквата X. Може ли това да бъде температура t, налягане p, ниво на течността H, относителна влажност? и т.н. Означаваме началната (зададена) стойност на контролирания параметър като 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:
Външно въздействие върху обект, независимо от оператора и увеличаващо несъответствието, се нарича товар и се обозначава с Mn (или QH - когато говорим за термично натоварване).
За да се намали несъответствието, е необходимо да се упражни въздействие върху обекта, противоположен на товара. Организирано въздействие върху обект, което намалява несъответствието, се нарича регулаторно влияние - M p (или Q P - за термично въздействие).
Стойността на параметъра X (по-специално X 0) остава постоянна само когато управляващото действие е равно на натоварването:
X = const само за M p = 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 обратно, за M p<М н рассогласование увеличивается.
Автоматични системи. При ръчно регулиране, за да промени регулаторния ефект, 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. 1, б, Елементи 1, 2, 3 и 4 трансформират един физически параметър в друг, по-удобен за предаване към следващия елемент. Стрелките показват посоката на влияние. Входният сигнал за автоматично управление X control може да бъде натискане на бутон, преместване на дръжката на реостата и др. За увеличаване на мощността на предавания сигнал може да се подаде допълнителна енергия E към отделни елементи.
За да управлява обект, водачът (операторът) трябва непрекъснато да получава информация от обекта, т.е. да извършва контрол: измерва стойността на контролирания параметър X и изчислява стойността на несъответствието? X. Този процес може също да бъде автоматизиран (автоматично управление), т.е. инсталиране на устройства, които ще показват, записват стойността 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 просто трябва да погледне устройствата и да натисне бутон. Възможно ли е да се автоматизира този процес, така че напълно да се освободим от оператор? Оказва се, че е достатъчно да се подаде изходният сигнал за автоматично управление X към входа за автоматично управление (към елемент 1), така че процесът на управление да стане напълно автоматизиран. В този случай елемент 1 сравнява сигнала X k с дадения X 3 . Колкото по-голямо е несъответствието X, толкова по-голяма е разликата X към - X 3 и съответно регулаторният ефект на M r се увеличава.
Системите за автоматично управление със затворена верига на влияние, при които управляващото действие се генерира в зависимост от несъответствието, се наричат система за автоматично управление (ACS).
Елементите за автоматично управление (1--4) и мониторинг (5--7) образуват автоматичен регулатор, когато веригата е затворена. Така системата за автоматично управление се състои от обект и автоматичен контролер (фиг. 1, в). Автоматичният регулатор (или просто регулатор) е устройство, което възприема несъответствие и действа върху обект по такъв начин, че да намали това несъответствие.
Въз основа на целта за въздействие върху обекта се разграничават следните системи за управление:
а) стабилизиране,
б) софтуер,
в) последователи
г) оптимизиране.
Стабилизиращите системи поддържат стойността на контролирания параметър постоянна (в определени граници). Настройките им са постоянни.
Софтуерни системиконтролите имат настройка, която се променя с времето според дадена програма.
IN системи за проследяваненастройката непрекъснато се променя в зависимост от някакъв външен фактор. При климатичните системи например е по-изгодно да се поддържа по-висока стайна температура в горещите дни, отколкото в хладните дни. Поради това е препоръчително непрекъснато да променяте настройката в зависимост от външната температура.
IN оптимизиращи системиПолучената от контролера информация от обекта и външната среда се обработва предварително за определяне на най-благоприятната стойност на контролирания параметър. Настройката се променя съответно.
За поддържане на зададената стойност на контролирания параметър X0, в допълнение към системите за автоматично управление, понякога се използва система за автоматично наблюдение на натоварването (фиг. 1d). В тази система контролерът възприема промените в натоварването, а не несъответствието, осигурявайки непрекъснато равенство M p = M n. Теоретично това гарантира точно, че X 0 = const. Въпреки това, практически поради различни външни въздействия върху елементите на контролера (смущения), равенството M R = M n може да бъде нарушено. Несъответствието X, което възниква в този случай, се оказва значително по-голямо, отколкото в системата за автоматично управление, тъй като в системата за наблюдение на натоварването няма обратна връзка, 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 за предна и обратна връзка. Ако посоката на допълнителната верига съвпада с основната, тогава тя се нарича права (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 действие за настройка, а изходът е контролираният параметър.
Наред с автоматичното поддържане на параметрите в зададени граници е необходима и защита на инсталациите от опасни условия, което се осъществява от автоматични системи за защита (APS). Те могат да бъдат превантивни или спешни.
Превантивната защита засяга 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 регулирания параметър и когато стойността му стане опасна, изключва един от възлите на системата, така че несъответствието повече да не се увеличава. 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 контролираният параметър се върне в определената зона, EPS може да включи отново деактивирания модул и системата за управление продължава да работи нормално (многократна защита).
При големи съоръжения по-често се използва защита за самозащита с едно действие, 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 задействането). Ползи от автоматизацията. За да идентифицираме предимствата на автоматизацията, нека сравним като пример графиките на температурните промени в хладилната камера с ръчно и автоматично управление (фиг. 2). Нека желаната температура в камерата е от 0 до 2°C. Когато температурата достигне 0°C (точка 1), водачът спира компресора. Температурата започва да се покачва и когато се повиши до приблизително 2°C, водачът отново включва компресора (точка 2). Графиката показва, че поради ненавременно стартиране или спиране на компресора, температурата в камерата излиза извън допустимите граници (точки 3, 4, 5). При често повишаване на температурата (раздел А) допустимият срок на годност се намалява и качеството на нетрайните продукти се влошава. Ниската температура (секция B) причинява изсушаване на продуктите и понякога намалява техния вкус; В допълнение, допълнителната работа на компресора губи електроенергия и охлаждаща вода, причинявайки преждевременно износване на компресора.
При автоматично управление температурното реле се включва и спира компресора при 0 и +2 °C.
Устройствата също изпълняват основни защитни функции по-надеждно от хората. Водачът може да не забележи бързо повишаване на налягането в кондензатора (поради загуба на водоснабдяване), неизправност в маслената помпа и т.н., но 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 дефектния компресор и ще почувства локално изтичане на амоняк. Въпреки това, експлоатационният опит показва, че автоматичните инсталации работят много по-надеждно.
По този начин 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) надеждността на инсталациите се увеличава.
Въпреки изброените предимства, автоматизацията е препоръчителна само в случаите, когато е икономически оправдана, т.е. разходите, свързани с автоматизацията, се компенсират от спестяванията от нейното внедряване. Освен това е необходимо да се автоматизират процеси, чиято нормална работа не може да се осигури с ръчно управление: прецизни технологични процеси, работа в опасни или експлозивни среди.
От всички процеси на автоматизация автоматичното регулиране има най-голямо практическо значение. Затова по-нататък разглеждаме основно системите за автоматично управление, които са в основата на автоматизацията на хладилните агрегати.
Литература
1. Автоматизация на технологичните процеси в производството на храни / Изд. Е. Б. Карпина.
2. Автоматични устройства, регулатори и управляващи машини: Наръчник / Ed. Б. Д. Кошарски.
3. Петров. И. К., Солошченко М. Н., Царков В. Н. Уреди и средства за автоматизация на хранително-вкусовата промишленост: Наръчник.
4. Автоматизация на технологичните процеси в хранително-вкусовата промишленост. Соколов.
В основните направления на икономическото и социалното развитие се поставя задачата да се развие производството на електронни устройства за управление и телемеханика, изпълнителни механизми, инструменти и сензори за сложни системи за автоматизация на сложни технологични процеси, възли, машини и оборудване. Автоматизираните системи за управление могат да помогнат за всичко това.
Автоматизирана система за управление или ACS е комплекс от хардуер и софтуер, предназначен да контролира различни процеси в рамките на технологичен процес, производство или предприятие. ACS се използват в различни индустрии, енергетика, транспорт и т.н. Терминът автоматизиран, за разлика от термина автоматичен, набляга на запазването на определени функции от човешкия оператор, или от най-общо, целеполагащо естество, или неподлежащи на автоматизация.
Натрупаният опит в създаването на автоматизирани и автоматични системи за управление показва, че управлението на различни процеси се основава на редица правила и закони, някои от които се оказват общи за технически устройства, живи организми и социални явления.
Автоматизирана система за контрол на процесите.
Автоматизирана система за управление на процесите (съкр. ACSTP) е набор от хардуер и софтуер, предназначени за автоматизиране на управлението на технологично оборудване в промишлени предприятия. Може да има връзка с по-глобална автоматизирана система за управление на предприятието (EMS).
Системата за управление на процесите обикновено се разбира като цялостно решение, което осигурява автоматизация на основните технологични операции на технологичния процес в производството като цяло или в част от него, което произвежда относително завършен продукт.
Терминът „автоматизиран“, за разлика от термина „автоматичен“, подчертава необходимостта от човешко участие в определени операции, както за да се поддържа контрол върху процеса, така и поради сложността или непрактичността на автоматизирането на определени операции.
Компонентите на системата за управление на процесите могат да бъдат отделни системи за автоматично управление (ACS) и автоматизирани устройства, свързани в един комплекс. По правило системата за управление на процеса има единна операторска система за управление на технологичния процес под формата на един или повече контролни панели, средства за обработка и архивиране на информация за процеса и стандартни елементи за автоматизация: сензори, контролни устройства, изпълнителни механизми. Индустриалните мрежи се използват за информационна комуникация на всички подсистеми.
Автоматизацията на технологичния процес е набор от методи и средства, предназначени за внедряване на система или системи, които позволяват управление на самия технологичен процес без пряко човешко участие или оставяне на правото да взема най-отговорните решения на дадено лице.
Класификация на автоматизираните системи за управление на процесите
В чуждестранната литература можете да намерите доста интересна класификация на автоматизирани системи за управление на процеси, според която всички автоматизирани системи за управление на процеси са разделени на три глобални класа:
SCADA (Надзорно управление и събиране на данни). Този термин може да се преведе на руски като „система за телемеханика“, „система за телеметрия“ или „система за диспечерско управление“. Според мен последното определение най-точно отразява същността и предназначението на системата - контрол и наблюдение на обекти с участието на диспечер.
Тук е необходимо известно уточнение. Терминът SCADA често се използва в по-тесен смисъл: мнозина го наричат софтуерен пакет за визуализиране на технологичен процес. В този раздел обаче под думата SCADA ще разбираме цял клас системи за управление.
PLC (Програмируем логически контролер). Преведено на руски като „програмируем логически контролер“ (или накратко PLC).
Тук, както и в предишния случай, има неяснота. Терминът PLC често се отнася до хардуерен модул за внедряване на автоматизирани алгоритми за управление. Терминът PLC обаче има и по-общо значение и често се използва за означаване на цял клас системи.
DCS (Разпределена система за управление). На руски, разпределена система за управление (DCS). Тук няма объркване, всичко е ясно.
За да бъдем честни, трябва да се отбележи, че ако в началото на 90-те години подобна класификация не предизвика противоречия, сега много експерти я смятат за много произволна. Това се дължи на факта, че през последните години бяха въведени хибридни системи, които въз основа на редица характерни признаци могат да бъдат класифицирани в един или друг клас.
Основи на автоматизацията на процесите - това е преразпределението на материалните, енергийните и информационните потоци в съответствие с приетия управленски критерий (оптималност).
Основните цели на автоматизацията на процесите са:
· Повишаване ефективността на производствения процес.
· Повишена сигурност.
· Повишена екологичност.
· Повишена ефективност.
Постигането на целите се осъществява чрез решаване на следните задачи:
· Подобряване на качеството на регулиране
Повишена наличност на оборудването
· Подобряване на ергономичността на операторите на процеса
· Гарантиране 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
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.
По правило в резултат на автоматизацията на технологичния процес се създава автоматизирана система за управление на процеса.
Автоматизираната система за управление на процесите (APCS) е набор от софтуер и хардуер, предназначени за автоматизиране на управлението на технологичното оборудване в предприятията. Може да има връзка с по-глобална автоматизирана система за управление на предприятието (EMS).
Системата за управление на процесите обикновено се разбира като цялостно решение, което осигурява автоматизация на основните технологични операции на технологичния процес в производството, като цяло или в част от него, произвеждайки относително завършен продукт.
Терминът „автоматизиран“, за разлика от термина „автоматичен“, подчертава възможността за участие на човека в определени операции, както с цел поддържане на човешки контрол върху процеса, така и във връзка със сложността или непрактичността на автоматизирането на определени операции.
Компонентите на системата за управление на процесите могат да бъдат отделни системи за автоматично управление (ACS) и автоматизирани устройства, свързани в един комплекс. По правило системата за управление на процеса има единна операторска система за управление на технологичния процес под формата на един или повече контролни панели, средства за обработка и архивиране на информация за процеса и стандартни елементи за автоматизация: сензори, контролери, изпълнителни механизми. Индустриалните мрежи се използват за информационна комуникация на всички подсистеми.
Поради различните подходи 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)
Видовете системи за автоматизация включват:
- неизменни системи.Това са системи, в които последователността от действия се определя от конфигурацията на оборудването или условията на процеса и не може да бъде променяна по време на процеса.
- програмируеми системи.Това са системи, в които последователността от действия може да варира в зависимост от дадената програма и конфигурация на процеса. Изборът на необходимата последователност от действия се осъществява чрез набор от инструкции, които могат да бъдат разчетени и интерпретирани от системата.
- гъвкави (самонастройващи се) системи.Това са системи, които могат да избират необходимите действия по време на работа. Промяната на конфигурацията на процеса (последователността и условията за извършване на операции) се извършва въз основа на информация за хода на процеса.
Тези видове системи могат да се използват на всички нива на автоматизация на процесите поотделно или като част от комбинирана система.
Във всеки сектор на икономиката има предприятия и организации, които произвеждат продукти или предоставят услуги. Всички тези предприятия могат да бъдат разделени на три групи в зависимост от тяхната „отдалеченост“ във веригата за преработка на природните ресурси.
Първата група предприятия са предприятия, които добиват или произвеждат природни ресурси. Такива предприятия включват например земеделски производители и предприятия за производство на нефт и газ.
Втората група предприятия са предприятия, преработващи природни суровини. Те произвеждат продукти от суровини, добивани или произведени от предприятия от първата група. Такива предприятия включват например предприятия от автомобилната индустрия, стоманодобивни предприятия, предприятия за електроника, електроцентрали и др.
Третата група са предприятията от сектора на услугите. Такива организации включват например банки, образователни институции, медицински заведения, ресторанти и др.
За всички предприятия е възможно да се идентифицират общи групи от процеси, свързани с производството на продукти или предоставянето на услуги.
Такива процеси включват:
- бизнес процеси;
- процеси на проектиране и разработка;
- производствени процеси;
- процеси на контрол и анализ.
- Бизнес процесите са процеси, които осигуряват взаимодействие в рамките на организацията и с външни заинтересовани страни (клиенти, доставчици, регулаторни органи и др.). Тази категория процеси включва процеси на маркетинг и продажби, взаимодействие с потребителите, процеси на финансово, персонално, материално планиране и счетоводство и др.
- Процеси на проектиране и разработка– това са всички процеси, свързани с разработването на продукт или услуга. Такива процеси включват процесите на планиране на развитието, събиране и подготовка на първоначални данни, изпълнение на проекта, наблюдение и анализ на резултатите от проектирането и др.
- Производствени процесиса процесите, необходими за производство на продукти или предоставяне на услуги. Тази група включва всички производствени и технологични процеси. Те също така включват процеси за планиране на търсенето и планиране на капацитета, логистични процеси и процеси на обслужване.
- Процеси на контрол и анализ– тази група процеси е свързана със събирането и обработката на информация за изпълнението на процесите. Такива процеси включват процеси за контрол на качеството, оперативно управление, процеси за контрол на запасите и др.
Повечето от процесите, принадлежащи към тези групи, могат да бъдат автоматизирани. Днес има класове системи, които осигуряват автоматизация на тези процеси.
Технически спецификации на подсистема "Складове". | Техническо задание на подсистема "Документооборот". | Техническо задание на подсистема "Снабдяване". | |
Стратегия за автоматизация на процесите
Автоматизацията на процесите е сложна и отнемаща време задача. За успешното решаване на този проблем е необходимо да се придържате към определена стратегия за автоматизация. Тя ви позволява да подобрите процесите и да спечелите редица значителни ползи от автоматизацията.
Накратко стратегията може да се формулира по следния начин:
- разбиране на процеса.За да автоматизирате процес, трябва да разберете съществуващия процес с всичките му подробности. Процесът трябва да бъде напълно анализиран. Трябва да се определят входовете и изходите на процеса, последователността на действията, връзката с други процеси, съставът на ресурсите на процеса и др.
- опростяване на процеса.След като анализът на процеса е извършен, процесът трябва да бъде опростен. Ненужните дейности, които не добавят стойност, трябва да бъдат намалени. Отделните операции могат да се комбинират или изпълняват паралелно. За подобряване на процеса могат да бъдат предложени други технологии за неговото изпълнение.
- автоматизация на процесите.Автоматизирането на процеса може да се извърши само след като процесът е опростен доколкото е възможно. Колкото по-прост е процесът, толкова по-лесно е да се автоматизира и толкова по-ефективен ще бъде автоматизираният процес.