Механизацией производственного процесса (ПП) называют применение энергии неживой природы в ПП или его составных частях, полностью управляемых людьми, и осуществляемое в целях сокращения трудовых затрат, улучшения условий производства.
Автоматизацией ПП называют применение энергии неживой природы в ПП или его составных частях для их выполнения и управления ими без непосредственного участия людей. Различают 3 уровня автоматизации:
1) Частичная автоматизация ограничивается автоматизацией отдельных операций технологического процесса (ТП), например, с использованием станков с ЧПУ.
2) Комплексная автоматизация – это автоматизация ПП с использованием автоматических систем машин: автоматических линий (АЛ), гибких производственных систем (ГПС).
3) Полная автоматизация – высшая степень автоматизации, при которой все функции контроля и управления производством выполняются автоматами.
Степень автоматизации определяется необходимой долей участия оператора в управлении этим процессом. Чем меньше это время, тем выше степень автоматизации.
Автомат – самостоятельно действующее устройство или совокупность устройств, выполняющих по заданной программе без непосредственного участия человека процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации.
Последовательность выполняемых автоматом запрограммированных действий называют рабочим циклом. Если для возобновления рабочего цикла требуется вмешательство человека, то такое устройство называется полуавтоматом.
Процесс, оборудование или производство не требующие присутствия человека в течение определенного промежутка времени для выполнения ряда повторяющихся рабочих циклов, называют автоматическим. Если часть процесса выполняется автоматически, а другая часть требует присутствия оператора, то такой процесс называется автоматизированным.
Под безлюдным режимом работы понимают такую степень автоматизации, при которой станок, производственный участок, цех или весь завод могут работать автоматически в течение одной производственной смены (8ч) в отсутствие человека.
Преимущества автоматических производственных систем:
1) высокое быстродействие;
2) стабильно высокое качество продукции;
3) возможность работы в тяжелых, вредных и опасных для человека условиях
4) экономичное использование материалов и энергии.
Повышение производительности труда при автоматизации достигается:
1) более полным использованием календарного времени: автомат 365 х 24 = 8740 часов; человек 2550 часов, т.е. 30%.
2) повышение скорости протекания процессов;
3) вследствие высвобождения обслуживающего персонала.
Автоматическое производство нуждается в более квалифицированном, технически грамотном обслуживании.
2.2. Автоматизированная система управления технологическим процессом, как правило, имеет трехуровневую конфигурацию с достаточно жестким распределением функций управления между уровнями.
Нижний уровень – уровень контролируемого объекта. Объектом управления в данном случае является технологический процесс (по выпуску какой-либо продукции).
Элементная база этого уровня включает˸
· Чувствительные элементы – датчики. Это мерительные преобразователи для сбора информации о ходе технологического процесса. Для того, что бы объектом управлять крайне важно знать и контролировать ᴇᴦο состояние в реальном масштабе времени. Информацию о состоянии объекта управления получают от датчиков, которые установлены на объекте. Учитывая зависимость отуправляемого процесса могут измеряться различные параметры (температура; частота вращения; давление; уровень; положение элементов, частей агрегатов; влажность и множество других датчиков.). Датчики существуют на всœе параметры, которые можно измерить и которые характеризуют протекание управляемого процесса.
Сигнал с датчика должна быть дискретным или непрерывным.
· Органы управления, снабженные исполнительными механизмами.
Οʜᴎ устанавливаются на объекте для непосредственного управления технологическим процессом. Ими бывают˸ двигатель с усилителем; клапан с электромагнитным приводом; обогреватель; электромагнитный усилитель и т.п.
К примеру, в случае если по условиям технологии требуется поддерживать постоянство температуры, то на агрегате устанавливают датчик температуры, сигнал которого после соответствующего преобразования поступает на обогреватель (также установленный на агрегате).
Датчики и органы управления являются неотъемлемой частью объекта управления. Датчики поставляют информацию локальным контроллерам, соединœенным с органами управления (дать примеры изображений двигателя, клапана регулируемого и задвижки).
Программируемые логические контроллеры PLC на базе специализированных микропроцессоров. Οʜᴎ являются управляющими устройствами. С их помощью реализуются (программно) правила управления ИМ по сигналам с датчиков. Данные правила называют законами управления. Задача программирования контроллеров и составляет основную часть разработки САУ, то есть определœение закона управления, выработка алгоритмов и т.д. Этим мы и будем далее заниматься.
Основные задачи, выполняемые контроллерами˸
· сбор, первичная обработка и хранение информации о состоянии оборудования и параметров технологического процесса;
· автоматическое управление – регулирование параметров;
· исполнение команд с пункта управления;
· самодиагностика работы программного обеспечения и состояния самого контроллера.
