Dom · Alat · Automatizacija i tehnička sredstva automatizacije. Tehnička sredstva automatizacije Informacije i metode njihove transformacije

Automatizacija i tehnička sredstva automatizacije. Tehnička sredstva automatizacije Informacije i metode njihove transformacije

Pitanje 1 Osnovni koncepti i definicije klimatizacije i klimatizacije

Automatizacija- jedno od oblasti naučnog i tehnološkog napretka koje koristi samoregulirajuća tehnička sredstva i matematičke metode u cilju oslobađanja ljudi od učešća u procesima dobijanja, pretvaranja, prenosa i korišćenja energije, materijala ili informacija, ili značajnog smanjenja stepena ovog učešća ili složenosti izvršenih operacija. Automatizacija omogućava povećanje produktivnosti rada, poboljšanje kvaliteta proizvoda, optimizaciju procesa upravljanja i uklanjanje ljudi iz proizvodnih procesa koji su opasni po zdravlje. Automatizacija, sa izuzetkom najjednostavnijih slučajeva, zahteva integrisan, sistematski pristup rešavanju problema. Sistemi automatizacije uključuju senzore (senzore), ulazne uređaje, kontrolne uređaje (kontrolere), aktuatore, izlazne uređaje i računare. Računalne metode koje se koriste ponekad kopiraju nervne i mentalne funkcije ljudi. Cijeli ovaj kompleks alata se obično naziva sistemima automatizacije i upravljanja.

Svi sistemi automatizacije i upravljanja zasnovani su na konceptima kao što su objekt upravljanja, komunikacioni uređaj sa objektom upravljanja, kontrola i regulacija tehnoloških parametara, merenje i konverzija signala.

Pod objektom upravljanja podrazumijeva se tehnološki aparat ili skup u kojem se izvode (ili uz pomoć kojih se izvode) standardne tehnološke operacije miješanja, razdvajanja ili njihove međusobne kombinacije sa jednostavnim operacijama. Takav tehnološki aparat, zajedno sa tehnološkim procesom koji se u njemu odvija i za koji se sistem razvija automatska kontrola i naziva se kontrolni objekt ili objekt automatizacije. Iz skupa ulaznih i izlaznih veličina kontrolisanog objekta izdvajaju se kontrolisane veličine, kontrolni i ometajući uticaji i smetnje. Kontrolisana količina je izlazna fizička veličina ili parametar kontrolisanog objekta, koji se tokom rada objekta mora održavati na određenom određenom nivou ili menjati prema datom zakonu. Kontrolna akcija je ulazni tok materijala ili energije, promjenom kojeg je moguće održavati kontroliranu vrijednost na datom nivou ili je mijenjati prema datom zakonu. Automatski uređaj ili regulator se naziva tehnički uređaj, koji omogućava da se, bez ljudske intervencije, održi vrednost tehnološkog parametra ili da se promeni prema datom zakonu. Uređaj za automatsko upravljanje obuhvata skup tehničkih sredstava koja obavljaju određene funkcije u sistemu.Sistem automatskog upravljanja obuhvata: Senzorni element ili senzor, koji služi za pretvaranje izlazne vrijednosti kontroliranog objekta u proporcionalni električni ili pneumatski signal, Element poređenja- za određivanje veličine neslaganja između trenutne i specificirane vrijednosti izlazne količine. Element za podešavanje služi za postavljanje vrijednosti parametra procesa, koji se mora održavati na konstantnom nivou. Pojačavanje-konvertovanje element služi za stvaranje regulatornog efekta ovisno o veličini i znaku neusklađenosti zbog vanjskog izvora energije. Element aktuatora služi za sprovođenje regulatornog uticaja. proizvodi UPE. Regulacioni element– za promjenu protoka materijala ili energije kako bi se održala izlazna vrijednost na datom nivou. U praksi automatizacije Tokom proizvodnih procesa, sistemi automatskog upravljanja su opremljeni standardnim općim industrijskim uređajima koji obavljaju funkcije navedenih elemenata. Glavni element takvih sistema je kompjuter koji prima informacije od analognih i diskretnih senzora tehnoloških parametara. Iste informacije se mogu poslati na analogne ili digitalne uređaje za prezentaciju informacija (sekundarne uređaje). Operater procesa pristupa ovoj mašini pomoću daljinskog upravljača za unos informacija od kojih nije primljen automatski senzori, tražeći potrebne informacije i savjete o vođenju procesa. Rad automatizovanog sistema upravljanja zasniva se na prijemu i obradi informacija.





Glavne vrste sistema automatizacije i upravljanja:

· automatizovani sistem planiranje (ASP),

· automatizovani sistem naučno istraživanje(ASNI),

· sistem kompjuterski potpomognuto projektovanje(CAD),

· automatizovani eksperimentalni kompleks (AEC),

fleksibilna automatizirana proizvodnja (GAP) i automatizirani sistem kontrole procesa ( APCS),

· automatizovani sistem upravljanja radom (ACS)

· sistem automatskog upravljanja (ACS).

Pitanje 2 Sastav tehničkih sredstava automatizacije i upravljanja automatizovanim sistemima upravljanja.

Tehnička sredstva automatizacija i kontrola su uređaji i instrumenti koji mogu ili sami biti alati za automatizaciju ili biti dio hardverskog i softverskog kompleksa.

Tipični alati za automatizaciju i kontrolu mogu biti tehnički, hardverski, softverski i sistemski.

Tehnička sredstva automatizacije i upravljanja uključuju:

− senzori;

− aktuatori;

− regulatorna tijela (RO);

− komunikacijske linije;

− sekundarni instrumenti (prikaz i snimanje);

− analogni i digitalni upravljački uređaji;

− programski blokovi;

− logičko-komandne upravljačke uređaje;

− moduli za prikupljanje i primarnu obradu podataka i praćenje stanja tehnološkog upravljačkog objekta (TOU);

− moduli za galvansku izolaciju i normalizaciju signala;

− pretvarači signala iz jednog oblika u drugi;

−moduli za prezentaciju podataka, indikaciju, snimanje i generisanje kontrolnih signala;

− bafer uređaji za skladištenje;

− programibilni tajmeri;

− specijalizovani računarski uređaji, uređaji za pripremu predprocesora.

Tehnička sredstva automatizacije i upravljanja mogu se sistematizirati na sljedeći način:


CS – sistem upravljanja.
Memorija – Glavni uređaj (dugmad, ekrani, prekidači).

UIO – Uređaj za prikaz informacija.
UIO – Uređaj za obradu informacija.

USPU – Uređaj za pretvarač / pojačalo.
CS – Komunikacijski kanal.
OU – Kontrolni objekat.
IM – Aktuatori.

RO – Radna tijela (Manipulatori).

D – Senzori.
VP – Sekundarni pretvarači.

By funkcionalna namjena podijeljeni su u sljedećih 5 grupa:

Ulazni uređaji. To uključuje - ZU, VP, D;

Izlazni uređaji. To uključuje - IM, USPI, RO;

Uređaji centralnog dijela. To uključuje - UPI;

Objekti industrijske mreže. To uključuje - KS;

Uređaji za prikaz informacija – UIO.

TSAiU obavlja sljedeće funkcije: 1. prikupljanje i transformacija informacija o stanju procesa; 2. prijenos informacija putem komunikacijskih kanala; 3. transformacija, skladištenje i obrada informacija; 4. formiranje upravljačkih timova u skladu sa odabranim ciljevima (kriterijumi za funkcionisanje sistema); 5. korištenje i prezentacija komandnih informacija za utjecaj na proces i komunikaciju s operaterom pomoću aktuatora. Dakle, sva industrijska sredstva automatizacije tehnoloških procesa, na osnovu njihovog odnosa prema sistemu, objedinjuju se u skladu sa standardom u sledeće funkcionalne grupe: 1. sredstva na ulazu u sistem (senzori); 2. sredstva na izlazu iz sistema (izlazni pretvarači, sredstva za prikaz informacija i komandi upravljanja procesom, do govora); 3. unutarsistemski kontrolni sistemi (obezbeđujući međusobnu vezu između uređaja sa različitim signalima i različitim mašinskim jezicima), na primer, imaju izlaze releja ili otvorenog kolektora; 4. sredstva za prenos, skladištenje i obradu informacija.
Ovakva raznolikost grupa, tipova i konfiguracija upravljačkih sistema dovodi do mnogih alternativnih problema dizajna tehnička podrška APK u svakom konkretan slučaj. Jedan od mnogih važni kriterijumi Izbor TSAiU može se temeljiti na njihovoj cijeni.

Dakle, tehnička sredstva automatizacije i upravljanja obuhvataju uređaje za snimanje, obradu i prenošenje informacija u automatizovanoj proizvodnji. Uz njihovu pomoć, automatizirane proizvodne linije se prate, reguliraju i kontroliraju.

Osnovni uslov je uvođenje tehničkih sredstava u preduzeća koja omogućavaju automatizaciju proizvodnih procesa efikasan rad. Raznolikost savremenim metodama automatizacija proširuje opseg njihove primjene, dok su troškovi mehanizacije obično opravdani krajnji rezultat u vidu povećanja obima proizvedenih proizvoda, kao i poboljšanja njihovog kvaliteta.

Organizacije koje idu putem tehnološkog napretka zauzimaju vodeće pozicije na tržištu i pružaju bolji kvalitet uslove rada i minimizirati potrebu za sirovinama. Iz tog razloga više nije moguće zamisliti velika preduzeća bez implementacije projekata mehanizacije – izuzeci se odnose samo na male zanatske industrije, gdje se automatizacija proizvodnje ne opravdava zbog fundamentalnog izbora u korist ručne proizvodnje. Ali čak iu takvim slučajevima moguće je djelomično uključiti automatizaciju u nekim fazama proizvodnje.

Osnove automatizacije

U širem smislu, automatizacija podrazumijeva stvaranje takvih uvjeta u proizvodnji koji će omogućiti da se određeni zadaci za proizvodnju i puštanje proizvoda obavljaju bez ljudske intervencije. U ovom slučaju, uloga operatera može biti rješavanje najkritičnijih zadataka. U zavisnosti od postavljenih ciljeva, automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje može biti potpuna, delimična ili sveobuhvatna. Izbor određenog modela određen je složenošću tehničke modernizacije preduzeća zbog automatskog punjenja.

U pogonima i fabrikama gde je implementirana potpuna automatizacija, najčešće mehanizovana i elektronski sistemi menadžmentu se prenosi sva funkcionalnost za kontrolu proizvodnje. Ovaj pristup je najracionalniji ako uvjeti rada ne podrazumijevaju promjene. U djelimičnom obliku, automatizacija se uvodi u pojedinim fazama proizvodnje ili u toku mehanizacije autonomne tehnička komponenta, bez potrebe za stvaranjem kompleksne infrastrukture za upravljanje cijelim procesom. Sveobuhvatan nivo automatizacije proizvodnje obično se implementira u određenim područjima – to može biti odjel, radionica, linija itd. U ovom slučaju operater sam kontroliše sistem bez utjecaja na direktan radni proces.

Automatski sistemi upravljanja

Za početak, važno je napomenuti da takvi sistemi zahtijevaju puna kontrola nad preduzećem, fabrikom ili fabrikom. Njihove funkcije se mogu proširiti na određeni komad opreme, transporter, radionicu ili proizvodni prostor. U ovom slučaju sistemi procesne automatizacije primaju i obrađuju informacije od servisiranog objekta i na osnovu tih podataka imaju korektivni učinak. Na primjer, ako rad proizvodnog kompleksa ne zadovoljava parametre tehnoloških standarda, sistem će koristiti posebne kanale za promjenu načina rada u skladu sa zahtjevima.

Objekti automatizacije i njihovi parametri

Osnovni zadatak pri uvođenju sredstava mehanizacije proizvodnje je održavanje parametara kvaliteta objekta, što će u konačnici uticati na karakteristike proizvoda. Danas stručnjaci pokušavaju ne ulaziti u suštinu tehnički parametri različite objekte, budući da je teoretski moguća implementacija sistema upravljanja na bilo kojoj komponenti proizvodnje. Ako s tim u vezi uzmemo u obzir osnove automatizacije tehnoloških procesa, onda će popis objekata mehanizacije uključivati ​​iste radionice, transportere, sve vrste uređaja i instalacija. Može se samo porediti stepen složenosti implementacije automatizacije, koji zavisi od nivoa i obima projekta.

U pogledu parametara sa kojima rade automatski sistemi, razlikujemo ulazne i izlazne indikatore. U prvom slučaju jeste fizičke karakteristike proizvoda, kao i svojstva samog objekta. U drugom, to su direktni pokazatelji kvaliteta gotovog proizvoda.

Regulatorna tehnička sredstva

Uređaji koji obezbeđuju regulaciju koriste se u sistemima automatizacije u vidu specijalnih alarma. Ovisno o svojoj namjeni, mogu pratiti i kontrolirati različite procesne parametre. Konkretno, automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje može uključivati ​​alarme indikatori temperature, pritisak, karakteristike protoka itd. Tehnički, uređaji se mogu realizovati kao uređaji bez skale sa električnim kontaktnim elementima na izlazu.

Princip rada kontrolnih alarma je također različit. Ako uzmemo u obzir najčešće temperaturnih uređaja, tada možemo razlikovati manometrijske, živine, bimetalne i termistorske modele. Konstrukcijski dizajn je, po pravilu, određen principom rada, ali na njega značajno utiču i radni uslovi. U zavisnosti od smera rada preduzeća, automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje može se projektovati uzimajući u obzir specifične uslove rada. Iz tog razloga, upravljački uređaji su razvijeni sa fokusom na upotrebu u uslovima visoka vlažnost, fizički pritisak ili efekte hemikalija.

Programabilni sistemi automatizacije

Kvalitet upravljanja i kontrole proizvodnih procesa primjetno je povećan na pozadini aktivnog snabdijevanja preduzeća računarskim uređajima i mikroprocesorima. Sa stanovišta industrijskih potreba, mogućnosti programabilnog hardvera omogućavaju ne samo da se osigura efikasna kontrola tehnoloških procesa, već i da se automatizuje dizajn, kao i provođenje proizvodnih testova i eksperimenata.

Računarski uređaji koji se koriste na savremena preduzeća, rješavaju probleme regulacije i upravljanja tehnološkim procesima u realnom vremenu. Takvi alati za automatizaciju proizvodnje nazivaju se računarski sistemi i rade na principu agregacije. Sistemi uključuju objedinjene funkcionalne blokove i module od kojih se mogu sastaviti razne konfiguracije i prilagoditi kompleks za rad u određenim uslovima.

Jedinice i mehanizmi u sistemima automatizacije

Direktno izvođenje radnih operacija vrši se pomoću električnih, hidrauličkih i pneumatskih uređaja. Prema principu rada, klasifikacija uključuje funkcionalne i porcione mehanizme. IN Prehrambena industrija Takve tehnologije se obično implementiraju. Automatizacija proizvodnje u ovom slučaju uključuje uvođenje električnih i pneumatskih mehanizama, čiji dizajn može uključivati ​​električne pogone i regulatorna tijela.

Elektromotori u sistemima automatizacije

Osnovu aktuatora često čine elektromotori. Ovisno o vrsti upravljanja, mogu se predstaviti u beskontaktnoj i kontaktnoj verziji. Jedinice kojima upravljaju relejni kontaktni uređaji mogu mijenjati smjer kretanja radnih dijelova kada ih rukovalac manipulira, ali brzina rada ostaje nepromijenjena. Ako se pretpostavlja automatizacija i mehanizacija tehnoloških procesa pomoću beskontaktnih uređaja, tada se koriste poluvodička pojačala - električna ili magnetna.

Paneli i kontrolni paneli

Da se instalira oprema koja mora da obezbedi kontrolu i nadzor proizvodni proces U preduzećima se postavljaju posebne konzole i paneli. Sadrže uređaje za automatsku kontrolu i regulaciju, instrumentaciju, zaštitne mehanizme, kao i razni elementi komunikacionu infrastrukturu. Po dizajnu, takav štit može biti metalni ormar ili ravni panel na koji je instalirana oprema za automatizaciju.

Daljinski upravljač je zauzvrat centar za daljinski upravljač- ovo je neka vrsta kontrolne sobe ili operaterskog prostora. Važno je napomenuti da automatizacija tehnoloških procesa i proizvodnje treba da omogući i pristup održavanju od strane osoblja. Upravo ovu funkciju u velikoj mjeri određuju konzole i paneli koji vam omogućavaju da napravite kalkulacije, procijenite proizvodne pokazatelje i općenito pratite radni proces.

Projektovanje sistema automatizacije

Glavni dokument koji služi kao vodič za tehnološka modernizacija proizvodnja u svrhu automatizacije je shema. Prikazuje strukturu, parametre i karakteristike uređaja, koji će kasnije služiti kao sredstvo automatske mehanizacije. U standardnoj verziji dijagram prikazuje sljedeće podatke:

  • nivo (skala) automatizacije u konkretnom preduzeću;
  • utvrđivanje parametara rada objekta koji mora biti opremljen sredstvima kontrole i regulacije;
  • karakteristike upravljanja - puna, daljinska, operater;
  • mogućnost blokiranja aktuatora i jedinica;
  • konfiguraciju lokacije tehničke opreme, uključujući konzole i panele.

Pomoćni alati za automatizaciju

Uprkos manjoj ulozi, dodatnim uređajima pružaju važne funkcije kontrole i upravljanja. Zahvaljujući njima, osigurana je ista veza između aktuatora i osobe. U smislu opremanja pomoćnim uređajima, automatizacija proizvodnje može uključivati ​​tasterske stanice, upravljačke releje, razne prekidače i komandne panele. Postoji mnogo dizajna i varijanti ovih uređaja, ali svi su fokusirani na ergonomsku i sigurnu kontrolu ključnih jedinica na licu mjesta.

Klasifikacija opreme tehničke automatizacije nije nešto previše komplicirano i opterećeno. Međutim, općenito tehnološkim sredstvima automatizacije imaju prilično opsežnu klasifikacijsku strukturu. Pokušajmo to shvatiti.

Savremena sredstva automatika se dijele u dvije grupe: komutirana i nekomutirana (programirana) tehnička sredstva automatizacije:

1) Komutirana oprema za automatizaciju

Regulatori

Relejna kola

2) Programirani alati za automatizaciju

ADSP procesori

ADSP procesori su alat za automatizaciju koji se koristi za složenu matematičku analizu procesa u sistemu. Ovi procesori imaju ulazno/izlazne module velike brzine koji mogu prenositi podatke na visokim frekvencijama do centralnog procesora, koji koristi složenu matematiku za analizu rada sistema. Primjer su sistemi za dijagnostiku vibracija koji koriste Fourierov niz za analizu, spektralna analiza i brojač pulsa. Po pravilu, takvi procesori su implementirani u obliku zasebne PCI kartice, koja se montira u odgovarajući slot računara i koristi CPU za matematičku obradu.

PLC (programabilni logički kontroler)

PLC-ovi su najčešći alati za automatizaciju. Imaju vlastito napajanje, centralni procesor, RAM, mrežna kartica, ulazno/izlazni moduli. Prednost je visoka pouzdanost sistema, prilagođenost industrijskim uslovima. Osim toga, koriste se programi koji rade ciklično i imaju takozvani Watch Dog, koji se koristi da spriječi zamrzavanje programa. Također, program radi sekvencijalno i nema paralelne veze i korake obrade koji bi mogli dovesti do negativnih posljedica.

PKK (programabilni kompjuterski kontroleri)

PKK - kompjuter sa ulazno/izlaznim karticama, mrežne kartice, koji služe za unos/izlaz informacija.

PACK

PAK ( programirani automatizovani kontroleri) – PLC+PKK. Imaju distribuiranu mrežnu strukturu za obradu podataka (nekoliko PLC-a i PC-a).

· Specijalizovani kontroleri

Specijalizirani regulatori nisu slobodno programabilni alati za automatizaciju, već koriste standardne programe u kojima se mogu mijenjati samo neki koeficijenti (parametri PID regulatora, vrijeme rada aktuatora, kašnjenja, itd.). Takvi kontroleri su unaprijed orijentirani poznati sistem regulacija (ventilacija, grijanje, opskrba toplom vodom). Početkom novog milenijuma ova tehnička sredstva automatizacije su postala široko rasprostranjena.

Karakteristika ADSP-a i PKK-a je upotreba standardnih programskih jezika: C, C++, Assembler, Pascal, budući da su kreirani na PC-u. Ova karakteristika alata za automatizaciju je i prednost i nedostatak.

Prednost je što pomoću standardnih programskih jezika možete pisati složenije i fleksibilan algoritam. Nedostatak je što za rad s njima morate kreirati drajvere i koristiti programski jezik, koji je složeniji. Prednost PLC-ova i PAC-ova je upotreba inženjerskih programskih jezika koji su standardizirani prema IEC 61131-3. Ovi jezici nisu dizajnirani za programera, već za inženjera elektrotehnike.

Princip transformacije informacija

Principi upravljanja se zasnivaju na principu transformacije informacija.

Pretvarači su uređaji koji se koriste za pretvaranje količina jedne fizičke prirode u drugu i obrnuto.

Senzori su uređaji koji proizvode diskretni signal ovisno o šifri tehnološkog procesa ili utjecaju informacija na njih.

Informacije i metode za njihovu konverziju

Informacije moraju imati sljedeće svojstva:

1. Informacije moraju biti razumljive u skladu sa usvojenim sistemom kodiranja ili njegovom prezentacijom.

2. Kanali za prijenos informacija moraju biti otporni na buku i spriječiti prodor lažnih informacija.

3. Informacije moraju biti pogodne za obradu.

4. Informacije treba da budu zgodne za njihovo skladištenje.

Za prijenos informacija koriste se komunikacijski kanali, koji mogu biti umjetni, prirodni ili mješoviti.

Rice. 3. Komunikacijski kanali

O kanalima komunikacije detaljnije ćemo govoriti nešto kasnije.

Oprema za tehničku automatizaciju (TAA) je dizajnirana da kreira sisteme koji obavljaju određene tehnološke operacije, u kojima se ljudima uglavnom dodeljuju kontrolne i upravljačke funkcije.

Na osnovu vrste energije koja se koristi, oprema za tehničku automatizaciju se klasificira na: električni, pneumatski, hidraulični I kombinovano. Elektronski alati za automatizaciju svrstavaju se u posebnu grupu, jer su, koristeći električnu energiju, dizajnirani za obavljanje posebnih računskih i mjernih funkcija.

Po funkcionalnoj namjeni oprema za tehničku automatizaciju se može podijeliti prema standardno kolo automatski sistemi upravljanja za aktuatori, pojačala, korektivne i mjerne uređaje, pretvarači, računarski i interfejs uređaji.

Izvršni element - Ovo je uređaj u sistemu automatske regulacije ili upravljanja koji djeluje direktno ili preko odgovarajućeg uređaja na regulacijski element ili objekt sistema.

Regulacioni element vrši promjenu načina rada upravljanog objekta.

Električni aktuator sa mehaničkim izlazom - elektromotor- koristi se kao terminalno pojačalo mehaničke snage. Učinak predmeta ili mehaničkog opterećenja na aktuator je ekvivalentan djelovanju unutrašnjeg ili prirodnog, povratne informacije. Ovaj pristup se koristi u slučajevima kada je potrebna detaljna strukturna analiza svojstava i dinamičkih karakteristika pokretačkih elemenata, uzimajući u obzir djelovanje opterećenja. Električni aktuator sa mehaničkim izlazom sastavni je dio automatskog pogona.

električni pogon - Ovo je električni aktuator koji pretvara upravljački signal u mehaničko djelovanje dok ga istovremeno pojačava u snazi ​​zbog vanjskog izvora energije. Pogon nema posebnu glavnu povratnu vezu i kombinacija je pojačala snage, električnog aktuatora, mehaničkog prijenosa, izvora napajanja i pomoćni elementi, ujedinjene određenim funkcionalnim vezama. Izlazne veličine električnog pogona su linearna ili kutna brzina, vučna sila ili moment, mehanička snaga itd. Električni pogon mora imati odgovarajuću rezervu snage neophodnu da u prinudnom režimu utiče na kontrolisani objekat.

Električni servomehanizam je servo pogon koji obrađuje ulazni kontrolni signal uz pojačavanje svoje snage. Elementi električnog servomehanizma pokriveni su posebnim elementima povratne sprege i mogu imati internu povratnu spregu zbog opterećenja.

Mehanički prenos Električni pogon ili servomehanizam koordinira unutrašnji mehanički otpor aktuatora sa mehaničkim opterećenjem - regulacionim tijelom ili kontrolnim objektom. Mehanički prijenosnici uključuju različite mjenjače, poluge, mehanizme poluge i druge kinematičke elemente, uključujući prijenose s hidrauličnim, pneumatskim i magnetskim nosačima.

Električni napajanja aktuatori, uređaji i servomehanizmi se dijele na izvore praktično beskonačne snage, čija je vrijednost unutrašnjeg otpora blizu nule, i izvore ograničene snage sa vrijednošću unutrašnjeg otpora različitom od nule.

Pneumatski i hidraulični aktuatori su uređaji koji koriste plin, odnosno tekućinu, pod određenim pritiskom kao nosilac energije. Ovi sistemi zauzimaju jako mjesto među ostalom opremom za automatizaciju zbog svojih prednosti, koje, prije svega, uključuju pouzdanost, otpornost na mehaničke i elektromagnetne utjecaje, visok omjer razvijene pogonske snage prema vlastitoj težini i sigurnost od požara i eksplozije.

Osnovni zadatak aktuatora je da pojača signal koji stiže na njegov ulaz do nivoa snage dovoljnog da ima potreban efekat na objekat u skladu sa navedenim ciljem upravljanja.

Važan faktor pri izboru aktuatora je da se osiguraju navedeni indikatori kvaliteta sistema sa raspoloživim energetskim resursima i dozvoljenim preopterećenjima.

Karakteristike aktuatora moraju se odrediti analizom automatiziranog procesa. Takve karakteristike aktuatora i servomehanizama su energetske, statičke, dinamičke karakteristike, kao i tehničke, ekonomske i operativne karakteristike.

Obavezni zahtjev za pogon aktuatora je minimiziranje snage motora uz osiguravanje potrebnih brzina i okretnih momenta. To dovodi do minimiziranja troškova energije. Vrlo važni faktori pri odabiru aktuatora ili servomehanizma su ograničenja težine, ukupne dimenzije i pouzdanost.

Važne komponente sistema automatizacije su uređaji za pojačanje i korekciju. Uobičajeni zadaci koje rješavaju uređaji za korekciju i pojačavanje sistema automatizacije su formiranje potrebnih statičkih i frekvencijskih karakteristika, sinteza povratne sprege, koordinacija sa opterećenjem, osiguranje visoke pouzdanosti i unifikacija uređaja.

Uređaji za pojačavanje snaga signala se pojačava do nivoa potrebnog za upravljanje aktuatorom.

Posebni zahtjevi za korektivne elemente sistema sa promjenjivim parametrima su mogućnost i lakoća restrukturiranja strukture, programa i parametara korektivnih elemenata. Uređaji za pojačavanje moraju zadovoljiti određene tehničke specifikacije specifičnom i maksimalnom izlaznom snagom.

Struktura uređaja za pojačavanje je, po pravilu, višestepeni pojačavač sa složenim povratnim vezama, koje se uvode radi poboljšanja njegovih statičkih, dinamičkih i operativnih karakteristika.

Uređaji za pojačavanje koji se koriste u sistemima automatizacije mogu se podijeliti u dvije grupe:

1) električni pojačivači sa izvorima električne energije;

2) hidraulični i pneumatski pojačivači, koji koriste tečnost ili gas kao glavni nosilac energije.

Izvor energije ili nosilac energije određuje najbitnije karakteristike uređaja za pojačavanje automatizacije: statičke i dinamičke karakteristike, specifičnu i maksimalnu snagu, pouzdanost, operativne i tehničko-ekonomske pokazatelje.

Električna pojačala uključuju elektronske vakuumske, jonske, poluvodičke, dielektrične, magnetne, magnetsko-poluprovodničke, električne mašine i elektromehanička pojačala.

Kvantni pojačivači i generatori čine posebnu podgrupu uređaja koji se koriste kao pojačivači i pretvarači slabih radio i drugih signala.

Korektivni uređaji generirati signale korekcije za statičke i dinamičke karakteristike sistema.

U zavisnosti od vrste uključenja u sistem, linearni korektivni uređaji se dijele na tri tipa: serijski, paralelni korektivni elementi i korektivna povratna sprega. Upotreba jedne ili druge vrste uređaja za korekciju određena je praktičnošću tehničke implementacije i operativnim zahtjevima.

Preporučljivo je koristiti korektivne elemente sekvencijalnog tipa ako je signal čija je vrijednost funkcionalno povezana sa signalom greške nemoduliran električni signal. Najjednostavnija je sinteza sekvencijalnog korektivnog uređaja u procesu projektovanja upravljačkog sistema.

Korekcioni elementi paralelnog tipa pogodni su za upotrebu pri formiranju složenog zakona upravljanja uz uvođenje integrala i derivata signala greške.

Korektivna povratna sprega, koja pokriva pojačala ili aktuatore, najčešće se koristi zbog jednostavnosti svoje tehničke implementacije. U ovom slučaju, ulaz elementa povratne sprege prima signal relativno visokog nivoa, na primjer, iz izlaznog stupnja pojačala ili motora. Korištenje korektivnih povratnih informacija omogućava smanjenje utjecaja nelinearnosti onih sistemskih uređaja koji su njima obuhvaćeni, pa je u nekim slučajevima moguće poboljšati kvalitet procesa upravljanja. Korektivna povratna sprega stabilizuje statičke koeficijente pokrivenih uređaja u prisustvu smetnji.

Sistemi automatske regulacije i upravljanja koriste električne, elektromehaničke, hidraulične i pneumatske korektivne elemente i uređaje. Električni korektivni uređaji najjednostavnije se implementiraju korištenjem pasivnih četveropola, koji se sastoje od otpornika, kondenzatora i induktiviteta. Kompleksni električni uređaji za korekciju takođe uključuju razdvajajuće i uparivanje elektronskih elemenata.

Elektromehanički korektivni uređaji, pored pasivnih četveropola, uključuju tahogeneratore, impelere, diferencirajuće i integrirajuće žiroskope. U nekim slučajevima, uređaj za elektromehaničku korekciju može biti implementiran u obliku mosnog kola, u čijem je jednom kraku priključen elektromotor aktuatora.

Hidraulički i pneumatski uređaji za korekciju mogu se sastojati od posebnih hidrauličnih i pneumatskih filtera uključenih u povratne petlje glavnih elemenata sistema, ili u obliku fleksibilnih povratnih petlji za pritisak (razliku pritisaka), brzinu protoka radnog fluida ili vazduha.

Korektivni elementi sa podesivim parametrima osiguravaju prilagodljivost sistema. Implementacija takvih elemenata vrši se pomoću relejnih i diskretnih uređaja, kao i računara. Takvi elementi se obično nazivaju logičkim korektivnim elementima.

Računar koji radi u realnom vremenu u zatvorenoj kontrolnoj petlji ima praktično neograničene računarske i logičke mogućnosti. Osnovna funkcija kontrolnog računara je izračunavanje optimalnih kontrola i zakona koji optimizuju ponašanje sistema u skladu sa jednim ili drugim kriterijumom kvaliteta tokom njegovog procesa. normalna upotreba. Velika brzina kontrolnog računala omogućava, uz glavnu funkciju, obavljanje niza pomoćnih zadataka, na primjer, uz implementaciju složenog linearnog ili nelinearnog digitalnog korektivnog filtera.

U nedostatku računara u sistemima, preporučljivo je koristiti nelinearne korektivne uređaje jer oni imaju najveće funkcionalne i logičke mogućnosti.

Regulacioni uređaji Oni su kombinacija aktuatora, uređaja za pojačavanje i korekciju, pretvarača, kao i računarskih i interfejs jedinica.

Informacije o parametrima kontrolnog objekta io mogućim spoljnim uticajima koji utiču na njega dolaze u upravljački uređaj iz mernog uređaja. Mjerni uređaji u opštem slučaju sastoje se od osetljivih elemenata koji opažaju promene u parametrima kojima se proces reguliše ili kontroliše, kao i od dodatnih pretvarača koji često obavljaju funkcije pojačanja signala. Zajedno sa osjetljivim elementima, ovi pretvarači su dizajnirani da pretvaraju signale jedne fizičke prirode u drugu, koja odgovara vrsti energije koja se koristi u automatskom regulacijskom ili upravljačkom sistemu.

U automatizaciji uređaji za pretvaranje ili pretvarači Riječ je o elementima koji ne vrše direktno funkcije mjerenja reguliranih parametara, pojačavanja signala ili korekcije svojstava sistema u cjelini i nemaju direktan uticaj na regulatorno tijelo ili kontrolirani objekat. Uređaji za pretvaranje u ovom smislu su srednji i obavljaju pomoćne funkcije povezane s ekvivalentnom transformacijom količine jedne fizičke prirode u oblik pogodniji za stvaranje regulatornog efekta ili u svrhu koordinacije uređaja koji se razlikuju po vrsti energije na izlaz jednog i ulaz drugog uređaja.

Računarski uređaji za opremu za automatizaciju se po pravilu grade na bazi mikroprocesorskih alata.

Mikroprocesor- softverski kontrolisan alat koji obavlja proces obrade i upravljanja digitalnim informacijama, izgrađen na jednom ili više integrisanih kola.

Glavni tehnički parametri mikroprocesora su dubina bita, kapacitet adresabilne memorije, svestranost, broj internih registara, prisustvo mikroprogramske kontrole, broj nivoa prekida, tip memorije steka i broj glavnih registara, kao i sastav softvera. Na osnovu širine riječi, mikroprocesori se dijele na mikroprocesore s fiksnom širinom riječi i modularne mikroprocesore s promjenjivom širinom riječi.

Mikroprocesorskim putem su strukturno i funkcionalno zaokruženi proizvodi računarske i kontrolne opreme, izgrađeni u obliku ili na bazi mikroprocesorskih integrisanih kola, koji se sa stanovišta zahteva za ispitivanje, prijem i isporuku smatraju jedinstvenom celinom i koriste se u izgradnji složenijih mikroprocesorskih alata ili mikroprocesorskih sistema.

Strukturno se mikroprocesorska sredstva izrađuju u obliku mikrokola, jednopločnog proizvoda, monobloka ili standardnog kompleksa, a proizvodi nižeg nivoa strukturne hijerarhije mogu se koristiti u proizvodima najvišeg nivoa.

Mikroprocesorski sistemi - To su računarski ili upravljački sistemi izgrađeni na bazi mikroprocesorskih alata koji se mogu koristiti autonomno ili integrirati u kontrolirani objekt. Strukturno, mikroprocesorski sistemi se izrađuju u obliku mikrokola, proizvoda sa jednom pločom, monoblok kompleksa ili nekoliko proizvoda navedenih tipova, ugrađenih u opremu kontrolisanog objekta ili napravljenih autonomno.

Prema obimu primjene, tehnička sredstva automatizacije mogu se podijeliti na tehnička sredstva automatizacije rada na industrijska proizvodnja i tehnička sredstva za automatizaciju drugog rada, čija je najvažnija komponenta rad u ekstremnim uslovima u kojima je ljudsko prisustvo opasno po život ili nemoguće. U potonjem slučaju, automatizacija se provodi na temelju posebnih stacionarnih i mobilnih robota.

Tehnička sredstva automatizacije hemijske proizvodnje: Referenca. ur./V.S.Balakirev, L.A.Barsky, A.V.Bugrov, itd. - M.: Hemija, 1991. –272 str.

Opće informacije o automatizaciji procesa

Procesi proizvodnja hrane

Osnovni koncepti i definicije automatizacije

Mašina(grč. automatos - samodejni) je uređaj (skup uređaja) koji funkcioniše bez ljudske intervencije.

Automatizacija je proces u razvoju mašinske proizvodnje u kojem se funkcije upravljanja i upravljanja koje su ranije obavljali ljudi prenose na instrumente i automatske uređaje.

Cilj automatizacije– povećanje produktivnosti rada, poboljšanje kvaliteta proizvoda, optimizacija planiranja i upravljanja, eliminacija ljudi od rada u uslovima opasnim po zdravlje.

Automatizacija je jedan od glavnih pravaca naučnog i tehnološkog napretka.

Automatizacija Kako akademska disciplina je područje teorijskih i primijenjenih znanja o automatizmu radnim uređajima i sistemi.

Istorija automatizacije kao grane tehnike usko je povezana sa razvojem automatskih mašina, automatski uređaji i automatizovani kompleksi. U svom povoju, automatizacija se oslanjala na teorijsku mehaniku i teoriju električna kola i sistemi i riješeni problemi vezani za regulaciju pritiska u parni kotlovi, hod parnog klipa i brzina rotacije električne mašine, upravljanje radom automata, automatske telefonske centrale, relejne zaštite. Shodno tome, tehnička sredstva automatizacije u ovom periodu su razvijena i korišćena u odnosu na sisteme automatskog upravljanja. Intenzivan razvoj svih grana nauke i tehnologije krajem prve polovine 20. veka uslovio je i nagli rast tehnologije automatskog upravljanja, čija upotreba postaje sveopšta.

Drugu polovinu 20. vijeka obilježilo je daljnje usavršavanje tehničkih sredstava automatizacije i široko, iako neujednačeno za različite industrije. Nacionalna ekonomija, širenje uređaja za automatsko upravljanje sa prelaskom na složenije automatski sistemi, posebno u industriji - od automatizacije pojedinačnih jedinica do kompleksne automatizacije radionica i tvornica. Posebnost je upotreba automatizacije na objektima koji su geografski udaljeni jedan od drugog, na primjer, veliki industrijski i energetski kompleksi, poljoprivredni objekti za proizvodnju i preradu poljoprivrednih proizvoda itd. Za komunikaciju između pojedinih uređaja u takvim sistemima koristi se telemehanika, koja zajedno sa upravljačkim uređajima i kontrolisanim objektima formira teleautomatske sisteme. Velika važnost istovremeno stiču tehnička (uključujući telemehanička) sredstva za prikupljanje i automatsku obradu informacija, budući da mnogi zadaci u složeni sistemi automatsko upravljanje se može riješiti samo uz pomoć kompjuterske tehnologije. Konačno, teorija automatskog upravljanja ustupa mjesto generaliziranoj teoriji automatskog upravljanja, koja objedinjuje sve teorijske aspekte automatizacije i čini osnovu opšta teorija menadžment.

Uvođenjem automatizacije u proizvodnju značajno je povećana produktivnost rada i smanjen udio radnika zaposlenih u različitim oblastima proizvodnje. Prije uvođenja automatizacije, zamjena fizičkog rada odvijala se kroz mehanizaciju glavnih i pomoćnih operacija proizvodnog procesa. Intelektualni rad dugo vremena ostala nemehanizovana. Trenutno, intelektualni radni poslovi postaju predmet mehanizacije i automatizacije.

Postoji različite vrste automatizacija.

1. Automatska kontrola uključuje automatski alarm, mjerenje, prikupljanje i sortiranje informacija.

2. Automatski alarm namijenjen je za obavještavanje o graničnim ili vanrednim vrijednostima bilo koje fizički parametri, o lokaciji i prirodi tehničkih prekršaja.

3. Automatsko mjerenje obezbeđuje merenje i prenos kontrolisanih vrednosti na posebne uređaje za snimanje fizičke veličine.

4. Automatsko sortiranje vrši kontrolu i razdvajanje proizvoda i sirovina po veličini, viskoznosti i drugim pokazateljima.

5. Automatska zaštita Riječ je o skupu tehničkih sredstava koja osiguravaju prekid kontroliranog tehnološkog procesa u slučaju nenormalnih ili vanrednih stanja.

6. Automatska kontrola obuhvata skup tehničkih sredstava i metoda za upravljanje optimalnim napredovanjem tehnoloških procesa.

7. Automatska regulacija održava vrijednosti fizičkih veličina na određenom nivou ili ih mijenja prema propisanom zakonu bez direktnog ljudskog učešća.

Ovi i drugi koncepti koji se odnose na automatizaciju i upravljanje su ujedinjeni kibernetika– nauka o upravljanju složenim sistemima i procesima u razvoju, proučavanje opštih matematičkih zakona upravljanja objektima različite prirode(kibernetas (grč.) – upravnik, kormilar, kormilar).

Automatski sistem upravljanja(ACS) je skup kontrolnih objekata ( OU) i kontrolni uređaji ( UU), u međusobnoj interakciji bez ljudskog učešća, čija je akcija usmjerena na postizanje određenog cilja.

Automatski sistem upravljanja(SAR) – ukupnost OU i automatski kontroler, u interakciji jedan s drugim, osigurava da se TP parametri održavaju na datom nivou ili mijenjaju u skladu sa potrebnim zakonom, a također radi bez ljudske intervencije. ATS je vrsta samohodnog topa.