Automatisierung technologischer Prozesse und Produktion. Technologien zur Produktionsautomatisierung. Technische Mittel der Automatisierung Vorlesungsskript Allgemeine Informationen zur Automatisierung technologischer

Management, Beratung und Unternehmertum

Vorlesung 2. allgemeine Informationenüber technische Mittel der Automatisierung. Muss lernen allgemeine Probleme In Bezug auf technische Automatisierungsmittel und das staatliche System industrieller Instrumente und Automatisierungsmittel wird das APS durch die Tatsache diktiert, dass technische Mittel

Vorlesung 2.

Allgemeine Informationen zu technischen Mitteln der Automatisierung.

Die Notwendigkeit, allgemeine Fragen im Zusammenhang mit technischen Automatisierungsgeräten und dem staatlichen System industrieller Instrumente und Automatisierungsgeräte (GSP) zu untersuchen, ergibt sich aus der Tatsache, dass technische Automatisierungsgeräte ein integraler Bestandteil des GSP sind. Technische Mittel Automatisierung stellen die Grundlage für die Implementierung von Informations- und Steuerungssystemen im industriellen und nichtindustriellen Bereich der Produktion dar. Die Grundsätze der Organisation des GSP bestimmen maßgeblich den Inhalt der Entwurfsphase des technischen Supports für automatisierte Prozessleitsysteme (APCS). Grundlage der APS wiederum sind problemorientierte Aggregatkomplexe technischer Mittel.

Typische Automatisierungstools können technisch, hardware-, software- und systemweit sein.

ZU technische Mittel zur Automatisierung(TSA) umfassen:

• Sensoren;
• Aktoren;
• Regulierungsbehörden (RO);
• Kommunikationsleitungen;
• Sekundärinstrumente (Anzeige und Aufzeichnung);
• analoge und digitale Steuergeräte;
• Programmierblöcke;
• Geräte zur Steuerung mit Logikbefehlen;
• Module zur Erfassung und Primärverarbeitung von Daten und zur Überwachung des Zustands eines technologischen Kontrollobjekts (TOU);
• Module zur galvanischen Trennung und Signalnormalisierung;
• Signalwandler von einer Form in eine andere;
• Module zur Datenpräsentation, Anzeige, Aufzeichnung und Generierung von Steuersignalen;
• Pufferspeichergeräte;
• programmierbare Timer;
• Spezialisierte Computergeräte, Vorprozessor-Vorbereitungsgeräte.

ZU Software- und Hardware-Automatisierungstools enthalten:

• Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandler;
• Steuermittel;
• Mehrkreis-Analog- und Analog-Digital-Steuerblöcke;
• Programmlogische Steuergeräte mit mehreren Anschlüssen;
• programmierbare Mikrocontroller;
• lokale Netzwerke.

ZU systemweite Automatisierungstools enthalten:

• Schnittstellengeräte und Kommunikationsadapter;
• gemeinsam genutzte Speicherblöcke;
• Autobahnen (Busse);
• allgemeine Systemdiagnosegeräte;
• Direktzugriffsprozessoren zum Speichern von Informationen;
• Bedienkonsolen.

Technische Mittel zur Automatisierung in Steuerungssystemen

Jedes System Die Steuerung muss Folgendes ausführen Funktionen:

• Sammeln von Informationen über aktuellen Zustand technologisches Kontrollobjekt (TOU);
• Festlegung von Qualitätskriterien für TOU-Arbeiten;
• Finden der optimalen Funktionsweise der TOU und optimaler Kontrollmaßnahmen, die das Extremum der Qualitätskriterien gewährleisten;
• Umsetzung des gefundenen optimalen Modus am TOU.

Diese Funktionen können ausgeführt werden Dienstpersonal oder TCA. Es gibt vierArt der Steuerungssysteme(SU):

1) informativ;

2) automatische Kontrolle;

3) zentralisierte Kontrolle und Regulierung;

4) automatisierte Prozesskontrollsysteme.

Information ( Handbuch) Kontroll systeme(Abb. 1.1) werden selten verwendet, nur für zuverlässig funktionierende, einfache technologische Objekte der TOU-Steuerung.

Reis. 1.1. Struktur Informationssystem Kontrollen:

D - Sensor (primärer Messwandler);

VP – sekundäres Anzeigegerät;

OPU – Bedienerkontrollzentrum (Tafeln, Konsolen, Gedächtnisdiagramme, Alarmgeräte);

Fernbedienungsgeräte Fernbedienung(Tasten, Tasten, Bypass-Bedienfelder usw.);

IM-Aktuator;

RO – Regulierungsbehörde;

C – Alarmgeräte;

MS-Mnemonikdiagramme.

In einigen Fällen umfasst das Informationskontrollsystem direkt wirkende Regler und in Prozessanlagen eingebaute Regler.

In automatischen Steuerungssystemen(Abb. 1.2) Alle Funktionen werden mit geeigneten technischen Mitteln automatisch ausgeführt.

Zu den Bedienerfunktionen gehören:

• technische Diagnose des ACS-Zustands und Wiederherstellung ausgefallener Systemelemente;
• Korrektur von Regulierungsgesetzen;
• Aufgabenwechsel;
• Übergang zur manuellen Steuerung;
• Wartung der Ausrüstung.

Reis. 1.2. Aufbau des automatischen Kontrollsystems (ACS):

KP – Kodierungskonverter;

LS – Kommunikationsleitungen (Drähte, Impulsröhren);

VU – Computergeräte

Zentralisierte Kontroll- und Regulierungssysteme(SCCR) (Abb. 1.3). ACS werden für einfache technische Geräte verwendet, deren Betriebsarten durch eine geringe Anzahl von Koordinaten und deren Arbeitsqualität durch ein leicht zu berechnendes Kriterium gekennzeichnet sind. Ein Sonderfall von ACS ist das automatische Kontrollsystem (ASR).

Ein Kontrollsystem, das automatisch einen extremen TOC-Wert aufrechterhält, gehört zur Klasse der extremen Kontrollsysteme.

Reis. 1.3. Struktur des zentralen Kontroll- und Regulierungssystems:

OPU – Bedienerkontrollzentrum;

D - Sensor;

NP-Normalisierungswandler;

KP – Kodierungs- und Dekodierungskonverter;

CR – zentrale Regulierungsbehörden;

MP-Mehrkanal-Registrierungstool (Drucken);

C – Vor-Notfall-Signalgerät;

MPP – Mehrkanal-Anzeigegeräte (Displays);

MS – Gedächtnisdiagramm;

IM – Aktuator;

RO – Regulierungsbehörde;

K-Controller

ASRs, die den angegebenen Wert der einstellbaren Ausgabekoordinate der TOU unterstützen, sind unterteilt in:

• stabilisierend;
• Software;
• Anhänger;
• adaptiv.

Extremregulatoren werden äußerst selten eingesetzt.

Es gibt zwei Arten technischer Strukturen des SCCR:

1) mit einzelnen TCAs;

2) mit kollektiven TCAs.

Beim ersten Systemtyp ist jeder Kanal aus TCA für den individuellen Gebrauch konstruiert. Dazu gehören Sensoren, Normalisierungswandler, Regler, Sekundärgeräte, Aktoren und Regulierungsbehörden.

Der Ausfall eines Steuerkanals führt nicht zu einer Abschaltung der Prozessanlage.

Dieses Design erhöht die Kosten des Systems, erhöht jedoch seine Zuverlässigkeit.

Das zweite System besteht aus TSA zur individuellen und kollektiven Nutzung. TSA zur kollektiven Nutzung umfasst: Schalter, CP (Kodierungs- und Dekodierungswandler), CR (Zentralregler), MR (Mehrkanal-Aufzeichnungsgerät (Druck)), MPP (Mehrkanal-Anzeigegeräte (Anzeigen)).

Die Kosten eines kollektiven Systems sind etwas geringer, aber die Zuverlässigkeit hängt weitgehend von der Zuverlässigkeit kollektiver TSAs ab.

Bei langen Kommunikationsleitungen werden einzelne Kodierungs- und Dekodierungswandler verwendet, die sich in der Nähe der Sensoren und Aktoren befinden. Dies erhöht die Kosten des Systems, verbessert jedoch die Störfestigkeit der Kommunikationsleitung.

Automatisierte Prozessleitsysteme(APCS) (Abb. 1.4) ist ein Maschinensystem, in dem TSA Informationen über den Zustand von Objekten erhält, Qualitätskriterien berechnet und optimale Steuerungseinstellungen findet. Die Funktionen des Bedieners beschränken sich auf die Analyse der empfangenen Informationen und deren Umsetzung mithilfe lokaler automatisierter Steuerungssysteme oder der Fernsteuerung des Kontrollraums.

Folgende Arten von Prozessleitsystemen werden unterschieden:

• zentralisiertes automatisiertes Prozessleitsystem (alle Informationsverarbeitungs- und Steuerungsfunktionen werden von einem Steuerungsrechner UVM ausgeführt) (Abb. 1.4);

Reis. 1.4. Aufbau eines zentralen automatisierten Prozessleitsystems:

USO – Kommunikationsgerät mit einem Objekt;

DU – Fernbedienung;

SOI – Informationsanzeigetool

• überwachungsautomatisches Prozessleitsystem (verfügt über eine Reihe lokaler automatisierter Leitsysteme, die auf der Grundlage individueller TSA-Anwendungen und eines Zentralrechners (CUVM) aufgebaut sind, der über eine Imit lokalen Systemen verfügt) (Abb. 1.5);

Reis. 1.5. Struktur des Aufsichtskontrollsystems: LR – lokale Regulierungsbehörden

• verteiltes automatisiertes Prozessleitsystem – gekennzeichnet durch die Aufteilung der Informationsverarbeitungs- und Managementkontrollfunktionen auf mehrere geografisch verteilte Objekte und Computer (Abb. 1.6).

Reis. 1.6. Hierarchische Struktur der technischen Mittel von SHG

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Zu den Werkzeugen der Produktionsautomatisierung gehören technische Automatisierungsgeräte (TAA) – dabei handelt es sich um Geräte und Instrumente, die entweder selbst Automatisierungswerkzeuge oder Teil eines Hardware- und Softwarekomplexes sein können. Zu den Sicherheitssystemen in einem modernen Unternehmen gehören technische Automatisierungsgeräte. In den meisten Fällen ist TCA ein Grundelement eines integrierten Sicherheitssystems.

Zu den technischen Automatisierungsgeräten zählen Geräte zur Erfassung, Verarbeitung und Übertragung von Informationen in der automatisierten Produktion. Mit ihrer Hilfe werden automatisierte Produktionslinien überwacht, geregelt und gesteuert.

Sicherheitssysteme überwachen den Produktionsprozess mithilfe verschiedener Sensoren. Dazu gehören Drucksensoren, Fotosensoren, induktive Sensoren, kapazitive Sensoren, Lasersensoren usw.

Mithilfe von Sensoren werden Informationen automatisch extrahiert und zunächst umgewandelt. Sensoren unterscheiden sich in ihren Funktionsprinzipien und in ihrer Empfindlichkeit gegenüber den von ihnen überwachten Parametern. Zur technischen Sicherheitsausrüstung gehören die unterschiedlichsten Sensoren. Erst der integrierte Einsatz von Sensoren ermöglicht die Schaffung umfassender Sicherheitssysteme, die viele Faktoren steuern.

Zu den technischen Informationsmitteln zählen auch Übertragungsgeräte, die die Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten ermöglichen. Auf ein Signal der Sensoren hin unterbricht die Steuerung den Produktionsprozess und beseitigt die Unfallursache. Kann die Notfallsituation nicht behoben werden, signalisieren technische Sicherheitseinrichtungen dem Bediener die Störung.

Die häufigsten Sensoren, die in jedem integrierten Sicherheitssystem enthalten sind, sind kapazitive Sensoren.

Sie ermöglichen die berührungslose Erkennung der Anwesenheit von Objekten in einer Entfernung von bis zu 25 mm. Kapazitive Sensoren funktionieren nach folgendem Prinzip. Die Sensoren sind mit zwei Elektroden ausgestattet, zwischen denen die Leitfähigkeit aufgezeichnet wird. Befindet sich ein Objekt im Kontrollbereich, führt dies zu einer Änderung der Schwingungsamplitude des im Sensor enthaltenen Generators. Gleichzeitig werden kapazitive Sensoren ausgelöst, die verhindern, dass unerwünschte Gegenstände in das Gerät gelangen.

Kapazitive Sensoren zeichnen sich durch ihre einfache Konstruktion und hohe Zuverlässigkeit aus, was ihren Einsatz in den meisten Fällen ermöglicht verschiedene Bereiche Produktion. Der einzige Nachteil ist der kleine Kontrollbereich solcher Sensoren.

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Bundesamt für Bildung

Staatliche Bildungseinrichtung

höhere Berufsausbildung

„Staatliche Technische Universität Omsk“

V.N. Gudinov, A.P. Korneytschuk

TECHNISCHE AUTOMATISIERUNGSWERKZEUGE
Vorlesungsnotizen

Omsk 2006
UDC 681.5.08(075)

BBK 973.26-04ya73

G
REZENSIONEN:
N.S. Galdin, Doktor der technischen Wissenschaften, Professor der Abteilung für PTTM und G, SibADI,

V.V. Zakharov, Leiter der Automatisierungsabteilung von ZAO NOMBUS.
Gudinov V. N., Korneichuk A. P.

G Technische Mittel zur Automatisierung: Skriptum. – Omsk: Verlag der Staatlichen Technischen Universität Omsk, 2006. – 52 S.
Das Vorlesungsskript vermittelt grundlegende Informationen über moderne technische und Software-Hardware-Automatisierungswerkzeuge (TSA) und Software-Hardware-Komplexe (STC), die Prinzipien ihrer Konstruktion, Klassifizierung, Zusammensetzung, Zweck, Eigenschaften und Anwendungsmerkmale in verschiedenen automatisierten Steuerungs- und Regelungssystemen Systeme technologischer Prozesse (APCS).

Das Vorlesungsskript richtet sich an Studierende des Vollzeit-, Abend-, Korrespondenz- und Fernstudiums in der Fachrichtung 220301 – „Automatisierung technologische Prozesse und Produktion.“
Veröffentlicht durch Beschluss des Redaktions- und Verlagsrates der Staatlichen Technischen Universität Omsk.
UDC 681.5.08(075)

BBK 973.26-04ya73

© V.N. Gudinov, A.P. Korneychuk 2006

© Staat Omsk

Technische Universität, 2006

1. ALLGEMEINE INFORMATIONEN ZU TECHNISCHEN AUTOMATISIERUNGSWERKZEUGEN

GRUNDLEGENDE KONZEPTE UND DEFINITIONEN
Ziel des Kurses „Technische Automatisierungstools“ (TSA) ist das Studium der elementaren Grundlagen automatischer Prozessleitsysteme. Zunächst stellen wir die grundlegenden Konzepte und Definitionen vor.

Element(Gerät) – ein strukturell vollständiges technisches Produkt, das dazu bestimmt ist, bestimmte Funktionen in Automatisierungssystemen auszuführen (Messung, Signalübertragung, Informationsspeicherung, Verarbeitung, Erzeugung von Steuerbefehlen usw.).

Automatisches Kontrollsystem (ACS)- Satz technische Geräte und Software und Hardware, die miteinander interagieren, um ein bestimmtes Kontrollgesetz (Algorithmus) umzusetzen.

Automatisiertes Prozessleitsystem (APCS)– ein System zur Entwicklung und Umsetzung von Kontrollmaßnahmen an einem technologischen Kontrollobjekt und ist ein Mensch-Maschine-System, das die automatische Sammlung und Verarbeitung von Informationen ermöglicht, die zur Steuerung dieses technologischen Objekts gemäß anerkannten Kriterien (technisch, technologisch, wirtschaftlich) erforderlich sind.

Technologisches Kontrollobjekt (TOU) - eine Reihe von technologischen Geräten und der darauf gemäß den einschlägigen Anweisungen und Vorschriften durchgeführte technologische Prozess.

Bei der Erstellung moderner automatisierter Prozessleitsysteme wird auf eine globale Integration und Vereinheitlichung technischer Lösungen geachtet. Die Hauptanforderung an moderne automatische Steuerungssysteme ist die Offenheit des Systems, wenn die verwendeten Datenformate und die prozedurale Schnittstelle dafür definiert und beschrieben werden, was den Anschluss „externer“, unabhängig entwickelter Geräte und Geräte daran ermöglicht. In den letzten Jahren hat sich der TCA-Markt erheblich verändert, es wurden viele inländische Unternehmen gegründet, die Automatisierungstools und -systeme herstellen, und es entstanden Systemintegratoren. Seit Anfang der 90er Jahre führend ausländische Hersteller TCA begann mit der flächendeckenden Einführung seiner Produkte in den GUS-Staaten durch Handelsvertretungen, Niederlassungen, Joint Ventures und Händlerfirmen.

Die intensive Entwicklung und schnelle Dynamik des Marktes für moderne Steuerungstechnik erfordert die Entstehung von Literatur, die den aktuellen Stand der TCA widerspiegelt. Derzeit sind die neuesten Informationen über Automatisierungsgeräte in- und ausländischer Unternehmen verstreut und werden hauptsächlich in Zeitschriften oder im globalen Internet auf den Websites produzierender Unternehmen oder auf spezialisierten Informationsportalen wie www.asutp.ru, www.mka.ru präsentiert , www.industrialauto.ru. Der Zweck dieses Vorlesungsskripts ist eine systematische Präsentation von Material über die Elemente und Industriekomplexe von TSA. Die Zusammenfassung richtet sich an Studierende der Fachrichtung „Automatisierung technologischer Prozesse und Produktion“, die das Fach „Technische Automatisierungswerkzeuge“ studieren.

1.1. TCA-Klassifizierung nach funktionaler Zweck in selbstfahrenden Waffen

Gemäß GOST 12997-84 ist der gesamte TSA-Komplex entsprechend seinem Funktionszweck im ACS in die folgenden sieben Gruppen unterteilt (Abb. 1).

Reis. 1. Klassifizierung von TSA nach Funktionszweck im ACS:

CS – Kontrollsystem; OU – Kontrollobjekt; CS – Kommunikationskanäle;

Speicher – Master-Geräte; UPI – Informationsverarbeitungsgeräte;

USPU – Verstärker- und Konvertierungsgeräte; UIO – Informationsanzeigegeräte; IM – Aktoren; RO – Arbeitsgremien; KU – Steuergeräte; D – Sensoren; VP – Sekundärwandler

1.2. TCA-Entwicklungstrends
1. Erhöhte TCA-Funktionalität:

– in der Steuerungsfunktion (vom einfachsten Start/Stopp und automatischem Reversieren bis hin zum zyklischen und numerischen Programm und der adaptiven Steuerung);

– in der Alarmfunktion (von den einfachsten Glühbirnen bis hin zu Text- und Grafikanzeigen);

– in der Diagnosefunktion (von der Anzeige eines offenen Stromkreises bis zum Softwaretest des gesamten Automatisierungssystems);

– in der Funktion der Kommunikation mit anderen Systemen (von der kabelgebundenen Kommunikation bis hin zu vernetzten Industrieanlagen).

2. Eine Komplikation der Elementbasis bedeutet einen Übergang von Relaiskontaktkreisen zu kontaktlose Schaltkreise auf Halbleiter-Einzelelemente und von ihnen zu integrierten Schaltkreisen mit zunehmendem Integrationsgrad (Abb. 2).

Reis. 2. Entwicklungsstadien von Elektrofahrzeugen
3. Übergang von starren (Hardware-, Schaltkreis-)Strukturen zu flexiblen (rekonfigurierbaren, umprogrammierbaren) Strukturen.

4. Übergang von manuellen (intuitiven) Methoden zur Gestaltung von TSA zu maschinellen, wissenschaftlich fundierten Systemen computergestütztes Design(CAD).

1.3. TCA-Bildgebungsmethoden
Im Rahmen des Studiums dieser Lehrveranstaltung können verschiedene Methoden zur Darstellung und Präsentation von TCAs und ihren Komponenten eingesetzt werden. Die am häufigsten verwendeten sind die folgenden:

1. Konstruktive Methode(Abb. 7-13) beinhaltet die Darstellung von Instrumenten und Geräten anhand von Methoden Maschinenbauzeichnung in Form von technischen Zeichnungen, Layouts, gängige Typen, Projektionen (einschließlich axonometrischer), Abschnitte, Abschnitte usw. .

2. Schaltungsmethode(Abb. 14.16-21.23) geht gemäß GOST ESKD von der Darstellung von TCA durch Diagramme aus verschiedene Arten(elektrisch, pneumatisch, hydraulisch, kinematisch) und Typen (strukturell, funktional, grundlegend, Installation usw.).

3. Mathematisches Modell wird häufiger für softwareimplementierte TSA verwendet und kann dargestellt werden durch:

– Übertragungsfunktionen typischer dynamischer Verbindungen;

– Differentialgleichungen laufender Prozesse;

– logische Funktionen zur Steuerung von Ausgängen und Transitionen;

– Zustandsgraphen, Zyklogramme, Zeitdiagramme (Abb. 14, 28);

– Blockdiagramme funktionierender Algorithmen (Abb. 40) usw.
1.4. Grundprinzipien der TCA-Konstruktion
Für den Aufbau moderner automatisierter Prozessleitsysteme sind vielfältige Geräte und Elemente erforderlich. Die Befriedigung der Bedürfnisse von Steuerungssystemen unterschiedlicher Qualität und Komplexität für Automatisierungsgeräte durch deren individuelle Entwicklung und Produktion würde das Problem der Automatisierung immens machen und die Auswahl an Instrumenten und Automatisierungsgeräten nahezu grenzenlos machen.

Ende der 50er Jahre formulierte die UdSSR das Problem der Schaffung eines einheitlichen Staates Staatssystem Industrielle Instrumente und Automatisierungsanlagen (GSP)– stellt einen rational organisierten Satz von Instrumenten und Geräten dar, die den Prinzipien der Typisierung, Vereinheitlichung und Aggregation entsprechen und für den Aufbau automatisierter Systeme zur Messung, Überwachung, Regelung und Verwaltung technologischer Prozesse in verschiedenen Industrien bestimmt sind. Und seit den 70er Jahren deckt APS auch nicht-industrielle Bereiche menschlicher Tätigkeit ab, wie wissenschaftliche Forschung, Tests, Medizin usw.

Tippen- Dies ist eine sinnvolle Reduzierung der Vielfalt ausgewählter Typen, Ausführungen von Maschinen, Anlagen, Geräten auf nicht- eine große Anzahl die in jeder Hinsicht besten Proben mit bedeutenden qualitativen Merkmalen. Während des Typisierungsprozesses werden Standarddesigns entwickelt und installiert, die grundlegende Elemente und Parameter enthalten, die einer Reihe von Produkten, darunter auch vielversprechenden, gemeinsam sind. Der Typisierungsprozess entspricht einer Gruppierung, bei der einige anfängliche, gegebene Elemente in eine begrenzte Anzahl von Typen klassifiziert werden, wobei tatsächliche Einschränkungen berücksichtigt werden.

Vereinigung– Dies ist die Reduzierung verschiedener Arten von Produkten und Mitteln zu ihrer Herstellung auf ein rationales Minimum an Standardgrößen, Marken, Formen und Eigenschaften. Es bringt Einheitlichkeit in die Hauptparameter Standardlösungen TCA beseitigt auch die ungerechtfertigte Vielfalt von Mitteln mit demselben Zweck und die Vielfalt ihrer Teile. Geräte, ihre Blöcke und Module, die in ihrem Funktionszweck identisch oder unterschiedlich sind, aber von einem Grunddesign abgeleitet sind, bilden eine einheitliche Serie.

Anhäufung ist die Entwicklung und Verwendung einer begrenzten Auswahl standardisierter einheitlicher Module, Blöcke, Geräte und einheitlicher Standardstrukturen (UTC) für den Aufbau vieler komplexer problemorientierter Systeme und Komplexe. Durch die Aggregation können Sie verschiedene Modifikationen von Produkten auf derselben Basis erstellen und TSA für denselben Zweck erstellen, jedoch mit unterschiedlichen technische Eigenschaften.

Das Prinzip der Aggregation ist in vielen Bereichen der Technik weit verbreitet (z. B. modulare Maschinen und modulare Industrieroboter im Maschinenbau, IBM-kompatible Computer in Steuerungssystemen und Automatisierung der Informationsverarbeitung usw.).

2. STAATLICHES INDUSTRIELLES GERÄTESYSTEM

UND AUTOMATISIERUNG BEDEUTET

GSP ist ein komplexes Entwicklungssystem, das aus einer Reihe von Subsystemen besteht, die aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet und klassifiziert werden können. Betrachten wir die funktional-hierarchische und konstruktiv-technologische Struktur der technischen Mittel des APS.
2.1. Funktional-hierarchische Struktur von SHGs

Reis. 3. Hierarchie der SHGs
Besondere Merkmale moderner Strukturen zum Aufbau automatisierter Steuerungssysteme für Industrieunternehmen sind: die Durchdringung von Rechenwerkzeugen und die Einführung von Netzwerktechnologien auf allen Managementebenen.

In der weltweiten Praxis identifizieren Spezialisten für integrierte Produktionsautomatisierung außerdem fünf Führungsebenen eines modernen Unternehmens (Abb. 4), was vollständig mit der oben genannten hierarchischen Struktur des APS übereinstimmt.

Auf der Ebene ER.P.– Enterprise Resource Planning (Enterprise Resource Planning) berechnet und analysiert Finanz- und Wirtschaftsindikatoren und löst strategische Verwaltungs- und Logistikprobleme.

Auf der Ebene MES– Manufacturing Execution Systems (Produktionsausführungssysteme) – Aufgaben des Produktqualitätsmanagements, Planung und Kontrolle des Ablaufs des technologischen Prozesses, Verwaltung der Produktion und der Humanressourcen im Rahmen des technologischen Prozesses, Wartung der Produktionsausrüstung.

Diese beiden Ebenen beziehen sich auf die Aufgaben automatisierter Kontrollsysteme (automatisierte Unternehmensmanagementsysteme) und die technischen Mittel, mit denen diese Aufgaben umgesetzt werden – das sind Büro-Personalcomputer (PCs) und darauf basierende Workstations im Dienste der Chefspezialisten der Unternehmen.


Reis. 4. Pyramide des modernen Produktionsmanagements.
Auf den nächsten drei Ebenen werden Probleme gelöst, die zur Klasse der automatisierten Prozessleitsysteme (automatisierte Prozessleitsysteme) gehören.

SCADA– Aufsichtskontrolle und Datenerfassung (Datenerfassungs- und Überwachungs-(Dispatcher-)Kontrollsystem) ist eine Ebene der taktischen Betriebsführung, auf der Probleme der Optimierung, Diagnose, Anpassung usw. gelöst werden.

Kontrolle- Ebene– Ebene der direkten (lokalen) Steuerung, die auf solchen TCAs implementiert ist wie: Software – Bedientafeln (Fernbedienungen), SPS – speicherprogrammierbare Steuerungen, USO – Kommunikationsgeräte mit dem Objekt.

HMI– Mensch-Maschine-Schnittstelle (Mensch-Maschine-Kommunikation) – visualisiert (zeigt Informationen) den Fortschritt des technologischen Prozesses an.

Eingang/ Ausgabe– Die Ein-/Ausgänge des Steuerobjekts sind

Sensoren und Aktoren (S/AM) spezifischer technologischer Anlagen und Arbeitsmaschinen.

2.2. Strukturelle und technologische Struktur des APS


Reis. 5. SHG-Struktur
UKTS(einheitlicher Satz technischer Mittel) – es ist eine Sammlung verschiedene Typen technische Produkte, entworfen, um unterschiedliche Funktionen zu erfüllen, aber auf dem gleichen Funktionsprinzip aufgebaut sind und die gleichen Strukturelemente haben.

HANDELT(Gesamtkomplex technischer Mittel) – es ist eine Sammlung verschiedene Arten technische Produkte und Geräte, die durch Funktionalität, Design, Art der Stromversorgung, Pegel der Ein-/Ausgangssignale miteinander verbunden sind und auf einer einzigen Design-, Software- und Hardwarebasis nach dem Block-Modular-Prinzip erstellt werden. Beispiele für bekannte inländische UKTS und ACTS sind in der Tabelle aufgeführt. 1.

PTK ( Software- und Hardwarekomplex ) – Hierbei handelt es sich um eine Reihe von Mikroprozessor-Automatisierungstools (speicherprogrammierbare Steuerungen, lokale Regler, Kommunikationsgeräte mit dem Objekt), Anzeigetafeln von Bedienern und Servern, industrielle Netzwerke, die die aufgeführten Komponenten miteinander verbinden, sowie industrielle Software für alle diese Komponenten, die für die Erstellung konzipiert sind verteilte automatisierte Prozessleitsysteme in verschiedenen Branchen. Beispiele für moderne in- und ausländische Hard- und Softwaresysteme sind in der Tabelle aufgeführt. 2.

Spezifische Komplexe technischer Mittel bestehen aus Hunderten und Tausenden verschiedener Arten, Größen, Modifikationen und Designs von Instrumenten und Geräten.

Produktart- Hierbei handelt es sich um eine Reihe technischer Produkte mit identischer Funktionalität, einem einzigen Funktionsprinzip und derselben Nomenklatur der Hauptparameter.

Standardgröße- Produkte des gleichen Typs, aber mit eigenem spezifische Werte Hauptparameter.

Änderung- ist eine Sammlung von Produkten des gleichen Typs, die bestimmte Eigenschaften haben Design-Merkmale.

Ausführung– Konstruktionsmerkmale, die sich auf die Leistungsmerkmale auswirken.

TCA-Komplexe Tabelle 1

Thema 2

1. Sensoren

Ein Sensor ist ein Gerät, das den Eingangseinfluss beliebiger Werte umwandelt physikalische Größe in ein für die weitere Verwendung geeignetes Signal umwandeln.

Die verwendeten Sensoren sind sehr vielfältig und können nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden (siehe Tabelle 1).

Abhängig von der Art der Eingangsgröße (Messgröße) gibt es: mechanische Wegsensoren (linear und winkelig), pneumatische, elektrische, Durchflussmesser, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs-, Kraft-, Temperatur-, Drucksensoren usw.

Basierend auf der Art des Ausgangswerts, in den der Eingangswert umgewandelt wird, werden nichtelektrische und elektrische unterschieden: Gleichstromsensoren (EMK oder Spannung), Wechselstromamplitudensensoren (EMK oder Spannung), Wechselstromfrequenzsensoren (EMK oder Spannung). ), Widerstandssensoren (aktiv, induktiv oder kapazitiv) usw.

Die meisten Sensoren sind elektrisch. Dies liegt an den folgenden Vorteilen elektrischer Messungen:

Elektrische Größen es ist bequem, über eine Entfernung zu übertragen, und die Übertragung erfolgt mit hoher Geschwindigkeit;

Elektrische Größen sind in dem Sinne universell, dass alle anderen Größen in elektrische Größen umgewandelt werden können und umgekehrt;

Sie werden präzise in einen digitalen Code umgewandelt und ermöglichen eine hohe Genauigkeit, Empfindlichkeit und Geschwindigkeit von Messgeräten.

Aufgrund ihres Funktionsprinzips können Sensoren in zwei Klassen eingeteilt werden: Generator und parametrisch. Eine eigene Gruppe bilden radioaktive Sensoren. Radioaktive Sensoren sind Sensoren, die Phänomene wie Parameteränderungen unter dem Einfluss von g- und b-Strahlen nutzen; Ionisierung und Lumineszenz bestimmter Stoffe unter dem Einfluss radioaktiver Strahlung. Generatorsensoren wandeln den Eingangswert direkt in ein elektrisches Signal um. Parametrische Sensoren wandeln den Eingangswert in eine Änderung eines beliebigen elektrischen Parameters (R, L oder C) des Sensors um.

Aufgrund des Funktionsprinzips können Sensoren auch in ohmsche, rheostatische, fotoelektrische (optoelektronische), induktive, kapazitive usw. unterteilt werden.

Es gibt drei Klassen von Sensoren:

Analoge Sensoren, d. h. Sensoren, die ein analoges Signal proportional zur Änderung des Eingangswerts erzeugen;

Digitale Sensoren, die eine Impulsfolge oder ein Binärwort erzeugen;

Binäre (binäre) Sensoren, die ein Signal mit nur zwei Pegeln erzeugen: „Ein/Aus“ (0 oder 1).

Abbildung 1 – Klassifizierung von Sensoren für Automatisierungssysteme für Bergbaumaschinen

Anforderungen an Sensoren:

Eindeutige Abhängigkeit des Ausgabewerts vom Eingabewert;

Stabilität der Eigenschaften im Laufe der Zeit;

Hohe Empfindlichkeit;

Geringe Größe und geringes Gewicht;

Keine Rückmeldung dazu kontrollierter Prozess und auf dem gesteuerten Parameter;

Arbeiten unter verschiedenen Betriebsbedingungen;

Verschiedene Installationsmöglichkeiten.

Parametrische Sensoren

Parametrische Sensoren sind Sensoren, die Eingangssignale in eine Änderung eines beliebigen Parameters des Stromkreises (R, L oder C) umwandeln. Dementsprechend werden aktive Widerstands-, induktive und kapazitive Sensoren unterschieden.

Ein charakteristisches Merkmal dieser Sensoren ist, dass sie nur mit einer externen Stromquelle betrieben werden können.

In modernen Automatisierungsgeräten werden häufig verschiedene parametrische aktive Widerstandssensoren verwendet – Kontakt-, rheostatische und potentiometrische Sensoren.

Kontaktsensoren. Am zuverlässigsten mit Kontaktsensoren Berücksichtigt werden magnetisch gesteuerte abgedichtete Kontakte (Reed-Schalter).

Abbildung 1 – Schematische Darstellung eines Reed-Schaltersensors

Das Messelement des Sensors, der Reed-Schalter, ist eine Ampulle 1, in deren Inneren Kontaktfedern (Elektroden) 2 aus ferromagnetischem Material eingegossen sind. Die Glasampulle ist mit einem Schutzgas (Argon, Stickstoff etc.) gefüllt. Die Dichtheit der Ampulle schließt aus schlechter Einfluss(Einfluss) der Umgebung auf die Kontakte, wodurch die Zuverlässigkeit ihres Betriebs erhöht wird. Die Kontakte eines Reed-Schalters, der sich an einem kontrollierten Punkt im Raum befindet, werden unter dem Einfluss eines Magnetfelds geschlossen, das von einem Permanentmagneten (Elektromagneten) erzeugt wird, der an einem sich bewegenden Objekt installiert ist. Bei geöffneten Reed-Schalterkontakten ist sein Wirkwiderstand gleich unendlich, bei geschlossenen ist er nahezu Null.

Sensorausgangssignal (U out an Last R1) gleich Spannung U p der Stromquelle bei Vorhandensein eines Magneten (Objekts) am Kontrollpunkt und Null bei Abwesenheit.

Reed-Schalter sind sowohl mit Schließer- und Öffnerkontakten als auch mit Schalt- und Polarisierungskontakten erhältlich. Einige Arten von Reedschaltern – KEM, MKS, MKA.

Die Vorteile von Reed-Schaltersensoren sind die hohe Zuverlässigkeit und die mittlere Zeit zwischen Ausfällen (ca. 10 7 Betätigungen). Der Nachteil von Reed-Sensoren ist eine deutliche Änderung der Empfindlichkeit bei einer leichten Verschiebung des Magneten in Richtung senkrecht zur Bewegung des Objekts.

Reed-Sensoren werden in der Regel in der Automatisierung von Hebe-, Entwässerungs-, Lüftungs- und Förderanlagen eingesetzt.

Potentiometrische Sensoren. Potentiometrische Sensoren sind ein variabler Widerstand (Potentiometer), der aus einem flachen (Streifen), zylindrischen oder ringförmigen Rahmen besteht, auf dem ein dünner Draht aus Konstantan oder Nichrom mit hoher Spannung befestigt ist Widerstand. Entlang des Rahmens bewegt sich ein Schieber – ein Schleifkontakt, der mechanisch mit dem Objekt verbunden ist (siehe Abbildung 2).

Durch Bewegen des Schiebereglers mit dem entsprechenden Antrieb können Sie den Widerstandswert des Widerstands von Null auf Maximum ändern. Darüber hinaus kann sich der Widerstand des Sensors sowohl nach einem linearen Gesetz als auch nach anderen, oft logarithmischen Gesetzen ändern. Solche Sensoren werden dort eingesetzt, wo eine Änderung der Spannung oder des Stroms im Lastkreis erforderlich ist.

Abbildung 2 – Potentiometrischer Sensor

Für eine lineare Potentiometerlänge (siehe Abbildung 2). l Die Ausgangsspannung wird durch den Ausdruck bestimmt:

,

wobei x die Bewegung des Pinsels ist; k=U p / l- Übertragungskoeffizient; U p – Versorgungsspannung.

Mit potentiometrischen Sensoren werden verschiedene Prozessparameter – Druck, Füllstand usw. – gemessen, die zuvor von einem in Bewegung befindlichen Sensorelement umgewandelt werden.

Die Vorteile potentiometrischer Sensoren liegen in der Einfachheit des Designs, kleine Größen, sowie die Möglichkeit der Stromversorgung sowohl mit Gleich- als auch Wechselstrom.

Der Nachteil potentiometrischer Sensoren ist das Vorhandensein eines elektrischen Schleifkontakts, der die Betriebssicherheit verringert.

Induktive Sensoren. Das Funktionsprinzip des induktiven Sensors basiert auf einer Änderung der Induktivität L der auf dem ferromagnetischen Kern 2 platzierten Spule 1 bei Bewegung X Anker 3 (siehe Abbildung 3).

Abbildung 3 – Induktiver Sensor

Der Sensorkreis wird von einer Wechselstromquelle gespeist.

Das Steuerelement der Sensoren ist eine variable Reaktanz – eine Drossel mit variablem Luftspalt.

Der Sensor funktioniert wie folgt. Unter dem Einfluss eines Objekts führt die Annäherung des Ankers an den Kern zu einer Erhöhung der Flussverkettung und damit zu einer Erhöhung der Induktivität der Spule. Mit abnehmendem Abstand D Auf einen minimalen Wert erhöht sich die induktive Reaktanz der Spule x L = wL = 2pfL auf ein Maximum, wodurch sich der Laststrom RL verringert, bei dem es sich normalerweise um ein elektromagnetisches Relais handelt. Letztere mit ihren Kontakten, Schaltersteuerung, Schutz-, Überwachungsschaltungen usw.

Die Vorteile induktiver Sensoren sind die Einfachheit des Geräts und die Zuverlässigkeit des Betriebs aufgrund des Fehlens einer mechanischen Verbindung zwischen dem Kern und dem Anker, der normalerweise an einem beweglichen Objekt befestigt ist, dessen Position gesteuert wird. Die Funktionen eines Ankers kann ein Objekt selbst übernehmen, das ferromagnetische Teile aufweist, beispielsweise ein Container bei der Kontrolle seiner Position im Schacht.

Die Nachteile induktiver Sensoren sind die Nichtlinearität der Kennlinien und die erhebliche elektromagnetische Anziehungskraft des Ankers auf den Kern. Um Kräfte zu reduzieren und Verschiebungen kontinuierlich zu messen, werden elektromagnetische Sensoren verwendet, die auch als Differenzialsensoren bezeichnet werden.

Kapazitive Sensoren. Kapazitive Sensoren sind bauveränderliche Kondensatoren unterschiedlicher Bauart und Form, jedoch immer mit zwei Platten, zwischen denen sich ein dielektrisches Medium befindet. Mit solchen Sensoren werden mechanische Linear- oder Winkelbewegungen sowie Druck, Luftfeuchtigkeit oder Umgebungsniveau in eine Kapazitätsänderung umgewandelt. In diesem Fall werden zur Steuerung kleiner linearer Bewegungen Kondensatoren verwendet, bei denen sich der Luftspalt zwischen den Platten ändert. Zur Steuerung von Winkelbewegungen werden Kondensatoren mit konstantem Spalt und variablem Arbeitsbereich der Platten verwendet. Um den Füllstand von Tanks mit Schüttgütern oder Flüssigkeiten bei konstanten Abständen und Arbeitsbereichen der Platten zu kontrollieren, werden Kondensatoren mit der Dielektrizitätskonstanten des Mediums gesteuert. Die elektrische Kapazität eines solchen Kondensators wird nach der Formel berechnet

wobei: S – Gesamtschnittfläche der Platten; δ - Abstand zwischen den Platten; ε ist die Dielektrizitätskonstante des Mediums zwischen den Platten; ε 0 ist die Dielektrizitätskonstante.

Anhand der Form der Platten werden flache, zylindrische und andere Arten von variablen Kondensatoren unterschieden.

Kapazitive Sensoren arbeiten nur bei Frequenzen über 1000 Hz. Ein Einsatz bei Industriefrequenz ist aufgrund der hohen Kapazität (Xc = = ) praktisch unmöglich.

Generatorsensoren

Generatorsensoren sind Sensoren, die verschiedene Energiearten direkt in elektrische Energie umwandeln. Sie benötigen keine externen Stromquellen, da sie selbst EMK erzeugen. Generatorsensoren nutzen bekannte physikalische Phänomene: das Auftreten von EMK in Thermoelementen beim Erhitzen, in Fotozellen mit Sperrschicht bei Beleuchtung, den piezoelektrischen Effekt und das Phänomen der elektromagnetischen Induktion .

Induktionssensoren. IN Induktionssensoren Umwandlung einer eingegebenen nichtelektrischen Größe in eine induzierte EMK. Wird zur Messung von Bewegungsgeschwindigkeit, linearen oder Winkelbewegungen verwendet. E.m.f. Bei solchen Sensoren wird es in Spulen oder Wicklungen aus Kupfer induziert Isolierter Draht und auf Magnetkerne aus Elektroband gelegt.

Kleine Mikrogeneratoren, die die Winkelgeschwindigkeit eines Objekts in EMK umwandeln, deren Wert direkt proportional zur Drehzahl der Abtriebswelle des Testobjekts ist, werden Tachogeneratoren für Gleich- und Wechselströme genannt. Schaltungen von Tachogeneratoren mit und ohne unabhängiger Erregerwicklung sind in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4 – Schemata von Tachogeneratoren mit und ohne unabhängige Erregerwicklung

Gleichstrom-Tachogeneratoren sind ein Kollektor Elektroauto mit Anker- und Feldwicklung oder Permanentmagnet. Letztere benötigen keine zusätzliche Stromquelle. Das Funktionsprinzip solcher Tachogeneratoren besteht darin, dass im Anker eine EMK induziert wird, die sich im magnetischen Fluss (F) eines Permanentmagneten oder einer Feldwicklung dreht. (E), dessen Wert proportional zur Rotationsfrequenz (ω) des Objekts ist:

E = cФn = cФω

Speichern lineare Abhängigkeit EMK Abhängig von der Drehzahl des Ankers ist es erforderlich, dass der Lastwiderstand des Tachogenerators stets unverändert bleibt und um ein Vielfaches höher ist als der Widerstand der Ankerwicklung. Der Nachteil von Gleichstrom-Tachogeneratoren ist das Vorhandensein eines Kommutators und von Bürsten, was die Zuverlässigkeit erheblich verringert. Der Kollektor sorgt für die Umwandlung der Wechsel-EMK. Anker in Gleichstrom.

Zuverlässiger ist ein Wechselstrom-Tachogenerator, bei dem sich die eigensichere Ausgangswicklung am Stator befindet und der Rotor ein Permanentmagnet mit entsprechend konstantem Magnetfluss ist. Ein solcher Tachogenerator benötigt keinen Kollektor, sondern seine variable EMK. mittels Brückendiodenschaltungen in Gleichstrom umgewandelt. Das Funktionsprinzip eines synchronen Wechselstrom-Tachogenerators besteht darin, dass beim Drehen des Rotors durch das Steuerobjekt in seiner Wicklung eine variable EMK induziert wird, deren Amplitude und Frequenz direkt proportional zur Rotordrehzahl sind. Aufgrund der Tatsache, dass der magnetische Fluss des Rotors mit der gleichen Frequenz rotiert wie der Rotor selbst, wird ein solcher Tachogenerator als synchron bezeichnet. Der Nachteil eines Synchrongenerators besteht darin, dass er über Lagereinheiten verfügt, was für Bergbaubedingungen nicht geeignet ist. Das Diagramm zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Förderbandes mit einem synchronen Tachogenerator ist in Abbildung 5 dargestellt. Abbildung 5 zeigt: 1 - Magnetrotor des Tachogenerators, 2 - Antriebsrolle mit Lauffläche, 3 - Förderband, 4 - Statorwicklung des Tachogenerator.

Abbildung 5 – Schema zur synchronen Geschwindigkeitsregelung von Förderbändern

Tachogenerator

Zur Messung der linearen Bewegungsgeschwindigkeit der Arbeitskörper von Kratzförderern werden magnetische Induktionssensoren verwendet, die keinerlei bewegliche Teile aufweisen. Das bewegliche Teil (Anker) sind in diesem Fall die Stahlabstreifer des Förderers, die sich im magnetischen Fluss eines Permanentmagnetsensors mit eigensicherer Spule bewegen. Wenn Stahlschaber einen magnetischen Fluss in der Spule kreuzen, wird eine variable EMK induziert, die direkt proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit und umgekehrt proportional zum Spalt zwischen dem Stahlkern der Spule und dem Schaber ist. Der magnetische Fluss, der zur EMK führt, in der Spule ändert sich in diesem Fall unter dem Einfluss von Stahlschabern, die sich über dem Sensor bewegen und Schwankungen des magnetischen Widerstands entlang des Weges zum Schließen des vom Permanentmagneten gebildeten magnetischen Flusses verursachen . Das Diagramm zur Überwachung der Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskörpers eines Kratzförderers mithilfe eines magnetischen Induktionssensors ist in Abbildung 6 dargestellt. Abbildung 6 zeigt: 1 – Kratzförderer, 2 – Stahlkern, 3 – Stahlscheibe, 4 – Kunststoffscheibe , 5 - Ring-Permanentmagnet, 6 - Sensorspule

Abbildung 6 – Schema zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitskörpers

Kratzförderer mit magnetischem Induktionssensor

Magnetoelastische Sensoren. Das Funktionsprinzip magnetoelastischer Sensoren beruht auf der Eigenschaft ferromagnetischer Materialien, bei Verformung die magnetische Permeabilität m zu verändern. Diese Eigenschaft wird Magnetoelastizität genannt, die durch magnetoelastische Empfindlichkeit gekennzeichnet ist

Permallay (Eisen-Nickel-Legierung) hat den höchsten Wert S m = 200 H/m2. Einige Permallay-Sorten erhöhen bei einer Dehnung um 0,1 % den magnetischen Permeabilitätskoeffizienten um bis zu 20 %. Um jedoch selbst solch kleine Dehnungen zu erreichen, ist eine Belastung in der Größenordnung von 100–200 N/mm erforderlich, was sehr unpraktisch ist und dazu führt, dass der Querschnitt des ferromagnetischen Materials verringert werden muss und eine Stromquelle mit einem erforderlich ist Frequenz in der Größenordnung von Kilohertz.

Strukturell ist der magnetoelastische Sensor eine Spule 1 mit einem geschlossenen Magnetkreis 2 (siehe Abbildung 7). Die kontrollierte Kraft P, die den Kern verformt, verändert seine magnetische Permeabilität und folglich den induktiven Widerstand der Spule. Der Laststrom RL, beispielsweise eines Relais, wird durch den Widerstand der Spule bestimmt.

Magnetoelastische Sensoren werden zur Überwachung von Kräften (z. B. beim Beladen von Containern und Aufstellen von Käfigen auf Fäusten), Gesteinsdrücken usw. eingesetzt.

Die Vorteile magnetoelastischer Sensoren sind Einfachheit und Zuverlässigkeit.

Nachteile magnetoelastischer Sensoren – erforderlich teure Materialien für Magnetkerne und deren spezielle Bearbeitung.

Abbildung 7 – Magnetoelastischer Sensor

Piezoelektrische Sensoren. Der piezoelektrische Effekt ist Einkristallen einiger dielektrischer Substanzen (Quarz, Turmalin, Rochelle-Salz usw.) eigen. Der Kern des Effekts besteht darin, dass unter Einwirkung dynamischer mechanischer Kräfte auf den Kristall elektrische Aufladungen, dessen Größe proportional zur elastischen Verformung des Kristalls ist. Die Abmessungen und die Anzahl der Kristallplatten werden je nach Stärke und erforderlicher Ladungsmenge ausgewählt. Piezoelektrische Sensoren werden in den meisten Fällen zur Messung dynamischer Prozesse und Stoßbelastungen, Vibrationen usw. eingesetzt.

Thermoelektrische Sensoren. Um Temperaturen zu messen in weiten Grenzen Es werden thermoelektrische Sensoren mit einer Temperatur von 200–2500 °C verwendet – Thermoelemente, die für die Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische EMK sorgen. Das Funktionsprinzip eines Thermoelements basiert auf dem Phänomen des thermoelektrischen Effekts, der darin besteht, dass, wenn die Verbindungsstelle und die Enden der Thermoelektroden in eine Umgebung mit unterschiedlichen Temperaturen t 1 und t 2 gebracht werden, ein durch ein Thermoelement gebildeter Kreis entsteht und einem Millivoltmeter erscheint eine Thermo-EMK, proportional zur Differenz zwischen diesen Temperaturen

Abbildung 8 – Thermoelementdiagramm

Die Leiter A und B von Thermoelementen bestehen aus unterschiedlichen Metallen und deren Legierungen. Das Phänomen des thermoelektrischen Effekts wird durch eine Kombination der Leiter A und B, Kupfer-Konstantan (bis 300 °C), Kupfer-Kopel (bis 600 °C), Chromel-Kopel (bis 800 °C), gegeben. Eisen – Kopel (bis 800 °C), Chromel – Alumel (bis 1300 °C), Platin – Platin-Rhodium (bis 1600 °C) usw.

Der Thermo-EMK-Wert für verschiedene Arten von Thermoelementen liegt im Zehntel- bis Zehntel-Millivolt-Bereich. Beispielsweise ändert sie sich bei einem Kupfer-Konstantan-Thermoelement von 4,3 auf –6,18 mB, wenn sich die Sperrschichttemperatur von + 100 auf – 260 °C ändert.

Thermistorsensoren. Das Funktionsprinzip von Thermistorsensoren basiert auf der Eigenschaft des Messelements – des Thermistors –, seinen Widerstand bei Temperaturänderungen zu ändern. Thermistoren bestehen aus Metallen (Kupfer, Nickel, Zinn usw.) und Halbleitern (Mischungen aus Metalloxiden – Kupfer, Mangan usw.). Ein Metallthermistor besteht aus Draht, beispielsweise Kupfer, mit einem Durchmesser von etwa 0,1 mm, der spiralförmig auf einen Rahmen aus Glimmer, Porzellan oder Quarz gewickelt ist. Ein solcher Thermistor ist in einem Schutzrohr mit Anschlussklemmen eingeschlossen, das sich am Temperaturkontrollpunkt des Objekts befindet.

Halbleiterthermistoren werden in Form kleiner Stäbe und Scheiben mit Anschlüssen hergestellt.

Mit steigender Temperatur steigt der Widerstand von Metallthermistoren, während er bei den meisten Halbleiterthermistoren abnimmt.

Der Vorteil von Halbleiterthermistoren ist ihre hohe thermische Empfindlichkeit (30-mal höher als bei Metallthermistoren).

Der Nachteil von Halbleiterthermistoren ist die große Widerstandsstreuung und geringe Stabilität, was ihre Verwendung für Messungen erschwert. Daher werden Halbleiterthermistoren in Automatisierungssystemen von Bergbauprozessanlagen hauptsächlich zur Steuerung der Temperaturwerte von Objekten und deren Wärmeschutz eingesetzt. In diesem Fall werden sie normalerweise in Reihe mit einem elektromagnetischen Relais an die Stromquelle angeschlossen.

Zur Temperaturmessung wird der Thermistor RK in eine Brückenschaltung eingebunden, die den gemessenen Widerstand in eine Spannung am Ausgang Uout umwandelt, die in der automatischen Steuerung oder im Messsystem verwendet wird.

Die Brücke kann ausgeglichen oder unsymmetrisch sein.

Bei der Nullmessmethode wird eine symmetrische Brücke verwendet. In diesem Fall ändert sich der Widerstand R3 (z. B. mit einem Sonderwiderstand). automatisches Gerät) nach einer Widerstandsänderung des Thermistors Rt, so dass an den Punkten A und B Potenzialgleichheit gewährleistet ist. Wenn die Skala des Widerstands R3 in Grad eingeteilt ist, kann die Temperatur anhand der Position von abgelesen werden sein Schieberegler. Der Vorteil dieser Methode ist die hohe Genauigkeit, der Nachteil ist jedoch die Komplexität des Messgeräts, bei dem es sich um ein automatisches Trackingsystem handelt.

Eine unsymmetrische Brücke erzeugt ein Signal Uout, proportional zur Überhitzung des Objekts. Durch die Auswahl der Widerstände R1, R2, R3 wird das Gleichgewicht der Brücke beim anfänglichen Temperaturwert erreicht und somit sichergestellt, dass die Bedingung erfüllt ist

Rt / R1= R3 / R2

Wenn sich der Wert der geregelten Temperatur und damit der Widerstand Rt ändert, wird das Gleichgewicht der Brücke gestört. Wenn Sie ein mV-Gerät mit einer Gradskala an dessen Ausgang anschließen, zeigt die Nadel des Geräts die gemessene Temperatur an.

Induktionsdurchflussmesser

Zur Steuerung der Versorgung einer Entwässerungspumpanlage können Induktionsdurchflussmesser, beispielsweise Typ IR-61M, verwendet werden. Das Funktionsprinzip eines Induktionsdurchflussmessers basiert auf dem Faradayschen Gesetz (dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion).

Strukturdiagramm Der Induktionsdurchflussmesser ist in Abbildung 9 dargestellt. Wenn eine leitende Flüssigkeit in einer Rohrleitung zwischen den Polen eines Magneten fließt, entsteht eine EMK in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Flüssigkeit und in der Richtung des Hauptmagnetflusses. U an den Elektroden, proportional zur Flüssigkeitsgeschwindigkeit v:

wobei B die magnetische Induktion im Spalt zwischen den Magnetpolen ist; d – Innendurchmesser der Rohrleitung.

Abbildung 9 – Aufbaudiagramm eines Induktionsdurchflussmessers

Wenn wir die Geschwindigkeit v durch den Volumenstrom Q ausdrücken, d. h.

Vorteile eines Induktionsdurchflussmessers:

Sie haben eine leichte Messwertträgheit;

In der Arbeitsleitung befinden sich keine Teile (daher treten nur minimale hydraulische Verluste auf).

Nachteile des Durchflussmessers:

Die Messwerte hängen von den Eigenschaften der zu messenden Flüssigkeit (Viskosität, Dichte) und der Art der Strömung (laminar, turbulent) ab;

Ultraschall-Durchflussmesser

Das Funktionsprinzip von Ultraschall-Durchflussmessern ist Folgendes

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschall in einem sich bewegenden Medium aus Gas oder Flüssigkeit ist gleich der geometrischen Summe der durchschnittlichen Bewegungsgeschwindigkeit des Mediums v ​​und der natürlichen Schallgeschwindigkeit in diesem Medium.

Das Konstruktionsdiagramm des Ultraschall-Durchflussmessers ist in Abbildung 10 dargestellt.

Abbildung 10 – Aufbaudiagramm eines Ultraschall-Durchflussmessers

Der Sender I erzeugt Ultraschallschwingungen mit einer Frequenz von 20 Hz und höher, die auf den Empfänger P fallen, der diese Schwingungen registriert (er befindet sich im Abstand l). Durchflussrate F ist gleich

wobei S die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsstroms ist; C – Schallgeschwindigkeit im Medium (für Flüssigkeit 1000–1500 m/s);

t1 ist die Ausbreitungsdauer der Schallwelle in Flussrichtung vom Sender I1 zum Empfänger P1;

t 2 – Ausbreitungsdauer der Schallwelle entgegen der Strömung vom Sender I2 zum Empfänger P2;

l ist der Abstand zwischen dem Sender I und dem Empfänger P;

k – Koeffizient, der die Geschwindigkeitsverteilung in der Strömung berücksichtigt.

Vorteile eines Ultraschall-Durchflussmessers:

a) hohe Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit;

b) die Fähigkeit, nichtleitende Flüssigkeiten zu messen.

Nachteil: erhöhte Anforderungen an die Verschmutzung des kontrollierten Wasserflusses.

2. Datenübertragungsgeräte

Über Kommunikationsleitungen (Kanäle) werden Informationen vom Automatisierungsobjekt zum Steuergerät übertragen. Abhängig vom physischen Medium, über das Informationen übertragen werden, können Kommunikationskanäle in die folgenden Typen unterteilt werden:

– Kabelleitungen– elektrisch (symmetrisch, koaxial, „ verdrilltes Paar" usw.), Glasfaser und kombiniert Stromkabel mit Glasfaserkernen;

– Stromversorgung von Niederspannungs- und Hochspannungsnetzen;

– Infrarotkanäle;

– Radiosender.

Die Informationsübertragung über Kommunikationskanäle kann ohne Informationskomprimierung erfolgen, d.h. Ein Informationssignal (analog oder diskret) wird über einen Kanal übertragen, und bei der Informationskomprimierung werden viele Informationssignale über einen Kommunikationskanal übertragen. Die Informationsverdichtung dient der Fernübertragung von Informationen über eine beträchtliche Entfernung (z. B. von Automatisierungsgeräten auf einer Straße zu einem Schrämgerät oder von einem Abschnitt eines Bergwerks an die Oberfläche zu einem Disponenten) und kann mithilfe verschiedener Signaltypen erfolgen Codierung.

Technische Systeme, die die Übertragung von Informationen über den Zustand des Objekts und Steuerbefehlen über eine Distanz über Kommunikationskanäle gewährleisten können Fernsteuerungs- und Messsysteme oder Telemechanische Systeme. In Fernsteuerungs- und Messsystemen verwendet jedes Signal eine eigene Leitung – einen Kommunikationskanal. So viele Signale es gibt, so viele Kommunikationskanäle werden benötigt. Daher ist bei der Fernsteuerung und -messung die Anzahl der kontrollierten Objekte, insbesondere über große Entfernungen, meist begrenzt. In telemechanischen Systemen wird nur eine Leitung bzw. ein Kommunikationskanal verwendet, um viele Nachrichten an eine große Anzahl von Objekten zu übertragen. Informationen werden in verschlüsselter Form übertragen und jedes Objekt „kennt“ seinen Code, sodass die Anzahl der gesteuerten oder verwalteten Objekte praktisch unbegrenzt ist, nur der Code wird komplexer. Telemechaniksysteme werden in diskrete und analoge Systeme unterteilt. Es werden diskrete Fernwirksysteme bezeichnet Telealarmsysteme(TS) ermöglichen sie die Übertragung einer endlichen Anzahl von Objektzuständen (z. B. „Ein“, „Aus“). Analoge Fernsehüberwachungssysteme werden genannt Telemetriesysteme(TI) sorgen für die Übertragung kontinuierlicher Änderungen aller Parameter, die den Zustand des Objekts charakterisieren (z. B. Änderungen von Spannung, Strom, Geschwindigkeit usw.).

Die Elemente, aus denen diskrete Signale bestehen, weisen verschiedene qualitative Eigenschaften auf: Impulsamplitude, Impulspolarität und -dauer, Frequenz oder Phase des Wechselstroms, Code beim Senden einer Reihe von Impulsen. Telemechanische Systeme werden ausführlicher besprochen in.

Um Informationen zwischen Mikroprozessorsteuerungen verschiedener Automatisierungssystemgeräte, einschließlich Steuercomputern, auszutauschen, werden spezielle Mittel, Methoden und Interaktionsregeln verwendet - Schnittstellen. Je nach Art der Datenübertragung unterscheidet man zwischen parallelen und seriellen Schnittstellen. IN parallele Schnittstelle q Datenbits werden übertragen Q Kommunikationsleitungen. IN serielle Schnittstelle Die Datenübertragung erfolgt üblicherweise über zwei Leitungen: Eine überträgt kontinuierlich Taktimpulse (Synchronisationsimpulse) vom Timer und die zweite überträgt Informationen.

In Automatisierungssystemen für Bergbaumaschinen werden am häufigsten serielle Schnittstellen der Standards RS232 und RS485 verwendet.

Die RS232-Schnittstelle ermöglicht die Kommunikation zwischen zwei Computern, einem Steuercomputer und einem Mikrocontroller oder die Kommunikation zwischen zwei Mikrocontrollern mit Geschwindigkeiten von bis zu 19600 bps über eine Entfernung von bis zu 15 m.

Die RS-485-Schnittstelle ermöglicht den Datenaustausch zwischen mehreren Geräten über eine Zweidraht-Kommunikationsleitung im Halbduplex-Modus. Die RS-485-Schnittstelle ermöglicht eine Datenübertragung mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 Mbit/s. Die maximale Übertragungsreichweite hängt von der Geschwindigkeit ab: bei einer Geschwindigkeit von 10 Mbit/s maximale Länge Leitung – 120 m, bei einer Geschwindigkeit von 100 kbit/s – 1200 m. Die Anzahl der an eine Schnittstellenleitung angeschlossenen Geräte hängt von der Art der im Gerät verwendeten Transceiver ab. Ein Sender ist für die Steuerung von 32 Standardempfängern ausgelegt. Empfänger sind mit Eingangsimpedanzen von 1/2, 1/4, 1/8 des Standards erhältlich. Bei Verwendung solcher Empfänger kann die Gesamtzahl der Geräte entsprechend erhöht werden: 64, 128 oder 256. Die Datenübertragung zwischen Controllern erfolgt nach Regeln, die als Protokolle bezeichnet werden. Austauschprotokolle arbeiten in den meisten Systemen nach dem Master-Slave-Prinzip. Ein Gerät auf der Autobahn ist der Master und initiiert den Austausch, indem es Anfragen an Slave-Geräte sendet, die sich in ihren logischen Adressen unterscheiden. Eines der beliebtesten Protokolle ist das Modbus-Protokoll.

2. Aktoren

Ausführung der Entscheidung, d.h. die Umsetzung der dem erzeugten Steuersignal entsprechenden Steueraktion erfolgt Aktoren (ED). Im Allgemeinen ist ein Aktor eine Kombination aus einem Aktor (AM) und einer Regulierungsbehörde (RO). Die Position der Aktoren im Blockdiagramm des lokalen ACS ist in Abbildung 11 dargestellt.

Abbildung 11 – Position der Aktoren im Blockdiagramm eines lokalen automatischen Steuerungssystems

Ein Aktuator (AM) ist ein Gerät, das von der Steuereinheit (SPS) erzeugte Steuersignale in Signale umwandelt, die zur Beeinflussung der letzten Verbindung des ACS – der Regulierungsbehörde (RO) – geeignet sind.

Der Aktuator besteht aus folgenden Grundelementen:

Exekutivmotor (Elektromotor, Kolben, Membran);

Kupplungselement (Kupplung, Scharnier);

Getriebe-Umwandlungselement (Getriebe mit Abtriebshebel oder -stange);

Leistungsverstärker (elektrisch, pneumatisch, hydraulisch, kombiniert)

Bei einem bestimmten MI-Modell fehlen möglicherweise einige Elemente (außer dem Stellmotor).

Die Hauptanforderung an den IM: Bewegung des RO mit möglichst geringer Verzerrung der Steuergesetze der generierten SPS, d.h. Der MI muss über ausreichende Geschwindigkeit und Genauigkeit verfügen.

Hauptmerkmale:

a) Nenn- und Maximaldrehmomentwert

auf die Abtriebswelle (rotierend) oder Kräfte auf die Abtriebsstange;

b) die Rotationszeit der Abtriebswelle des IM oder der Hub seiner Stange;

c) der Maximalwert des Drehwinkels oder Hubs der Abtriebswelle

d) tote Zone.

Aktoren werden nach klassifiziert die folgenden Zeichen:

1) Bewegung des Regulierungsorgans (rotierend und linear);

2) Design(elektrisch, hydraulisch, pneumatisch);

Elektrisch – mit Elektromotor und Elektromagnetantrieb;

Hydraulisch – mit Antrieben: Kolben, Kolben, von einem Hydraulikmotor;

Pneumatisch – mit Antrieben: Kolben, Kolben, Membran, Membran, von einem Luftmotor.

In der Praxis wird am häufigsten elektrische MI eingesetzt. Elektrische MI werden klassifiziert als:

elektromagnetisch;

Elektromotor

Elektromagnetische MI werden unterteilt in:

IM mit Laufwerken von elektromagnetische Kupplungen zur Übertragung von Drehbewegungen (Reib- und Rutschkupplungen);

IMs mit Magnetantrieb sind 2-Punkt-Geräte (d. h. für die 2-Punkt-Steuerung ausgelegt), die eine translatorische Bewegung der Antriebselemente nach dem diskreten Prinzip „Ein – Aus“ ausführen.

Elektromotoren MI sind unterteilt in:

Singleturn – der Drehwinkel der Abtriebswelle überschreitet nicht 360 0. Beispiel: MEO (elektrischer Singleturn-Mechanismus). Sie verwenden einphasige und dreiphasige (MEOK, MEOB) Asynchronmotoren.

Multiturn – für Fern- und lokale Steuerung Rohrleitungsarmaturen(Ventile).

In Automatisierungssystemen von Bergbaumaschinen werden häufig elektrische Hydraulikverteiler, beispielsweise die Typen GSD und 1RP2, als Aktoren eingesetzt. Der elektrische Hydraulikverteiler 1RP2 dient zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit und der Schneidelemente des Mähdreschers als Teil der automatischen Laststeuerungen URAN.1M und des Automatisierungssystems SAUK02.2M. Der elektrohydraulische Verteiler 1RP2 ist ein hydraulisches Schieberventil mit elektromagnetischem Zugantrieb.

Die Regulierungsbehörde (RO) ist das letzte Element des ACS, das direkten Kontrolleinfluss auf das Betriebssystem ausübt. RO verändert den Fluss von Material, Energie, gegenseitige Übereinkunft Teile von Apparaten, Maschinen oder Mechanismen in Richtung des normalen Ablaufs des technologischen Prozesses.

Das Hauptmerkmal des RO ist seine statische Eigenschaft, d.h. das Verhältnis zwischen dem Ausgangsparameter Y (Durchfluss, Druck, Spannung) und dem Hubwert des Reglers in Prozent.

RO bietet:

a) Zwei-Positionen-Regelung – das RO-Tor bewegt sich schnell von einer Extremposition zur anderen.

b) kontinuierlich – in diesem Fall ist es notwendig, dass die Durchsatzcharakteristik des RO genau definiert ist (Schieber, Hahn, Absperrklappe).

Die Einführung technischer Mittel in Unternehmen, die eine Automatisierung von Produktionsprozessen ermöglichen, ist eine Grundvoraussetzung effiziente Arbeit. Diversität moderne Methoden Automatisierung erweitert das Anwendungsspektrum, während die Kosten der Mechanisierung in der Regel durch das Endergebnis in Form einer Steigerung des Volumens der hergestellten Produkte sowie einer Steigerung ihrer Qualität gerechtfertigt sind.

Organisationen, die den Weg des technologischen Fortschritts gehen, nehmen führende Marktpositionen ein, sorgen für bessere Arbeitsbedingungen und minimieren den Bedarf an Rohstoffen. Aus diesem Grund ist die Umsetzung von Mechanisierungsprojekten aus Großbetrieben nicht mehr wegzudenken – Ausnahmen gelten nur für kleine Handwerksbetriebe, bei denen sich eine Automatisierung der Produktion aufgrund der grundsätzlichen Entscheidung zugunsten der manuellen Fertigung nicht rechtfertigt. Aber auch in solchen Fällen ist es möglich, in einigen Produktionsschritten teilweise auf Automatisierung zu setzen.

Automatisierungsgrundlagen

Im weitesten Sinne bedeutet Automatisierung die Schaffung solcher Bedingungen in der Produktion, die es ermöglichen, bestimmte Aufgaben bei der Herstellung und Freigabe von Produkten ohne menschliches Eingreifen durchzuführen. In diesem Fall besteht die Aufgabe des Bedieners möglicherweise darin, die kritischsten Aufgaben zu lösen. Je nach Zielsetzung kann die Automatisierung technologischer Prozesse und der Produktion vollständig, teilweise oder umfassend erfolgen. Die Wahl eines bestimmten Modells wird durch die Komplexität der technischen Modernisierung des Unternehmens durch automatische Befüllung bestimmt.

In Anlagen und Fabriken, in denen eine vollständige Automatisierung implementiert ist, normalerweise mechanisiert und elektronische Systeme Dem Management werden alle Funktionen zur Steuerung der Produktion übertragen. Dieser Ansatz ist am rationalsten, wenn die Betriebsbedingungen keine Änderungen mit sich bringen. In teilweiser Form wird die Automatisierung in einzelnen Produktionsstufen oder bei der Mechanisierung der autonomen Produktion eingeführt technische Komponente, ohne dass eine komplexe Infrastruktur zur Verwaltung des gesamten Prozesses geschaffen werden muss. Ein umfassender Grad der Produktionsautomatisierung wird in der Regel in bestimmten Bereichen implementiert – das kann eine Abteilung, eine Werkstatt, eine Linie usw. sein. In diesem Fall steuert der Bediener die Anlage selbst, ohne den direkten Arbeitsprozess zu beeinträchtigen.

Automatisierte Kontrollsysteme

Zunächst ist es wichtig zu beachten, dass solche Systeme erforderlich sind volle Kontrolleüber ein Unternehmen, eine Fabrik oder eine Fabrik. Ihre Funktionen können sich auf ein bestimmtes Gerät, Förderband, eine Werkstatt oder einen Produktionsbereich erstrecken. In diesem Fall empfangen und verarbeiten Prozessautomatisierungssysteme Informationen vom gewarteten Objekt und wirken auf Basis dieser Daten korrigierend. Wenn beispielsweise der Betrieb eines Produktionskomplexes nicht den Parametern technologischer Standards entspricht, verwendet das System spezielle Kanäle, um seine Betriebsmodi entsprechend den Anforderungen zu ändern.

Automatisierungsobjekte und ihre Parameter

Die Hauptaufgabe bei der Einführung von Mitteln zur Produktionsmechanisierung besteht darin, die Qualitätsparameter der Anlage aufrechtzuerhalten, die sich letztendlich auf die Eigenschaften des Produkts auswirken. Heutzutage versuchen Experten, nicht auf das Wesentliche einzugehen technische Parameter verschiedene Objekte, da theoretisch die Implementierung von Steuerungssystemen an jedem Bestandteil der Produktion möglich ist. Betrachtet man in diesem Zusammenhang die Grundlagen der Automatisierung technologischer Prozesse, so umfasst die Liste der Mechanisierungsobjekte die gleichen Werkstätten, Förderanlagen, alle Arten von Geräten und Anlagen. Man kann nur den Grad der Komplexität der Automatisierungsimplementierung vergleichen, der von der Ebene und dem Umfang des Projekts abhängt.

Bezüglich der Parameter, mit denen automatische Systeme arbeiten, können wir zwischen Input- und Output-Indikatoren unterscheiden. Im ersten Fall handelt es sich dabei um die physikalischen Eigenschaften des Produkts sowie um die Eigenschaften des Objekts selbst. Im zweiten Fall sind dies die direkten Qualitätsindikatoren des fertigen Produkts.

Regulierung technischer Mittel

Geräte zur Regelung werden in Automatisierungssystemen in Form von Sonderalarmen eingesetzt. Je nach Einsatzzweck können sie verschiedene Prozessparameter überwachen und steuern. Die Automatisierung technologischer Prozesse und der Produktion kann insbesondere Alarme für Temperatur, Druck, Strömungseigenschaften usw. umfassen. Technisch können Geräte als verzunderungsfreie Geräte mit elektrischen Kontaktelementen am Ausgang realisiert werden.

Auch das Funktionsprinzip der Kontrollalarme ist unterschiedlich. Wenn wir die häufigsten betrachten Temperaturgeräte Dann können wir manometrische, Quecksilber-, Bimetall- und Thermistormodelle unterscheiden. Die konstruktive Gestaltung wird in der Regel durch das Funktionsprinzip bestimmt, aber auch die Betriebsbedingungen haben einen wesentlichen Einfluss darauf. Abhängig von der Arbeitsrichtung des Unternehmens kann die Automatisierung technologischer Prozesse und der Produktion unter Berücksichtigung spezifischer Betriebsbedingungen gestaltet werden. Aus diesem Grund werden Steuergeräte mit Fokus auf den Einsatz unter Bedingungen entwickelt hohe Luftfeuchtigkeit, physikalischer Druck oder die Einwirkung von Chemikalien.

Programmierbare Automatisierungssysteme

Vor dem Hintergrund der aktiven Versorgung von Unternehmen mit Computergeräten und Mikroprozessoren hat sich die Qualität der Verwaltung und Steuerung von Produktionsprozessen deutlich verbessert. Aus Sicht der industriellen Anforderungen ermöglichen die Fähigkeiten programmierbarer Hardware nicht nur eine effektive Steuerung technologischer Prozesse, sondern auch die Automatisierung des Designs sowie die Durchführung von Produktionstests und -experimenten.

Computergeräte, die verwendet werden moderne Unternehmen, Probleme der Regulierung und Steuerung technologischer Prozesse in Echtzeit lösen. Solche Prodwerden Computersysteme genannt und arbeiten nach dem Prinzip der Aggregation. Die Systeme umfassen einheitliche Funktionsblöcke und Module, aus denen Sie verschiedene Konfigurationen erstellen und den Komplex an den Betrieb unter bestimmten Bedingungen anpassen können.

Einheiten und Mechanismen in Automatisierungssystemen

Die direkte Ausführung der Arbeitsvorgänge erfolgt durch elektrische, hydraulische und pneumatische Geräte. Nach dem Funktionsprinzip umfasst die Klassifizierung Funktions- und Teilmechanismen. Ähnliche Technologien werden üblicherweise in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Die Automatisierung der Produktion beinhaltet in diesem Fall die Einführung elektrischer und pneumatischer Mechanismen, zu deren Konstruktionen elektrische Antriebe und Regulierungsbehörden gehören können.

Elektromotoren in Automatisierungssystemen

Die Basis von Aktoren bilden häufig Elektromotoren. Abhängig von der Art der Steuerung können sie in berührungsloser und kontaktierender Ausführung dargestellt werden. Einheiten, die durch Relaiskontaktvorrichtungen gesteuert werden, können bei Betätigung durch den Bediener die Bewegungsrichtung der Arbeitsteile ändern, die Arbeitsgeschwindigkeit bleibt jedoch unverändert. Wenn von einer Automatisierung und Mechanisierung technologischer Prozesse durch berührungslose Geräte ausgegangen wird, kommen Halbleiterverstärker zum Einsatz – elektrisch oder magnetisch.

Panels und Bedienfelder

Um Geräte zu installieren, die die Verwaltung und Kontrolle des Produktionsprozesses in Unternehmen ermöglichen sollen, werden spezielle Konsolen und Panels installiert. Sie enthalten Geräte zur automatischen Steuerung und Regelung, Instrumentierung, Schutzmechanismen sowie verschiedene Elemente Kommunikationsinfrastruktur. Eine solche Abschirmung kann konstruktionsbedingt ein Metallschrank oder eine Flachplatte sein, auf der Automatisierungsgeräte installiert sind.

Die Konsole wiederum ist das Zentrum für die Fernsteuerung – sie ist eine Art Kontrollraum bzw. Bedienerbereich. Es ist wichtig zu beachten, dass die Automatisierung technologischer Prozesse und der Produktion auch den Zugang zur Wartung durch das Personal ermöglichen sollte. Diese Funktion wird maßgeblich durch Konsolen und Panels bestimmt, mit denen Sie Berechnungen durchführen, Produktionsindikatoren auswerten und allgemein den Arbeitsprozess überwachen können.

Entwurf von Automatisierungssystemen

Das wichtigste Dokument, das als Leitfaden für die technologische Modernisierung der Produktion zum Zwecke der Automatisierung dient, ist das Diagramm. Es zeigt den Aufbau, die Parameter und die Eigenschaften von Geräten, die später als Mittel zur automatischen Mechanisierung dienen. In der Standardversion zeigt das Diagramm folgende Daten an:

• Grad (Ausmaß) der Automatisierung in einem bestimmten Unternehmen;
• Festlegung der Betriebsparameter der Anlage, die mit Steuerungs- und Regelungsmöglichkeiten ausgestattet sein müssen;
• Steuerungseigenschaften – vollständig, ferngesteuert, Bediener;
• Möglichkeit der Blockierung von Aktoren und Aggregaten;
• Konfiguration des Standorts technischer Geräte, auch auf Konsolen und Panels.

Hilfsautomatisierungstools

Trotz der Nebenrolle zusätzliche Geräteübernehmen wichtige Kontroll- und Managementfunktionen. Dank ihnen wird die gleiche Verbindung zwischen Aktoren und einer Person gewährleistet. Im Hinblick auf die Ausstattung mit Hilfsgeräten kann die Produktionsautomatisierung Drucktastenstationen, Steuerrelais, verschiedene Schalter und Bedienfelder umfassen. Es gibt viele Ausführungen und Varianten dieser Geräte, doch alle konzentrieren sich auf die ergonomische und sichere Steuerung wichtiger Geräte vor Ort.