Klasifikasi perangkat jenis utama peralatan otomasi standar. Sarana teknis otomatisasi produksi. Sistem otomasi yang dapat diprogram

Pertanyaan 1 Konsep dasar dan definisi A&C

Otomatisasi- salah satu bidang kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang menggunakan sarana teknis dan metode matematika yang mengatur dirinya sendiri dengan tujuan membebaskan masyarakat dari partisipasi dalam proses memperoleh, mengubah, mentransfer dan menggunakan energi, bahan atau informasi, atau secara signifikan mengurangi derajatnya. partisipasi ini atau kompleksitas operasi yang dilakukan. Otomatisasi memungkinkan peningkatan produktivitas tenaga kerja, meningkatkan kualitas produk, mengoptimalkan proses manajemen, dan mengeluarkan orang dari proses produksi yang berbahaya bagi kesehatan. Otomasi, dengan pengecualian kasus yang paling sederhana, memerlukan pendekatan yang terintegrasi dan sistematis untuk memecahkan suatu masalah. Sistem otomasi meliputi sensor (sensor), alat masukan, alat kendali (controller), aktuator, alat keluaran, dan komputer. Metode komputasi yang digunakan terkadang meniru fungsi saraf dan mental manusia. Keseluruhan alat yang kompleks ini biasanya disebut sistem otomasi dan kontrol.

Semua sistem otomasi dan kendali didasarkan pada konsep seperti objek kendali, perangkat komunikasi dengan objek kendali, kendali dan pengaturan parameter teknologi, pengukuran dan konversi sinyal.

Objek kontrol dipahami sebagai peralatan teknologi atau seperangkatnya di mana operasi teknologi standar pencampuran, pemisahan atau kombinasi timbal baliknya dengan operasi sederhana dilakukan (atau dengan bantuan yang dilakukan). Peralatan teknologi tersebut, beserta proses teknologi yang terjadi di dalamnya dan untuk itulah sistem tersebut dikembangkan kontrol otomatis dan disebut objek kontrol atau objek otomatisasi. Dari himpunan besaran-besaran masukan dan keluaran suatu benda yang dikendalikan, dapat dibedakan besaran-besaran yang dikendalikan, pengaruh-pengaruh kendali dan gangguan serta interferensi. Kuantitas terkontrol adalah besaran atau parameter fisis keluaran dari suatu benda yang dikendalikan, yang selama pengoperasian benda tersebut harus dipertahankan pada tingkat tertentu tertentu atau diubah menurut hukum tertentu. Tindakan kontrol adalah aliran masukan material atau energi, dengan mengubahnya, nilai terkendali dapat dipertahankan pada tingkat tertentu atau diubah menurut hukum tertentu. Perangkat atau pengatur otomatis adalah perangkat teknis yang memungkinkan, tanpa campur tangan manusia, mempertahankan nilai parameter teknologi atau mengubahnya menurut hukum tertentu. Alat kendali otomatis mencakup seperangkat sarana teknis yang menjalankan fungsi tertentu dalam sistem.Sistem kendali otomatis meliputi: Elemen penginderaan atau sensor, yang berfungsi untuk mengubah nilai keluaran benda yang dikendalikan menjadi sinyal listrik atau pneumatik proporsional, Elemen perbandingan- untuk menentukan besarnya perbedaan antara nilai kuantitas keluaran saat ini dan yang ditentukan. Elemen pengaturan berfungsi untuk mengatur nilai parameter proses yang harus dijaga pada tingkat yang konstan. Memperkuat-mengubah elemen tersebut berfungsi untuk menghasilkan efek pengaturan tergantung pada besaran dan tanda ketidaksesuaian yang disebabkan oleh sumber energi eksternal. Elemen aktuator berfungsi untuk menerapkan pengaruh peraturan. diproduksi oleh UPE. Elemen pengatur– untuk mengubah aliran material atau energi untuk mempertahankan nilai keluaran pada tingkat tertentu. Dalam praktik otomasi Selama proses produksi, sistem kendali otomatis dilengkapi dengan perangkat industri umum standar yang menjalankan fungsi elemen di atas. Elemen utama dari sistem tersebut adalah komputer yang menerima informasi dari sensor analog dan diskrit tentang parameter teknologi. Informasi yang sama dapat dikirim ke perangkat penyajian informasi analog atau digital (perangkat sekunder). Operator proses mengakses mesin ini menggunakan remote control untuk memasukkan informasi yang tidak diterima sensor otomatis, meminta informasi dan saran yang diperlukan dalam mengelola proses. Pekerjaan sistem kendali otomatis didasarkan pada penerimaan dan pemrosesan informasi.

Jenis utama sistem otomasi dan kontrol:

· sistem perencanaan otomatis (APS),

· sistem otomatis penelitian ilmiah (ASNI),

· sistem desain dengan bantuan komputer(CAD),

· kompleks eksperimental otomatis (AEC),

· produksi otomatis yang fleksibel (GAP) dan sistem kontrol proses otomatis (APCS),

· sistem kontrol operasi otomatis (ACS)

· sistem kontrol otomatis (ACS).

Pertanyaan 2 Komposisi sarana teknis otomasi dan pengendalian sistem kendali otomatis.

Sarana teknis otomatisasi dan kontrol adalah perangkat dan instrumen yang dapat berupa alat otomatisasi itu sendiri atau menjadi bagian dari kompleks perangkat keras dan perangkat lunak.

Alat otomasi dan kontrol yang umum dapat bersifat teknis, perangkat keras, perangkat lunak, dan seluruh sistem.

Sarana teknis otomatisasi dan kontrol meliputi:

− sensor;

− aktuator;

− otoritas pengatur (RO);

− jalur komunikasi;

− instrumen sekunder (menampilkan dan merekam);

− perangkat kontrol analog dan digital;

− blok pemrograman;

− perangkat kontrol perintah logika;

− modul untuk mengumpulkan dan memproses data utama serta memantau keadaan objek kontrol teknologi (TOU);

− modul untuk isolasi galvanik dan normalisasi sinyal;

− pengubah sinyal dari satu bentuk ke bentuk lainnya;

−modul untuk penyajian data, indikasi, perekaman dan pembangkitan sinyal kontrol;

− perangkat penyimpanan penyangga;

− pengatur waktu yang dapat diprogram;

− perangkat komputasi khusus, perangkat persiapan pra-prosesor.

Sarana teknis otomatisasi dan kontrol dapat disistematisasikan sebagai berikut:

CS – sistem kendali.
Memori – Perangkat utama (tombol, layar, sakelar sakelar).

UIO – Perangkat tampilan informasi.
UIO – Perangkat pengolah informasi.

USPU – Perangkat konverter / amplifier.
CS – Saluran komunikasi.
OU – Objek kontrol.
IM – Aktuator.

RO – Badan Kerja (Manipulator).

D – Sensor.
VP – Konverter sekunder.

Menurut tujuan fungsionalnya, mereka dibagi menjadi 5 kelompok berikut:

Perangkat masukan. Ini termasuk - ZU, VP, D;

Perangkat keluaran. Ini termasuk - IM, USPI, RO;

Perangkat bagian tengah. Ini termasuk - UPI;

Fasilitas jaringan industri. Ini termasuk - KS;

Perangkat tampilan informasi – UIO.

TSAiU melakukan fungsi berikut: 1. pengumpulan dan transformasi informasi tentang keadaan proses; 2. penyampaian informasi melalui saluran komunikasi; 3. transformasi, penyimpanan dan pemrosesan informasi; 4. pembentukan tim manajemen sesuai dengan tujuan yang dipilih (kriteria berfungsinya sistem); 5. penggunaan dan penyajian informasi perintah untuk mempengaruhi proses dan berkomunikasi dengan operator menggunakan aktuator. Oleh karena itu, semua sarana industri untuk otomasi proses teknologi, berdasarkan hubungannya dengan sistem, digabungkan sesuai dengan standar ke dalam kelompok fungsional berikut: 1. sarana pada input sistem (sensor); 2. sarana pada keluaran sistem (pengonversi keluaran, sarana untuk menampilkan informasi dan perintah pengendalian proses, hingga ucapan); 3. sistem kendali intra-sistem (menyediakan interkoneksi antar perangkat dengan sinyal berbeda dan bahasa mesin berbeda), misalnya, memiliki keluaran relai atau kolektor terbuka; 4. sarana transmisi, penyimpanan dan pemrosesan informasi.
Beragamnya kelompok, jenis dan konfigurasi sistem kendali menimbulkan banyak masalah desain alternatif dukungan teknis APCS di masing-masing kasus tertentu. Salah satu yang paling banyak kriteria penting Pilihan TSAiU mungkin didasarkan pada biayanya.

Dengan demikian, sarana teknis otomatisasi dan kontrol mencakup perangkat untuk merekam, memproses, dan mengirimkan informasi dalam produksi otomatis. Dengan bantuan mereka, jalur produksi otomatis dipantau, diatur, dan dikendalikan.

Informasi umum tentang otomatisasi proses

Proses produksi makanan

Konsep dasar dan definisi otomatisasi

Mesin(Yunani automatos - self-acting) adalah perangkat (seperangkat perangkat) yang berfungsi tanpa campur tangan manusia.

Otomatisasi adalah suatu proses dalam pengembangan mesin produksi dimana fungsi manajemen dan pengendalian yang sebelumnya dilakukan oleh manusia dialihkan ke instrumen dan perangkat otomatis.

Tujuan otomatisasi– meningkatkan produktivitas tenaga kerja, meningkatkan kualitas produk, mengoptimalkan perencanaan dan manajemen, menghilangkan orang dari bekerja dalam kondisi yang berbahaya bagi kesehatan.

Otomasi adalah salah satu arah utama kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Otomatisasi Bagaimana disiplin akademis adalah bidang pengetahuan teoretis dan terapan tentang perangkat dan sistem yang beroperasi secara otomatis.

Sejarah otomasi sebagai salah satu cabang teknologi erat kaitannya dengan perkembangan mesin otomatis, perangkat otomatis dan kompleks otomatis. Pada masa pertumbuhannya, otomasi mengandalkan mekanika teoretis dan teori rangkaian dan sistem kelistrikan serta memecahkan masalah yang berkaitan dengan pengaturan tekanan dalam ketel uap, langkah piston uap, dan kecepatan putaran. mesin listrik, mengontrol pengoperasian mesin otomatis, pertukaran telepon otomatis, perangkat proteksi relai. Oleh karena itu, sarana teknis otomasi selama periode ini dikembangkan dan digunakan dalam kaitannya dengan sistem kendali otomatis. Perkembangan intensif semua cabang ilmu pengetahuan dan teknologi pada akhir paruh pertama abad ke-20 juga menyebabkan pesatnya pertumbuhan teknologi kendali otomatis yang penggunaannya semakin universal.

Paruh kedua abad ke-20 ditandai dengan peningkatan lebih lanjut sarana teknis otomasi dan meluasnya distribusi perangkat kontrol otomatis, meskipun tidak merata di berbagai sektor perekonomian nasional, dengan transisi ke sistem otomatis yang lebih kompleks, khususnya di industri. - dari otomatisasi unit individu hingga otomatisasi kompleks bengkel dan pabrik. Ciri khususnya adalah penggunaan otomatisasi pada fasilitas yang secara geografis berjauhan satu sama lain, misalnya kompleks industri dan energi besar, fasilitas pertanian untuk produksi dan pengolahan produk pertanian, dll. Untuk komunikasi antar perangkat individu dalam sistem tersebut, telemekanik digunakan, yang bersama dengan perangkat kontrol dan objek yang dikendalikan, membentuk sistem teleotomatis. Dalam hal ini, sarana teknis (termasuk telemekanis) untuk mengumpulkan dan memproses informasi secara otomatis menjadi sangat penting, karena banyak masalah dalam sistem kendali otomatis yang kompleks hanya dapat diselesaikan dengan bantuan teknologi komputer. Terakhir, teori kendali otomatis memberi jalan kepada teori umum kendali otomatis, yang menyatukan semua aspek teoretis otomasi dan menjadi dasar teori kendali umum.

Pengenalan otomatisasi dalam produksi telah meningkatkan produktivitas tenaga kerja secara signifikan dan mengurangi jumlah pekerja yang dipekerjakan di berbagai bidang produksi. Sebelum diperkenalkannya otomatisasi, penggantian tenaga kerja fisik terjadi melalui mekanisasi operasi utama dan tambahan dari proses produksi. Pekerjaan intelektual untuk waktu yang lama tetap tidak termekanisasi. Saat ini, operasi perburuhan intelektual menjadi objek mekanisasi dan otomatisasi.

Ada berbagai jenis otomatisasi.

1. Kontrol otomatis termasuk alarm otomatis, pengukuran, pengumpulan dan penyortiran informasi.

2. Alarm otomatis dimaksudkan untuk memberitahukan tentang batas atau nilai darurat apapun parameter fisik, tentang lokasi dan sifat pelanggaran teknis.

3. Pengukuran otomatis menyediakan pengukuran dan transmisi ke alat perekam khusus dari nilai-nilai besaran fisis yang dikendalikan.

4. Penyortiran otomatis melakukan pengendalian dan pemisahan produk dan bahan baku berdasarkan ukuran, viskositas dan indikator lainnya.

5. Perlindungan otomatis Ini adalah seperangkat sarana teknis yang memastikan penghentian proses teknologi yang terkendali ketika terjadi kondisi abnormal atau darurat.

6. Kontrol otomatis mencakup seperangkat sarana dan metode teknis untuk mengelola kemajuan proses teknologi yang optimal.

7. Regulasi otomatis mempertahankan nilai-nilai besaran fisis pada tingkat tertentu atau mengubahnya menurut hukum yang disyaratkan tanpa campur tangan manusia secara langsung.

Konsep ini dan konsep lain yang terkait dengan otomatisasi dan kontrol disatukan oleh sibernetika– ilmu mengelola sistem dan proses yang berkembang kompleks, mempelajari hukum matematika umum tentang pengendalian objek yang sifatnya berbeda(kibernetas (Yunani) – manajer, juru mudi, juru mudi).

Sistem kontrol otomatis(ACS) adalah sekumpulan objek kontrol ( kamu) dan perangkat kontrol ( UU), berinteraksi satu sama lain tanpa partisipasi manusia, yang tindakannya ditujukan untuk mencapai tujuan tertentu.

Sistem kontrol otomatis(SAR) – totalitas kamu dan pengontrol otomatis, berinteraksi satu sama lain, memastikan bahwa parameter TP dipertahankan pada tingkat tertentu atau diubah sesuai dengan hukum yang disyaratkan, dan juga beroperasi tanpa campur tangan manusia. ATS adalah jenis senjata self-propelled.

Klasifikasi peralatan otomasi teknis bukanlah sesuatu yang terlalu rumit dan sarat muatan. Namun secara umum sarana teknologi otomatisasi memiliki struktur klasifikasi yang cukup luas. Mari kita coba mencari tahu.

Alat otomasi modern dibagi menjadi dua kelompok: alat otomasi teknis yang diaktifkan dan tidak diubah (diprogram):

1) Peralatan otomasi yang dialihkan

Regulator

Sirkuit relai

2) Alat otomatisasi terprogram

Prosesor ADSP

Prosesor ADSP adalah alat otomatisasi yang digunakan untuk analisis matematis kompleks dari proses dalam sistem. Prosesor ini memiliki modul input/output berkecepatan tinggi yang dapat mengirimkan data pada frekuensi tinggi ke prosesor pusat, yang menggunakan matematika kompleks untuk menganalisis pengoperasian sistem. Contohnya adalah sistem diagnostik getaran yang menggunakan deret Fourier untuk analisis, analisis spektral dan penghitung pulsa. Biasanya, prosesor tersebut diimplementasikan dalam bentuk kartu PCI terpisah, yang dipasang di slot yang sesuai di komputer dan menggunakan CPU untuk pemrosesan matematis.

PLC (Pengontrol Logika yang Dapat Diprogram)

PLC adalah alat otomasi yang paling umum. Mereka memiliki catu daya, prosesor pusat, RAM, kartu jaringan, dan modul input/output sendiri. Keuntungannya adalah keandalan sistem yang tinggi, adaptasi terhadap kondisi industri. Selain itu, digunakan program yang berjalan secara siklis dan memiliki apa yang disebut Watch Dog, yang digunakan untuk mencegah program membeku. Selain itu, program ini berjalan secara berurutan dan tidak memiliki koneksi paralel dan langkah pemrosesan yang dapat menimbulkan konsekuensi negatif.

PKK (Pengendali Komputer yang Dapat Diprogram)

PKK adalah komputer dengan kartu input/output, kartu jaringan yang digunakan untuk input/output informasi.

MENGEMAS

PAK ( pengontrol otomatis terprogram) – PLC+PKK. Mereka memiliki struktur jaringan terdistribusi untuk pemrosesan data (beberapa PLC dan PC).

· Pengendali khusus

Pengontrol khusus bukanlah alat otomasi yang dapat diprogram secara bebas, tetapi menggunakan program standar yang hanya dapat mengubah beberapa koefisien (parameter pengontrol PID, waktu pengoperasian aktuator, penundaan, dll.). Pengendali seperti itu diorientasikan terlebih dahulu sistem yang diketahui regulasi (ventilasi, pemanas, pasokan air panas). Pada awal milenium baru, sarana teknis otomatisasi ini tersebar luas.

Keistimewaan ADSP dan PKK adalah penggunaan bahasa pemrograman standar: C, C++, Assembler, Pascal, karena dibuat di PC. Fitur alat otomasi ini merupakan kelebihan dan kekurangan.

Keuntungannya adalah dengan menggunakan bahasa pemrograman standar Anda dapat menulis lebih kompleks dan algoritma yang fleksibel. Kerugiannya adalah untuk bekerja dengannya Anda perlu membuat driver dan menggunakan bahasa pemrograman yang lebih kompleks. Keunggulan PLC dan PAC adalah penggunaan bahasa pemrograman teknik yang distandarisasi oleh IEC 61131-3. Bahasa-bahasa ini tidak dirancang untuk seorang programmer, tetapi untuk seorang insinyur listrik.

Prinsip transformasi informasi

Prinsip pengelolaan didasarkan pada prinsip transformasi informasi.

Konverter adalah perangkat yang digunakan untuk mengubah besaran suatu sifat fisik ke sifat fisik lainnya dan sebaliknya.

Sensor adalah perangkat yang menghasilkan sinyal diskrit tergantung pada kodenya proses teknologi atau paparan informasi.

Informasi dan metode untuk mengubahnya

Informasi tersebut harus memiliki yang berikut ini properti:

1. Informasi harus dapat dipahami sesuai dengan sistem pengkodean yang dianut atau penyajiannya.

2. Saluran transmisi informasi harus kedap kebisingan dan mencegah masuknya informasi palsu.

3. Informasi harus mudah untuk diproses.

4. Informasi harus nyaman untuk disimpan.

Untuk menyampaikan informasi digunakan saluran komunikasi yang dapat bersifat buatan, alami, atau campuran.

Beras. 3. Saluran komunikasi

Kami akan berbicara lebih banyak tentang saluran komunikasi nanti.

Sarana untuk menghasilkan dan memproses informasi utama termasuk perangkat keyboard untuk menerapkan data ke kartu, kaset atau pembawa informasi lainnya dengan metode mekanis (meninju) atau magnetik; akumulasi informasi ditransfer untuk pemrosesan atau reproduksi selanjutnya. Perangkat keyboard, blok pelubang atau magnet, dan pemancar digunakan untuk membuat perekam produksi untuk keperluan lokal dan sistem, yang menghasilkan informasi utama di bengkel, gudang, dan tempat produksi lainnya.

Sensor (transduser primer) digunakan untuk mengekstrak informasi secara otomatis. Mereka adalah perangkat yang sangat beragam dalam hal prinsip operasi yang merasakan perubahan dalam parameter proses teknologi yang dikontrol. Teknologi pengukuran modern dapat secara langsung mengevaluasi lebih dari 300 kuantitas fisik, kimia, dan lainnya yang berbeda, namun hal ini memerlukan otomatisasi di sejumlah bidang baru. aktifitas manusia terkadang itu tidak cukup. Perluasan jangkauan sensor dalam GPS yang layak secara ekonomi dicapai dengan menyatukan elemen-elemen sensitif. Elemen sensitif yang merespons tekanan, gaya, berat, kecepatan, akselerasi, suara, cahaya, termal, dan radiasi radioaktif digunakan dalam sensor untuk mengontrol pemuatan peralatan dan mode pengoperasiannya, kualitas pemrosesan, penghitungan pelepasan produk, memantau pergerakan mereka di konveyor, stok dan konsumsi bahan, benda kerja, peralatan, dll. Sinyal keluaran dari semua sensor ini diubah menjadi sinyal listrik atau pneumatik standar, yang ditransmisikan oleh perangkat lain.

Perangkat untuk mentransmisikan informasi termasuk pengubah sinyal menjadi bentuk energi yang sesuai untuk penyiaran, peralatan telemekanik untuk mentransmisikan sinyal melalui saluran komunikasi jarak jauh, sakelar untuk mendistribusikan sinyal ke tempat-tempat di mana informasi diproses atau disajikan. Perangkat ini menghubungkan semua sumber informasi periferal (perangkat keyboard, sensor) dengan bagian pusat sistem kendali. Tujuan mereka adalah penggunaan yang efisien saluran komunikasi, menghilangkan distorsi sinyal dan pengaruh kemungkinan interferensi selama transmisi melalui jalur kabel dan nirkabel.

Perangkat untuk pemrosesan informasi logis dan matematis mencakup konverter fungsional yang mengubah sifat, bentuk, atau kombinasi sinyal informasi, serta perangkat untuk memproses informasi sesuai dengan algoritma tertentu (termasuk komputer) untuk menerapkan hukum dan mode kontrol (regulasi).

Komputer untuk komunikasi dengan bagian lain dari sistem kendali dilengkapi dengan perangkat input dan output informasi, serta perangkat penyimpanan untuk penyimpanan sementara data awal, perantara dan hasil akhir perhitungan, dll. (lihat Input data. Output data, Perangkat penyimpanan).

Perangkat untuk menyajikan informasi menunjukkan kepada operator manusia keadaan proses produksi dan mencatatnya parameter yang paling penting. Perangkat tersebut adalah papan sinyal, diagram mnemonik dengan simbol visual pada papan atau panel kontrol, penunjuk sekunder dan instrumen penunjuk dan perekam digital, tabung sinar katoda, mesin ketik alfabet dan digital.

Perangkat untuk menghasilkan tindakan kontrol mengubah sinyal informasi yang lemah menjadi pulsa energi yang lebih kuat dari bentuk yang diperlukan, yang diperlukan untuk mengaktifkan aktuator proteksi, regulasi, atau kontrol.

Keamanan Kualitas tinggi produk dikaitkan dengan otomatisasi kontrol di semua tahap utama produksi. Penilaian subjektif manusia digantikan oleh indikator obyektif dari stasiun pengukuran otomatis yang terhubung ke titik pusat di mana sumber cacat ditentukan dan dari mana perintah dikirim untuk mencegah penyimpangan di luar toleransi. Yang paling penting adalah kontrol otomatis menggunakan komputer dalam produksi produk radio-teknis dan radio-elektronik karena produksi massalnya dan sejumlah besar parameter yang dikontrol. Yang tidak kalah pentingnya adalah pengujian akhir produk jadi untuk keandalan (lihat Keandalan perangkat teknis). Singkatan otomatis untuk pengujian fungsional, kekuatan, iklim, energi, dan khusus memungkinkan Anda memeriksa teknis dan secara identik karakteristik ekonomi produk (produk).

Perangkat penggerak terdiri dari peralatan start, penggerak mekanisme hidrolik, pneumatik atau listrik (motor servo) dan badan pengatur yang bertindak langsung pada proses otomatis. Penting agar pengoperasiannya tidak menyebabkan kehilangan energi yang tidak perlu dan mengurangi efisiensi proses. Jadi, misalnya, pelambatan, yang biasanya digunakan untuk mengatur aliran uap dan cairan, berdasarkan peningkatan hambatan hidrolik dalam pipa, diganti dengan mempengaruhi mesin pembentuk aliran atau metode lain yang lebih maju untuk mengubah kecepatan aliran. tanpa kehilangan tekanan. Kontrol penggerak listrik yang ekonomis dan andal sangatlah penting arus bolak-balik, penggunaan aktuator listrik gearless, ballast nirsentuh untuk mengendalikan motor listrik.

Gagasan untuk membangun instrumen pemantauan, pengaturan, dan pengendalian dalam bentuk unit-unit yang terdiri dari blok-blok mandiri yang menjalankan fungsi tertentu, yang diimplementasikan dalam GSP, memungkinkan terjadinya berbagai kombinasi menggunakan blok-blok ini untuk mendapatkan berbagai perangkat untuk memecahkan beragam masalah dengan menggunakan cara yang sama. Penyatuan sinyal input dan output memastikan kombinasi blok dengan fungsi berbeda dan dapat dipertukarkan.

GSP mencakup pneumatik, hidrolik dan alat listrik dan perangkat. Fleksibilitas terbesar adalah alat listrik, dimaksudkan untuk menerima, mengirimkan dan mereproduksi informasi.

Penggunaan sistem universal elemen otomasi pneumatik industri (USEPPA) memungkinkan untuk mengurangi pengembangan perangkat pneumatik terutama menjadi perakitannya dari unit standar dan suku cadang dengan jumlah sambungan yang sedikit. Perangkat pneumatik banyak digunakan untuk pengendalian dan pengaturan di banyak industri berbahaya kebakaran dan ledakan.

Perangkat hidrolik GSP juga dirakit dari balok. Perangkat hidrolik dan peralatan kontrol perangkat yang memerlukan kecepatan tinggi untuk menyesuaikan elemen kontrol dengan upaya yang signifikan dan akurasi tinggi, yang sangat penting dalam peralatan mesin dan jalur otomatis.

Untuk mensistematisasikan fasilitas GSP secara rasional dan meningkatkan efisiensi produksinya, serta untuk menyederhanakan desain dan konfigurasi sistem kontrol otomatis, perangkat GSP digabungkan menjadi kompleks agregat selama pengembangan. Kompleks agregat, berkat standarisasi parameter input-output dan desain blok perangkat, paling mudah, andal, dan ekonomis menggabungkan berbagai sarana teknis dalam sistem kontrol otomatis dan memungkinkan perakitan berbagai instalasi khusus dari unit otomasi tujuan umum.

Agregasi peralatan analitik yang ditargetkan, mesin pengujian, mekanisme pemberian dosis massal dengan peralatan pengukuran, komputasi, dan kantor terpadu memfasilitasi dan mempercepat pembuatan desain dasar peralatan ini dan spesialisasi pabrik untuk produksinya.

Badan Federal untuk Pendidikan

Lembaga pendidikan negara

pendidikan profesional yang lebih tinggi

"Universitas Teknik Negeri Omsk"

V.N. Gudinov, A.P. Korneychuk

ALAT OTOMASI TEKNIS
Catatan kuliah

Omsk 2006
UDC 681.5.08(075)

BBK 973.26-04ya73

G
PENINJAU:
N.S. Galdin, Doktor Ilmu Teknik, Guru Besar Departemen PTTM dan G, SibADI,

V.V. Zakharov, kepala departemen otomasi ZAO NOMBUS.
Gudinov V.N., Korneichuk A.P.

G Sarana teknis otomatisasi: Catatan kuliah. – Omsk: Rumah Penerbitan Universitas Teknik Negeri Omsk, 2006. – 52 hal.
Catatan kuliah memberikan informasi dasar tentang alat otomasi teknis dan perangkat lunak-perangkat keras (TSA) modern dan kompleks perangkat lunak-perangkat keras (STC), prinsip-prinsip konstruksi, klasifikasi, komposisi, tujuan, karakteristik dan fitur aplikasi dalam berbagai kontrol dan regulasi otomatis sistem proses teknologi (APCS).

Catatan kuliah ditujukan untuk siswa penuh waktu, malam, korespondensi dan pembelajaran jarak jauh dalam spesialisasi 220301 - “Otomasi proses dan produksi teknologi.”
Diterbitkan berdasarkan keputusan dewan editorial dan penerbitan Universitas Teknik Negeri Omsk.
UDC 681.5.08(075)

BBK 973.26-04ya73

© V.N. Gudinov, A.P. Korneychuk 2006

© Negara Bagian Omsk

Universitas Teknik, 2006

1. INFORMASI UMUM TENTANG ALAT OTOMASI TEKNIS

KONSEP DASAR DAN DEFINISI
Tujuan dari kursus “Alat Otomasi Teknis” (TSA) adalah untuk mempelajari dasar unsur sistem kontrol proses otomatis. Pertama, kami menyajikan konsep dasar dan definisi.

Elemen(perangkat) – produk teknis lengkap secara struktural yang dirancang untuk menjalankan fungsi tertentu dalam sistem otomasi (pengukuran, transmisi sinyal, penyimpanan informasi, pemrosesan, pembuatan perintah kontrol, dll.).

Sistem kontrol otomatis (ACS)– seperangkat perangkat teknis dan perangkat lunak dan perangkat keras yang berinteraksi satu sama lain untuk menerapkan hukum kontrol (algoritma) tertentu.

Sistem kontrol proses otomatis (APCS)– sistem yang dirancang untuk mengembangkan dan menerapkan tindakan pengendalian pada objek kendali teknologi dan merupakan sistem manusia-mesin yang menyediakan pengumpulan dan pemrosesan otomatis informasi yang diperlukan untuk mengendalikan objek teknologi ini sesuai dengan kriteria yang diterima (teknis, teknologi, ekonomi).

Objek kendali teknologi (TOU) - seperangkat peralatan teknologi dan proses teknologi yang dilaksanakan di atasnya sesuai dengan petunjuk dan peraturan terkait.

Saat membuat sistem kontrol proses otomatis modern, integrasi dan penyatuan global diperhatikan solusi teknis. Persyaratan utama sistem kontrol otomatis modern adalah keterbukaan sistem, ketika format data yang digunakan dan antarmuka prosedural ditentukan dan dijelaskan untuknya, yang memungkinkan menghubungkan perangkat dan perangkat “eksternal” yang dikembangkan secara independen ke dalamnya. Di belakang tahun terakhir Pasar TCA telah berubah secara signifikan, banyak perusahaan domestik telah didirikan yang memproduksi alat dan sistem otomasi, dan integrator sistem telah bermunculan. Sejak awal tahun 90-an, produsen TCA asing terkemuka mulai memperkenalkan produk mereka secara luas ke negara-negara CIS melalui kantor penjualan, cabang, usaha patungan, dan perusahaan dealer.

Perkembangan intensif dan dinamika pasar teknologi kontrol modern yang pesat memerlukan munculnya literatur yang mencerminkan keadaan TCA saat ini. Saat ini, informasi terkini tentang peralatan otomasi perusahaan dalam dan luar negeri tersebar dan terutama disajikan di majalah atau di Internet global di situs web perusahaan manufaktur atau di situs khusus. portal informasi, seperti www.asutp.ru, www.mka.ru, www.industrialauto.ru. Tujuan dari catatan kuliah ini adalah untuk menyajikan secara sistematis materi tentang unsur dan kompleks industri TSA. Abstrak ini ditujukan untuk mahasiswa spesialisasi “Otomasi Proses Teknologi dan Produksi” yang mempelajari disiplin “Alat Otomasi Teknis”.

1.1. Klasifikasi TSA berdasarkan tujuan fungsional di ACS

Sesuai dengan GOST 12997-84, seluruh kompleks TSA, menurut tujuan fungsionalnya di ACS, dibagi menjadi tujuh kelompok berikut (Gbr. 1).

Beras. 1. Klasifikasi TSA berdasarkan tujuan fungsional di ACS:

CS – sistem kendali; OU – objek kendali; CS – saluran komunikasi;

Memori – perangkat utama; UPI – perangkat pengolah informasi;

USPU – memperkuat dan mengubah perangkat; UIO – perangkat tampilan informasi; IM – aktuator; RO – badan kerja; KU – perangkat kontrol; D – sensor; VP – konverter sekunder

1.2. Tren perkembangan TCA
1. Peningkatan fungsionalitas TCA:

– dalam fungsi kontrol (dari start/stop paling sederhana dan mundur otomatis hingga program siklik dan numerik serta kontrol adaptif);

– dalam fungsi alarm (dari bola lampu paling sederhana hingga tampilan teks dan grafik);

– dalam fungsi diagnostik (mulai dari indikasi sirkuit terbuka hingga pengujian perangkat lunak seluruh sistem otomasi);

– dalam fungsi komunikasi dengan sistem lain (dari komunikasi kabel hingga fasilitas industri jaringan).

2. Komplikasi basis elemen berarti peralihan dari rangkaian kontak relai ke sirkuit tanpa kontak pada semikonduktor elemen individu, dan dari mereka ke sirkuit terpadu dengan derajat integrasi yang semakin meningkat (Gbr. 2).

Beras. 2. Tahapan perkembangan kendaraan listrik
3. Transisi dari struktur kaku (perangkat keras, sirkuit) ke struktur fleksibel (dapat dikonfigurasi ulang, dapat diprogram ulang).

4. Transisi dari metode desain TCA manual (intuitif) ke sistem desain berbantuan komputer (CAD) berbasis mesin dan ilmiah.

1.3. Metode pencitraan TCA
Dalam proses mempelajari mata kuliah ini, berbagai metode penggambaran dan penyajian TCA beserta komponennya dapat digunakan. Yang paling umum digunakan adalah sebagai berikut:

1. Metode konstruktif(Gbr. 7-13) melibatkan penggambaran instrumen dan perangkat menggunakan metode gambar teknik mesin dalam bentuk gambar teknik, tata letak, tipe umum, proyeksi (termasuk yang aksonometri), bagian, potongan, dll. .

2. Metode sirkuit(Gbr. 14.16-21.23) mengasumsikan, sesuai dengan Gost ESKD, representasi TCA dengan diagram berbagai jenis(listrik, pneumatik, hidrolik, kinematik) dan jenisnya (struktural, fungsional, fundamental, instalasi, dll).

3. Model matematika lebih sering digunakan untuk TSA yang diimplementasikan perangkat lunak dan dapat diwakili oleh:

– fungsi transfer tautan dinamis tipikal;

– persamaan diferensial dari proses yang sedang berlangsung;

– fungsi logis untuk mengendalikan keluaran dan transisi;

– grafik keadaan, siklogram, diagram waktu (Gbr. 14, 28);

– diagram blok algoritma yang berfungsi (Gbr. 40), dll.
1.4. Prinsip dasar konstruksi TCA
Untuk membangun sistem kontrol proses otomatis modern, diperlukan berbagai perangkat dan elemen. Memenuhi kebutuhan sistem kontrol dengan kualitas dan kompleksitas yang berbeda-beda untuk peralatan otomasi dengan pengembangan dan produksi individualnya akan membuat masalah otomasi menjadi sangat besar, dan jangkauan instrumen serta perangkat otomasi hampir tidak terbatas.

Pada akhir tahun 50-an, Uni Soviet merumuskan masalah untuk menciptakan kesatuan Sistem Negara Instrumen Industri dan Fasilitas Otomasi (GSP)– mewakili seperangkat instrumen dan perangkat yang terorganisir secara rasional yang memenuhi prinsip tipifikasi, unifikasi, agregasi, dan dimaksudkan untuk pembangunan sistem otomatis untuk mengukur, memantau, mengatur dan mengelola proses teknologi di berbagai industri. Dan sejak tahun 70an, GSP juga mencakup bidang aktivitas manusia non-industri, seperti penelitian ilmiah, pengujian, kedokteran, dll.

Mengetik- ini adalah pengurangan yang wajar dari variasi jenis, desain mesin, peralatan, perangkat yang dipilih, hingga sejumlah kecil sampel terbaik dari sudut pandang mana pun, yang memiliki karakteristik kualitatif signifikan. Selama proses tipifikasi, desain standar dikembangkan dan dipasang, berisi elemen dasar dan parameter yang umum untuk sejumlah produk, termasuk produk yang menjanjikan. Proses tipifikasi setara dengan pengelompokan, mengklasifikasikan beberapa kumpulan elemen awal tertentu ke dalam sejumlah tipe terbatas, dengan mempertimbangkan batasan sebenarnya.

Penyatuan– ini adalah pengurangan berbagai jenis produk dan alat produksinya ke ukuran standar, merek, bentuk, properti minimum yang rasional. Ini membawa keseragaman pada parameter utama solusi standar TCA juga menghilangkan keragaman sarana yang tidak dapat dibenarkan untuk tujuan yang sama dan keragaman bagian-bagiannya. Perangkat, blok dan modulnya, identik atau berbeda dalam tujuan fungsionalnya, tetapi berasal dari satu desain dasar, membentuk satu rangkaian terpadu.

Pengumpulan adalah pengembangan dan penggunaan sejumlah modul, blok, perangkat, dan struktur standar terpadu (UTC) terpadu standar untuk pembangunan banyak sistem dan kompleks berorientasi masalah yang kompleks. Agregasi memungkinkan Anda membuat berbagai modifikasi produk atas dasar yang sama, menghasilkan TSA untuk tujuan yang sama, tetapi dengan karakteristik teknis yang berbeda.

Prinsip agregasi banyak digunakan di banyak cabang teknologi (misalnya, mesin modular dan robot industri modular di bidang teknik mesin, komputer yang kompatibel dengan IBM dalam sistem kontrol dan otomatisasi pemrosesan informasi, dll.).

2. SISTEM PERANGKAT INDUSTRI NEGARA

DAN SARANA OTOMATISASI

GSP adalah sistem berkembang yang kompleks yang terdiri dari sejumlah subsistem yang dapat dilihat dan diklasifikasikan dari berbagai posisi. Mari kita pertimbangkan struktur fungsional-hierarki dan konstruktif-teknologi dari sarana teknis GSP.
2.1. Struktur fungsional-hierarki SHG

Beras. 3. Hierarki KSM
Ciri khas struktur modern untuk membangun sistem kendali otomatis untuk perusahaan industri adalah: penetrasi alat komputasi dan pengenalan teknologi jaringan di semua tingkat manajemen.

Dalam praktik dunia, spesialis otomasi produksi terintegrasi juga membedakan lima tingkat manajemen perusahaan modern(Gbr. 4), yang sepenuhnya sesuai dengan struktur hierarki SHG di atas.

Di tingkat ER.P.– Perencanaan Sumber Daya Perusahaan (perencanaan sumber daya perusahaan) menghitung dan menganalisis indikator keuangan dan ekonomi, serta memecahkan masalah administrasi dan logistik strategis.

Di tingkat MES– Sistem Eksekusi Manufaktur (sistem eksekusi produksi) – tugas manajemen kualitas produk, perencanaan dan pengendalian urutan operasi proses teknologi, manajemen produksi dan sumber daya manusia dalam kerangka proses teknologi, pemeliharaan peralatan produksi.

Kedua tingkat ini berhubungan dengan tugas sistem kontrol otomatis (sistem manajemen perusahaan otomatis) dan sarana teknis yang digunakan untuk melaksanakan tugas-tugas ini - ini adalah komputer pribadi kantor (PC) dan stasiun kerja yang didasarkan pada mereka dalam layanan spesialis kepala perusahaan. perusahaan.


Beras. 4. Piramida manajemen produksi modern.
Pada tiga tingkat berikutnya, masalah yang termasuk dalam kelas sistem kendali proses otomatis (automated process control system) terpecahkan.

SCADA– Pengendalian Pengawasan dan Akuisisi Data (sistem kendali pengumpulan dan pengawasan (pengirim) data) adalah tingkat manajemen operasional taktis di mana masalah optimasi, diagnostik, adaptasi, dll.

Kontrol- tingkat– tingkat kontrol langsung (lokal), yang diterapkan pada TCA seperti: perangkat lunak – panel operator (remote), PLC – pengontrol logika yang dapat diprogram, USO – perangkat komunikasi dengan objek.

HMI– Antarmuka Manusia-Mesin (komunikasi manusia-mesin) – memvisualisasikan (menampilkan informasi) kemajuan proses teknologi.

Memasukkan/ Keluaran– Input/output dari objek kontrol adalah

sensor dan aktuator (S/AM) tertentu instalasi teknologi dan mesin yang bekerja.

2.2. Struktur struktural dan teknologi GSP


Beras. 5. Struktur SHG
UKTS(serangkaian sarana teknis terpadu) – itu koleksi jenis yang berbeda produk teknis, dirancang untuk tampil berbagai fungsi, tetapi dibangun atas dasar prinsip operasi yang sama dan mempunyai elemen struktur yang sama.

TINDAKAN(kompleks agregat sarana teknis) – itu koleksi berbagai jenis produk dan perangkat teknis yang saling berhubungan sesuai dengan tujuan fungsionalnya, desain, jenis catu daya, tingkat sinyal input/output, dibuat berdasarkan desain terpadu, basis perangkat lunak dan perangkat keras sesuai dengan prinsip blok-modular. Contoh UKTS dan ACTS dalam negeri yang terkenal disajikan pada Tabel. 1.

PTK ( perangkat lunak dan perangkat keras yang kompleks ) – Ini adalah seperangkat alat otomasi mikroprosesor (pengontrol logika yang dapat diprogram, regulator lokal, perangkat komunikasi dengan objek), panel tampilan operator dan server, jaringan industri yang menghubungkan komponen-komponen yang terdaftar, serta industri perangkat lunak semua komponen ini, dirancang untuk menciptakan sistem kontrol proses otomatis terdistribusi di berbagai industri. Contoh sistem perangkat keras dan perangkat lunak modern dalam dan luar negeri diberikan dalam Tabel. 2.

Kompleks sarana teknis tertentu terdiri dari ratusan dan ribuan jenis, ukuran, modifikasi dan desain instrumen dan perangkat yang berbeda.

Tipe produk- ini adalah seperangkat produk teknis yang fungsinya identik, memiliki prinsip operasi tunggal, dan memiliki nomenklatur parameter utama yang sama.

Ukuran standar– produk dengan jenis yang sama, tetapi memiliki nilai parameter utama tersendiri.

Modifikasi adalah kumpulan produk sejenis yang memiliki ciri desain tertentu.

Eksekusi– fitur desain yang mempengaruhi karakteristik kinerja.

Kompleks TCA Tabel 1