Ana standart otomasyon ekipmanı tiplerinin cihazının sınıflandırılması. Üretim otomasyonunun teknik araçları. Programlanabilir otomasyon sistemleri

Soru 1 A&C'nin temel kavramları ve tanımları

Otomasyon- İnsanları enerji, malzeme veya bilgi edinme, dönüştürme, aktarma ve kullanma süreçlerine katılımdan kurtarmak veya bunların derecesini önemli ölçüde azaltmak amacıyla kendi kendini düzenleyen teknik araçları ve matematiksel yöntemleri kullanan bilimsel ve teknolojik ilerleme alanlarından biri bu katılımın veya gerçekleştirilen operasyonların karmaşıklığının etkisi. Otomasyon, iş gücü verimliliğini artırmayı, ürün kalitesini iyileştirmeyi, yönetim süreçlerini optimize etmeyi ve insanları sağlığa zararlı üretim süreçlerinden uzaklaştırmayı mümkün kılar. Otomasyon, en basit durumlar dışında, bir sorunu çözmek için entegre, sistematik bir yaklaşım gerektirir. Otomasyon sistemleri sensörleri (sensörler), giriş cihazlarını, kontrol cihazlarını (kontrolörleri), aktüatörleri, çıkış cihazlarını ve bilgisayarları içerir. Kullanılan hesaplamalı yöntemler bazen insanların sinirsel ve zihinsel işlevlerini kopyalar. Tüm bu araç kompleksine genellikle otomasyon ve kontrol sistemleri denir..

Tüm otomasyon ve kontrol sistemleri, bir kontrol nesnesi, bir kontrol nesnesi ile bir iletişim cihazı, teknolojik parametrelerin kontrolü ve düzenlenmesi, sinyallerin ölçülmesi ve dönüştürülmesi gibi kavramlara dayanmaktadır.

Kontrol nesnesi, standart teknolojik karıştırma, ayırma işlemlerinin veya bunların basit işlemlerle karşılıklı kombinasyonunun gerçekleştirildiği (veya bunların yardımıyla gerçekleştirilen) teknolojik bir aparat veya bunların bir seti olarak anlaşılmaktadır. Böyle bir teknolojik aparat, içinde yer alan ve sistemin geliştirildiği teknolojik süreçle birlikte otomatik kontrol ve kontrol nesnesi veya otomasyon nesnesi olarak adlandırılır. Kontrol edilen bir nesnenin giriş ve çıkış miktarları kümesinden, kontrol edilen miktarlar, kontrol ve rahatsız edici etkiler ve girişim ayırt edilebilir. Kontrollü miktar Kontrol edilen bir nesnenin, nesnenin çalışması sırasında belirli bir seviyede tutulması veya belirli bir yasaya göre değiştirilmesi gereken çıktı fiziksel miktarı veya parametresidir. Kontrol eylemi kontrollü değeri belirli bir seviyede tutmanın veya belirli bir yasaya göre değiştirmenin mümkün olduğu bir malzeme veya enerji giriş akışıdır. Otomatik cihaz veya regülatör, insan müdahalesi olmadan teknolojik bir parametrenin değerini korumaya veya belirli bir yasaya göre değiştirmeye izin veren teknik bir cihazdır. Otomatik kontrol cihazı, sistemde belirli işlevleri yerine getiren bir dizi teknik araç içerir.Otomatik kontrol sistemi şunları içerir: Algılama elemanı veya sensör Kontrol edilen nesnenin çıkış değerini orantılı bir elektrik veya pnömatik sinyale dönüştürmeye yarayan, Karşılaştırma öğesi- Çıkış miktarının mevcut ve belirtilen değerleri arasındaki tutarsızlığın büyüklüğünü belirlemek. Ayar elemanı sabit bir seviyede tutulması gereken proses parametresinin değerini ayarlamaya yarar. Güçlendirme-dönüştürme eleman, harici bir enerji kaynağından kaynaklanan uyumsuzluğun büyüklüğüne ve işaretine bağlı olarak düzenleyici bir etki yaratmaya hizmet eder. Aktüatör elemanı Düzenleyici etkinin uygulanmasına hizmet eder. UPE tarafından üretilmiştir. Düzenleme elemanı– Çıkış değerini belirli bir seviyede tutmak için malzeme veya enerji akışını değiştirmek. Otomasyon uygulamasındaÜretim süreçlerinde otomatik kontrol sistemleri yukarıdaki elemanların işlevlerini yerine getiren standart genel endüstriyel cihazlarla donatılmıştır. Bu tür sistemlerin ana unsuru, teknolojik parametrelerin analog ve ayrık sensörlerinden bilgi alan bir bilgisayardır. Aynı bilgiler analog veya dijital bilgi sunum cihazlarına (ikincil cihazlar) gönderilebilir. Proses operatörü, makineden alınmayan bilgileri girmek için uzaktan kumandayı kullanarak bu makineye erişir. otomatik sensörler, sürecin yönetilmesi konusunda gerekli bilgi ve tavsiyelerin talep edilmesi. Otomatik kontrol sisteminin çalışması bilgilerin alınmasına ve işlenmesine dayanmaktadır.

Ana otomasyon ve kontrol sistemleri türleri:

· otomatik planlama sistemi (APS),

· Otomatik bilimsel araştırma sistemi (ASNI),

· sistem Bilgisayar destekli tasarım(CAD),

· otomatik deney kompleksi (AEC),

· Esnek otomatik üretim (GAP) ve otomatik proses kontrol sistemi (APCS),

· otomatik çalışma kontrol sistemi (ACS)

· otomatik kontrol sistemi (ACS).

Soru 2 Otomatik kontrol sistemlerinin otomasyonu ve kontrolünün teknik araçlarının bileşimi.

Teknik araçlar otomasyon ve kontrol, kendileri otomasyon aracı olabilen veya bir donanım ve yazılım kompleksinin parçası olabilen cihazlar ve enstrümanlardır.

Tipik otomasyon ve kontrol araçları teknik, donanım, yazılım ve sistem çapında olabilir.

Otomasyon ve kontrolün teknik araçları şunları içerir:

- sensörler;

- aktüatörler;

- Düzenleyici otoriteler (RO);

- iletişim hatları;

- İkincil araçlar (görüntüleme ve kaydetme);

- Analog ve dijital kontrol cihazları;

- programlama blokları;

- Mantıksal komutlu kontrol cihazları;

- Verilerin toplanması ve birincil işlenmesi ve teknolojik kontrol nesnesinin (TOU) durumunun izlenmesi için modüller;

- galvanik izolasyon ve sinyal normalleştirme modülleri;

- Bir formdan diğerine sinyal dönüştürücüler;

- Veri sunumu, gösterge, kayıt ve kontrol sinyallerinin üretilmesi için modüller;

- arabellek depolama aygıtları;

- programlanabilir zamanlayıcılar;

- Özel bilgi işlem cihazları, ön işlemci hazırlama cihazları.

Otomasyon ve kontrolün teknik araçları aşağıdaki şekilde sistematize edilebilir:

CS – kontrol sistemi.
Bellek – Ana cihaz (düğmeler, ekranlar, geçiş anahtarları).

UIO – Bilgi görüntüleme cihazı.
UIO – Bilgi işleme cihazı.

USPU – Dönüştürücü / Amplifikatör cihazı.
CS – İletişim kanalı.
OU – Kontrol nesnesi.
IM – Aktüatörler.

RO – Çalışma organları (Manipülatörler).

D – Sensörler.
VP – İkincil dönüştürücüler.

İşlevsel amaçlarına göre aşağıdaki 5 gruba ayrılırlar:

Giriş cihazları. Bunlar arasında - ZU, VP, D;

Çıktı cihazları. Bunlar arasında - IM, USPI, RO;

Orta kısmın cihazları. Bunlar arasında - UPI;

Tesisler endüstriyel ağlar. Bunlar arasında - KS;

Bilgi görüntüleme cihazları – UIO.

TSAiU aşağıdaki işlevleri yerine getirir: 1. Sürecin durumuna ilişkin bilgilerin toplanması ve dönüştürülmesi; 2. Bilginin iletişim kanalları aracılığıyla iletilmesi; 3. bilginin dönüştürülmesi, saklanması ve işlenmesi; 4. seçilen hedeflere (sistemlerin işleyişine ilişkin kriterler) uygun olarak yönetim ekiplerinin oluşturulması; 5. Süreci etkilemek ve aktüatörleri kullanarak operatörle iletişim kurmak için komut bilgilerinin kullanılması ve sunulması. Bu nedenle, teknolojik süreçlerin sistemle olan ilişkilerine bağlı olarak tüm endüstriyel otomasyon araçları, standarda uygun olarak aşağıdaki fonksiyonel gruplarda birleştirilir: 1. sistem girişindeki araçlar (sensörler); 2. sistemin çıkışındaki araçlar (çıkış dönüştürücüler, bilgi görüntüleme araçları ve işlem kontrol komutları, konuşmaya kadar); 3. sistem içi kontrol sistemleri (farklı sinyallere ve farklı makine dillerine sahip cihazlar arasında ara bağlantı sağlayan), örneğin röle veya açık toplayıcı çıkışlara sahiptir; 4. Bilginin iletilmesi, saklanması ve işlenmesi araçları.
Kontrol sistemlerinin bu kadar çeşitli grupları, tipleri ve konfigürasyonları birçok alternatif tasarım problemine yol açmaktadır. teknik Destek Her birinde APCS özel durum. En iyilerinden biri önemli kriterler TSAiU seçimi maliyetlerine göre yapılabilir.

Bu nedenle, teknik otomasyon ve kontrol araçları, otomatik üretimde bilgilerin kaydedilmesi, işlenmesi ve iletilmesi için kullanılan cihazları içerir. Onların yardımıyla otomatik üretim hatları izlenir, düzenlenir ve kontrol edilir.

Proses otomasyonu hakkında genel bilgi

Süreçler yemek üretimi

Otomasyonun temel kavramları ve tanımları

Makine(Yunanca otomatlar - kendi kendine hareket eden), insan müdahalesi olmadan çalışan bir cihazdır (bir dizi cihaz).

Otomasyon makine üretiminin geliştirilmesinde, daha önce insanlar tarafından gerçekleştirilen yönetim ve kontrol fonksiyonlarının aletlere ve otomatik cihazlara aktarıldığı bir süreçtir.

Otomasyonun hedefi– işgücü verimliliğinin artırılması, ürün kalitesinin iyileştirilmesi, planlama ve yönetimin optimize edilmesi, insanların sağlığa zararlı koşullarda çalışmasının ortadan kaldırılması.

Otomasyon, bilimsel ve teknolojik ilerlemenin ana yönlerinden biridir.

Otomasyon Nasıl akademik disiplin otomatik olarak çalışan cihaz ve sistemlere ilişkin teorik ve uygulamalı bilgi alanıdır.

Bir teknoloji dalı olarak otomasyonun tarihi, otomatik makinelerin gelişimiyle yakından bağlantılıdır. otomatik cihazlar ve otomatik kompleksler. Otomasyon, başlangıç ​​aşamasında teorik mekaniğe ve elektrik devreleri ve sistemleri teorisine dayanıyordu ve buhar kazanlarındaki basıncın, buhar pistonunun strokunun ve dönüş hızının düzenlenmesiyle ilgili sorunları çözüyordu. elektrikli makineler, otomatik makinelerin, otomatik telefon santrallerinin, röle koruma cihazlarının çalışmasını kontrol etmek. Bu doğrultuda, bu dönemde otomatik kontrol sistemleriyle ilgili olarak otomasyonun teknik araçları geliştirilmiş ve kullanılmıştır. 20. yüzyılın ilk yarısının sonlarında bilim ve teknolojinin tüm dallarının yoğun bir şekilde gelişmesi, kullanımı evrenselleşen otomatik kontrol teknolojisinin de hızla büyümesine neden oldu.

20. yüzyılın ikinci yarısı, otomasyonun teknik araçlarının daha da geliştirilmesi ve ulusal ekonominin farklı sektörleri için eşit olmasa da, özellikle sanayide daha karmaşık otomatik sistemlere geçişle birlikte otomatik kontrol cihazlarının dağıtımının yaygınlaşmasıyla dikkat çekti. - bireysel birimlerin otomasyonundan atölye ve fabrikaların karmaşık otomasyonuna kadar. Özel bir özellik, otomasyonun coğrafi olarak birbirinden uzak tesislerde, örneğin büyük sanayi ve enerji komplekslerinde, tarım ürünlerinin üretimi ve işlenmesine yönelik tarımsal tesislerde kullanılmasıdır. Bu tür sistemlerde bireysel cihazlar arasındaki iletişim için, kontrol cihazları ve kontrol edilen nesnelerle birlikte teleotomatik sistemler oluşturan telemekanikler kullanılır. Bu durumda, karmaşık otomatik kontrol sistemlerindeki birçok sorun ancak bilgisayar teknolojisinin yardımıyla çözülebildiğinden, bilginin toplanması ve otomatik olarak işlenmesi için teknik (telemekanik dahil) araçlar büyük önem kazanmaktadır. Son olarak, otomatik kontrol teorisi yerini, otomasyonun tüm teorik yönlerini birleştiren ve genel kontrol teorisinin temelini oluşturan genelleştirilmiş bir otomatik kontrol teorisine bırakır.

Otomasyonun üretimde kullanılmaya başlanması, işgücü verimliliğini önemli ölçüde artırdı ve üretimin çeşitli alanlarında çalışan işçilerin payını azalttı. Otomasyonun tanıtılmasından önce, fiziksel emeğin değiştirilmesi, üretim sürecinin ana ve yardımcı operasyonlarının mekanizasyonu yoluyla gerçekleşti. Fikri çalışma uzun zamandır mekanize edilmeden kaldı. Şu anda entelektüel emek operasyonları mekanizasyon ve otomasyonun nesnesi haline geliyor.

Farklı otomasyon türleri vardır.

1. Otomatik kontrol bilgilerin otomatik alarmını, ölçümünü, toplanmasını ve sınıflandırılmasını içerir.

2. Otomatik alarm herhangi bir limit veya acil durum değerleri hakkında bilgilendirme amaçlıdır. fiziksel parametreler, teknik ihlallerin yeri ve niteliği hakkında.

3. Otomatik ölçüm kontrollü fiziksel büyüklüklerin değerlerinin ölçülmesini ve özel kayıt cihazlarına iletilmesini sağlar.

4. Otomatik sıralamaürünlerin ve hammaddelerin boyut, viskozite ve diğer göstergelere göre kontrolünü ve ayrılmasını gerçekleştirir.

5. Otomatik koruma Bu, anormal veya acil durumlar meydana geldiğinde kontrollü bir teknolojik sürecin sonlandırılmasını sağlayan bir dizi teknik araçtır.

6. Otomatik kontrol teknolojik süreçlerin optimum ilerlemesini yönetmek için bir dizi teknik araç ve yöntemi içerir.

7. Otomatik düzenleme Doğrudan insan katılımı olmadan, fiziksel büyüklüklerin değerlerini belirli bir seviyede tutar veya gerekli yasaya göre değiştirir.

Otomasyon ve kontrolle ilgili bunlar ve diğer kavramlar şu şekilde birleştirilmiştir: sibernetik– karmaşık gelişen sistemleri ve süreçleri yönetme bilimi, nesne kontrolünün genel matematik yasalarını inceleme farklı nitelikte(kibernetas (Yunanca) – yönetici, dümenci, dümenci).

Otomatik kontrol sistemi(ACS) bir dizi kontrol nesnesidir ( kuruluş birimi) ve kontrol cihazları ( UU), eylemi belirli bir hedefe ulaşmayı amaçlayan, insan katılımı olmadan birbirleriyle etkileşime giren.

Otomatik kontrol sistemi(SAR) – bütünlük kuruluş birimi ve birbirleriyle etkileşime giren otomatik kontrolör, TP parametrelerinin belirli bir seviyede tutulmasını veya gerekli yasaya göre değiştirilmesini sağlar ve ayrıca insan müdahalesi olmadan çalışır. ATS bir tür kundağı motorlu silahtır.

Teknik otomasyon ekipmanlarının sınıflandırılması çok karmaşık ve yüklü bir şey değildir. Ancak genel olarak teknolojik araçlar otomasyon oldukça kapsamlı bir sınıflandırma yapısına sahiptir. Hadi anlamaya çalışalım.

Modern otomasyon araçları iki gruba ayrılır: anahtarlamalı ve komütasyonsuz (programlanmış) teknik otomasyon araçları:

1) Anahtarlamalı otomasyon ekipmanı

Düzenleyiciler

Röle devreleri

2) Programlanmış otomasyon araçları

ADSP işlemcileri

ADSP işlemcileri, sistemdeki süreçlerin karmaşık matematiksel analizi için kullanılan bir otomasyon aracıdır. Bu işlemciler, sistemin işleyişini analiz etmek için karmaşık matematik kullanan merkezi işlemciye yüksek frekanslarda veri iletebilen yüksek hızlı giriş/çıkış modüllerine sahiptir. Analiz için Fourier serisini kullanan titreşim teşhis sistemleri buna bir örnektir. Spektral analiz ve bir nabız sayacı. Kural olarak, bu tür işlemciler, bilgisayarın uygun yuvasına takılan ve matematiksel işlem için CPU'yu kullanan ayrı bir PCI kartı biçiminde uygulanır.

PLC (Programlanabilir Lojik Denetleyici)

PLC'ler en yaygın otomasyon araçlarıdır. Kendi güç kaynağı, merkezi işlemcisi, RAM'i, ağ kartı ve giriş/çıkış modülleri vardır. Avantajı, sistemin yüksek güvenilirliği ve endüstriyel koşullara uyum sağlamasıdır. Ayrıca döngüsel olarak çalışan ve programın donmasını önlemek için kullanılan Watch Dog adı verilen programlara sahip programlar kullanılır. Ayrıca program sıralı olarak çalışır ve olumsuz sonuçlara yol açabilecek paralel bağlantılara ve işlem adımlarına sahip değildir.

PKK (Programlanabilir Bilgisayar Kontrolörleri)

PKK, bilgi giriş/çıkışında kullanılan giriş/çıkış kartlarına, ağ kartlarına sahip bir bilgisayardır.

AMBALAJ

PAK ( programlanmış otomatik kontrolörler) – PLC+PKK. Veri işleme için dağıtılmış bir ağ yapısına sahiptirler (birkaç PLC ve PC).

· Uzmanlaşmış kontrolörler

Özel kontrolörler serbestçe programlanabilen otomasyon araçları değildir, ancak yalnızca bazı katsayıların değiştirilebildiği standart programları kullanırlar (PID kontrol cihazı parametreleri, aktüatör çalışma süresi, gecikmeler vb.). Bu tür kontrolörler önceden yönlendirilir bilinen sistem düzenleme (havalandırma, ısıtma, sıcak su temini). Yeni milenyumun başında otomasyonun bu teknik araçları yaygınlaştı.

ADSP ve PKK'nın bir özelliği standart programlama dillerinin kullanılmasıdır: C, C++, Assembler, Pascal, çünkü bunlar bir PC'de oluşturulmuştur. Otomasyon araçlarının bu özelliği hem avantaj hem de dezavantajdır.

Avantajı, standart programlama dillerini kullanarak daha karmaşık ve daha karmaşık yazabilmenizdir. esnek algoritma. Dezavantajı ise onlarla çalışmak için sürücüler oluşturmanız ve daha karmaşık bir programlama dili kullanmanız gerekmesidir. PLC'lerin ve PAC'lerin avantajı IEC 61131-3 tarafından standartlaştırılan mühendislik programlama dillerinin kullanılmasıdır. Bu diller bir programcı için değil, bir elektrik mühendisi için tasarlanmıştır.

Bilgi dönüşümü ilkesi

Yönetim ilkeleri bilginin dönüşümü ilkesine dayanmaktadır.

Dönüştürücüler, bir fiziksel nitelikteki miktarları diğerine dönüştürmek için kullanılan cihazlardır ve bunun tersi de geçerlidir.

Sensörler, koda bağlı olarak ayrı bir sinyal üreten cihazlardır. teknolojik süreç veya bilgiye maruz kalma.

Dönüştürmek için bilgi ve yöntemler

Bilgiler aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır özellikler:

1. Bilgiler, benimsenen kodlama sistemine veya sunumuna uygun olarak anlaşılır olmalıdır.

2. Bilgi iletim kanalları gürültüye dayanıklı olmalı ve yanlış bilginin sızmasını önlemelidir.

3. Bilginin işlenmeye uygun olması gerekmektedir.

4. Bilgi saklanmaya uygun olmalıdır.

Bilgiyi iletmek için yapay, doğal veya karışık olabilen iletişim kanalları kullanılır.

Pirinç. 3. İletişim kanalları

İletişim kanallarına biraz sonra daha detaylı değineceğiz.

Bilgi üretme ve birincil işleme araçları, verileri kartlara, bantlara veya diğer bilgi taşıyıcılara mekanik (delme) veya manyetik yöntemlerle uygulamak için klavye cihazlarını; biriken bilgiler daha sonra işlenmek veya çoğaltılmak üzere aktarılır. Klavye cihazları, delme veya manyetik bloklar ve vericiler, atölyelerde, depolarda ve diğer üretim yerlerinde birincil bilgileri üreten yerel ve sistem amaçlı üretim kayıt cihazlarını oluşturmak için kullanılır.

Sensörler (birincil dönüştürücüler) bilgileri otomatik olarak çıkarmak için kullanılır. Teknolojik süreçlerin kontrollü parametrelerindeki değişiklikleri algılayan çalışma prensipleri açısından çok çeşitli cihazlardır. Modern ölçüm teknolojisi, 300'den fazla farklı fiziksel, kimyasal ve diğer nicelikleri doğrudan değerlendirebilir ancak bu, birçok yeni alanda otomasyon gerektirir. insan aktivitesi bazen yeterli olmuyor. Hassas elemanların birleştirilmesiyle GPS'deki sensör aralığının ekonomik açıdan uygun bir şekilde genişletilmesi sağlanır. Ekipmanın yüklenmesini ve çalışma modlarını, işleme kalitesini, ürünlerin salınmasını hesaba katmak için sensörlerde basınç, kuvvet, ağırlık, hız, ivme, ses, ışık, termal ve radyoaktif radyasyona yanıt veren hassas elemanlar kullanılır. konveyörlerdeki, stoklardaki hareketlerini ve malzeme, iş parçası, alet vb. tüketimini izler. Tüm bu sensörlerin çıkış sinyalleri, diğer cihazlar tarafından iletilen standart elektrik veya pnömatik sinyallere dönüştürülür.

Bilgi iletmeye yönelik cihazlar arasında, yayın için uygun enerji biçimlerine sinyal dönüştürücüler, sinyallerin uzun mesafelerde iletişim kanalları aracılığıyla iletilmesi için telemekanik ekipman, sinyallerin bilginin işlendiği veya sunulduğu yerlere dağıtılması için anahtarlar bulunur. Bu cihazlar tüm çevresel bilgi kaynaklarını (klavye cihazları, sensörler) kontrol sisteminin merkezi kısmına bağlar. Onların amacı verimli kullanım iletişim kanalları, sinyal bozulmasını ve kablolu ve kablosuz hatlar üzerinden iletim sırasında olası parazitlerin etkisini ortadan kaldırır.

Mantıksal ve matematiksel bilgi işlemeye yönelik cihazlar, bilgi sinyallerinin doğasını, şeklini veya birleşimini değiştiren işlevsel dönüştürücülerin yanı sıra yasaları ve kontrol (düzenleme) modlarını uygulamak için verilen algoritmalara (bilgisayarlar dahil) göre bilgi işlemeye yönelik cihazları içerir.

Kontrol sisteminin diğer bölümleriyle iletişim kuran bilgisayarlar, bilgi giriş ve çıkış cihazlarının yanı sıra kaynak, ara ve ara verilerin geçici olarak depolanması için depolama cihazlarıyla donatılmıştır. Nihai sonuçlar hesaplamalar vb. (bkz. Veri girişi. Veri çıkışı, Depolama aygıtı).

Bilgi sunmaya yönelik cihazlar, insan operatöre üretim süreçlerinin durumunu gösterir ve kaydeder en önemli parametreler. Bu tür cihazlar, sinyal panoları, panolar veya kontrol panelleri üzerinde görsel semboller içeren anımsatıcı diyagramlar, ikincil işaretçi ve dijital gösterge ve kayıt cihazları, katot ışın tüpleri, alfabetik ve dijital daktilolardır.

Kontrol eylemleri üreten cihazlar, zayıf bilgi sinyallerini, korumayı, düzenlemeyi veya kontrol aktüatörlerini etkinleştirmek için gerekli olan gerekli şekle sahip daha güçlü enerji darbelerine dönüştürür.

Güvenlik Yüksek kaliteürünler, üretimin tüm ana aşamalarında kontrolün otomasyonu ile ilişkilidir. Sübjektif insan değerlendirmelerinin yerini, kusurların kaynağının belirlendiği ve toleranslar dışındaki sapmaları önlemek için komutların gönderildiği merkezi noktalara bağlı otomatik ölçüm istasyonlarından gelen objektif göstergeler alıyor. Radyoteknik ve radyoelektronik ürünlerin üretiminde bilgisayar kullanılarak yapılan otomatik kontrol, seri üretimleri ve önemli sayıda kontrollü parametre nedeniyle özellikle önemlidir. Güvenilirlik açısından bitmiş ürünlerin son testleri de daha az önemli değildir (bkz. teknik cihazlar). İşlevsellik, dayanıklılık, iklimsel, enerji ve özel testler için otomatik standlar, teknik ve ekonomik özelliklerürünler (ürünler).

Çalıştırma cihazları, çalıştırma ekipmanından, çalıştırma hidrolik, pnömatik veya elektrik mekanizmalarından (servomotorlar) ve doğrudan otomatik prosese etki eden düzenleyici kurumlardan oluşur. Bunların çalıştırılmasının gereksiz enerji kayıplarına yol açmaması ve prosesin verimliliğini azaltmaması önemlidir. Bu nedenle, örneğin, boru hatlarındaki hidrolik direncin arttırılmasına dayalı olarak genellikle buhar ve sıvı akışını düzenlemek için kullanılan kısma, yerini akış oluşturucu makinelere veya akış hızını değiştirmenin diğer daha gelişmiş yöntemlerine göre değiştirir. basınç kaybı olmadan. Elektrikli sürücünün ekonomik ve güvenilir kontrolü büyük önem taşıyor alternatif akım, dişlisiz elektrikli aktüatörlerin kullanımı, elektrik motorlarını kontrol etmek için temassız balastlar.

GSP'de uygulanan, belirli işlevleri yerine getiren bağımsız bloklardan oluşan birimler şeklinde izleme, düzenleme ve kontrol araçları oluşturma fikri, çeşitli kombinasyonlar Aynı araçları kullanarak çeşitli problemleri çözmek için geniş bir cihaz yelpazesi elde etmek için bu blokları kullanmak. Giriş ve çıkış sinyallerinin birleştirilmesi, farklı işlevlere sahip blokların kombinasyonunu ve bunların değiştirilebilirliğini sağlar.

GSP pnömatik, hidrolik ve elektrikli aletler ve cihazlar. En büyük çok yönlülük elektrikli aletler Bilginin alınması, iletilmesi ve çoğaltılması için tasarlanmıştır.

Evrensel bir endüstriyel pnömatik otomasyon elemanları sisteminin (USEPPA) kullanılması, pnömatik cihazların gelişimini esas olarak standart ünitelerden ve az sayıda bağlantıya sahip parçalardan birleştirmeye indirmeyi mümkün kıldı. Pnömatik cihazlar, birçok yangın ve patlama tehlikesi olan endüstride kontrol ve düzenleme amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır.

GSP hidrolik cihazları da bloklardan monte edilir. Hidrolik cihazlar ve cihazlar, özellikle takım tezgahlarında ve otomatik hatlarda önemli olan, kontrol elemanlarını önemli bir çaba ve yüksek doğrulukla ayarlamak için yüksek hızlar gerektiren kontrol ekipmanlarıdır.

GSP tesislerini en rasyonel şekilde sistemleştirmek ve üretim verimliliğini artırmak ve ayrıca otomatik kontrol sistemlerinin tasarımını ve konfigürasyonunu basitleştirmek için, geliştirme sırasında GSP cihazları toplu kompleksler halinde birleştirilir. Giriş-çıkış parametrelerinin standardizasyonu ve cihazların blok tasarımı sayesinde toplu kompleksler, çeşitli teknik araçları otomatik kontrol sistemlerinde en uygun, güvenilir ve ekonomik bir şekilde birleştirir ve genel amaçlı otomasyon ünitelerinden çeşitli özel kurulumların montajına izin verir.

Analitik ekipmanların hedefe yönelik toplanması, test makineleri Birleşik ölçüm, hesaplama ve ofis ekipmanına sahip toplu dozaj mekanizmaları, bu ekipmanın temel tasarımlarının oluşturulmasını ve fabrikaların bunların üretimi için uzmanlaşmasını kolaylaştırır ve hızlandırır.

Federal Eğitim Ajansı

Devlet eğitim kurumu

yüksek mesleki eğitim

"Omsk Devlet Teknik Üniversitesi"

V.N. Gudinov, A.P. Korneyçuk

TEKNİK OTOMASYON ARAÇLARI
Ders Notları

Omsk'ta 2006
UDC681.5.08(075)

BBK 973.26-04ya73

G
İNCELEYENLER:
N.S. Galdin, Teknik Bilimler Doktoru, PTTM Bölümü Profesörü ve G, SibADI,

V.V. Zakharov, ZAO NOMBUS'un otomasyon departmanı başkanı.
Gudinov V.N., Korneychuk A.P.

G Otomasyonun teknik araçları: Ders notları. – Omsk: Omsk Devlet Teknik Üniversitesi Yayınevi, 2006. – 52 s.
Ders notları, modern teknik ve yazılım-donanım otomasyon araçları (TSA) ve yazılım-donanım kompleksleri (STC), bunların yapım ilkeleri, sınıflandırılması, bileşimi, amacı, özellikleri ve çeşitli otomatik kontrol ve düzenlemedeki uygulama özellikleri hakkında temel bilgiler sağlar. teknolojik süreç sistemleri (APCS).

Ders notları, 220301 - “Teknolojik süreçlerin ve üretimin otomasyonu” uzmanlığında tam zamanlı, akşam, yazışma ve uzaktan öğrenim gören öğrencilere yöneliktir.
Omsk Devlet Teknik Üniversitesi yazı işleri ve yayın kurulunun kararıyla yayınlandı.
UDC681.5.08(075)

BBK 973.26-04ya73

© V.N. Gudinov, A.P. Korneyçuk 2006

© Omsk Eyaleti

Teknik Üniversite, 2006

1. TEKNİK OTOMASYON ARAÇLARI HAKKINDA GENEL BİLGİLER

TEMEL KAVRAMLAR VE TANIMLAR
“Teknik Otomasyon Araçları” (TSA) dersinin amacı, otomatik proses kontrol sistemlerinin temel temellerini incelemektir. Öncelikle temel kavram ve tanımları sunuyoruz.

Öğe(cihaz) – otomasyon sistemlerinde belirli işlevleri (ölçüm, sinyal iletimi, bilgi depolama, işleme, kontrol komutlarının oluşturulması vb.) gerçekleştirmek üzere tasarlanmış yapısal olarak eksiksiz bir teknik üründür.

Otomatik kontrol sistemi (ACS)– belirli bir kontrol yasasını (algoritmayı) uygulamak için birbirleriyle etkileşime giren bir dizi teknik cihaz, yazılım ve donanım.

Otomatik proses kontrol sistemi (APCS)- bir teknolojik kontrol nesnesi üzerinde kontrol eylemleri geliştirmek ve uygulamak için tasarlanmış bir sistem ve bu teknolojik nesneyi kabul edilen kriterlere (teknik, teknolojik, ekonomik) uygun olarak kontrol etmek için gerekli bilgilerin otomatik olarak toplanmasını ve işlenmesini sağlayan bir insan-makine sistemidir.

Teknolojik kontrol nesnesi (TOU) - ilgili talimat ve düzenlemelere göre bir dizi teknolojik ekipman ve üzerinde uygulanan teknolojik süreç.

Modern otomatik süreç kontrol sistemleri oluşturulurken küresel entegrasyon ve birleşme gözetilir teknik çözümler. Modern otomatik kontrol sistemlerinin temel gereksinimi, kullanılan veri formatları ve prosedürel arayüz tanımlandığında ve tanımlandığında sistemin açıklığıdır; bu, bağımsız olarak geliştirilen "harici" cihazların ve cihazların kendisine bağlanmasına olanak tanır. Arka son yıllar TCA pazarı önemli ölçüde değişti, otomasyon araçları ve sistemleri üreten birçok yerli işletme oluşturuldu ve sistem entegratörleri ortaya çıktı. 90'lı yılların başından itibaren TCA'nın önde gelen yabancı üreticileri, satış ofisleri, şubeleri, ortak girişimleri ve bayi firmaları aracılığıyla ürünlerini BDT ülkelerine geniş çapta tanıtmaya başladı.

Modern kontrol teknolojisi pazarının yoğun gelişimi ve hızlı dinamikleri, TCA'nın mevcut durumunu yansıtan literatürün ortaya çıkmasını gerektirmektedir. Şu anda, yerli ve yabancı şirketlerin otomasyon ekipmanlarına ilişkin en son bilgiler dağınıktır ve çoğunlukla süreli yayınlarda veya küresel internette, imalat şirketlerinin web sitelerinde veya uzmanlaşmış sitelerde sunulmaktadır. bilgi portalları www.asutp.ru, www.mka.ru, www.industrialauto.ru gibi. Bu ders notlarının amacı TSA'nın unsurları ve endüstriyel kompleksleri hakkındaki materyallerin sistematik bir sunumudur. Özet, “Teknik Otomasyon Araçları” disiplinini inceleyen “Teknolojik Süreçlerin ve Üretimin Otomasyonu” uzmanlığı öğrencilerine yöneliktir.

1.1. ACS'de TSA'nın fonksiyonel amaca göre sınıflandırılması

GOST 12997-84'e göre, ACS'deki işlevsel amaçlarına göre TSA kompleksinin tamamı aşağıdaki yedi gruba ayrılmıştır (Şekil 1).

Pirinç. 1. ACS'de TSA'nın fonksiyonel amaca göre sınıflandırılması:

CS – kontrol sistemi; OU – kontrol nesnesi; CS – iletişim kanalları;

Bellek – ana cihazlar; UPI – bilgi işleme cihazları;

USPU - cihazları güçlendirme ve dönüştürme; UIO – bilgi görüntüleme cihazları; IM – aktüatörler; RO – çalışma organları; KU – kontrol cihazları; D – sensörler; VP – ikincil dönüştürücüler

1.2. TCA geliştirme eğilimleri
1. Arttırılmış TCA işlevselliği:

– kontrol fonksiyonunda (en basit başlatma/durdurma ve otomatik geri dönüşten döngüsel ve sayısal programa ve uyarlanabilir kontrole kadar);

– alarm fonksiyonunda (en basit ampullerden metin ve grafik ekranlara kadar);

– teşhis fonksiyonunda (açık devre göstergesinden tüm otomasyon sisteminin yazılım testine kadar);

– diğer sistemlerle iletişim işlevinde (kablolu iletişimden ağ bağlantılı endüstriyel tesislere kadar).

2. Eleman tabanının karmaşıklığı, röle kontak devrelerinden geçiş anlamına gelir. temassız devreler yarı iletken üzerinde bireysel unsurlar ve onlardan artan entegrasyon derecelerine sahip entegre devrelere (Şekil 2).

Pirinç. 2. Elektrikli araçların gelişim aşamaları
3. Katı (donanım, devre) yapılardan esnek (yeniden yapılandırılabilir, programlanabilir) yapılara geçiş.

4. Manüel (sezgisel) TCA tasarım yöntemlerinden makineye dayalı, bilimsel tabanlı bilgisayar destekli tasarım (CAD) sistemlerine geçiş.

1.3. TCA görüntüleme yöntemleri
Bu dersin çalışılması sürecinde, TCA'ları ve bileşenlerini tasvir etmek ve sunmak için çeşitli yöntemler kullanılabilir. En sık kullanılanlar şunlardır:

1. Yapıcı yöntem(Şekil 7-13), makine mühendisliği çizim yöntemlerini kullanarak teknik çizimler, düzenler, çizimler şeklinde alet ve cihazların tasvir edilmesini içerir. Ortak türler, projeksiyonlar (aksonometrik olanlar dahil), bölümler, kesikler vb. .

2. Devre yöntemi(Şekil 14.16-21.23), GOST ESKD'ye uygun olarak TCA'nın diyagramlarla temsil edildiğini varsayar. çeşitli türler(elektrik, pnömatik, hidrolik, kinematik) ve türleri (yapısal, işlevsel, temel, kurulum vb.).

3. Matematiksel model yazılım uygulamalı TSA için daha sık kullanılır ve şu şekilde temsil edilebilir:

– tipik dinamik bağlantıların transfer fonksiyonları;

– devam eden süreçlerin diferansiyel denklemleri;

– çıkışları ve geçişleri kontrol etmek için mantıksal işlevler;

– durum grafikleri, siklogramlar, zaman diyagramları (Şekil 14, 28);

– işleyen algoritmaların blok diyagramları (Şekil 40), vb.
1.4. TCA inşaatının temel ilkeleri
Modern otomatik proses kontrol sistemleri oluşturmak için çeşitli cihazlar ve unsurlar gereklidir. Otomasyon ekipmanlarına yönelik bu kadar farklı kalite ve karmaşıklıktaki kontrol sistemlerinin ihtiyaçlarının, bireysel gelişim ve üretimle karşılanması, otomasyon problemini devasa hale getirecek ve cihaz ve otomasyon cihazları yelpazesini neredeyse sınırsız hale getirecektir.

50'li yılların sonunda SSCB birleşik bir yaratma sorununu formüle etti Devlet sistemi Endüstriyel Aletler ve Otomasyon Tesisleri (GSP)- tiplendirme, birleştirme, birleştirme ilkelerini karşılayan ve çeşitli endüstrilerdeki teknolojik süreçleri ölçmek, izlemek, düzenlemek ve yönetmek için otomatik sistemlerin inşasına yönelik rasyonel olarak organize edilmiş bir dizi alet ve cihazı temsil eder. Ve 70'lerden bu yana GSP, bilimsel araştırma, test etme, tıp vb. gibi insan faaliyetinin endüstriyel olmayan alanlarını da kapsamaktadır.

Yazıyor- bu, seçilen türlerin çeşitliliğinin, makine tasarımlarının, ekipmanların, cihazların herhangi bir açıdan önemli niteliksel özelliklere sahip az sayıda en iyi örneklere makul bir şekilde indirgenmesidir. Tiplendirme süreci sırasında, gelecek vaat eden ürünler de dahil olmak üzere bir dizi ürün için ortak olan temel unsurları ve parametreleri içeren standart tasarımlar geliştirilir ve kurulur. Tiplendirme süreci, gerçek kısıtlamalar dikkate alınarak, başlangıçtaki belirli bir dizi öğeyi sınırlı sayıda türe sınıflandırarak gruplandırmaya eşdeğerdir.

Birleşme– bu, çeşitli ürün türlerinin ve bunların üretim araçlarının rasyonel minimum standart boyutlara, markalara, şekillere, özelliklere indirgenmesidir. Ana parametrelere tekdüzelik getirir standart çözümler Sayıştay aynı amaca yönelik araçların haksız çeşitliliğini ve bunların parça farklılıklarını da ortadan kaldırır. İşlevsel amaçları bakımından aynı veya farklı olan ancak tek bir temel tasarımdan türetilen cihazlar, blokları ve modülleri birleşik bir seri oluşturur.

Toplama birçok karmaşık problem odaklı sistem ve kompleksin inşası için sınırlı sayıda standart birleşik modül, blok, cihaz ve birleşik standart yapıların (UTC) geliştirilmesi ve kullanılmasıdır. Toplama, aynı temelde çeşitli ürün modifikasyonları oluşturmanıza, aynı amaç için ancak farklı teknik özelliklere sahip TSA üretmenize olanak tanır.

Birleştirme ilkesi, teknolojinin birçok dalında yaygın olarak kullanılmaktadır (örneğin, makine mühendisliğinde modüler makineler ve modüler endüstriyel robotlar, kontrol sistemlerinde IBM uyumlu bilgisayarlar ve bilgi işleme otomasyonu vb.).

2. DEVLET ENDÜSTRİYEL CİHAZLAR SİSTEMİ

VE OTOMASYON ARAÇLARI

GSP, farklı konumlardan görüntülenebilen ve sınıflandırılabilen bir dizi alt sistemden oluşan karmaşık bir gelişen sistemdir. GSP'nin teknik araçlarının işlevsel-hiyerarşik ve yapıcı-teknolojik yapısını ele alalım.
2.1. SHG'lerin işlevsel-hiyerarşik yapısı

Pirinç. 3. SHG'lerin Hiyerarşisi
Endüstriyel işletmeler için otomatik kontrol sistemleri oluşturmaya yönelik modern yapıların ayırt edici özellikleri şunlardır: bilgi işlem araçlarının nüfuz etmesi ve yönetimin her düzeyinde ağ teknolojilerinin tanıtılması.

Dünya pratiğinde, entegre üretim otomasyonu uzmanları aynı zamanda beş yönetim düzeyini de birbirinden ayırmaktadır: modern işletme(Şekil 4), SHG'nin yukarıdaki hiyerarşik yapısıyla tamamen örtüşmektedir.

Düzeyinde eR.P.– Kurumsal Kaynak Planlama (kurumsal kaynak planlaması) hesaplamaları ve finansal ve ekonomik göstergelerin analizleri yapılır, stratejik idari ve lojistik görevler çözülür.

Düzeyinde ME'ler– Üretim Yürütme Sistemleri (üretim yürütme sistemleri) – ürün kalitesi yönetimi görevleri, teknolojik sürecin operasyon sırasının planlanması ve kontrolü, teknolojik süreç çerçevesinde üretim ve insan kaynaklarının yönetimi, üretim ekipmanının bakımı.

Bu iki seviye, otomatik kontrol sistemlerinin (otomatik kurumsal yönetim sistemleri) görevleriyle ve bu görevlerin uygulandığı teknik araçlarla ilgilidir - bunlar ofis kişisel bilgisayarları (PC'ler) ve baş uzmanların hizmetlerinde bunlara dayalı iş istasyonlarıdır. girişim.


Pirinç. 4. Modern üretim yönetiminin piramidi.
Sonraki üç seviyede, otomatik süreç kontrol sistemleri (otomatik süreç kontrol sistemleri) sınıfına ait problemler çözülür.

SCADA– Denetleyici Kontrol ve Veri Toplama (veri toplama ve denetleyici (dağıtıcı) kontrol sistemi), optimizasyon, teşhis, adaptasyon vb. sorunların çözüldüğü bir taktiksel operasyonel yönetim düzeyidir.

Kontrol- seviye– yazılım – operatör panelleri (uzaktan kumandalar), PLC'ler – programlanabilir mantık denetleyicileri, USO – nesneyle iletişim cihazları gibi TCA'larda uygulanan doğrudan (yerel) kontrol seviyesi.

HMI– İnsan-Makine Arayüzü (insan-makine iletişimi) – teknolojik sürecin ilerleyişini görselleştirir (bilgileri görüntüler).

Giriş/ Çıktı– Kontrol nesnesinin girişleri/çıkışları

belirli sensörler ve aktüatörler (S/AM) teknolojik tesisler ve çalışan makineler.

2.2. GSP'nin yapısal ve teknolojik yapısı


Pirinç. 5.SHG yapısı
UKTS(birleşik teknik araçlar seti) – bu bir koleksiyon farklı şekiller teknik ürünler gerçekleştirmek üzere tasarlanmış çeşitli işlevler ancak aynı çalışma prensibine dayanarak ve aynı yapısal unsurlara sahip olarak inşa edilmiştir.

EYLEMLER(teknik araçların toplam kompleksi) – bu bir koleksiyon çeşitli türlerİşlevsel amaçlarına göre birbirine bağlanan teknik ürün ve cihazlar, tasarım blok modüler prensibine göre birleşik tasarım, yazılım ve donanım bazında oluşturulan güç kaynağı türü, giriş/çıkış sinyallerinin seviyesi. Tanınmış yerli UKTS ve ACTS örnekleri Tabloda verilmiştir. 1.

PTK ( yazılım ve donanım kompleksi ) – Bu, bir dizi mikroişlemci otomasyon aracıdır (programlanabilir mantık denetleyicileri, yerel düzenleyiciler, nesneyle iletişim cihazları), operatörlerin ve sunucuların ekran panelleri, listelenen bileşenleri birbirine bağlayan endüstriyel ağların yanı sıra endüstriyel yazılım tüm bu bileşenler, çeşitli endüstrilerde dağıtılmış otomatik süreç kontrol sistemleri oluşturmak için tasarlanmıştır. Modern yerli ve yabancı donanım ve yazılım sistemlerine örnekler Tablo'da verilmiştir. 2.

Spesifik teknik araç kompleksleri, yüzlerce ve binlerce farklı tip, boyut, modifikasyon ve alet ve cihaz tasarımından oluşur.

Ürün tipi- bu, işlevsellik açısından aynı olan, tek bir çalışma prensibine sahip ve ana parametrenin aynı isimlendirmesine sahip bir dizi teknik üründür.

Normal boyut– aynı tipte ancak ana parametrenin kendine özgü değerlerine sahip ürünler.

Değişiklik belirli tasarım özelliklerine sahip aynı tipteki ürünlerden oluşan bir koleksiyondur.

Uygulamak– performans özelliklerini etkileyen tasarım özellikleri.

TCA kompleksleri Tablo 1