Aplikace procesní automatizace. Objekty automatizace výrobních procesů a jejich parametry

V hlavních směrech hospodářského a společenského rozvoje se úkolem stává rozvoj výroby elektronických řídicích a telemechanických zařízení, aktuátorů, přístrojů a snímačů pro komplexní automatizační systémy složitých technologických procesů, celků, strojů a zařízení. S tím vším mohou pomoci automatizované řídicí systémy.

Automatizovaný řídicí systém neboli ACS je komplex hardwaru a softwaru určený k řízení různých procesů v rámci technologického procesu, výroby nebo podniku. ACS se používají v různých průmyslových odvětvích, energetice, dopravě atd. Termín automatizovaný na rozdíl od termínu automatický zdůrazňuje zachování určitých funkcí lidským operátorem, ať už nejobecnějšího charakteru stanovujícího cíle, nebo nepřístupných automatizace.

Zkušenosti získané při vytváření automatizovaných a automatických řídicích systémů ukazují, že řízení různých procesů je založeno na řadě pravidel a zákonitostí, z nichž některé se ukazují být společné pro technická zařízení, živé organismy a společenské jevy.

Automatizovaný systém řízení procesů.

Automatizovaný systém řízení procesů (zkr. ACSTP) je soubor hardwaru a softwaru určený k automatizaci řízení technologických zařízení v průmyslových podnicích. Může mít spojení s globálnějším systémem automatizovaného řízení podniku (EMS).

Systém řízení procesů je obvykle chápán jako komplexní řešení, které zajišťuje automatizaci hlavních technologických operací technologického procesu ve výrobě jako celku nebo v některé jeho části, která produkuje relativně hotový výrobek.

Pojem „automatizovaný“ na rozdíl od pojmu „automatický“ zdůrazňuje potřebu lidské účasti na určitých operacích, a to jak za účelem udržení kontroly nad procesem, tak z důvodu složitosti nebo nepraktičnosti automatizace určitých operací.

Komponenty systému řízení procesů mohou být samostatné systémy automatického řízení (ACS) a automatizovaná zařízení propojená do jednoho celku. Systém řízení procesů má zpravidla jednotný systém operátorského řízení technologického procesu v podobě jednoho nebo více ovládacích panelů, prostředky pro zpracování a archivaci informací o procesu a standardní prvky automatizace: snímače, řídicí zařízení, akční členy. Průmyslové sítě slouží k informační komunikaci všech subsystémů.

Automatizace technologického procesu je soubor metod a prostředků určených k implementaci systému nebo systémů, které umožňují řízení samotného technologického procesu bez přímé účasti člověka nebo ponechání práva činit nejzodpovědnější rozhodnutí člověku.

Klasifikace automatizovaných systémů řízení procesů

V zahraniční literatuře lze nalézt poměrně zajímavou klasifikaci automatizovaných systémů řízení procesů, podle které jsou všechny systémy automatizovaného řízení procesů rozděleny do tří globálních tříd:

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Tento termín lze do ruštiny přeložit jako „systém telemechaniky“, „telemetrický systém“ nebo „systém dispečerského řízení“. Poslední definice podle mého názoru nejpřesněji odráží podstatu a účel systému – řízení a sledování objektů za účasti dispečera.

Zde je potřeba určité objasnění. Termín SCADA se často používá v užším smyslu: mnozí to označují jako softwarový balík pro vizualizaci technologického procesu. V této části však slovem SCADA budeme rozumět celou třídu řídicích systémů.

PLC (Programmable Logic Controller). Přeloženo do ruštiny jako „programovatelný logický kontrolér“ (nebo zkráceně PLC).

Zde, stejně jako v předchozím případě, panuje nejednoznačnost. Termín PLC často označuje hardwarový modul pro implementaci automatizovaných řídicích algoritmů. Pojem PLC má však také obecnější význam a často se používá k označení celé třídy systémů.

DCS (Distributed Control System). V ruštině distribuovaný řídicí systém (DCS). Není zde žádný zmatek, vše je jasné.

Abychom byli spravedliví, je třeba poznamenat, že pokud na počátku 90. let taková klasifikace nevyvolala kontroverzi, nyní ji mnozí odborníci považují za velmi svévolnou. Je to dáno tím, že v posledních letech byly představeny hybridní systémy, které lze na základě řady charakteristických znaků zařadit do jedné či druhé třídy.

Základy automatizace procesů - jedná se o přerozdělení materiálových, energetických a informačních toků v souladu s přijatým kritériem řízení (optimalita).

Hlavní cíle automatizace procesů jsou:

· Zvyšování efektivity výrobního procesu.

· Zvýšená bezpečnost.

· Zvýšená šetrnost k životnímu prostředí.

· Zvýšená účinnost.

Dosažení cílů se provádí řešením následujících úkolů:

· Zlepšení kvality regulace

Zvýšená dostupnost vybavení

· Zlepšení ergonomie operátorů procesů

· Zajištění spolehlivosti informací o materiálových komponentách používaných ve výrobě (včetně správy katalogů)

· Ukládání informací o průběhu technologického procesu a havarijních situacích

Automatizace technologických procesů v rámci jednoho výrobního procesu umožňuje uspořádat základnu pro implementaci systémů řízení výroby a systémů řízení podniku.

Zpravidla v důsledku automatizace technologického procesu vzniká automatizovaný systém řízení procesu.

Automatizovaný systém řízení procesů (APCS) je soubor softwaru a hardwaru určený k automatizaci řízení technologických zařízení v podnicích. Může mít spojení s globálnějším systémem automatizovaného řízení podniku (EMS).

Systém řízení procesů je obvykle chápán jako komplexní řešení, které zajišťuje automatizaci hlavních technologických operací technologického procesu ve výrobě, jako celku nebo jeho části, produkující relativně hotový výrobek.

Pojem „automatizovaný“ na rozdíl od pojmu „automatický“ zdůrazňuje možnost lidské účasti na určitých operacích, a to jak za účelem zachování lidské kontroly nad procesem, tak v souvislosti se složitostí či nepraktičností automatizace určitých operací.

Komponenty systému řízení procesů mohou být samostatné systémy automatického řízení (ACS) a automatizovaná zařízení propojená do jednoho celku. Systém řízení procesů má zpravidla jednotný operátorský řídicí systém technologického procesu v podobě jednoho nebo více ovládacích panelů, prostředky pro zpracování a archivaci informací o procesu a standardní automatizační prvky: snímače, ovladače, akční členy. Průmyslové sítě slouží k informační komunikaci všech subsystémů.

Díky různým přístupům se rozlišuje automatizace následujících technologických procesů:

· Automatizace kontinuálních technologických procesů (Process Automation)

Automatizace diskrétních technologických procesů (Factory Automation)

· Automatizace hybridních technologických procesů (Hybrid Automation)

NÁSTROJE PRO AUTOMATIZACI TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Prostředkem automatizace technologického procesu se rozumí soubor technických zařízení, která zajišťují pohyb výkonných (pracovních) orgánů stroje s danými kinematickými parametry (dráhy a zákony pohybu). V obecném případě je tento problém řešen pomocí řídicího systému (CS) a pohonu pracovního orgánu. U prvních automatických strojů však nebylo možné oddělit pohony a řídicí systém do samostatných modulů. Příklad konstrukce takového stroje je na obr.1.

Stroj funguje následovně. Asynchronní elektromotor pohání vačkový hřídel do nepřetržitého otáčení prostřednictvím hlavního převodového mechanismu. Dále jsou pohyby přenášeny příslušnými posunovači přes převodové mechanismy 1...5 na pracovní orgány 1...5. Vačkový hřídel zajišťuje nejen přenos mechanické energie na pracovní orgány, ale slouží také jako programový nosič, který koordinuje pohyb pracovních orgánů v čase. U stroje s takovou konstrukcí jsou pohony a řídicí systém integrovány do jednoho mechanismu. Výše uvedená struktura může například odpovídat kinematickému schématu uvedenému na obr. 2.

Obdobný stroj stejného účelu a odpovídajícího výkonu může mít v principu blokové schéma znázorněné na obr. 3.

Stroj znázorněný na obr. 3 pracuje následovně. Řídicí systém vydává povely pohonům 1...5, které pohybují pracovními tělesy 1...5 v prostoru. V tomto případě řídicí systém koordinuje trajektorie v prostoru a čase. Hlavním rysem stroje je zde přítomnost jasně vyhrazeného řídicího systému a pohonů pro každý pracovní prvek. V obecném případě může stroj obsahovat senzory, které poskytují řídicímu systému relevantní informace nezbytné pro vypracování přiměřených příkazů. Snímače se obvykle instalují před nebo za pracovní prvek (snímače polohy, akcelerometry, snímače úhlové rychlosti, síly, tlaku, teploty atd.). Někdy jsou snímače umístěny uvnitř pohonu (na obr. 3 je kanál přenosu informací znázorněn tečkovanou čarou) a poskytují řídicímu systému další informace (aktuální hodnotu, tlak ve válci, rychlost změny proudu atd.), který se používá ke zlepšení kvality kontroly. Taková zapojení jsou podrobněji rozebrána ve speciálních kurzech Podle struktury (obr. 3) lze sestavit různé automaty, které se od sebe zásadně liší. Hlavním znakem pro jejich klasifikaci je typ řídicího systému. Obecně je klasifikace řídicích systémů podle principu činnosti uvedena na obr. 4.

Smyčkové systémy mohou být uzavřené nebo otevřené. Stroj, jehož konstrukce a kinematické schéma jsou uvedeny na obr. 1 a obr. 2, má řídicí systém s otevřenou smyčkou. Těmto strojům se často říká „mechanickí blázni“, protože fungují tak dlouho, dokud se vačkový hřídel točí. Řídicí systém neřídí parametry technologického procesu a v případě špatné regulace jednotlivých mechanismů stroj pokračuje ve výrobě výrobků, i když je vadný. Někdy může zařízení obsahovat jeden nebo více pohonů bez zpětné vazby (viz pohon 3 na obr. 3). Obrázek 5 ukazuje kinematické schéma stroje s řídicím systémem s otevřenou smyčkou a samostatnými pohony. Automat s takovým obvodem lze řídit pouze v čase (pro zajištění konzistentních startů pohybu pracovních orgánů v čase) pomocí přeprogramovatelného ovladače, povelového zařízení s vačkovým hřídelem, logického obvodu implementovaného na libovolné elementové bázi (pneumatické prvky , relé, mikroobvody atd.). Hlavní nevýhodou time managementu je nucené nadhodnocování cyklických parametrů stroje a následně pokles produktivity. Při vytváření algoritmu řízení času je skutečně třeba vzít v úvahu možnou nestabilitu pohonů z hlediska doby odezvy, která není řízena, nadhodnocením časových intervalů mezi vydáním řídicích příkazů. Jinak může dojít ke kolizi pracovních částí, například v důsledku náhodného zvýšení doby zdvihu jednoho válce a snížení doby zdvihu druhého válce.

V případech, kdy je potřeba řídit výchozí a koncové polohy pracovních orgánů (aby se např. zabránilo jejich kolizím), se používají cyklické řídicí systémy s polohovou zpětnou vazbou. Obrázek 6 ukazuje kinematické schéma stroje s takovým řídicím systémem. Referenční signály pro synchronizaci reakcí pracovních orgánů 1...5 pocházejí ze snímačů polohy 7...16. Na rozdíl od stroje se strukturou a kinematickým diagramem na obr. 1 a 2 má tento stroj méně stabilní cyklus. V prvním případě jsou všechny cyklické parametry (doby práce a volnoběhu) určeny výhradně rychlostí otáčení vačkového hřídele a ve druhém (obr. 4 a 6) jsou závislé na době aktivace každého válce (je funkcí stavu válce a aktuální parametry charakterizující technologický postup ). Tento obvod však ve srovnání s obvodem znázorněným na obr. 5 umožňuje zvýšení výkonu stroje odstraněním zbytečných časových intervalů mezi vydáváním řídicích příkazů.

Všechna výše uvedená kinematická schémata odpovídají systémům cyklického řízení. V případě, že alespoň jeden z pohonů stroje má polohové, obrysové nebo adaptivní řízení, pak je obvyklé nazývat jej polohovým, obrysovým nebo adaptivním systémem řízení.

Obrázek 7 znázorňuje fragment kinematického schématu otočného stolu automatického stroje s polohovým řídicím systémem. Pohon otočného stolu RO je realizován elektromagnetem sestávajícím z pouzdra 1, ve kterém je umístěno vinutí 2 a pohyblivá kotva 3. Zpětný chod kotvy zajišťuje pružina, zdvih je omezen dorazy. 5. Na kotvě je instalován tlačník 6, který je prostřednictvím válečku 7, páky 8 a hřídele I spojen s otočným stolem RO. Páka 8 je spojena s pevným tělesem pružinou 9. Pohyblivý prvek potenciometrického snímače 10 polohy je pevně spojen s kotvou.

Při přivedení napětí na vinutí 2 kotva stlačuje pružinu a zmenšuje mezeru magnetického obvodu a pohybuje RO přes přímočarý spojovací mechanismus sestávající z válečku 7 a článku 8. Pružina 9 zajišťuje silové uzavření válečku a odkaz. Snímač polohy poskytuje řídicímu systému informace o aktuálních souřadnicích řídicí jednotky.

Řídicí systém zvyšuje proud ve vinutí, dokud kotva a následně s ní pevně spojený RO nedosáhne dané souřadnice, načež je síla pružiny vyvážena silou elektromagnetické trakce. Struktura řídicího systému takového pohonu může vypadat například jako na obr. 8.

SU funguje následovně. Čtecí zařízení programu odešle na vstup převodníku souřadnic proměnnou x 0, vyjádřenou např. v binárním kódu a odpovídající požadované souřadnici kotvy motoru. Z výstupu souřadnicových převodníků, z nichž jeden je zpětnovazební snímač, jsou napětí U a U 0 přiváděna do porovnávacího zařízení, které generuje chybový signál DU, úměrný rozdílu napětí na jeho vstupech. Chybový signál je přiveden na vstup výkonového zesilovače, který v závislosti na znaménku a velikosti DU vydává proud I do vinutí elektromagnetu. Pokud se hodnota chyby stane nulovou, pak se proud ustálí na příslušné úrovni. Jakmile se výstupní spoj z toho či onoho důvodu pohne ze zadané polohy, aktuální hodnota se začne měnit tak, aby se vrátila do původní polohy. Pokud tedy řídicí systém postupně nastaví pohonu konečnou sadu souřadnic M zaznamenanou na softwarovém médiu, bude mít pohon M polohovacích bodů. Cyklické řídicí systémy mají obvykle dva polohovací body pro každou souřadnici (pro každý pohon). V prvních polohových systémech byl počet souřadnic omezen počtem potenciometrů, z nichž každý sloužil k uložení konkrétní souřadnice. Moderní ovladače umožňují specifikovat, ukládat a vydávat v binárním kódu téměř neomezený počet polohovacích bodů.

Obrázek 8 ukazuje kinematické schéma typického elektromechanického pohonu se systémem řízení obrysu. Takové pohony jsou široce používány u číslicově řízených strojů. Jako zpětnovazební snímače je použit tachogenerátor (snímač úhlové rychlosti) 6 a induktosyn (senzor lineárního posuvu) 7. Je zřejmé, že mechanismus uvedený na Obr. 8, lze ovládat polohovacím systémem (viz obr. 7).

Podle kinematického diagramu tedy nelze rozlišit mezi obrysovými a polohovými řídicími systémy. Faktem je, že v systému řízení obrysu si programovací zařízení pamatuje a nevytváří sadu souřadnic, ale spojitou funkci. Konturový systém je tedy v podstatě polohový systém s nekonečným počtem polohovacích bodů a řízenou dobou přechodu PO z jednoho bodu do druhého. V polohových a obrysových řídicích systémech existuje prvek přizpůsobení, tzn. mohou zajistit pohyb RO k danému bodu nebo jeho pohyb podle daného zákona s různými reakcemi na něj z okolí.

V praxi se však za adaptivní řídicí systémy považují takové systémy, které v závislosti na aktuální reakci okolí dokážou změnit algoritmus provozu stroje.

V praxi je při návrhu automatického stroje nebo automatické linky mimořádně důležité vybrat pohony mechanismů a řídicí systémy již ve fázi předběžného návrhu. Tento úkol je vícekriteriální. Pohony a řídicí systémy se obvykle vybírají podle následujících kritérií:

n náklady;

n spolehlivost;

n udržovatelnost;

n konstruktivní a technologická kontinuita;

n požární a výbuchová bezpečnost;

n hladina provozního hluku;

n odolnost proti elektromagnetickému rušení (platí pro řídicí systém);

n odolnost proti tvrdému záření (platí pro SU);

n hmotnostní a rozměrové charakteristiky.

Všechny pohony a řídicí systémy lze klasifikovat podle typu použité energie. Pohony moderních technologických strojů obvykle využívají: elektrickou energii (elektromechanické pohony), energii stlačeného vzduchu (pneumatické pohony), energii proudění kapaliny (hydraulické pohony), energii podtlaku (vakuové pohony), pohony se spalovacími motory. Někdy se u strojů používají kombinované pohony. Například: elektropneumatické, pneumohydraulické, elektrohydraulické atd. Stručné srovnávací charakteristiky hnacích motorů jsou uvedeny v tabulce 1. Při výběru pohonu je navíc třeba vzít v úvahu převodový mechanismus a jeho vlastnosti. Takže samotný motor může být levný, ale převodový mechanismus může být drahý, spolehlivost motoru může být vysoká, ale spolehlivost převodového mechanismu může být nízká a tak dále.

Nejdůležitějším aspektem výběru typu pohonu je kontinuita. Pokud je tedy například u nově navrženého stroje alespoň jeden z pohonů hydraulický, pak stojí za to přemýšlet o možnosti využití hydrauliky pro zbývající pracovní části. Pokud je hydraulika použita poprvé, pak musíme pamatovat na to, že bude vyžadovat instalaci vedle zařízení velmi drahé a rozměrově velké hydraulické stanice z hlediska hmotnostních a rozměrových parametrů. Totéž musí být provedeno s ohledem na pneumatiku. Někdy není rozumné pokládat pneumatickou linku nebo dokonce kupovat kompresor kvůli jednomu pneumatickému pohonu v jednom stroji. Při navrhování zařízení by se mělo zpravidla snažit používat stejný typ pohonů. V tomto případě je kromě výše uvedeného výrazně zjednodušena údržba a opravy. Hlubší srovnání různých typů pohonů a řídicích systémů lze provést až po studiu speciálních oborů.

Otázky pro sebeovládání

1. Co se nazývá nástroj automatizace technologických procesů ve vztahu k výrobě?

2. Vyjmenujte hlavní součásti automatického výrobního stroje.

3. Co sloužilo jako nosič programu v prvních cyklických automatech?

4. Jaký je vývoj automatických výrobních strojů?

5. Vyjmenujte typy řídicích systémů používaných v procesních zařízeních.

6. Co je uzavřený a otevřený řídicí systém?

7. Jaké jsou hlavní vlastnosti systému cyklického řízení?

8. Jaký je rozdíl mezi polohovým a obrysovým kontrolním systémem?

9. Které řídicí systémy se nazývají adaptivní?

10. Jaké jsou hlavní prvky pohonu stroje?

11. Podle jakých kritérií se klasifikují pohony strojů?

12. Vyjmenujte hlavní typy pohonů používaných v technologických strojích.

13. Vyjmenujte kritéria pro porovnání pohonů a řídicích systémů.

14. Uveďte příklad uzavřeného cyklického pohonu.

Jinak může být zpochybněna a smazána.
Tento článek můžete upravit přidáním odkazů na .
Tato značka je nastavena 1. srpna 2014.

Procesní automatizace- soubor metod a prostředků určených k realizaci systému nebo systémů, které umožňují řízení samotného technologického procesu bez přímé účasti osoby, nebo ponechání práva činit nejzodpovědnější rozhodnutí osobě.

Zpravidla v důsledku automatizace technologického procesu vzniká automatizovaný systém řízení procesu.

Základem automatizace technologických procesů je přerozdělení materiálových, energetických a informačních toků v souladu s přijatým kritériem řízení (optimalita). Jako hodnotící charakteristiku lze použít pojem úroveň (stupeň) automatizace

Částečná automatizace - automatizace jednotlivých zařízení, strojů, technologických operací. Provádí se tehdy, když je řízení procesů pro jejich složitost nebo pomíjivost pro člověka prakticky nedostupné. Provozní zařízení je zpravidla částečně automatizováno. Místní automatizace je široce používána v potravinářském průmyslu.

Integrovaná automatizace - zajišťuje automatizaci technologického úseku, dílny nebo podniku fungujícího jako jeden automatizovaný celek. Například elektrárny.

Plná automatizace je nejvyšší stupeň automatizace, ve kterém jsou všechny funkce řízení a řízení výroby (na podnikové úrovni) převedeny na technické prostředky. Na současné úrovni vývoje se plná automatizace prakticky nepoužívá, protože řídicí funkce zůstávají na člověku. Podniky v oblasti jaderné energie lze nazvat blízko plné automatizace.

Cíle automatizace

Hlavní cíle automatizace procesů jsou:

snížení počtu obslužného personálu;
zvýšení objemu výroby;
zvýšení efektivity výrobního procesu;
zlepšení kvality produktu;
snížení nákladů na suroviny;
zvýšení rytmu produkce;
zlepšená bezpečnost;
zvýšení šetrnosti k životnímu prostředí;
zvýšená účinnost.

Problémy automatizace a jejich řešení

Cílů je dosaženo řešením následujících úloh automatizace procesů:

zlepšení kvality regulace;
zvýšení faktoru dostupnosti zařízení;
zlepšení ergonomie operátorů procesů;
zajištění spolehlivosti informací o materiálových složkách používaných ve výrobě (včetně správy katalogů);
ukládání informací o průběhu technologického procesu a havarijních situacích.

Řešení problémů automatizace procesů se provádí pomocí:

implementace moderních automatizačních nástrojů.

Automatizace technologických procesů v rámci jednoho výrobního procesu umožňuje uspořádat základnu pro implementaci systémů řízení výroby a systémů řízení podniku.

Díky různým přístupům se rozlišuje automatizace následujících technologických procesů:

automatizace kontinuálních technologických procesů (Process Automation);
automatizace diskrétních technologických procesů (Factory Automation);
automatizace hybridních technologických procesů (Hybrid Automation).

Poznámky

Automatizace výroby předpokládá přítomnost spolehlivých, konstrukčně relativně jednoduchých a ovládacích strojů, mechanismů a zařízení.

Literatura

L. I. Selevtsov, Automatizace technologických procesů. Učebnice: Vydavatelské centrum "Akademie"

V. Yu Shishmarev, automatizace. Učebnice: Vydavatelské centrum "Akademie"

Plošná implementace automatizace je nejefektivnější cestou ke zvýšení produktivity práce.

Na mnoha zařízeních je pro organizaci správného technologického procesu nutné dlouhodobě udržovat nastavené hodnoty různých fyzikálních parametrů nebo je v průběhu času měnit podle určitého zákona. Vlivem různých vnějších vlivů na objekt se tyto parametry odchylují od stanovených. Obsluha nebo řidič musí ovlivňovat objekt tak, aby hodnoty řízených parametrů nepřesáhly přijatelné meze, tj. ovládat objekt. Jednotlivé funkce obsluhy mohou být vykonávány různými automatickými zařízeními. Jejich vliv na objekt se provádí na příkaz osoby, která sleduje stav parametrů. Tento typ ovládání se nazývá automatický. Pro úplné vyloučení osoby z procesu řízení musí být systém uzavřen: zařízení musí sledovat odchylku řízeného parametru a podle toho vydávat příkaz k ovládání objektu. Takový uzavřený řídicí systém se nazývá automatický řídicí systém (ACS).

První jednoduché automatické řídicí systémy pro udržování stanovených hodnot hladiny kapaliny, tlaku páry a rychlosti otáčení se objevily ve druhé polovině 18. s rozvojem parních strojů. Vytvoření prvních automatických regulátorů bylo intuitivní a bylo zásluhou jednotlivých vynálezců. Pro další vývoj automatizačních nástrojů byly potřeba metody pro výpočet automatických regulátorů. Již v druhé polovině 19. stol. vznikla harmonická teorie automatického řízení založená na matematických metodách. V dílech D.K. Maxwella „On Regulators“ (1866) a I.A. Vyshnegradského „O obecné teorii regulátorů“ (1876), „O regulátorech přímé akce“ (1876), regulátory a předmět regulace jsou poprvé považovány za jediný dynamický systém. Teorie automatické regulace se neustále rozšiřuje a prohlubuje.

Současnou etapu vývoje automatizace charakterizuje značná komplikace úloh automatického řízení: nárůst počtu regulovaných parametrů a propojení regulovaných objektů; zvýšení požadované přesnosti a rychlosti ovládání; rostoucí dálkové ovládání atd. Tyto problémy lze řešit pouze na základě moderních elektronických technologií, plošného zavádění mikroprocesorů a univerzálních počítačů.

Plošné zavádění automatizace do chladicích jednotek začalo až ve 20. století, ale již v 60. letech vznikaly velké, plně automatizované jednotky.

Pro řízení různých technologických procesů je nutné udržovat ve stanovených mezích a někdy podle určitého zákona měnit hodnotu jedné nebo více fyzikálních veličin současně. V tomto případě je nutné zajistit, aby nevznikaly nebezpečné provozní podmínky.

Zařízení, ve kterém probíhá proces vyžadující plynulou regulaci, se nazývá řízený objekt, zkráceně objekt (obr. 1a).

Fyzikální veličina, jejíž hodnota by neměla překročit určité meze, se nazývá řízený nebo nastavitelný parametr a označuje se písmenem X. Může to být teplota t, tlak p, hladina kapaliny H, relativní vlhkost? atd. Počáteční (nastavenou) hodnotu řízeného parametru označujeme jako X 0 . V důsledku vnějších vlivů na objekt se může skutečná hodnota X lišit od zadané X 0 . Velikost odchylky řízeného parametru od jeho počáteční hodnoty se nazývá nesoulad:

Vnější vliv na objekt, nezávislý na operátorovi a zvyšující nesoulad, se nazývá zatížení a označuje se Mn (nebo QH - když mluvíme o tepelném zatížení).

Pro snížení nesouososti je nutné působit na předmět proti zatížení. Organizovaný vliv na objekt, který snižuje nesoulad, se nazývá regulační vliv - M p (nebo Q P - pro tepelný vliv).

Hodnota parametru X (zejména X 0) zůstává konstantní pouze tehdy, když je řídicí akce rovna zatížení:

X = konst pouze pro M p = M n.

Toto je základní zákon regulace (jak manuální, tak automatické). Pro snížení kladného nesouladu je nutné, aby Mp byla větší v absolutní hodnotě než Mn. A naopak pro M p<М н рассогласование увеличивается.

Automatické systémy. Při ruční regulaci musí řidič pro změnu regulačního účinku někdy provést řadu úkonů (otevření nebo zavření ventilů, spouštění čerpadel, kompresorů, změna jejich výkonu atd.). Pokud jsou tyto operace prováděny automatickými zařízeními na příkaz osoby (například stisknutím tlačítka "Start"), pak se tento způsob provozu nazývá automatické řízení. Složité schéma takového ovládání je znázorněno na Obr. 1, b, prvky 1, 2, 3 a 4 transformují jeden fyzikální parametr na jiný, pohodlnější pro přenos na další prvek. Šipky ukazují směr vlivu. Vstupním signálem pro automatické řízení X ovládání může být stisknutí tlačítka, pohyb rukojetí reostatu apod. Pro zvýšení výkonu přenášeného signálu lze dodat jednotlivým prvkům dodatečnou energii E.

K ovládání objektu potřebuje řidič (operátor) nepřetržitě přijímat informace od objektu, tj. provádět kontrolu: změřit hodnotu řízeného parametru X a vypočítat hodnotu nesouladu? X. Tento proces lze také automatizovat (automatické řízení), tj. nainstalovat zařízení, která zobrazí, zaznamenají hodnotu X nebo dají signál, když X překročí přijatelné limity.

Informace přijaté z objektu (řetězec 5-7) se nazývá zpětná vazba a automatické řízení se nazývá přímá komunikace.

S automatickým ovládáním a automatickým ovládáním se operátorovi stačí podívat na zařízení a stisknout tlačítko. Je možné tento proces zautomatizovat a zcela se obejít bez operátora? Ukazuje se, že stačí přivést výstupní signál automatického řízení X na vstup automatického řízení (k prvku 1), aby se proces řízení stal plně automatizován. V tomto případě prvek 1 porovnává signál Xk s daným X3. Čím větší je nesoulad X, tím větší je rozdíl X ku - X3 a v souladu s tím se zvyšuje regulační účinek Mr.

Automatické řídicí systémy s uzavřeným okruhem vlivu, ve kterých je řídicí akce generována v závislosti na nesouladu, se nazývají automatický řídicí systém (ACS).

Automatické ovládací prvky (1--4) a monitorování (5--7) tvoří automatický regulátor, když je okruh uzavřen. Automatický řídicí systém se tedy skládá z objektu a automatického regulátoru (obr. 1, c). Automatický regulátor (nebo jednoduše regulátor) je zařízení, které vnímá nesoulad a působí na objekt tak, aby tento nesoulad omezilo.

Podle účelu ovlivňování objektu se rozlišují tyto řídicí systémy:

a) stabilizace,

b) software,

c) následovníci

d) optimalizace.

Stabilizační systémy udržují hodnotu řízeného parametru konstantní (ve stanovených mezích). Jejich nastavení je konstantní.

Softwarové systémy ovládací prvky mají nastavení, které se v průběhu času mění podle daného programu.

V sledovací systémy nastavení se neustále mění v závislosti na nějakém vnějším faktoru. V klimatizačních systémech je například výhodnější udržovat v horkých dnech vyšší teplotu v místnosti než v chladných dnech. Proto je vhodné průběžně měnit nastavení v závislosti na venkovní teplotě.

V optimalizace systémů Informace přijaté regulátorem z objektu a vnějšího prostředí jsou předzpracovány pro určení nejpříznivější hodnoty řízeného parametru. Nastavení se odpovídajícím způsobem změní.

Pro udržení nastavené hodnoty řízeného parametru X0 se kromě automatických řídicích systémů někdy používá systém automatického sledování zátěže (obr. 1d). V tomto systému regulátor vnímá změny zátěže, nikoli nesoulad, čímž zajišťuje spojitou rovnost M p = M n. Teoreticky to zajišťuje přesně to, že X 0 = konst. Prakticky vlivem různých vnějších vlivů na prvky regulátoru (rušení) však může dojít k porušení rovnosti M R = M n. Neshoda?X, která v tomto případě vzniká, se ukazuje být podstatně větší než v automatickém řídicím systému, protože v systému sledování zátěže není žádná zpětná vazba, tj. nereaguje na nesoulad?X.

Ve složitých automatických systémech (obr. 1, e) mohou být spolu s hlavními obvody (přímé a zpětnovazební) přídavné obvody dopředné a zpětné vazby. Pokud se směr přídavného řetězce shoduje s hlavním, pak se nazývá přímý (řetězce 1 a 4); pokud se směry vlivů neshodují, dochází k dodatečné zpětné vazbě (řetězce 2 a 3). Vstup automatického systému je považován za nastavovací akci a výstup je řízený parametr.

Kromě automatického udržování parametrů ve stanovených mezích je také nutné chránit instalace před nebezpečnými podmínkami, což zajišťují automatické ochranné systémy (APS). Mohou být preventivní nebo nouzové.

Preventivní ochrana působí na ovládací zařízení nebo jednotlivé prvky regulátoru před nástupem nebezpečného režimu. Pokud je například přerušen přívod vody do kondenzátoru, musí být kompresor zastaven bez čekání na nouzové zvýšení tlaku.

Nouzová ochrana zaznamená odchylku regulovaného parametru a když se jeho hodnota stane nebezpečnou, vypne jeden ze systémových uzlů, aby se nesoulad dále nezvyšoval. Když je spuštěna automatická ochrana, normální fungování automatického řídicího systému se zastaví a kontrolovaný parametr obvykle překročí přijatelné limity. Pokud se po spuštění ochrany kontrolovaný parametr vrátí do určené zóny, EPS může znovu zapnout deaktivovanou jednotku a řídicí systém pokračuje v normální činnosti (ochrana pro opakované použití).

U velkých objektů se častěji používá jednočinná autoochranná ochrana, to znamená, že po návratu řízeného parametru do povolené zóny již nejsou uzly vyřazené samotnou ochranou zapnuty.

SAZ je obvykle kombinován s alarmem (obecným nebo diferencovaným, tj. s uvedením důvodu spuštění). Výhody automatizace. Pro identifikaci výhod automatizace porovnejme jako příklad grafy teplotních změn v chladicí komoře s ručním a automatickým ovládáním (obr. 2). Nechte požadovanou teplotu v komoře od 0 do 2°C. Když teplota dosáhne 0°C (bod 1), řidič zastaví kompresor. Teplota začne stoupat, a když stoupne na přibližně 2°C, řidič znovu zapne kompresor (bod 2). Graf ukazuje, že v důsledku předčasného spuštění nebo zastavení kompresoru překročí teplota v komoře povolené limity (body 3, 4, 5). Při častém zvyšování teploty (sekce A) se snižuje přípustná trvanlivost a zhoršuje se kvalita výrobků podléhajících rychlé zkáze. Nízká teplota (sekce B) způsobuje vysychání produktů a někdy snižuje jejich chuť; Navíc další práce kompresoru plýtvá elektřinou a chladicí vodou, což způsobuje předčasné opotřebení kompresoru.

Při automatickém ovládání sepne teplotní relé a zastaví kompresor při 0 a +2 °C.

Zařízení také plní základní ochranné funkce spolehlivěji než lidé. Řidič si nemusí všimnout rychlého zvýšení tlaku v kondenzátoru (z důvodu ztráty dodávky vody), poruchy olejového čerpadla atd., ale zařízení na tyto poruchy reagují okamžitě. Pravda, v některých případech si problémy spíše všimne řidič, uslyší klepání ve vadném kompresoru a ucítí lokální únik čpavku. Nicméně provozní zkušenosti ukázaly, že automatické instalace fungují mnohem spolehlivěji.

Automatizace tedy poskytuje následující hlavní výhody:

1) zkrátí se čas strávený údržbou;

2) je přesněji dodržován požadovaný technologický režim;

3) snižují se provozní náklady (na elektřinu, vodu, opravy atd.);

4) zvyšuje se spolehlivost instalací.

Přes uvedené výhody je automatizace vhodná pouze v případech, kdy je to ekonomicky odůvodněné, tedy náklady spojené s automatizací jsou kompenzovány úsporami z její implementace. Dále je nutné automatizovat procesy, jejichž běžný provoz nelze ručním řízením zajistit: přesné technologické procesy, práce v nebezpečném nebo výbušném prostředí.

Automatická regulace má ze všech automatizačních procesů největší praktický význam. Proto dále uvažujeme především o automatických řídicích systémech, které jsou základem pro automatizaci chladicích jednotek.

Literatura

1. Automatizace technologických procesů ve výrobě potravin / Ed. E. B. Karpina.

2. Automatická zařízení, regulátory a řídicí stroje: Handbook / Ed. B. D. Kosharsky.

3. Petrov. I. K., Soloshchenko M. N., Carkov V. N. Zařízení a automatizační zařízení pro potravinářský průmysl: Příručka.

4. Automatizace technologických procesů v potravinářském průmyslu. Sokolov.

Vystudoval jste „automatizaci technologických procesů a výroby“, ale vůbec si neumíte představit, jakou práci budete dělat? Pravděpodobně to ukazuje na vážné mezery ve vašem vzdělání, ale zkusme problém společně pochopit. Používáme denně automatizované systémy aniž by si to uvědomovali.

Potřeba automatizace – existuje?

Jakýkoli výrobní proces je plýtvání zdroji. Díky novým technologiím a výrobním metodám můžeme ušetřit množství surovin a paliva, které jde do výroby produktů.

Ale co lidské zdroje? Koneckonců, vysoce kvalifikovaní specialisté mohou být využiti k realizaci dalších projektů a samotné ovládání dopravníku pracovníky je drahé potěšení, které zvyšuje cenu konečného produktu.

Tento problém byl částečně vyřešen před několika staletími s vynálezem parních strojů a výroby dopravníků. Ale i nyní má většina dílen v bývalém Sovětském svazu stále příliš mnoho pracovníků. A kromě dodatečných nákladů je to plné „lidského faktoru“, který je hlavní příčinou většiny problémů, které vznikají.

Inženýr nebo 5 dalších specializací?

Po získání diplomu po promoci můžete počítat s pozicí:

Inženýr.
Návrhář.
Návrhář.
Výzkumník.
Vedoucí oddělení vývoje.
Pracovník provozního oddělení.

Inženýrská profese byla v módě před 40 lety, ale nyní je málokdo připraven myslet hlavou a převzít odpovědnost. S diplomem budete samozřejmě velmi úzký specialista, mezi hlavní úkoly bude patřit implementace a vývoj nových systémů řízení a kontroly ve výrobě.

Nejčastěji ale stačí udržovat celý systém v provozuschopném stavu, opravovat drobné závady, které se objeví, a dále plánovat práci.

Případné projekty na optimalizaci nebo aktualizaci systému budou realizovány pod vedením přímých nadřízených, za úsilí celého oddělení. Takže se nebojte, hned první den nebudete nuceni vyvíjet něco inovativního nebo implementovat zcela nový způsob ovládání. Požadavky na specialisty jsou zcela přiměřené, mzdy závisí na regionu a odvětví.

Vývoj a návrh projektu.

U designéry a konstruktéryúkoly jsou trochu jiné. Už to dělají Nový projektů téměř ve všech fázích vývoje. V první řadě jsou tito zaměstnanci povinni formulovat a stanovit úkol.

Po stanovení cíle a rozsahu budoucí práce začnou sestavovat obecný plán realizace budoucího projektu. Teprve poté má projektant právo přistoupit k vypracování podrobnějších plánů, vývoji architektury a výběru prostředků.

A v konečné fázi bude nutné vypracovat dokumentaci pro stejné inženýry.

Práce designéra se příliš neliší od daného pracovního plánu, takže nemá smysl se na to zaměřovat. Můžeme jen říci, že představitelé těchto dvou profesí mají poněkud blíže k teorii a vědě, ale přesto si udržují přímé spojení s výrobou a jsou si dobře vědomi konečného produktu své práce.

Výzkumní pracovníci v oblasti automatizace výroby.

A teď je čas mluvit o těch, kteří mají rádi bílé pláště a vědecké laboratoře. Ve skutečnosti mluvíme o matematika v její nejčistší podobě. Návrh, tvorba a vylepšování modelů, nové algoritmy. Schopnost řešit takové teoretické problémy, někdy poněkud odtržené od reality, se projevuje i ve škole nebo na univerzitě. Pokud si toho na sobě všimnete, měli byste adekvátně posoudit své schopnosti a najít si místo ve výzkumném centru.

Nabídky od soukromých subjektů jsou více placené, ale většina společností bude vyžadovat všechna práva k výsledkům vaší duševní činnosti. Když pracujete ve vládní struktuře, můžete provádět vědecké aktivity a máte větší šanci získat nějaké uznání mezi svými kolegy. Jedinou otázkou je správně si nastavit priority.

Vedoucí pozice a osobní zodpovědnost.

S pozicí vedoucího oddělení nebo projektu můžete počítat ve dvou případech:

Pokus získat přízeň realizací svých ambicí a tužeb.
Vysoká míra zodpovědnosti a osobních dovedností.

Ihned po univerzitě vám první bod nebude vyhovovat, mladému specialistovi nebude důvěřováno seriózní místo a bez určitých zkušeností a znalostí se s ním nebudete moci vyrovnat. Ale bude problematické přesunout odpovědnost za neúspěch na někoho jiného.

Vězte tedy, že pokud budete své povinnosti plnit kvalitně a včas, můžete počítat s kariérním postupem, váš diplom to umožňuje. Žádné argumenty úřadů o nesouladu v úrovni vzdělání proto neobstojí. Ale přemýšlejte o tom, zda to stojí za to - odpovědnosti se zvýší a míra odpovědnosti se znatelně zvýší.

Odborníci z Fakulty automatizace technologických procesů a výroby vědí, s kým pracovat, již od prvních let. Nenechte se zahanbit, pokud se vám podařilo získat práci díky známým. Nikdo nebude držet zbytečného specialistu na odpovědné pozici, takže to není příliš pádný argument.

Video o profesi

Dále se ve videu v rámci programu „Specialisté budoucnosti“ rozebere, s kým po absolvování Fakulty automatizace technologických procesů a výroby spolupracovat. Jaké jsou nuance, klady a zápory této profese: