USD - 72,88 руб.
EUR - 85,49 руб.

Промышленная автоматизация: что это такое? (Основы и типы)

Промышленная автоматизация: что это такое? (Основы и типы)

В связи с быстрым развитием технологий все промышленные технологические системы, заводы, оборудование, испытательные центры и т. Д. Превратились из механизации в автоматизацию. Система механизации требует вмешательства человека для управления механизмами с ручным приводом. По мере развития новых и эффективных технологий управления компьютеризованное автоматическое управление обусловлено необходимостью обеспечения высокой точности, качества, точности и производительности промышленных процессов.
Автоматизация - это шаг за пределы механизации, в которой используются устройства с высокими возможностями управления для эффективного производства или производственных процессов.

Что такое промышленная автоматизация

Промышленная автоматизация - это использование устройств управления, таких как ПК / ПЛК / PAC и т. Д., Для управления производственными процессами и оборудованием, устраняя как можно больше трудозатрат и заменяя опасные сборочные операции автоматизированными. Промышленная автоматизация тесно связана с контрольной техникой.

Автоматизация - это широкий термин, применяемый к любому механизму, который движется сам по себе или самодиктуется. Слово «автоматизация» происходит от древнегреческих слов Auto (означает « я ») Matos (означает « движение »). По сравнению с ручными системами, системы автоматизации обеспечивают превосходные характеристики с точки зрения точности, мощности и скорости работы.
При управлении промышленной автоматикой можно одновременно измерять большое количество переменных процесса, таких как температура, расход, давление, расстояние и уровни жидкости. Все эти переменные собираются, обрабатываются и контролируются сложными микропроцессорными системами или контроллерами обработки данных на базе ПК.

Системы управления являются неотъемлемой частью системы автоматизации. Различные типы методов управления с обратной связью обеспечивают соответствие переменных процесса заданным значениям. В дополнение к этой базовой функции, система автоматизации использует различные другие функции, такие как вычисление уставок для систем управления, запуск или останов установки, мониторинг производительности системы, планирование оборудования и т. Д. Системы управления в сочетании с мониторингом адаптированы к операционной среде в промышленности позволяют создать гибкую, эффективную и надежную производственную систему.

Автоматизированная система требует специальных аппаратных и программных продуктов для внедрения систем управления и мониторинга. В последние годы ряд таких продуктов был разработан различными поставщиками, которые предоставляют свои специализированные программные и аппаратные продукты. Некоторые из этих поставщиков - Siemens, ABB, AB, National Instruments, Omron и так далее.

Типы промышленной автоматизации

Промышленная автоматизация - это использование компьютеров и систем, управляемых оборудованием, для управления различными производственными операциями в хорошо контролируемой манере. В зависимости от выполняемых операций системы промышленной автоматизации в основном подразделяются на два типа, а именно: автоматизация технологических процессов и автоматизация производства.

Автоматизация технологических процессовВ перерабатывающей промышленности продукт получается в результате многих химических процессов, в которых используется определенное сырье. Некоторыми отраслями промышленности являются фармацевтическая, нефтехимическая, цементная, бумажная и т. Д. Таким образом, весь производственный процесс автоматизирован для обеспечения высококачественного, более производительного и высоконадежного управления физическими параметрами процесса.

На приведенном выше рисунке показана иерархия системы автоматизации процессов. Он состоит из различных слоев, представляющих широко распространенные компоненты на технологическом предприятии.

Уровень 0 или завод: этот уровень состоит из машин, наиболее близких к процессам. В этом случае датчики и исполнительные механизмы используются для преобразования сигналов от машин и физических переменных с целью анализа и создания управляющих сигналов.
Прямое управление процессом: на этом уровне автоматические контроллеры и системы мониторинга получают информацию о процессе от датчиков и, соответственно, приводят в действие системы исполнительных механизмов. Некоторые из задач этого уровня:
  • Получение данных
  • Мониторинг растений
  • Дара проверка
  • Управление разомкнутым и замкнутым контуром
  • Составление отчетов
Контроль за установкой: этот уровень управляет автоматическими контроллерами, устанавливая целевые или заданные значения. Он заботится об оборудовании управления для оптимального управления технологическим процессом. Некоторые из задач этого уровня:
  • Производительность мониторинга завода
  • Оптимальный контроль процесса
  • Координация завода
  • Обнаружение сбоев и т. Д.
Планирование производства и контроль: этот уровень решает проблемы принятия решений, такие как распределение ресурсов, производственные цели, управление техническим обслуживанием и т. Д. К задачам этого уровня относятся:
  • Отгрузка продукции
  • Управление запасами
  • Производственный надзор, производственная отчетность и др.
Управление предприятием: это более высокий уровень автоматизации технологического предприятия. Он занимается больше коммерческой деятельностью, чем технической деятельностью. К задачам этого уровня относятся:
  • Анализ рынка и клиентов
  • Статистика заказов и продаж
  • Производственное планирование
  • Емкость и остаток заказа и т. Д.

Система автоматизации производства

Обрабатывающие отрасли производят продукцию из материалов с помощью машин / робототехники. Некоторые из этих отраслей обрабатывающей промышленности включают текстиль и одежду, стекло и керамику, продукты питания и напитки, производство бумаги и т. Д. Новые тенденции в производственных системах заключаются в использовании систем автоматизации на всех этапах, таких как обработка материалов, механическая обработка, сборка, контроль и упаковка. С помощью автоматизированного управления и промышленных роботизированных систем автоматизация производства становится очень гибкой и эффективной.
На рисунке ниже показана иерархия системы автоматизации производства, в которой все функциональные уровни автоматизированы с использованием различных инструментов автоматизации.

Ниже приводится объяснение каждого уровня в иерархии системы автоматизации производства:
Уровень машинного оборудования: на этом уровне различные чувствительные и исполнительные устройства контролируют производственный процесс. Это инструментальный уровень управления машиной. Задачи этого уровня включают сбор данных, проверку сигналов и управление машиной.

Уровень ячейки или группы: это еще один уровень автоматизации, на котором координируется работа группы машин в производственных ячейках. Для такого управления машинами используются различные автоматизированные контроллеры, такие как ПЛК.
Уровень цеха: это контролирующий автоматизированный уровень, на котором осуществляется контроль и координация нескольких производственных ячеек.

Уровень предприятия: этот уровень автоматизации выполняет действия по производственному мониторингу, контролю, планированию и т. Д. ЧМИ, используемые на этом уровне, позволяют удаленно контролировать все переменные производственного процесса.
Уровень предприятия: на этом уровне выполняются все действия, связанные с управлением, такие как планирование и составление графиков производства и т. Д.

Оборудование для промышленной автоматизации

Промышленная автоматизация (IA) - это интегрированная, гибкая и недорогая системная платформа, которая состоит из различного оборудования и элементов, которые выполняют широкий спектр функций, таких как обнаружение, управление, наблюдение и мониторинг, связанных с производственными процессами. На рисунке ниже показана структура промышленной автоматизации, которая описывает различные функциональные элементы IA.

Чувствительные и исполнительные элементы

Эти датчики или чувствительные элементы преобразование переменных физических процессов , такие как поток, давление, температура и т.д. , в электрическую или пневматическую форму. Различные датчики, включая термопары, резистивные датчики температуры (RTD), тензодатчики .и т. д. Сигналы от этих датчиков используются для обработки, анализа и принятия решений с целью получения управляющего вывода. Реализованы различные методы управления для получения требуемых выходных данных путем сравнения текущей измеренной переменной процесса с установленными значениями. Наконец, контроллеры выдают вычисленные выходные данные и используются в качестве входных электрических или пневматических сигналов для исполнительных элементов. Приводы преобразуют электрические или пневматические сигналы в физические параметры процесса. Некоторые из приводов включают регулирующие клапаны, реле, двигатели и т. Д.

Особая категория инструментов - это интеллектуальные инструменты, которые представляют собой интегрированные системы чувствительных или исполнительных элементов с возможностью связи с полевыми шинами. Эти интеллектуальные устройства состоят из схемы формирования сигнала внутри и упрощают подключение непосредственно к каналу связи в системе промышленной шины .

Элементы системы управления

Это микропроцессорные электронные контроллеры или просто промышленные компьютеры, которые принимают сигналы от различных датчиков, а также командные сигналы от систем наблюдения или от людей-операторов. Эти контроллеры могут быть системами непрерывного управления или последовательного / логического управления в зависимости от структуры характера управления. Контроллер обрабатывает значения измерений и контрольные значения и, в зависимости от структуры управления, выдает управляющий сигнал для различных исполнительных устройств.

Современный тип устройства управления, используемого в системах автоматизации, - это программируемый логический контроллер (ПЛК). ПЛК поставляются со специальным программным обеспечением, поэтому их можно запрограммировать на выполнение соответствующих операций управления. ПЛК имеют прочные модули ЦП, цифрового ввода-вывода, аналогового ввода-вывода и коммуникационные модули, поэтому они могут работать в промышленных условиях для управления различными параметрами процесса.

Человеко-машинный интерфейс или интерфейс оператора - это графический интерфейс для операторов, который отображает информацию о процессе, такую как состояние переменных процесса, запись результатов в базу данных, генерирование сигналов тревоги и т. Д. SCADA - это один из графических пользовательских интерфейсов, который удаленно управляет производственными операциями. . Кроме того, распределенные системы управления (DCS) предоставляют собственный HMI для графического отображения различных промышленных параметров.

Элементы диспетчерского управления

Система диспетчерского управления выполняет контроль более высокого уровня над автоматическими контроллерами, которые дополнительно контролируют более мелкие подсистемы. Основными элементами этого уровня являются ПК технологических станций и человеко-машинные интерфейсы. Эти ПК с технологической станцией отвечают за такие функции, как вычисление уставок, мониторинг производительности, диагностику, запуск, выключение и другие аварийные операции.

Человеко-машинный интерфейс или интерфейс оператора - это графический интерфейс для операторов, который отображает информацию о процессе, такую как состояние переменных процесса, запись результатов в базу данных, генерирование сигналов тревоги и т. Д. SCADA - это один из графических пользовательских интерфейсов, который удаленно управляет производственными операциями. . Кроме того, распределенные системы управления (DCS) предоставляют собственный HMI для графического отображения различных промышленных параметров.

Преимущества промышленной автоматизации

Производители сталкиваются с множеством проблем в сегодняшней глобальной конкурентной среде бизнеса. Некоторые из этих проблем включают суровые производственные условия ( в мире, в котором все больше внимания уделяется безопасности - и это правильно ), усложняющиеся цепочки поставок, соответствие последним стандартам энергоэффективности и конкуренция с компаниями с очень небольшими предельными затратами.

Многие из этих причин подталкивают производителей к промышленной автоматизации. Преимущества промышленной автоматизации:
  • Повышение производительности труда
  • Повышение качества продукции
  • Снижение затрат на рабочую силу или производство
  • Уменьшение количества рутинных ручных задач
  • Повышенная безопасность
  • Вспомогательное удаление мониторинга

Повышение производительности труда

Автоматизация увеличивает производительность за счет увеличения выпуска продукции при заданных затратах труда. Рабочие-люди не могут работать долгие часы без потери точности. С другой стороны, без ущерба для точности, автоматизированные системы управления способны работать долгие часы. Отсюда повышенная производительность и эффективность затраченного труда в час.

Повышение качества продукции

Одним из главных преимуществ автоматизации является снижение доли брака. При ручном управлении производственным процессом возможен компромисс в отношении характеристик качества продукта. Но система автоматизации выполняет операции с большим соответствием и единообразием спецификациям качества. С помощью систем автоматизации производственные процессы контролируются и контролируются на всех этапах, чтобы производить качественный конечный продукт.

Снижение затрат на рабочую силу или производство

Автоматизированные системы помогают отраслям значительно экономить в долгосрочной перспективе, заменяя человеческий труд автоматизированным оборудованием, что снижает себестоимость единицы продукции. Оборудование автоматизации, работающее бесперебойно или равномерно 24 часа в сутки 7 дней в неделю, не только увеличивает производительность, но и, как следствие, приводит к отличной окупаемости инвестиций за счет экономии заработной платы, затрат на рабочую силу, пенсий и расходов с сотрудниками. Автоматизированная система также сокращает нехватку рабочей силы, заменяя рабочую силу автоматизированными операциями.

Сокращение количества рутинных ручных задач

Во многих промышленных приложениях переменные процесса, такие как температура, уровень жидкости, давление и т. Д., Должны периодически контролироваться в качестве рутинной задачи для поддержания заданных уровней. Таким образом, система автоматизации создает автоматические рабочие условия, используя системы управления с обратной связью.

Повышенная безопасность

Благодаря внедрению автоматизированной системы работа становится более безопасной за счет перевода работника с места активного участия в процессе на контролирующую роль. Автоматизированные машины могут работать во взрывоопасных и других экстремальных условиях. Кроме того, в этих системах вместо людей-рабочих используются промышленные роботы, особенно в опасных для жизни условиях (химические и высокотемпературные условия). Таким образом, система промышленной автоматизации предотвращает несчастные случаи и травмы рабочих.

Помощь в удаленном мониторинге

Большинством производственных операций необходимо управлять дистанционно для удобного и удаленного мониторинга и управления параметрами процесса. В таких случаях автоматизированные системы обеспечивают связь между технологической зоной и зоной наблюдения (мониторинг и контроль), тем самым позволяя операторам контролировать и контролировать производственные процессы из удаленного места. Лучший примером этого пульта дистанционного управления является автоматизированной электрической мощностью управления сеткой.
Автор: Александр Гришин
1-09-2021, 18:40
Кредит наличными
Кредит наличными
Бесплатный сервис по подбору потребительских кредитов
Комментарии (0) :
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Лучшие предложения