Автоматизація технологічних процесів і виробництв. Технології автоматизація виробництва

Впровадження на підприємства технічних засобів, що дозволяють автоматизувати виробничі процеси, є базовою умовою ефективної роботи. Різноманітність сучасних методів автоматизації розширює спектр їх застосування, при цьому витрати на механізацію, як правило, справджуються кінцевим результатом у вигляді збільшення обсягів виготовлюваної продукції, а також підвищення її якості.




Організації, які йдуть по шляху технологічного прогресу, займають провідні місця на ринку, забезпечують більш якісні трудові умови і мінімізують потреба в сировині. З цієї причини великі підприємства вже неможливо уявити без здійснення проектів по механізації – винятки стосуються лише дрібних ремесленнических виробництв, де автоматизація виробництва себе не виправдовує зважаючи принципового вибору на користь ручного виготовлення. Але і в таких випадках можливе часткове включення автоматики на деяких етапах виробництва.

Основні відомості про автоматизацію

У широкому сенсі автоматизація передбачає створення таких умов на виробництві, які дозволять без участі людини виконувати певні завдання з виготовлення та випуску продукції. При цьому роль оператора може полягати у вирішенні найбільш відповідальних завдань. В залежності від поставлених цілей, автоматизація технологічних процесів і виробництв може бути повною, частковою або комплексною. Вибір конкретної моделі визначається складністю технічної модернізації підприємства за рахунок автоматичної начинки.




На заводах і фабриках, де реалізована повна автоматизація, зазвичай механізованим і електронним системам управління передається весь функціонал по контролю над виробництвом. Такий підхід найбільш раціональний, якщо робочі режими не передбачають змін. У частковому вигляді автоматизація впроваджується на окремих етапах виробництва або при механізації автономного технічного компонента, не вимагаючи створення складної інфраструктури управління всім процесом. Комплексний рівень автоматизації виробництва зазвичай реалізується на певних ділянках – це може бути відділ, цех, лінія і т. д. Оператор в даному випадку контролює саму систему, не зачіпаючи безпосередній робочий процес.

Системи автоматизованого управління

Для початку важливо зазначити, що такі системи припускають повний контроль над підприємством, фабрикою чи заводом. Їх функції можуть поширюватися на конкретну одиницю обладнання, конвеєр, цех або виробничий ділянку. В даному випадку системи автоматизації технологічних процесів приймають і обробляють інформацію від об'єкта, що обслуговується, і на основі цих даних надають коригуючий вплив. Наприклад, якщо робота випускає комплексу не відповідає параметрам технологічних нормативів, система по спеціальним каналам змінить його робочі режими згідно вимогам.

Об'єкти автоматизації та їх параметри

Головним завданням при впровадженні засобів механізації виробництва є підтримання якісних параметрів роботи об'єкта, що у результаті позначиться і на характеристиках продукції. На сьогоднішній день фахівці намагаються не заглиблюватися в сутність технічних параметрів різних об'єктів, оскільки теоретично впровадження систем управління можливо на будь-якої складової частини виробництва. Якщо розглядати в цьому плані основи автоматизації технологічних процесів, то в перелік об'єктів механізації увійдуть ті ж цеху, конвеєри, різноманітні апарати та установки. Можна лише порівнювати ступеня складності впровадження автоматики, яка залежить від рівня та масштабу проекту. Щодо параметрів, з якими ведуть роботу автоматичні системи, можна виділити вхідні та вихідні показники. У першому випадку це фізичні характеристики продукції, а також властивості самого об'єкта. У другому – це безпосередньо якісні показники готового продукту.

Регулюють технічні засоби

Прилади, забезпечують регулювання, що застосовуються в системах автоматизації у вигляді спеціальних сигналізаторів. Залежно від призначення вони можуть відстежувати і керувати різними технологічними параметрами. Зокрема, автоматизація технологічних процесів і виробництв може включати сигналізатори температурних показників, тиску, характеристик потоку і т. д. Технічно прилади можуть бути реалізовані як бесшкальние пристрої з електричними контактними елементами на виході. Принцип роботи регулюючих сигналізаторів також різний. Якщо розглядати найбільш поширені температурні пристрою, то можна виділити манометричні, ртутні, біметалічні і терморезисторні моделі. Конструкційне виконання, як правило, обумовлюється принципом дії, але чималий вплив на нього чинять і умови роботи. В залежності від напрямку роботи підприємства, автоматизація технологічних процесів і виробництв може проектуватися з розрахунком на специфічні умови експлуатації. З цієї причини і регулюючі прилади розробляються з орієнтуванням на використання в умовах підвищеної вологості, фізичного тиску або на дію хімічних речовин.

Програмовані системи автоматизації

Якість управління та контролю виробничих процесів помітно підвищилася на тлі активного постачання підприємств обчислювальними пристроями і мікропроцесорами. З точки зору промислових потреб можливості програмованих технічних засобів дозволяють не тільки забезпечувати ефективне управління технологічними процесами, але й автоматизувати проектування, а також проводити виробничі випробування та експерименти. Пристрої ЕОМ, які застосовуються на сучасних підприємствах, в режимі реального часу вирішують завдання регулювання і управління технологічними процесами. Такі засоби автоматизації виробництва називаються обчислювальними комплексами працюють на принципі агрегатування. Системи включають до складу уніфіковані функціональні блоки і модулі, з яких можна складати різні конфігурації і пристосовувати комплекс до роботи в певних умовах.

Агрегати і механізми в системах автоматизації

Безпосереднє виконання робочих операцій беруть на себе електричні, гідравлічні і пневматичні пристрої. За принципом роботи класифікація передбачає функціональні та порційні механізми. У харчовій промисловості зазвичай реалізуються подібні технології. Автоматизація виробництва в цьому випадку передбачає впровадження електричних і пневматичних механізмів, конструкції яких можуть включати електроприводи та регулюючі органи.

Електродвигуни в системах автоматизації

Основу виконавчих механізмів нерідко формують електромотори. За типом управління вони можуть бути представлені в безконтактному і контактному виконаннях. Агрегати, які управляються від релейно-контактних приладів, при маніпуляціях оператором можуть змінювати напрямок руху робочих органів, але швидкість виконання операцій залишається незмінною. Якщо передбачається автоматизація і механізація технологічних процесів із застосуванням безконтактних пристроїв, то використовують напівпровідникові підсилювачі – електричні або магнітні.

Щити і пульти управління

Для встановлення обладнання, яке повинно забезпечувати управління і контроль виробничого процесу на підприємствах, монтуються спеціальні пульти і щити. На них розміщують прилади для автоматичного керування і регулювання, контрольно-вимірювальну апаратуру, захисні механізми, а також різні елементи комунікаційної інфраструктури. По конструкції такий щит може представляти собою металевий шафа або плоску панель, на якій і встановлюються засоби автоматизації. Пульт, у свою чергу, є центром для дистанційного управління – це свого роду диспетчерська або операторська зона. Важливо відзначити, що автоматизація технологічних процесів і виробництв має передбачати і доступ до обслуговування з боку персоналу. Саме ця функція багато в чому визначається пультами і щитами, що дозволяють вести розрахунки, оцінювати виробничі показники та в цілому відстежувати робочий процес.

Проектування систем автоматизації

Основним документом, який виступає керівництвом для технологічної модернізації виробництва з метою автоматизації, є схема. На ній відображається структура, параметри і характеристики пристроїв, які надалі виступатимуть засобами автоматичної механізації. У стандартному виконанні схема відображає наступні дані:

рівень (масштаб) автоматизації на конкретному підприємстві;

визначення параметрів роботи об'єкта, які повинні бути забезпечені засобами контролю і регулювання;

характеристики управління – повне, дистанційне, операторська;

можливості блокування виконавчих механізмів і агрегатів;

конфігурацію розташування технічних засобів, у тому числі на пультах і щитах.

Допоміжні засоби автоматизації

Незважаючи на другорядну роль, додаткові пристрої забезпечують важливі контрольні й керівні функції. Завдяки їм забезпечується та сама зв'язок між виконавчими пристроями і людиною. У плані оснащення допоміжними приладами автоматизація виробництва може передбачати кнопкові станції, реле управління, різні перемикачі та командні пульти. Існує безліч конструкцій і різновидів даних пристроїв, але всі вони орієнтовані на ергономічне і безпечне управління ключовими агрегатами на об'єкті.