Что такое промышленная автоматизация? Типы, уровни, преимущества

В этой статье мы увидим обзор промышленной автоматизации, каковы преимущества недостатков промышленной автоматизации, различные типы систем автоматизации, разные уровни в типичном приложении промышленной автоматизации и многое другое. Промышленная автоматизацияМотивация для промышленной автоматизацииУровни производственного процесса автоматизацииУровень супервизораУровень контроляУровень поляТипы систем промышленной автоматизацииФиксированная система автоматизацииПрограммируемая система автоматизацииГибкая система автоматизацииИнтегрированная система автоматизацииПреимущества и недостатки промышленной автоматизацииПреимуществаНедостаткиВнедрение чтобы помочь людям с различными задачами производства. Промышленный производственный процесс состоит из ряда машин, через которые проходит комбинация сырья. пройти и превратить в конечный продукт. Здесь термин «машина» может означать что угодно, например двигатель, дрель, конвейерную ленту и т. Д. которые относятся к электромеханическим устройствам или химическим машинам, таким как печи, сушилки, химические системы сжигания и т. д. Сегодня промышленная автоматизация взяла на себя производственный процесс в промышленности, и очень трудно представить производственную линию без систем автоматизации. Есть несколько факторов, которые приводят к внедрению системы автоматизации в промышленное производство, например, требование высокого качества продукции, высокие ожидания в отношении надежности продукции, крупносерийное производство и т. Д. Что такое промышленная автоматизация? Промышленная автоматизация - это процесс эксплуатации машин и т. Д. промышленное оборудование с помощью цифрового логического программирования и сокращения вмешательства человека в процесс принятия решений и ручного управления с помощью механизированного оборудования. Приведенное выше определение определенно не является простым для понимания, но давайте попробуем понять, что такое промышленная автоматизация с Пример для понимания промышленной автоматизации Рассмотрим ручной производственный процесс, когда оператор наблюдает за температурой печи. Предположим, что задача состоит в том, чтобы достичь определенной температуры и поддерживать эту температуру в течение примерно 30 минут. Таким образом, оператор должен сначала отрегулировать количество топлива в печь, управляя клапаном, чтобы поднять температуру до желаемого количества. После достижения необходимой температуры ее необходимо поддерживать, постоянно регулируя клапан, т. Е. увеличивайте или уменьшайте количество топлива в зависимости от температуры в течение следующих 30 минут. Теперь с промышленной автоматизацией весь процесс осуществляется без помощи оператора. Во-первых, это датчик температуры, расположенный рядом с духовкой, который сообщает температуру на компьютер. Теперь есть моторизованный клапан, который также управляется компьютером, для подачи топлива в печь. Основываясь на показаниях датчика температуры, компьютер сначала откроет клапан, чтобы подать больше топлива. Как только желаемая температура достигнута, клапан закрывается, но компьютер может открывать или закрывать клапан, даже для того, чтобы пропустить небольшое количество топлива, в зависимости от показаний температуры. Таймер в компьютере покажет, что по истечении 30 минут компьютер может полностью выключить систему. Приведенный выше пример может показаться расплывчатым, но он помогает понять, как может быть реализована типичная система промышленной автоматизации. В приведенном выше примере отсутствует человеческое вмешательство, и вся задача полностью выполняется системой автоматизации. Мотивация для промышленной автоматизации Термин «автоматизация» придуман инженером из Ford Motor Company, который был пионером в области промышленной автоматизации и производственной сборочной линии. . Вначале процесс промышленного производства основан на глазах, руках и мозге рабочего, в отличие от современных датчиков, исполнительных механизмов и компьютеров. Первоначально внедрение автоматизации в производственный процесс направлено на замену человека-рабочего на человека. самостоятельная машина. Изначально эти независимые машины должны были координироваться человеком-супервизором для бесперебойного производственного процесса, но с технологическими разработками в аналоговых и цифровых системах управления, микропроцессорах и ПЛК (программируемых логических контроллерах) и различных датчиках стало очень легко синхронизировать несколько независимые машины и процессы и достичь настоящей промышленной автоматизации. С развитием промышленной экономики бизнес-стратегии промышленной автоматизации также изменились с течением времени. В настоящее время основными мотивами для внедрения промышленной автоматизации являются: Увеличение производства Снижение затрат, особенно связанных с человеческими ресурсами Повышение качества продукта Эффективное использование сырья Снижение потребления энергии Увеличение прибыли бизнеса Есть несколько вторичных мотивов для использования автоматизации в процессе промышленного производства. например, обеспечение безопасной среды для оператора, снижение загрязнения окружающей среды и т. Типичное приложение промышленной автоматизации. Уровень супервизора На верхнем уровне иерархии уровень супервизора обычно состоит из промышленного ПК, который обычно доступен как настольный ПК, панельный ПК или ПК, установленный в стойке. Эти ПК работают под управлением стандартных операционных систем со специальным программным обеспечением, обычно предоставляемым поставщиком для управления производственными процессами. Основная цель программного обеспечения - визуализация процесса и параметризация. Для связи используется специальная промышленная сеть Ethernet, которая может быть гигабитной локальной сетью или любой беспроводной топологией (WLAN). Уровень управления Уровень управления - средний уровень в иерархии, и это уровень, на котором выполняются все программы, связанные с автоматизацией. Для этой цели, как правило, используются программируемые логические контроллеры или ПЛК, которые обеспечивают возможность вычислений в реальном времени. ПЛК обычно реализуются с использованием 16-битных или 32-битных микроконтроллеров и запускаются в проприетарной операционной системе для удовлетворения требований реального времени. ПЛК также могут взаимодействовать с несколькими устройствами ввода-вывода и могут обмениваться данными через различные протоколы связи, такие как CAN. Уровень поля Терминальное оборудование, такое как датчики и исполнительные механизмы, классифицируется по уровням поля в иерархии. Датчики, такие как температура, оптика, давление и т. Д. и приводы, такие как двигатели, клапаны, переключатели и т. д. подключены к ПЛК через полевую шину, и связь между устройством полевого уровня и его соответствующим ПЛК обычно основана на двухточечном соединении. Для связи используются как проводные, так и беспроводные сети, и с помощью этой связи ПЛК может также диагностировать и параметризовать различные компоненты. Кроме того, для системы промышленной автоматизации также требуются две основные системы. К ним относятся: Промышленные источники питания Безопасность и защита Требования к питанию различных систем на разных уровнях иерархии могут сильно отличаться. Например, ПЛК обычно работают от 24 В постоянного тока, в то время как тяжелые двигатели работают от однофазного или трехфазного переменного тока, поэтому для бесперебойной работы требуется широкий диапазон подходящего источника питания. Кроме того, должна быть обеспечена безопасность программного обеспечения, используемого для управления ПЛК, поскольку оно может быть легко изменено или повреждено. С учетом всех вышеупомянутых уровней и их соответствующих компонентов типичная система промышленной автоматизации будет иметь следующую структуру. Системы промышленной автоматизации Теперь, когда мы немного познакомились с компоновкой типичной системы промышленной автоматизации, давайте продолжим обсуждение различных типов систем промышленной автоматизации. Системы промышленной автоматизации обычно делятся на четыре типа: фиксированная система автоматизации; программируемая система автоматизации; гибкая система автоматизации; интегрированная система автоматизации; фиксированная система автоматизации. Стационарная система автоматизации обычно используется в процессах с непрерывным потоком, таких как конвейеры и системы массового производства. Программируемая система автоматизации В Программируемой системе автоматизации последовательность операций, а также конфигурацию оборудования можно изменять с помощью электронного управления. Эта система требует значительного количества времени и усилий для перепрограммирования машин и обычно используется в серийном производстве. Гибкая система автоматизации Гибкая система автоматизации обычно всегда контролируется компьютерами и часто внедряется там, где продукт часто меняется. Станки с ЧПУ являются лучшим примером для этой системы. Код, передаваемый оператором компьютеру, является уникальным для конкретной работы, и на основе кода машина приобретает необходимые инструменты и оборудование для производства. Интегрированная система автоматизации Интегрированная система автоматизации представляет собой набор независимых машин, процессов и данных, все работают синхронно под управлением единой системы управления для реализации системы автоматизации производственного процесса. CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), инструменты и машины с компьютерным управлением, роботы, краны и конвейеры - все они интегрированы с использованием комплексного планирования и управления производством. Преимущества и недостатки промышленной автоматизации. Работу можно легко заменить. Люди-операторы могут избежать работы в опасных производственных средах с экстремальными температурами, загрязнением, отравляющими элементами или радиоактивными веществами. Работы, которые трудны для обычного человека-оператора, могут быть легко выполнены. Эти задачи включают подъем тяжелых и больших грузов, работу с очень маленькими объектами и т. Д. Производство всегда происходит быстрее, а стоимость продукта значительно ниже (по сравнению с тем же продуктом, который производится вручную). Можно провести несколько проверок контроля качества. интегрированы в производственный процесс для обеспечения согласованности и единообразия. Экономика отрасли может быть значительно улучшена, что напрямую влияет на уровень жизни. Недостатки: Потеря рабочих мест. Поскольку большая часть работы выполняется машинами, потребность в ручном труде намного меньше. Все желаемые задачи не могут быть автоматизированы с использованием современных технологий. Например, изделия нестандартной формы и размера лучше оставить для ручной сборки. (Эта тенденция, похоже, меняется с появлением передовых компьютеров и алгоритмов.) Можно использовать автоматизацию для определенного процесса, т. Е.

Оставить сообщение 

Список сообщений