Общие сведения о средствах автоматизации
Технологические средства автоматизации (далее ТСА) - это широкий спектр приборов, устройств и механизмов, предназначенных для осуществления действий без участия человека.
Для ТСА характерна междисциплинарность - как правило проектирование ТСА-систем подразумевает наличие знаний из разных сфер (схемотехника), теория систем, специфика производства, программирование.
Основная цель создания ТСА-систем варьируется от ситуации к ситуации, но в целом можно выделить следующие общие цели:
- выполнение работ с высокими требованиями к результату,
- увеличение эффективности производства,
- уменьшение количества рабочего персонала,
- уменьшение расходов на производство,
- улучшение контроля над производством,
- уменьшение экологической опасности для человека,
- выполнение работ в специфических средах и масштабах.
Следствием целей являются задачи, выполняемые ТСА:
- организация производственных линий,
- проектирование ТСА-систем,
- расчет технологических итераций,
- создание программного обеспечения для ТСА-систем,
- обучение персонала работе с ТСА-системами,
- составление схем, описывающих взаимное влияние ТСА-систем и окружающей среды,
- создание систем по предупреждению чрезвычайных ситуаций.
Структура ТСА
В современном мире достижение целей и выполнение задач ТСА осуществляется путем использования робототехники, нейросетей, программных алгоритмов и т. д. В целом же, в ТСА-системе можно выделить:
- Подсистему реализации технологического процесса.
- Подсистему управления.
Подсистемы реализации технологического процесса
Для выполнения работы зачастую используют электрические машины, пневмо- и гидросистемы. Реже встречаются механические варианты. В наиболее удачных системах используются комбинированные варианты.
На рисунке 1 представлен автоматизированный комплекс для сборки самолета. В данном комплексе используются различные гидро-, пневмо-, механо- и электроэлементы.
Рисунок 1. Автоматизированный комплекс для сборки самолета. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Также к ТСА-системам можно отнести системы контроля состояния атомных станций.
В подсистеме реализации технологического процесса можно выделить следующие элементы:
- датчики;
- рабочие механизмы;
- регулирующие приборы и устройства;
- элементы систем связи;
- регистраторы и приборы для демонстрации показателей;
- элементы систем аналогового и цифрового различения;
- модули сбора и первичной обработки данных и контроля состояния технологического объекта управления (ТОУ);
- модульные системы гальвано-развязки и нормализации сигналов;
- последовательные и комбинированные логические подсистемы;
Подсистема управления ТСА
Подсистема управления как правило представлена в виде различных комплексов программного обеспечения и сопутствующего «железа». Компьютер с предварительно установленным программным обеспечением подключается к подсистеме реализации технологического процесса.
Частным примером подсистемы управления может послужить Supervisory Control And Data Acquisition (переводится как диспетчерское управление и сбор данных), сокращенно SCADA.
SCADA - это программный комплекс, выполняющий функции разработки и обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления.
SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д.
SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реально м времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC/DDE серверы. Программный код может быть как написан на одном из языков программирования, так и сгенерирован в среде проектирования.
Применение ТСА
В современном мире ТСА широко применяются на всех видах производств и в торговле (добыча полезных ископаемых, производство продуктов питания, производство электроэнергии, магазины, судебное делопроизводство и даже государственные органы).
Например в производстве автомобилей ТСА представляет собой сумму робототехники и системы управления. Прямо на конвейере, где осуществляется сборка тех или иных узлов, работают т. н. роботы-манипуляторы.
В случае добычи полезных ископаемых можно привести в пример нефтяные вышки. Если говорить о производстве продуктов питания, то прежде всего это центрифуги, химические операции очистки и термообработка.
Пример ТСА
Технологические средства автоматизации могут принимать совершенно разные формы. Одним из ярких примеров являются пневматические системы, часто называемые «пневмоникой» по аналогии с электроникой.
Работа пневматических элементов совершается за счет аэродинамических взаимодействий газов и газообразных смесей. Следствием этого является различение между собой активных и пассивных элементов. Пневматический элемент называется активным в случае, если к нему подводится источник давления. В противоположном случае - пассивным.
Отличительной особенностью пневмоники является низкая стоимость производства элементов, а жесткостью пневматических систем легко манипулировать путем подбора материалов.
Для создания пневматической ТСА так же, как и для электрической, используют специальные схемы, называющиеся «пневмосхемы». Пример такой схемы можно увидеть на рисунке 2.
Рисунок 2. Частный пример пневмосхемы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Технологические средства автоматизации представляют собой широчайший спектр приборов и устройств. Они находят свое применение во всех сферах современной жизни и без ТСА была бы невозможна реализация многих технологических операций.
