Современный уровень прогресса неразрывно связан с автоматикой – точной научной дисциплиной, предметом изучения которой являются методы и средства, направленные на частичное или полное исключение человеческого фактора из управления техническими объектами и процессами. В более узком понимании автоматика определяется как совокупность устройств и механизмов, функционирующих без непосредственного участия человека.
Автоматика как наука базируется на теории автоматического управления, в рамках которой исследуются свойства систем автоматизированного управления и разрабатываются теоретические основы их построения и расчета.
Компания Р2С специализируется на разработке решений в области автоматизации силовых установок, вентиляционного оборудования, систем отопления и т.п. Наши инженеры готовы ответить на любые ваши вопросы – обращайтесь с радостью поможем!
Основные понятия автоматики:
Принцип функционирования системы автоматического управления
Любое автоматическое управляющее устройство включает в себя комплекс отдельных взаимосвязанных элементов, решающих задачу преобразования и последующей передачи энергии, получаемой из окружающей среды или от предыдущего элемента.
Элементы автоматики – это законченные конструктивные устройства, самостоятельно выполняющие функции преобразования сигнала в системах автоматического управления. В качестве сигналов обычно выступают механические или электрические величины: давление жидкости или сжатого газа, напряжение, постоянный ток и другие.
Сигналы могут возникать как следствие протекающих в ходе управления процессов и выражаться в изменении напряжения, силы тока, температуры, давления и других показателей либо вырабатываться чувствительными элементами (датчиками).
Результатом будет являться заранее запрограммированное в системе действие элементов автоматизации.
Сигнал подлежит обработке посредством преобразования по следующим параметрам:
Обработанный сигнал подается на автоматическое управляющее устройство, которое в соответствии с заданным алгоритмом работы осуществляет воздействие на объект управления.
Сертификация изделий автоматики
Все автоматические устройства подлежат обязательной или добровольной сертификации – процедуре проверки на соответствие заявленным характеристикам, результаты которой отображаются в существующих нормативных документах.
Обязательными являются следующие виды документов:
В настоящий момент ситуация с прохождением сертификации в Российской Федерации несколько усложнена вследствие проведения реформы технического регулирования и скорым вступлением в силу наднациональных технических регламентов, связанных с развитием Таможенного союза.
Ведущие производители средств автоматизации
Среди лидеров рынка средств автоматизации можно выделить следующие компании:
Автоматизация технологических процессов
Автоматизация производственных процессов – основное направление, по которому в настоящее время продвигается производство во всем мире. Все, что раньше выполнялось самим человеком, его функции, не только физические, но и интеллектуальные, постепенно переходят к технике, которая сама выполняет технологические циклы и осуществляет контроль за ними. Вот такое теперь генеральное русло современных технологий. Роль человека во многих отраслях уже сводится лишь к контролеру за автоматическим контролером.
В общем случае под понятием «управление технологическим процессом» понимают совокупность операций, необходимых для пуска, остановки процесса, а также поддержания или изменения в требуемом направлении физических величин (показателей процесса). Осуществляющие технологические процессы отдельные машины, агрегаты, аппараты, устройства, комплексы машин и аппаратов, которыми необходимо управлять, в автоматике называют объектами управления или управляемыми объектами. Управляемые объекты весьма разнообразны по своему назначению.
Автоматизация технологических процессов – замена физического труда человека, затрачиваемого на управление механизмами и машинами, работой специальных устройств, обеспечивающих это управление (регулирование различных параметров, получение заданной производительности и качества продукта без вмешательства человека).
Автоматизация производственных процессов позволяет во много раз увеличивать производительность труда, повышать его безопасность, экологичность, улучшать качество продукции и более рационально использовать производственные ресурсы, в том числе, и человеческий потенциал.
Автоматизация технологических процессов и производств не означает, что эти процессы возможны без труда человека. Труд людей и сегодня остается основой производства, меняется лишь его характер и содержание. На человека ложатся функции конструирования автоматических устройств, их периодической наладки, разработки и введения программ, что требует высокой квалификации специалистов, а в целом труд людей становится более сложным.
Любой технологический процесс создается и осуществляется для получения конкретной цели. Изготовления конечной продукции, или же для получения промежуточного результата. Так целью автоматизированного производства может быть сортировка, транспортировка, упаковка изделия. Автоматизация производства может быть полной, комплексной и частичной.
Частичная автоматизация имеет место, когда в автоматическом режиме осуществляется одна операция или отдельный цикл производства. При этом допускается ограниченное участие в нем человека. Чаще всего частичная автоматизация имеет место, когда процесс протекает слишком быстро для того, чтобы сам человек мог в нем полноценно участвовать, при этом достаточно примитивные механические устройства, приводящиеся в движение при помощи электрического оборудования, отлично с ним справляются.
Комплексная автоматизация должна охватывать отдельный крупный участок производства, это может быть отдельный цех, электростанция. В этом случае все производство действует в режиме единого взаимосвязанного автоматизированного комплекса. Комплексная автоматизация производственных процессов целесообразна не всегда. Ее область применения – современное высокоразвитое производство, на котором используется чрезвычайно надежное оборудование.
Поломка одного из станков или агрегата тут же останавливает весь производственный цикл. Такое производство должно обладать саморегуляцией и самоорганизацией, которая осуществляется по предварительно созданной программе. При этом человек принимает участие в производственном процессе лишь в качестве постоянного контролера, отслеживающего состояние всей системы и отдельных ее частей, вмешивается в производство для пуска-запуска и при возникновении внештатных ситуаций, или при угрозе такого возникновения.
Все возможные отклонения от нормы должны быть предварительно предусмотрены, и разработаны системы защиты от них. Также полная автоматизация необходима для работ, которые могут угрожать жизни человека, его здоровью или же проводятся в недоступных для него местах – под водой, в агрессивной среде, в космосе.
Каждая система состоит из компонентов, которые выполняют определенные функции. В автоматизированной системе датчики снимают показания и передают для принятия решения по управлению системой, команду выполняет уже привод. Чаще всего это электрическое оборудование, так как именно при помощи электрического тока целесообразнее выполнять команды.
Следует разделять автоматизированные систему управления и автоматические. При автоматизированной системе управления датчики передают показания на пульт оператору, а он уже, приняв решение, передает команду исполнительному оборудованию. При автоматической системе – сигнал анализируется уже электронными устройствами, они же, приняв решение, дают команду устройствам-исполнителям.
Участие человека в автоматических системах все же необходимо, пусть и в качестве контролера. Он имеет возможность вмешаться в технологический процесс в любой момент, откорректировать его или же остановить.
Так, может выйти из строя датчик температуры и подавать неправильные показания. Электроника в таком случае, будет воспринимать его данные, как достоверные, не подвергая их сомнению.
Человеческий разум во много раз превосходит возможности электронных устройств, хотя по быстроте реагирования уступает им. Оператор, может понять, что датчик неисправен, оценить риски, и просто отключить его, не прерывая процесс. При этом он должен быть полностью уверен в том, что это не приведет к аварии. Принять решение ему помогает опыт и интуиция, недоступные машинам.
Такое точечное вмешательство в автоматические системы не несет с собой серьезных рисков, если решение принимает профессионал. Однако, отключение всей автоматики и перевод системы в режим ручного управления чреват серьезными последствиями из-за того, что человек не может быстро реагировать на изменение обстановки.
Классический пример – авария на Чернобыльской атомной электростанции, ставшая самой масштабной техногенной катастрофой прошлого века. Она произошла именно из-за отключения автоматического режима, когда уже разработанные программы по предотвращению аварийных ситуаций не могли влиять на развитие обстановки в реакторе станции.
Автоматизация отдельных процессов началась в промышленности еще в девятнадцатом веке. Достаточно вспомнить автоматический центробежный регулятор для паровых машин конструкции Уатта. Но лишь с началом промышленного использования электричества стала возможной более широкая автоматизация уже не отдельных процессов, а целых технологических циклов. Связано это с тем, что до этого механическое усилие на станки передавалось с помощью трансмиссий и приводов.
В России – тогда еще в СССР, первые шаги в этом направлении были сделаны в 30-40-е годы прошлого века. Впервые автоматические станки были использованы в производстве деталей для подшипников. Затем появилось первое в мире полностью автоматизированное производство поршней для тракторных двигателей.
Технологические циклы соединились в единый автоматизированный процесс, начинавшийся с загрузки сырья и заканчивающийся упаковкой готовых деталей. Это стало возможно, благодаря широкому применению современного на то время электрооборудования, различных реле, дистанционных выключателей, и конечно же, приводов.
И только появление первых электронно-вычислительных машин позволило выйти на новый уровень автоматизации. Теперь уже технологический процесс перестал рассматриваться, как просто совокупность отдельных операций, которые нужно совершать в определенной последовательности для получения результата. Теперь весь процесс стал единым целым.
В настоящее время автоматические системы управления не только ведут производственный процесс, но также контролируют его, отслеживают возникновение внештатных и аварийных ситуаций. Они запускают и останавливают технологическое оборудование, отслеживают перегрузки, отрабатывают действия в случае аварий.
В последнее время автоматические системы управления позволяют достаточно легко перестраивать оборудование на производство новой продукции. Это уже целая система, состоящая из отдельных автоматических многорежимных систем, соединенных с центральным компьютером, который увязывает их в единую сеть, и выдает задания для исполнения.
Каждая подсистема является отдельным компьютером со своим программным обеспечением, предназначенным для выполнения собственных задач. Это уже гибкие производственные модули. Гибкими их называют потому, что их можно перенастроить на другие технологические процессы и тем самым расширять производство, версифицировать его.
Вершиной автоматизированного производства являются промышленные роботы. Автоматизация пронизало производство сверху донизу. Автоматически работают транспортная линия по доставке сырья для производства. Автоматизировано управление и проектирование. Человеческий опыт и интеллект используется лишь там, где его не может заменить электроника.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
АВТОМАТИКА
автоматика ж. 1) Отрасль науки и техники, связанная с разработкой теории и методов автоматизации в сфере производства или управления. 2) Совокупность механизмов и устройств, действующих автоматически, без непосредственного участия человека.
автоматика
ж.
1. (отрасль науки и техники) automation
2. (механизмы) automated mechanisms pl., automatic machinery devices
[Краткий словарь метрологических терминов и определений. http:// ПРОМПРИБОР.рф]
Автоматика – раздел науки и техники, занимающийся изучением, исследованием, разработкой и использованием автоматически действующих устройств и систем.
[Автоматизация процессов. Электронный курс. Национальная учебная программа по электронике и автоматике. Влади Пурро, Алексей Седжакин, Таллиннский Политехник. 2013]
Автоматика — называется отрасль науки, изучающая теорию и принципы построения систем управления производственными процессами, действующих без непосредственного участия человека. Как область науки, автоматизация возникла на базе теории автоматического регулирования, основы которой были заложены в работах Дж. К. Максвелла (1868), И. А. Вышеградского (1872 —1878), А. Стодолы (1898) и др. В самостоятельную научно-техническую дисциплину оформилась в 1940-х гг.
[Селевцов Л.И. Автоматизация технологических процессов: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Л. И. Селевцов, А. Л. Селевцов. — 3-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2014 — 352 с.]
Автоматика — отрасль теоретических и прикладных знаний об устройствах и системах, действующих без прямого участия человека;
[Словарь терминов по автоматизации. Аврора-ИТ. (Электронный ресурс). Режим доступа: http:// avrora-it.ru›content/, свободный.]
Автоматика —
[Терминологический словарь по автоматике, информатике и вычислительной технике: Справ. пособие для СПТУ/В. В. Зотов, Ю. Н. Маслов, А. Е. Пядочкин и др.- М.: Высш. шк., 1989.- 191 с: ил.]
Автоматика (automation, automatics) —
1) Отрасль техники, решающая задачи построения систем управления процессами и оборудованием, действующих без непосредственного участия человека;
2) Область теоретических и прикладных знаний об автоматически действующих устройствах и системах.
[Электрический привод. Термины и определения / под ред. С.К. Козырева. — М.: Издательство МЭИ, 2015. — 96 с.]
1.Понятие об автоматике и автоматизации
Автоматика – наука об автоматически действующих устройствах, разрабатывающие методы и средства автоматического контроля и управления производственными и техническими процессами.Автоматизация – применение технических средств экономически-математических методов и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессе получения, преобразования, передачи использования энергии, материала и информации.Цель изучения: изучить общие принципы построения систем автоматизации, а также устройства и элементы автоматики и автоматизации технологических процессов.
Автоматизация имеет не только экономическое, но и огромное социальное значение.Она освобождает человека от тяжёлых и трудоёмких работ, создаёт условия для сокращения продолжительности рабочего дня и ликвидация существующих различий между умственным и физическим трудом.
2. Задачи, решаемые средствами автоматизации в строительстве
Степень автоматизации технических процессов в строительстве характеризуется долей участие человека управлением производственным процессом и оборудованием. И она оценивается коэффициентом автоматизации:
— время, затрачиваемое на выполнение неавтоматизированных операций управления.
— время, затрачиваемое на выполнение автоматизированных операций управления.
— очень высокая
– средняя
– слабая
Уровень автоматизации любого технического процесса определяется в первую очередь экономической эффективностью за исключением тех производств за ходом которых человек не в состоянии следить и там, где пребывание человека опасно.
3. Основные понятия и определения автоматизации
Автоматика – наука об автоматически действующих устройствах, разрабатывающие методы и средства автоматического контроля и управления производственными и техническими процессами.Автоматизация – применение технических средств экономически-математических методов и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессе получения, преобразования, передачи использования энергии, материала и информации. Автоматическое управление – управление, которое осуществляет автоматически-действующие устройства, выполняющие все операции управления без участия человека.
4. Системы автоматического управления. Порядок построения
Машины, механизмы и оборудования, участвующие в производственном процессе могут при помощи автоматических управленческих устройств связываться между собой так, чтобы выполнить поставленную перед ними техническую задачу без участия человека. Такое определение машин и управленческих устройств представляет собой автоматическую систему управления АСУ.
Рассмотрим порядок построение АСУ:
1.Чтобы управлять процессом необходимо установить и обосновать цель управления.
2. Разрабатывается алгоритм управления, т. е. устанавливается последовательность связанных друг с другом математических и логических зависимостей между переменными параметрами, которые характеризуют производственные и технологические процессы.
3. Выбор и создание устройства автоматического управления.
4. Определяется метод получения и передачи информации управления.
5. Осуществляется выбор метода обработки сигналов и информации и передача их в систему управления.
6. Осуществляется выбор и разработка средств практического исполнения автоматического управления.
Таким образом автоматическое управление складывается из получения передачи обработки и использования информации автоматически действующими исполнительными устройствами.
Автоматизация производства: системы, их назначение и разновидности
Для достижения успеха в своей деятельности предприятиям требуется вносить существенные коррективы в прежнюю систему управления производством. На помощь приходит научно-технический прогресс. Современные разработки позволяют автоматизировать производство. Люди при этом освобождаются от выполнения многих функций и те возлагаются на специальные приборы, устройства, информационные системы.
Автоматизация производства бывает полной, частичной и комплексной. В первом варианте весь рабочий процесс осуществляется с применением машин. При менее затратной частичной автоматизации технические устройства отвечают только за выполнение отдельных операций. Комплексный подход предполагает функционирование цеха или участка как единого целого, состоящего из взаимосвязанных частей. Но в любом случае самые ответственные решения принимает человек. Он подготавливает исходные данные, подбирает подходящие алгоритмы, анализирует полученные результаты.
Эффективное управление ресурсами предприятия с помощью 1С:ERP Управление предприятием 2
Цели автоматизации производства
Установка на предприятии специального технического оснащения и его обслуживание требует немалых затрат. Но это помогает добиться следующего:
Автоматизация производства способствует достижению главной цели – увеличить прибыль предприятия. Но есть и определенные недостатки такого подхода. В частности, одной из проблем является возникновение так называемой технологической безработицы. Кроме того, усложнение производственной системы вызывает необходимость в подборе квалифицированных кадров. Однако не всегда легко найти специалистов, обладающих нужным опытом и знаниями современных стандартов.
Перечень проблем, связанных с введением автоматизации, можно дополнить тем, что существует риск взлома системы, устройства уязвимы в техническом плане, а их работа зависит от электроснабжения. Но перечисленные недостатки можно минимизировать с помощью грамотной организации производственного контроля, повышения квалификации работников, своевременного обслуживания техники, обеспечения качественной защиты данных. Эти меры необходимо реализовывать, так как в целом плюсы оказываются гораздо весомее минусов.
Типы автоматизации производства
Замена человеческого труда машинным осуществляется в разных направлениях. При этом используется соответствующее оборудование – оно может быть относительно простым или представлять собой целые программно-технические комплексы. Различают несколько типов автоматизации.
Машины с числовым управлением (NC)
Речь идет о станках, запрограммированных на выполнение определенных работ. Весь технологический процесс здесь осуществляется под управлением электроники. Вмешательство человека сведено к минимуму. Оно заключается в наладке и проверке оборудования, установке и снятии заготовок. С этим под силу справиться одному рабочему, причем под его контролем могут находиться сразу несколько станков.
Машины с числовым управлением, функционирующие практически автономно, способны производить изделия высокого качества. Они обрабатывают детали очень точно в течение нужного времени и «не устают» в отличие от мастеров, работающих вручную. Подобные станки справляются с теми задачами, которые невозможно выполнить с применением обычных устройств. Они помогают четко спланировать деятельность благодаря тому, что время для выполнения операции устанавливается заранее.
Еще одним преимуществом такой техники является производственная гибкость. Она заключается в том, что при работе с деталями другого типа достаточно сменить программу, а применяемая до этого может храниться на накопителе и вновь использоваться в случае необходимости.
Роботы
Такие машины все активнее включаются в автоматизацию производства с целью облегчить человеческий труд. Они легко справляются со сложными рабочими процессами. Роботы различаются видом, размерами, функционалом. Круг задач, которые они способны выполнять, очень широк. Это погрузка тяжелых или опасных предметов, упаковка товаров, отделочные, сварочные и многие другие работы.
Есть роботы, каждым движением которых управляет оператор. Другие, относящиеся к автоматам, следуют заданной программе. Они не способны корректировать выполняемые действия, и здесь тоже требуется участие рабочего. Максимально самостоятельными являются автономные роботы. Такие механизмы совершают запрограммированные операции. Функционируя по заданным алгоритмам, они при необходимости корректируют действия. Подобные устройства берут на себя всю работу на определенном участке конвейера, при этом привлечение живой рабочей силы не требуется.
Информационные технологии (IT)
Эта обширная область характеризуется применением компьютерного оснащения. В отличие от других средств, применяемых в автоматизации производства, они охватывают в первую очередь сферу интеллектуального труда. Такие технологии нацелены на различные способы обращения с информацией – ее создание, получение и обработку, хранение, распространение.
В современном производстве компьютеры приобретают жизненно важное значение в деле управления данными. Люди получают возможность освободиться от выполнения рутинных и сложных мыслительных операций. Причем скорость работы человеческого мозга не может сравниться с производительностью машины. Кроме того, правильно настроенная техника работает безошибочно и может справляться с колоссальным объемом работы.
Применение систем автоматизированного проектирования
Здесь подразумевается программное обеспечение, которое подразделяется на отдельные направления – CAD/CAM/CAE. Каждое из них помогает решать узкоспециализированные задачи, и на конкретном этапе производства можно применить наиболее подходящую систему. С компьютерной поддержкой такого рода удается изготавливать сложные детали и сокращать цикл их производства.
Посредством прикладных программ создаются алгоритмы работы применяемых станков. Появляется возможность проектировать изделия, прогнозировать их качества и характеристики и определять оптимальную технологию изготовления. Указанные системы помогают воплощать идеи любой сложности. Скорость и точность работы компьютерных программ способствует получению продукции высокого качества и снижению ее себестоимости.
Гибкие производственные системы (FMS)
Такие комплексы помогают совершать полные циклы изготовления продукции в условиях изменяющейся производственной среды. Система своевременно реагирует на предсказуемые и непредвиденные обстоятельства и адаптируется к ним. Например, при необходимости меняется порядок рабочих операций, корректируется дизайн изделия, упрощается сборка деталей.
Автоматизацию производства, проводимую с применением этого метода, нельзя назвать экономичной. Стоимость самой техники, а также ее установки высока. Кроме того, здесь требуется квалифицированный персонал, способный управлять таким оснащением и производить сложное предварительное планирование. Однако эти моменты компенсируются высокой надежностью системы, значительным повышением производительности труда, уменьшением стоимости производства.
Гибкие системы помогают избежать простоев и максимально эффективно использовать рабочее время. Если обычное оборудование при возникшей поломке прекращает свою работу, то FMS способна адаптироваться к неполадкам и продолжать изготовление изделий во время ремонта.
Системы компьютерного интегрирования (CIM)
Высшей степени автоматизации производства можно достичь только при условии интеграции всех действующих на предприятии сегментов. В этом случае участие человека в производственной деятельности оказывается минимальным.
Нельзя путать комплексную автоматизацию с компьютерным интегрированием. В первом случае дело касается только технических процессов и работы оборудования. CIM же наряду с этим предполагает применение компьютерных систем и для автоматизации управления, принятия различных решений.
Так создается интегрированная информационная среда, где различные программные модули обмениваются данными между собой и с центром всей системы. При такой организации существует общая база данных. Пользователь через интерфейс получает доступ ко всем производственным модулям и может наблюдать за любыми нужными сегментами производственного комплекса.
В целом компьютерное интегрирование направлено на выполнение следующих функций:
При компьютерном интегрировании охватывается полный спектр задач, вязанных с созданием продукта. Производственный процесс значительно ускоряется, а благодаря минимальному участию человека снижается количество различных ошибок и сбоев.
1C:ERP Управление предприятием 2
В настоящее время предлагаются различные программные продукты для автоматизации производства. Еще сравнительно недавно наиболее подходящим решением для организации в рамках предприятия единого информационного пространства считалось 1С:УПП. Но особенности современного бизнеса стали выходить за рамки этого программного обеспечения.
Возникла необходимость в создании новой системы, удовлетворяющей текущие потребности предпринимателей. На смену 1С:УПП пришла 1С:ERP. Эта организационная стратегия позволяет объединить в одно целое все бизнес-процессы и грамотно управлять ими.
Программный продукт «1С:ERP Управление предприятием 2» разработан при участии специального совета экспертов – руководителей и специалистов крупных промышленных компаний. Он предназначен для внедрения на предприятиях любого масштаба, в том числе крупных, с технически сложным производством, в котором действуют инновационные технологии.
Инструменты в составе указанного программного продукта позволяют анализировать показатели эффективности производственной деятельности, отслеживать их изменения. Предусмотрена возможность планирования, как стратегического и тактического, так и оперативного. В программе заложен набор необходимых для этого инструментов. Готовые планы проверяются на выполнимость, сбалансированность и корректность.
С помощью предложенного продукта удобно управлять производством. При этом детализация может доходить до выполнения отдельных технологических операций. В целом предусмотрены две ступени управления. На верхней координируется деятельность подразделений и цехов. На нижней осуществляется контроль за работой оборудования и выполнением заданий, данных главным диспетчером.
В программу также входят пункты, связанные с техническим обслуживанием приборов и ремонтом, учетом затрат по различным направлениям, планированием и контролем поступающих и расходуемых средств, кадровым делопроизводством и многое другое.
Автоматизация производства набирает темпы в различных сферах бизнеса. Владельцы предприятий все больше склоняются к применению такого подхода, и современный рынок предоставляет широкий выбор решений для его реализации. Ключом к успеху становится тщательный анализ конкретных условий и внедрение подходящих технологий. Автоматизация, реализованная с учетом реальных потребностей, может принести предприятию максимальную пользу.
