Промышленная автоматизация

Благодаря быстрому развитию технологий, все промышленные системы обработки, заводы, машины, испытательные комплексы и т. д. перешел от механизации к автоматизации.

Развитие технологий в промышленности

Система механизации нуждается в человеческом вмешательстве, чтобы управлять машинами с ручным управлением.

По мере развития новых и эффективных технологий управления компьютеризованное автоматизированное управление определяется необходимостью обеспечения:

высокой точности,
высокого качества,
производительности производственных процессов.

Автоматизация-это шаг за пределы механизации, которая использует устройства с высокой способностью управления для эффективного производства или производственных процессов.

Что такое Промышленная автоматизация

Промышленная автоматизация-это использование устройств управления, таких как PC / PLCs / PACs и т. д. контролировать производственные процессы и машины, устраняя как можно больше трудовых вмешательств и заменяя опасные сборочные операции автоматизированными. Промышленная автоматизация тесно связана с инженерным управлением.

В управлении промышленной автоматикой можно одновременно определить большое число технологических переменных:

температура,
расход,
давление,
расстояние,
уровень.

Все эти переменные приобретаются, обрабатываются и контролируются сложными микропроцессорными системами или контроллерами обработки данных на базе ПК.

Определение промышленной автоматизации

Системы управления являются неотъемлемой частью системы автоматизации. Различные типы методов управления с замкнутым контуром обеспечивают, чтобы переменные процесса следовали заданным точкам.

В дополнение к этой основной функции, система автоматизации использует различные другие функции:

вычисление параметров для систем управления,
запуск или выключение завода,
мониторинг производительности системы,
планирование оборудования и т.д.

Системы управления в сочетании с контролем, адаптированными к условиям эксплуатации в промышленности, обеспечивают гибкую, эффективную и надежную производственную систему.

Примеры системы управления на производстве

Автоматизированная система нуждается в специальных специализированных аппаратных и программных продуктах для реализации систем контроля и мониторинга. В последние годы, количество таких продуктов было разработано от различных поставщиков, которые предоставляют свои специализированные программные и аппаратные продукты.

Некоторые из этих поставщиков-Siemens, ABB, AB, National Instruments, Omron, Owen и так далее.

Виды промышленной автоматизации

Промышленная автоматизация-это использование компьютерных и машинных автоматизированных систем для управления различными производственными операциями хорошо контролируемым образом.

В зависимости от выполняемых операций системы промышленной автоматизации в основном подразделяются на два типа:

автоматизация технологических процессов,
автоматизация производства.

Автоматизация Технологических Установок

В обрабатывающей промышленности продукт образуется в результате многих химических процессов, основанных на некоторых видах сырья. отрасли промышленности-фармацевтика, нефтехимия, цементная промышленность, бумажная промышленность и т. д.

Таким образом, общая технологическая установка автоматизирована, чтобы:

производить высокое качество,
повысить производительность,
обеспечить высокий контроль физических процессов.

Иерархия систем автоматизации процессов состоит из различных слоев, представляющих широко распространенные компоненты в технологической установке.

Уровень ноль или завод: этот уровень состоит из машин, которые находятся ближе всего к процессам. При этом датчики и исполнительные механизмы используются для преобразования сигналов от машин и физических переменных с целью анализа и получения управляющих сигналов.

Прямое управление технологическим процессом: на этом уровне автоматические контроллеры и системы мониторинга получают информацию о технологическом процессе от датчиков и соответственно приводят в действие исполнительные системы.

Некоторые из задач автоматизации этого уровня:

Получение данных
Мониторинг растений
Управление открытым и замкнутым контуром
Отчет

Диспетчерский контроль установки: этот уровень управляет автоматическими контроллерами, устанавливая цели или уставки. Он следит за оборудованием управления для оптимального управления технологическим процессом.

Некоторые из задач автоматизации этого уровня:

Мониторинг производительности завода
Оптимальное управление технологическим процессом
Координация завода
Обнаружения неисправности и т. д.

Планирование и контроль производства - этот уровень решает проблемы:

принятия решений,
распределение ресурсов,
производственная цель,
управление техническим обслуживанием и т. д.

Задачи автоматизации этого уровня включают в себя:

Производства диспетчеризация
Управление запасами
Надзор за производством, отчетность о производстве и т. д.

Управление заводом: это более высокий уровень автоматизации технологического процесса завода. Она больше занимается коммерческой деятельностью,чем технической.

Задачи автоматизации этого уровня включают в себя:

Анализ рынка и клиентов
Статистика заказов и продаж
Планирование производства
Баланс емкости и заказа

Система Автоматизации Производства

Системы автоматизации производства широко применяются в следующих производствах:

обрабатывающие производства,
производство продуктов из материалов,
текстильную промышленность,
швейная промышленность,
стекольная промышленность,
пищевая промышленность,
производство бумаги,
производство строительных материалов,
другие производства.

Новые тенденции в производственных системах используют системы автоматизации на каждом этапе:

обработка материалов,
механическая обработка,
сборка,
инспекция и упаковка.

С помощью автоматизированного управления и промышленных робототехнических систем автоматизация производства становится очень гибкой и эффективной.

Ниже приводится описание каждого уровня в иерархии систем автоматизации производства:

Машинный уровень автоматизации производства: на этом уровне различные чувствительные и исполнительные устройства управляют производственным процессом. Это инструментальный уровень управления машиной. Задачи этого уровня включают сбор данных, проверку сигналов и управление машиной.

Клеточный или групповой уровень автоматизации производства: 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 контрольный автоматизированный уровень, на котором осуществляется контроль и координация работы нескольких производственных ячеек.

Уровень завода: этот уровень автоматизации выполняет функции

производственного контроля,
контроля и планирования

HMI, используемые на этом уровне, облегчают дистанционное управление всеми переменными производственного процесса.

Уровень предприятия: этот уровень выполняет все связанные с управлением действия, такие как планирование производства и планирование и т.д.

Преимущества промышленной автоматизации

Производители сталкиваются со многими проблемами в современном глобально конкурентоспособном бизнес-ландшафте. Некоторые из этих проблем включают в себя суровые производственные условия (в мире, который все больше сосредотачивается на безопасности – и это правильно), все более сложные цепочки поставок, соответствие последним энергоэффективным стандартам и конкуренцию с компаниями с очень небольшими предельными издержками.

Многие из этих причин подталкивают производителей к промышленной автоматизации.

Преимущества промышленной автоматизации включают в себя:

Повышение производительности труда
Улучшение качества продукции
Снижение трудовых или производственных затрат
Снижение рутинной ручной работы
Повышать безопасность
Помог снять мониторинга
Повышение производительности труда

Автоматизация увеличивает скорость производства, производя больший объем продукции при заданных затратах труда. Невозможно, чтобы люди работали в течение долгих часов, не теряя точности. С другой стороны, без ущерба для точности, автоматизированные системы управления способны работать долгие часы. Отсюда повышается производительность и производительность труда в расчете на час трудоемкости.

Одно из главных преимуществ автоматизации заключается в том, что снижается доля дефектности. При ручном управлении производственным процессом возможен компромисс по качественным характеристикам изделия. Но система автоматизации выполняет операции с большим соответствием и единообразием требованиям к качеству. С помощью систем автоматизации промышленные процессы контролируются и контролируются на всех стадиях для получения качественного конечного продукта.

Снижение трудовых или производственных затрат

Автоматизированные системы помогают промышленным предприятиям значительно экономить в долгосрочной перспективе, заменяя автоматизированное оборудование на человеческий труд, что позволяет снизить себестоимость единицы продукции.

Оборудование автоматизации, работающее плавно или равномерно 24 × 7, не только повышает производительность, но и, следовательно, приводит к отличной отдаче от инвестиций за счет экономии заработной платы, затрат на рабочую силу, пенсий и расходов с сотрудниками. Автоматизированная система также уменьшает нехватку рабочей силы, заменяя автоматизированные операции вместо рабочей силы.

Снижение ручной работы

Во многих промышленных применениях технологические переменные, такие как температура, уровень жидкости, давление и т. д. должны периодически контролироваться в качестве рутинной задачи для поддержания их установленных уровней. Таким образом, система автоматизации создает автоматическое рабочее состояние, используя замкнутые системы управления.

При внедрении автоматизированной системы работа становится безопаснее за счет перевода работника с места активного участия в процессе на руководящую роль. Автоматизированные машины могут работать в опасных и других экстремальных условиях. Кроме того, эти системы используют промышленных роботов вместо рабочих-людей, особенно в опасных для жизни условиях (химические и высокотемпературные условия).

Система промышленной автоматизации предотвращает:

несчастные случаи,
травмы работников,
аварийные ситуации.

Дистанционный Мониторинг

Большая часть промышленных операций должна управляться дистанционно для удобного и удаленного контроля контроля и управления технологическими переменными.

В таких случаях автоматизированные системы обеспечивают:

связь между технологической зоной и надзорной (контрольной и контрольной) зоной,
возможность контролировать производственные процессы,
возможность удаленного контроля и мониторинга.

Лучшим примером такого дистанционного управления является автоматизированное управление электрической сетью.

Оборудование Промышленной Автоматизации

Промышленная автоматизация представляет собой интегрированную, гибкую и недорогую системную платформу, состоящую из различного оборудования и элементов, которые выполняют широкий спектр функций:

зондирование,
контроль,
надзор и мониторинг, связанные с производственными процессами.

Чувствительные и исполнительные элементы системы автоматизации производства

Датчики или чувствительные элементы преобразуют физические переменные процесса, такие как:

поток,
давление,
температура и т. д.

Различные датчики включают:

термопары,
резисторные датчики температуры (RTDs),
тензометрические датчики и т. д.

Сигналы от этих датчиков используются для обработки, анализа и принятия решений с целью получения управляющего сигнала.

Различные методы управления реализуются для получения требуемого результата путем сравнения текущей измеряемой переменной процесса с заданными значениями. Наконец, контроллеры производят вычисленные выходы и применяются в качестве электрических или пневматических сигнальных входов к исполнительным элементам.

Приводы преобразуют электрические или пневматические сигналы в переменные физического процесса. Некоторые из приводов включают регулирующие клапаны, реле, двигатели и т. д.

Особую категорию приборов составляют интеллектуальные приборы, представляющие собой интегрированные системы чувствительных или исполнительных элементов с возможностью связи с полевыми шинами.

Эти интеллектуальные устройства:

состоят из внутренней схемы формирования сигнала,
облегчают прямое подключение к каналу связи в промышленной системе шин.

Элементы Системы Управления

Это микропроцессорные электронные контроллеры или просто промышленные компьютеры, которые принимают сигналы от различных датчиков, а также командные сигналы от систем управления или от людей-операторов. Эти контроллеры могут быть системами непрерывного управления или последовательного / логического управления в зависимости от структуры природы управления.

Контроллер производит следующие операции:

обрабатывает значения датчиков,
проводит контроль величин,
производит выход управления на различные исполнительные устройства.

Современным типом устройства управления, применяемого в системах автоматизации, является программируемый логический контроллер (ПЛК). ПЛК поставляются со специальным программным обеспечением, так что они могут быть запрограммированы для выполнения соответствующих операций управления.

ПЛК имеют:

мощный процессор,
цифровой ввод-вывод,
аналоговый ввод-вывод,
коммуникационные модули

Человеко-машинный интерфейс или интерфейс оператора-это графический интерфейс для операторов, который отображает информацию о процессе, такую как состояние переменной процесса, запись результатов в базу данных, генерация сигналов тревоги и т. д. SCADA - это один из графических интерфейсов пользователя, который дистанционно управляет промышленными операциями. Кроме того, распределенные системы управления (РСУ) обеспечивают собственный HMI для графического отображения различных промышленных параметров.