Технологические процессы и степень их автоматизации.

Задача автоматизации состоит в осуществлении автоматического управления различными технологическими процессами. Технологический процесс - процесс превращения исходных материалов (сырья, полуфабрикатов, заготовок) в готовую продукцию. Любой технологический процесс можно расчленить на ряд более простых неравнозначных составных, но связанных между собой процессов. В связи с этим говорят, что в технологическом процессе выделяют рабочие операции, т.е. действия, непосредственным результатом которых является требуемая обработка материала, энергии, информации, и операции управления, обеспечивающие придание в нужные моменты нужных режимов, направлений и т.п. Производственная (рабочая) операция - законченная часть процесса, выполняемая на отдельном рабочем месте или на машине.

Механизация - замена труда человека работой машин и механизмов.

Совокупность операций управления образует процесс управления, т.е. такую организацию того или иного технологического процесса, которая обеспечивает достижение определенной цели.

Замена труда человека в операциях управления действиями технических управляющих устройств называется автоматизацией. Техническое устройство, выполняющее операции управления без непосредственного участия человека, называется автоматическим устройством.

Объект управления - совокупность технич. средств, выполняющих данный процесс.

Совокупность средств управления и объекта образует систему управления. Система, в которой все рабочие операции и операции управления выполняют автоматические устройства, называется автоматической. Система, в которой автоматизирована только часть операций, другая же их часть сохраняется за людьми, называется автоматизированной (частично автоматической).

Частным случаем управления является регулирование. При регулировании координаты процесса (давление, температура и пр.) поддерживаются на заданном значении с помощью специальных устройств - автоматических регуляторов.

Совокупность регулируемого объекта и автоматического регулятора образует систему автоматического регулирования. Объекты регулирования и управления по своей физической природе весьма разнообразны, но принципы построения систем управления и методы их исследования одни и те же.

Технологические процессы представляют собой протекающие во времени различные преобразования материалов и энергии, характеризующиеся определенными физическими величинами и являющиеся динамическими процессами.

Во всяком технологическом процессе можно различать две его стороны — качественную и организационную.

Качественная, или собственно технологическая сторона рабочего процесса определяется физикой и химией явлений. происходящих при его осуществлении. Она обусловливает получение продукции того или иного качества (точности получаемых отливок и чистоты поверхности, структуры и свойств металла в отливках, отсутствия в них внутренних дефектов и остаточных напряжений). Технологический характер выбираемого рабочего процесса является первичным фактором успеха, так как никакая механизация и автоматизация не может исправить неправильной технологии. Автомат, спроектированный на основе неправильного технологического процесса, будет давать сплошной брак.

Рассмотрим пример технологического процесса получения отливки в песчано-глинистые формы, который можно расчленить на операции.

Операцией называется законченная часть процесса, выполняемая на отдельном рабочем месте или на машине, и примерами операций могут служить формовка, изготовление стержня, сборка формы. Операция формовки может быть реализована на формовочной машине (механизация) или вручную на плацу и состоит из ряда переходов.

Переходами называются простейшие технологические элементы, на которые может быть расчленен технологический процесс или его часть — производственная (рабочая) операция. Каждый новый переход характеризуется получением нового технологического результата или качества. Насыпка в опоку формовочной смеси из бункера, уплотнение смеси в опоке встряхиванием, подпрессовка, съем набитой опоки с модельной плиты — все это отдельные переходы операции формовки, например, верхней опоки на формовочной машине, которая представляет собой рабочую машину.

Рабочая машина - это сочетание механизмов или устройств, выполняющих определенные целесообразные действия для производства полезной работы. Рабочая машина изменяет форму, свойства, положение и состояние объектов труда и имеет двигательный, передаточный и исполнительный механизмы.

Рабочей машиной может управлять человек либо система управления. В последнем случае рабочая машина - формовочная машина превращается в формовочный автомат.

Автомат - это рабочая машина, которая при выполнении производственной операции производит все рабочие и вспомогательные ходы рабочего цикла без участия человека и требует лишь контроля и наладки, и имеет, соответственно, систему управления.

Формовочный автомат работает циклично, выдавая, например, одну полуформу в минуту. Таким образом, его рабочий цикл (интервал времени между двумя одноименными операциями при безотказной работе машины), составляет 60 сек. За это время различные механизмы формовочного автомата должны сработать в определенной последовательности в соответствии с переходами, из которых состоит операция формовки.

Последовательные переходы данного рабочего процесса можно организационно выполнять на машине различным образом, располагая и комбинируя их по времени и размещая на рабочих органах машины, например, последовательно или одновременно, на одном рабочем месте машины или нескольких и т. д. При этом сама технология процесса, т. е. последовательность обработки, выполняемой над любым проходящим через машину объектом обработки, должна, разумеется, сохраняться одной и той же.

График выполнения во времени и в пространстве отдельных технологических элементов процесса, или пе­реходов, называется циклограммой процесса или машины.

Полуавтомат - рабочая машина, работающая в автоматическом цикле, для повторения которого требуется вмеша­тельство рабо­чего.

Автоматическая линия - это ав­томатически действующая система машин, расположенных в определен­ной техноло­гической по­следователь­ности, связанных средствами транс­порта и объединен­ных системой управления, обеспечивающей автома­тическое выпол­нение переходов и операций тех­нологического процесса (за исключением, может быть отдельных этапов) под контролем оператора.

В автоматизированных линиях не­которая часть производственных опе­раций может выполняться не в авто­матическом режиме (например, укладка стержней на стержневую маску формовочного ав­томата линии безопочной формовки DISA производится вруч­ную).

Технологические процессы можно разделить на три категории:

•   непрерывные;

•   состоящие из отдельных операций;

•   связанные с пространственным перемещением объектов.

К непрерывным процессам относят физические, в том числе тепловые и гидроаэродинамические, химические и про­цессы, в кото­рых переменные изменяются во времени непрерывно. Математиче­ской моделью таких процессов являются дифференциальные урав­нения и их системы.

В процессах, состоящих из отдельных операции, команды выполняются в определенной последо­вательности в зави­симости от реа­лизации предыдущей команды. Обычно это операции типа «от­крыть — закрыть», «больше — меньше», «вход — выход». Они реали­зуются в процессах пуска и останова механизмов. Математической моделью служат булевы уравнения алгебраической логики и мат­рицы последовательности операций.

При автоматизации технологических процессов, связанных с пространственным перемещением объектов, ставится задача осу­ществления управления перемещением объектов и контроля за измене­нием их состояния. Это транспортные операции в производ­ственных процессах, связанных с движе­нием материалов и изделий.

Степень оснащения производственных процессов средствами автоматизации определяется норма­тивными и техниче­скими требо­ваниями, а также функциональным назначением оборудования. По­этому в зависимости от доли участия че­ловека (оператора) в управ­лении степень автоматизации про­цесса может быть частичной, полной и комплексной.

 

2.Краткая характеристика задач и форм автоматизации. Состав АСУ ТП и ее струк­турная схема. Классифика­ция матема­тических моделей по способу построения.

В современной технике используется огромное число автоматических устройств и систем, предназначенных, для решения нескольких основных задач автоматизации:

1. Сигнализация;

2. Контроль;

3. Блокировка и защита;

4. Пуск и остановка;   

5. Управление (регулирование).

В соответствии с этими задачами подразделяются по значению и системы автоматики:

Системы автоматического контроля (САК) осуществляют без участия человека контроль различных величин, характеризующих работу технологического агрегата или протекающий в нем технологический процесс.

Основные функции технологического контроля:

• получение количественных и качественных показателей технологического процесса — всех видов измерений с по­мощью контрольно-измерительных приборов (КИП); • наблюдение за ходом технологического процесса.

Система автоматического контроля служит для автоматического измерения какой-либо величины или ее отклонения от заданного значения.

Системы автоматической сигнализации (САС) предназначены для извещения обслуживающего персонала о со­стоянии технологической установки или протекающего в ней технологического процесса. В технологической сигнализации подача информации осуществляется в виде светового, звукового, цветового и одоризационного (появляется запах) сигналов.

Форма подачи сигналов — непрерывная или дискретная (проблесковая).

Звуковые сигналы подаются звонками, сиренами, ревунами, зуммерами, иногда выстрелами, световые — лампами, табло, мнемосхемами. Информация должна передаваться без задержек и искажений, причем, желательно, в альтернатив­ном (да, нет) виде. Основное требование, предъявляемое к сигналам - достаточная информативность.

По функциональным признакам сигнализацию подразделяют на командную, контрольную, предупредительную, аварийную и сигнализацию положения (для оповещения о достижении устройствами крайних или промежуточных поло­жений).

Информация адресуется оператору, задачей которого является принятие того или иного решения.

Системы автоматической блокировки и защиты служат для предотвращения возникновения аварийных ситуа­ций в агрегатах и устройствах. Включают средства защиты и блокировки, предохраняющие технологическое оборудова­ние от последствий неправильной эксплуатации. Эти подсистемы осуществляют автоматическое оперативное вмеша­тельство для прекращения функционирования всего объекта или его части, т.е. блокирующее воздействие или блоки­ровку. Деблокирующее воздействие — повторный пуск после устранения причины нарушения режима.

Различают блокировки объектные (автоматическая защита) и междуобъектные (синхронизирующая защита). К пер­вым можно отнести действие различного рода предохранительных устройств — клапанов, плавких предохранителей и т.д. Примером между объектной блокировки может служить последовательность операций при пуске радиальных насо­сов: закрытие запорного органа, пуск насоса, затем открытие магистрали.

Особый вид блокировки — аварийная защита, когда автоматически прекращается доступ энергии, сырья или про­дукта к объекту, чтобы исключить его неизбежный выход из строя.

Системы автоматического пуска и остановки обеспечивают включение, остановку различных приводов и меха­низмов агрегата или установки по заранее заданной программе.

Системы автоматического управления (САУ) предназначены для управления работой тех или иных технических устройств и агрегатов или протекающими в них технологическими процессами.

Системы автоматического регулирования (САР). Автоматическое регулирование это одна из важнейших функ­ций автоматического управления, без осуществления которой невозможна работа большинства систем управления.

Важнейшими и наиболее сложными из перечисленных систем являются системы автоматического управления.

В сложных системах имеет место проблема автоматизации собственно процесса управления – процесса принятия реше­ний. Появились автоматизированные (часть функций принятия решений осуществляет человек) и автоматические си­стемы управления (АСУ). АСУ способны решать значительно более сложные задачи, чем САУ. Автоматизированные системы управления служат мощным средством научно – технического процесса во всех сферах промышленного производства, в частности в такой его сложной и трудоемкой отрасли, как литейное производство. Применение АСУ обеспечивает дальнейший рост технико-экономической эффективности процессов производства отливок. Различают две типичные разновидности автоматизированных систем управления:

- автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП); - автоматизированные системы управления предприятием (АСУП).

В качестве примера, показывающего отличие САУ от АСУ ТП, можно привести простейшую систему управления работой формовочной машины. Формовочная машина представляет собой циклически работающую рабочую машину.

При управлении объектами, входящими в общую автоматизированную систему управления, функционально различные операции выполняются разными подсистемами:

• информационными (САК, САС);

• защитными; • управляющими (САР, САУ).

3.Важнейшие свойства систем управления и регулирования и их общая классифика­ция.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: