Общая характеристика промышленной автоматики

Автоматика – словосочетание auto – само (стоятельное) и motion – движение.

Автоматика – отрасль науки и техники, охватывающая способы и возможности построения систем управления техническими объектами с целью ограничения непосредственного участия человека – оператора в текущем процессе управления.

Производственная автоматизация (автоматика) (ПА) – совокупность средств, выполняющих определенные функции управления производственным оборудованием включающих средства индикации, сигнализации, регистрации и архивирования полученной информации. Реализуется как совокупность автономных или связанных (интегрированных) автоматизированных систем управления (АСУ) (систем автоматизации (СА)).

Промышленная автоматика (ПА) в соответствии с Государственной системой промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) – совокупность технических средств (ТС), включающих средства измерения (СИ) и средства автоматизации (СрА) промышленного назначения, предназначенные для восприятия, преобразования и использования информации для контроля, регулирования и управления.

Технологический (технический, производственный) процесс (ТП) - обработка или переработка (изменение состояния, свойств, формы) сырья, материалов и полуфабрикатов в процессе производства продукции.

Современная промышленная автоматика – совокупность систем программного управления (СПУ), включающих информационно-технологические (ИТ-, IT-) системы, измерительно- контролирующие, электропреобразовательные и другие средства управления оборудованием, обеспечивающая:

· повышение качества продукции,

· повышение производительности труда,

· повышение безопасности труда и оборудования,

· расширение возможностей модификации управления для повышения динамичности смены продукции,

· повышение экономичности производства,

· повышение энергоэффективности производства.

Виды систем ПА:

а)по виду основной задачи:

· управляющая - управление производственным оборудованием для получения требуемых характеристик ТП или отдельных его операций;

· контролирующая - текущий контроль (мониторинг) ТП путем постоянного или итогового измерения характеристик процесса и контроля их соответствия заданным диапазонам значений;

· обеспечивающая безопасность производства – текущий контроль состояния ТП и оборудования с целью предотвращения аварийных ситуаций путем соответствующего программно-автоматического управления, включающего сигнализацию и управление оборудованием, при выходе соответствующих характеристик ТП за допустимые пределы (например, при повышении давления выше допустимого: включает аварийные клапаны сброса этого давления, подачу аварийной сигнализации и останов оборудования, при необходимости).

Все указанные виды систем автоматики могут сочетаться друг с другом.

б)системы управления оборудованием по использованию обратных связей:

· регулирующие – управляющие с обратной связью (обычно в виде датчиков и преобразователей сигналов), характеризующей текущее состояние ТП и оборудования. Наиболее распространены и реализуют основные преимущества автоматики;

· прямого (программного) управления - без обратной связи.

в)по степени (глубине) автоматизации:

· автоматическая – функционирует по заданной программе под контролем оператора, но без его непосредственного участия в процессе управления, за исключением нештатных (не предусмотренных программой) или аварийных ситуаций,

· автоматизированная:

o при выполнении алгоритмически простых операций функционирует по заданной программе под контролем оператора,

o при выполнении более сложных или неоднозначных операций (например, выбор режимов работы по плохо формализуемым условиям), функционирует под прямым (ручным) управлением оператора через соответствующий пульт управления (человеко-машинный интерфейс (ЧМИ)).

Автоматизированная система управления (АСУ) - комплекс технических, программных, информационных, организационных и других средств, обеспечивающих рациональное автоматизированное управление сложными техническими, производственными, экономическими и другими объектами в соответствии с заданными целями.

Любая техническая система определяется макро-характеристиками:

· структурно - функциональными;

· техническими;

· эксплуатационными (исполнением).

Структурно -функциональные характеристики включают:

· описание предназначение системы и условий ее использования,

· архитектура (струтурно - функциональная схема) системы:

o состав функциональных элементов (ФЭ) и их основные функциональные характеристики,

o топология связей (взаимодействий) между ФЭ

Связь между ФЭ - направление и способы передачи другому ФЭ результатов функционирования данного (например, электрические сигналы датчиков, информационный обмен данными и т.д.).

Канал – совокупность ФЭ и связей между ними с оборудованием или другими системами. Основные виды каналов:

· измерительный – путь прохождения сигнала от датчика до СПИУ с измерительной обработкой результата;

· управляющий - путь прохождения сигнала от СПИУ до ИсУ;

· регулирующий - совокупность связанных ТП измерительного и управляющего каналов с выполнением СПИУ соответствующей программв регулирования;.

· связи (информационный) – возможность обмена данными с другими информационными средствами СА.

Описание архитектуры может быть графическим и текстовым. Дополняется уточняющими характеристиками:

· открытость – степень возможности использования в АСУ средств (аппаратных, технических, программных и др.) различных производителей;

· распределенность – степень территориальной распределенности системы (разд.2).

К основным техническим характеристикам системы относят:

· ресурсы (объем возможностей) системы;

· безопасность использования;

· точность – обеспечиваемая точность определения и исполнения технических характеристик (ТХ) ТП;

· своевременность – точность исполнения временных характеристик ТП;

· надежность;

· помехоустойчивость.

К основным характеристикам исполнения относят:

· условия эксплуатации (производственное или специальное (с офисными условиями) помещения, под открытым небом и т.д.), а для систем вне помещений – климатические условия эксплуатации.

· степень и способы защиты технических средств СА от воздействия внешней среды;

· особенности монтажа технических средств и линий связи;

· ремонтопригодность.

Технические характеристики существенно влияют на архитектуру (например, достаточный уровень надежности, обеспечиваемый резервированием элементов, влияет на их количество в системе, а безопасность, точность и т.д. – на соответствующие характеристики элементов системы). Все указанные основные характеристики систем ПА и составляют содержание данного курса инженерного образования.

1.2. Основной структурно - функциональный состав ПА:

Основной функциональный состав АСУ ПА:

· датчики (сенсоры) -преобразуют свое состояние (например, включено – выключено) или воздействующую физическую величину (ФВ) (например, температуру) в электрические сигналы;

· средства ввода -преобразуют электрические сигналы датчиков в цифровые (информационные) сигналы для использования в СПИУ;

· IT- системы программно – информационного управления (СПИУ)- обрабатывают введенные информационные сигналы по записанной в память программе функционирования игенерируют соответствующие результатам обработки информационные управляющие сигналы (например, компьютер);

· средства вывода -преобразуют цифровые (информационные) управляющие сигналы СПИУ в электрические сигналы управления исполнительными и другими устройствами;

· исполнительные устройства (ИсУ) -преобразуют электрические управляющие сигналы средств вывода в технические (физические) действия, управляющие приводами или рабочими органами оборудования (например, магнитный пускатель для включения электродвигателя или тепловых электрических нагревательных элементов (ТЭНов));

· средства визуализации и управления (человеко-машинный интерфейс (ЧМИ)) –визуализируют оператору данные о состоянии АСУ и преобразуют его команды в информационные сигналы для СПИУ;

· каналы информационной связи (сети) – обеспечивают обмен данными между различными СПИУ ПА и между другими средствами с коммуникационными возможностями внутри АСУ;

· источники электропитания - обеспечивают соответствующее электропитание средств ПА.

Все СПИУ ПА по существу являются компьютерами и различаются только степенью защиты от воздействия окружающей среды, габаритами, надежностью, некоторыми особенностями функционирования, и программирования. Хотя различия между видами СПИУ быстро стираются, их условно делят:

· компьютеры

· контроллеры

Компьютеры - высокоресурсные СПИУ с развитыми средствами обработки, хранения и коммуникации данных, с развитым средствами ЧМИ. По исполнению (уровню защиты от воздействия окружающей среды) делятся на:

· промышленные (ПрК) - для эксплуатации в производственных условиях;

· офисные (персональные) (ПК) IT-средства) – для эксплуатации в офисных условиях.

Контроллер (промышленный) - IT - система - относительно малогабаритный надежный компьютер, с простыми для пользователя средствами программирования и управления и исполненный для целей и условий производства.

Подробнее свойства и различия видов СПИУ рассмотрены в (разд.3).

Под ИсУ далее (разд.5)понимаются только электромагнитные (э-м) средства:

· коммутации электроэнергии (реле, контакторы, магнитные пускаткели и т.д.);

· приводы.

Средства ввода – вывода (в-в) могут быть:

· удаленными (автономными, отдельными) с глубиной преобразования до информационного сигнала и соединяемыми с СПИУ каналами связи,

· интегрально - модульными - информационно и конструктивно объединяемыми с СПИУ через специальную коммутирующую панель (корзину) с разъемными соединителями и механическими фиксаторами;

· встроенными – выполненными с СПИУ в едином корпусе.

Датчики и исполнительные устройства могут быть интегрированы со своими индивидуальными средствами ввода или вывода и подключаться к СПУ через выделенные или общие каналы связи.

ЧМИ могут быть :

· дисплейными (экранными) текстовыми или графическимис сенсорными или обычными компьютерными средствами ввода информации через экран, клавиатуру и мышь,

· щитовыми – с сигнальными кнопками, переключателями, жидкостно-кристаллическими (ЖКИ) или другими индикаторами, сигнальными светодиодами и т.д.).

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒