Основы применения эвм для автоматизации производственных процессов

ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭВМ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Создание и массовое внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), позволяющих осуществить непосредственное управление работой сложного производственного оборудования в металлургии, химической промышленности и других отраслях производства, началось в конце 60-х годов, благодаря появлению миниЭВМ. В начале 70-х годов были созданы микроЭВМ на основе больших интегральных схем. Параллельно с развитием ЭВМ совершенствовались системы числового программного управления (ЧПУ) оборудованием. Сначала появились механические командоаппараты, позволяющие управлять простыми функциями оборудования, например, включать или выключать его различные узлы в определенное время. Затем появились электронные устройства для управления оборудованием по специальной программе, считываемой с бумажной или синтетической ленты с перфорированными отверстиями (перфоленты). Сейчас СЧПУ строятся на основе микропроцессорной техники.

Объединение микроЭВМ с высокоточными механическими устройствами (шаговые двигатели, пневматические и гидравлические исполнительные механизмы, различные датчики) привело к созданию роботов-манипуляторов, станков типа «обрабатывающий центр» и другого оборудования с автоматической переналадкой.

Логическим завершением такого пути развития стало появление гибких автоматизированных производств, перенастройка которых на выпуск различной продукции осуществляется практически без участия человека.

ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ.

Управление - процесс воздействия на объект, с целью привести его в желаемое состояние или положение.

Обобщенная схема управления.

 

Объект управления - объект, нуждающийся в специально организованном управляющем воздействии (станок, двигатель, технологический процесс, цех, завод, училище, бытовой прибор).

Алгоритм управления - набор правил, позволяющих достигать поставленную цель управления.

Устройство управления - устройство, создающее управляющее воздействие в соответствии с алгоритмом управления.

Система управления - совокупность устройства управления и объекта управления.

Д1,Д2,ДЗ - датчики - приборы, которые воспринимают воздействие изменяемого и управляемого параметра и преобразуют его в сигнал, удобный для дальнейшего использования. Осуществляют функцию обратной связи и позволяют устройству управления вырабатывать необходимые сигналы управления, в зависимости от изменения параметров

ИМ - исполнительный механизм - устройство, передающее управляющее воздействие на объект управления и управляющие работой объекта.

Ступени автоматизации.

Автоматизация - это комплекс мероприятий, в результате которых сокращается или полностью исключается участие человека в управлении или осуществлении производственного процесса. Цель автоматизации - повышение производительности труда и качества выпускаемой продукции, сокращение обслуживающих рабочих.

1. Автоматизации рабочего цикла, создание машин автоматов и полуавтоматов. Автомат - это самоуправляющаяся рабочая машина, которая совершает самостоятельно все рабочие и холостые ходы цикла и нуждается лишь в наладке и контроле процесса функционирования.

Полуавтомат - это машина, работающая с автоматическим циклом, для возобновления которого нужно вмешательство человека.

Автоматизации системы машин, создание автоматических и автоматизированных линий.

Автоматическая линия (АЛ) - это автоматически действующая система машин, расположенных в технологической последовательности и объединенных общими средствами транспортировки, управления складирования.

Автоматизированная линия - это система машин, в которой автоматизация транспортных, загрузочных и других работ частично выполняются вручную или механизировано.

Комплексная автоматизация, создание автоматических и автоматизированных цехов.

Такая автоматизация охватывает весь комплекс производства конкретных изделий:

заготовка, обработка, сборка, контроль, упаковка.

Основные виды управления.

Автоматический контроль - даст возможность контролировать показатели технологического процесса, передавать их на пульт диспетчера и регистрировать все изменяющиеся параметры.

Автоматическая сигнализация - служит для управления производством и передаст контрольные, командные и информационные сигналы дежурному персоналу. Автоматическая защита - предупреждает повреждения производственных установок при возникновении аварийных режимов.

Автоматическое управление осуществляет смену одной технологической операции на другуюпозаранее намеченномуплану.

Автоматическое регулирование поддерживает без участия человека заданное состояние производственного процесса.

Цель управления - достижение ОУ желаемого состояния.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС.

Технологические процессы (ТП) на производстве являются объектами управления. ТП многочисленны и разнообразны. По своему характеру они могут быть дискретными, непрерывными и периодическими.

Непрерывный ТП - это процесс, в котором конечный продукт вырабатывается до тех пор, пока поступают сырье, энергия. катализаторы (нефтехимическая промышленность)

Периодический - ТП - в сравнительно короткий промежуток времени

вырабатывается определенное, ограниченное количество продукции. Сырье и фабрикаты вводятся строго заданными дозами и в строго заданном последовательности (выплавка стали в кислородных конверторах, выпечка хлеба).

Дискретный ТП - характерен для многих отраслей промышленности, выпускающих готовую продукция из большого числя ранее изготовленных деталей, узлов и т.д. (машиностроение, приборостроение, легкая промышленность).

ИЕРАРХИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ.

Автоматизированные системы управления производством (АСУП). Любой завод, фабрику или учреждение можно рассматривать как объект управления. Устройство управления - это директор. Входная информация содержится в плановых, финансовых и других документов. Они выполняют функции, аналогичные функциям датчиков в системах управления. В качестве «исполнительных механизмов» в той или иной степени выступает каждый работник предприятия. Построение АСУП должно иметь иерархическую структуру в соответствии с общей структурной схемой управления предприятием.

Функции АСУП

Наименование функции	Источник информации
Расчет потребности в материалах и комплектующих, изделиях	Конструкторская документация
учет запасов движения материалов и комплектующих изделий	Расходно-приходные документы
Расчет потребности в материалах и комплектующих изделиях для цехов и участков на день, месяц, неделю	План выпуска продукции
Расчет планового задания для цехов и участков и бригад на смену, декаду и месяц.	План выпуска продукции и конструкторская документация
Расчет трудоемкости, норм выработки и расценок на изделия	Технологическая документация, нормы времени и расценок
Расчет цены изделия и объемов производства	Конструкторская и технологическая документация, расчет трудоемкости
Расчет заработной платы	Табель, сменные задания рабочих
Составление статистических отчетов	Результаты работы всех основных задач АСУП
Расчет потребности в оборудовании, электроэнергии, коде и т.д.	Технологическая документация
Расчет норм расхода материалов и комплектующих изделий	Конструкторская документация
Оптимальное планирование производства новых изделий	План предприятия
Контроль выполнения приказов и документов	Приказы, документы
Заполнение баз данных задач АСУП	Справочные документы
Контроль выполнения заказов и поставок продукции потребителю	Заказы потребителей

Аналогичное построение имеют АСУ отраслей и производственных объединений. С точки зрения иерархии систем АСУ предприятий находятся на более низком уровне, чем отраслевые АСУ.

Виды датчиков.

Контактные датчики - преобразуют механическое перемещение детали в изменение активного сопротивления датчика. Применяются в качестве конечных выключателей двигателей, перемещающих узлы оборудования.

Тензодатчики - преобразуют механическое напряжение в массе исследуемого объекта в изменение активного сопротивления проводника датчика. (Тензоэффект - изменение активного сопротивления проводника при его механической деформации).

Терморезисторы - изменение температуры вызывает изменение активного сопротивления чувствительного элемента.

Индуктивные датчики - преобразуют механическое перемещение детали в изменение реактивного сопротивления индуктивной катушки дросселя.

Емкостные датчики - преобразуют изменение контролируемой величины в изменение емкостного сопротивления конденсатора.

Термоэлектрические датчики - преобразуют изменение температуры тела в изменение электродвижущей силы - ЭДС. (Термоэлектрический эффект - в контуре, состоящем из двух разнородных по материалу проводников, в месте спая возникает термоэлектрическая ЭДС).

Пьезоэлектрические датчики - преобразуют переменные механические силы, действующие на датчик, в электрический заряд, (пьезоэффект - некоторые материалы при воздействии на них механической нагрузки образуют на своих гранях электрические заряды).

Тахогенераторы - преобразуют механическое вращение в электрический сигнал. Применяют для контроля частоты вращения различных двигателей.

Фотодатчики преобразуют в электрический сигнал различные неэлектрические величины: механические перемещения, скорость вращения, размер и количество движущихся предметов, освещенность, прозрачность жидкой пли газовой среды.

Преобразователи информации.

Выходные сигналы большинства датчиков являются аналоговыми, т.е. представляют собой непрерывный сигнал в виде постоянного или переменного тока или напряжения. Для управления большинством ИМ также требуются аналоговые сигналы. В то же время ЭВМ воспринимает и выдает дискретные (цифровые) сигналы.

Аналого-цифровые преобразователи преобразуют аналоговые сигналы, поступающие от датчиков в цифровые для передачи их на ЭВМ.

Цифроаналоговые преобразователи преобразуют цифровой сигнал от ЭВМ в аналоговый сигнал для передачи их на ИМ.

Устройства речевого ввода-вывода. Освобождает человека от работы с клавиатурой, ускоряет процесс ввода команд и уменьшает число ошибок. Речевой ввод дает оператору возможность одновременно выполнять несколько функций, например: слушать сообщение машины и наблюдать за измерительными приборами.

Системы технического зрения. Автоматизированные системы, снабженные средствами искусственного зрения, находят применение от простой задачи, заключающейся во взятии предмета и установке его на заданное место, до сложных производственных функций по изготовлению и визуальному контролю качества продукции.

ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭВМ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Создание и массовое внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), позволяющих осуществить непосредственное управление работой сложного производственного оборудования в металлургии, химической промышленности и других отраслях производства, началось в конце 60-х годов, благодаря появлению миниЭВМ. В начале 70-х годов были созданы микроЭВМ на основе больших интегральных схем. Параллельно с развитием ЭВМ совершенствовались системы числового программного управления (ЧПУ) оборудованием. Сначала появились механические командоаппараты, позволяющие управлять простыми функциями оборудования, например, включать или выключать его различные узлы в определенное время. Затем появились электронные устройства для управления оборудованием по специальной программе, считываемой с бумажной или синтетической ленты с перфорированными отверстиями (перфоленты). Сейчас СЧПУ строятся на основе микропроцессорной техники.

Объединение микроЭВМ с высокоточными механическими устройствами (шаговые двигатели, пневматические и гидравлические исполнительные механизмы, различные датчики) привело к созданию роботов-манипуляторов, станков типа «обрабатывающий центр» и другого оборудования с автоматической переналадкой.

Логическим завершением такого пути развития стало появление гибких автоматизированных производств, перенастройка которых на выпуск различной продукции осуществляется практически без участия человека.