Промышленная автоматизация: что это? (Основы и типы)
Благодаря быстрому развитию технологий все системы промышленной обработки, заводы, машины, испытательные установки и т.д. перешли от механизации к автоматизации. Механизированная система требует вмешательства человека для управления ручными машинами. С появлением новых и эффективных технологий управления компьютеризированное управление автоматизацией стало необходимым для обеспечения высокой точности, качества, точности и производительности промышленных процессов.
Автоматизация — это шаг за пределы механизации, который использует устройства с высокими возможностями управления для эффективного производства или производственных процессов.
Что такое промышленная автоматизация
Промышленная автоматизация — это использование устройств управления, таких как ПК/ПЛК/ПАК и т.д., для управления промышленными процессами и машинами, устраняя максимально возможное участие человека, и заменяя опасные сборочные операции автоматизированными. Промышленная автоматизация тесно связана с инженерией управления.
Автоматизация — это широкий термин, применяемый к любому механизму, который движется сам по себе или управляется самостоятельно. Слово «автоматизация» происходит от древнегреческих слов Auto (означает ‘сам’) Matos (означает ‘движущийся’). По сравнению с ручными системами, системы автоматизации обеспечивают лучшую производительность в отношении точности, мощности и скорости работы.
В промышленном управлении автоматизацией может быть одновременно измерено множество переменных процесса, таких как температура, поток, давление, расстояние и уровни жидкости. Все эти переменные приобретаются, обрабатываются и контролируются сложными микропроцессорными системами или контроллерами на основе ПК для обработки данных.
Системы управления являются неотъемлемой частью системы автоматизации. Различные типы закрытых контуров управления обеспечивают, чтобы переменные процесса следовали заданным значениям. Кроме этой основной функции, система автоматизации выполняет различные другие функции, такие как вычисление заданных значений для систем управления, запуск или остановка завода, мониторинг производительности системы, планирование оборудования и т.д. Системы управления, объединенные с мониторингом, адаптированным к рабочей среде в промышленности, позволяют создать гибкую, эффективную и надежную производственную систему.
Автоматизированная система требует специализированного аппаратного и программного обеспечения для реализации систем управления и мониторинга. В последние годы разработано множество таких продуктов различными поставщиками, которые предоставляют свои специализированные программные и аппаратные продукты. Некоторые из этих поставщиков — Siemens, ABB, AB, National Instruments, Omron и так далее.
Типы промышленной автоматизации
Промышленная автоматизация — это использование компьютерных и механических систем для управления различными промышленными операциями в хорошо контролируемом режиме. В зависимости от выполняемых операций, системы промышленной автоматизации в основном классифицируются на два типа: автоматизация процессов на заводе и автоматизация производства.
Автоматизация процессов на заводе
В процессах промышленности продукт получается в результате многих химических процессов, основанных на некоторых исходных материалах. Некоторые из этих отраслей промышленности — фармацевтика, нефтехимическая, цементная, бумажная и т.д. Таким образом, весь процессный завод автоматизируется для производства продукции высокого качества, более производительной, с высоконадежным контролем физических переменных процесса.
На приведенной выше схеме показана иерархия системы автоматизации процессов. Она состоит из различных уровней, представляющих широкий спектр компонентов в процессном заводе.
Уровень 0 или Завод: Этот уровень состоит из машин, которые ближе всего к процессам. Здесь используются датчики и исполнительные механизмы для преобразования сигналов от машин и физических переменных для анализа и создания управляющих сигналов.
Прямое управление процессом: На этом уровне автоматические контроллеры и системы мониторинга получают информацию о процессе от датчиков и соответственно управляют исполнительными механизмами. Некоторые задачи этого уровня -
Сбор данных
Мониторинг завода
Проверка данных
Открытое и замкнутое управление
Отчетность
Надзорное управление заводом: Этот уровень командует автоматическими контроллерами, устанавливая цели или заданные значения. Он следит за оборудованием управления для оптимального управления процессом. Некоторые задачи этого уровня:
Мониторинг производительности завода
Оптимальное управление процессом
Координация завода
Обнаружение отказов и т.д.
Планирование и управление производством: Этот уровень решает проблемы принятия решений, такие как распределение ресурсов, производственные цели, управление обслуживанием и т.д. Задачи этого уровня включают:
Диспетчеризация производства
Управление запасами
Надзор за производством, отчетность по производству и т.д.
Управление заводом: Это более высокий уровень автоматизации процессного завода. Он больше занимается коммерческой деятельностью, чем технической. Задачи этого уровня включают-
Анализ рынка и клиентов
Статистика заказов и продаж
Планирование производства
Баланс производственной мощности и заказов и т.д.
Система автоматизации производства
Производственные предприятия производят продукцию из материалов с использованием машин/роботов. Некоторые из этих производственных предприятий включают текстильную и швейную, стекольную и керамическую, пищевую и напитковую, бумажную промышленность и т.д. Новые тенденции в производственных системах используют системы автоматизации на каждом этапе, таком как обработка материалов, механическая обработка, сборка, контроль качества и упаковка. С помощью компьютеризированных систем управления и промышленных роботизированных систем, автоматизация производства становится очень гибкой и эффективной.
На приведенной ниже схеме показана иерархия системы автоматизации производства, в которой все функциональные уровни автоматизированы с использованием различных инструментов автоматизации.
