Промислова автоматизація: що це? (Основи та види)

Завдяки швидкому розвитку технологій, всі промислові системи обробки, заводи, машини, тестові установки та інші перейшли від механізації до автоматизації. Механізовані системи потребують людської інтервенції для керування механічними апаратами. З появою нових ефективних контрольних технологій, комп'ютеризоване автоматичне керування стає необхідним через потребу у високій точності, якості, прецізії та продуктивності промислових процесів.
Автоматизація - це наступний крок після механізації, який використовує пристрої з високою керуючою спроможністю для ефективного виробництва або виробничих процесів.

Що таке промислова автоматизація

Промислова автоматизація - це використання керуючих пристроїв, таких як ПК/ПЛК/ПАК тощо, для керування промисловими процесами та машинами, мінімізуючи людську інтервенцію та замінюючи небезпечні сборочні операції автоматичними. Промислова автоматизація тісно пов'язана з керуючою інженерією.

Автоматизація - це широкий термін, що застосовується до будь-якого механізму, який рухається самостійно або є самокерованим. Слово "автоматизація" походить від давньогрецьких слів Auto (означає 'сам') та Matos (означає 'рухається'). У порівнянні з ручними системами, автоматизовані системи надають кращу продуктивність у відношенні до прецізії, потужності та швидкості роботи.

У промисловій автоматизації можна одночасно виявити велику кількість процесних змінних, таких як температура, потік, тиск, відстань та рівень рідини. Всі ці змінні отримуються, обробляються та керуються складними мікропроцесорними системами або контролерами обробки даних на основі ПК.

Контрольні системи є важливою частиною системи автоматизації. Різні типи замкнутих контурів контролю забезпечують, щоб процесні змінні відповідали заданим точкам. Окрім цієї основної функції, система автоматизації використовує інші функції, такі як обчислення заданих точок для контрольних систем, запуск або зупинка підприємства, моніторинг продуктивності системи, планування обладнання тощо. Контрольні системи, поєднані з моніторингом, адаптованим до робочого середовища в промисловості, дозволяють створити гнучку, ефективну та надійну виробничу систему.

Автоматизована система потребує спеціалізованих апаратних та програмних продуктів для реалізації систем керування та моніторингу. В останні роки було розроблено багато таких продуктів різними виробниками, які надають свої спеціалізовані програмні та апаратні продукти. Серед цих виробників Siemens, ABB, AB, National Instruments, Omron та інші.

Типи промислової автоматизації

Промислова автоматизація - це використання комп'ютерних та машинних допоміжних систем для управління різними промисловими операціями в добре контролюваному порядку. Залежно від виконуваних операцій, промислові системи автоматизації головним чином поділяються на два типи, а саме: автоматизацію процесних заводів та автоматизацію виробництва.

Автоматизація процесних заводів

У процесних галузях продукт виробляється в результаті багатьох хімічних процесів на основі деяких сировин. До таких галузей належать фармацевтика, петрохімія, цементна промисловість, паперова промисловість тощо. Таким чином, загальний процесний завод автоматизується для виробництва високоякісної, більш продуктивної, високонадійної контролю фізичних процесних змінних.

На малюнку вище показано ієрархію системи автоматизації процесів. Вона складається з різних шарів, що представляють широко розподілені компоненти в процесному заводі.

Рівень 0 або завод: цей рівень складається з машин, які найближчі до процесів. Тут використовуються сенсори та актуатори для перекладу сигналів з машин та фізичних змінних для аналізу та створення контрольних сигналів.

Безпосереднє керування процесом: На цьому рівні автоматичні контролери та системи моніторингу отримують інформацію про процес від сенсорів та відповідно керують системами актуаторів. Деякі завдання цього рівня:

• Збирання даних

• Моніторинг заводу

• Перевірка даних

• Відкрите та замкнуте керування

• Звітування

Надзорне керування заводом: Цей рівень командує автоматичним контролерам, встановлюючи цілі або задані точки. Він доглядає за контрольним обладнанням для оптимального керування процесом. Деякі завдання цього рівня:

• Моніторинг продуктивності заводу

• Оптимальне керування процесом

• Координація заводу

• Виявлення аварій тощо.

Планування та керування виробництвом: Цей рівень вирішує проблеми прийняття рішень, такі як розподіл ресурсів, цілі виробництва, управління обслуговуванням тощо. Завдання цього рівня включають:

• Диспетчеризація виробництва

• Контроль запасів

• Нагляд за виробництвом, звітність про виробництво тощо.

Керування заводом: Це вищий рівень автоматизації процесного заводу. Він займається більше комерційною діяльністю, ніж технічною. Завдання цього рівня включають:

• Аналіз ринку та клієнтів

• Статистика замовлень та продажів

• Планування виробництва

• Баланс між ємністю та замовленнями тощо.

Нагорода