При наладке систем автоматизации на действующем технологическом оборудовании необходимо обеспечить требуемую проектом точность измерений параметров технологического процесса. Точность измерений системы проверяют сравнением показаний приборов систем контроля с непосредственными измерениями параметров процесса или о данными, полученными в результате расчета. Непосредственное измерение параметров выполняют образцовыми приборами по месту. Например, уровни жидкости измеряют по водомерным стеклам, температуру — ртутными образцовыми термометрами, состав, плотность и другие физико-химические свойства -по данным лабораторных анализов. При определении точности работы систем контроля наладчик должен учитывать и вводить поправки на отклонение состояния измеряемых сред от расчетных. Как правило, точность работы систем автоматизации проверяют при показателях технологического процесса, близких к проектным, чтобы условия работы приборов также приближались к расчетным. Нельзя судить о точности работы расходомера переменного перепада при расходе среда, меньшем одной трети номинального. Это же требование — наличие средних нагрузок — в полной мере относится и к наладке систем регулирования и дистанционного управления.
При отклонении показаний системы контроля от расчетных, проверяют все элементы системы, включая и соединительные линии, устраняют неисправности, и повторно включают систему в работу.
Точная и надежная работа систем контроля в большей степени определяется качеством проведения предшествующих этапов наладочных работ, а систем регулирования — качеством, динамической настройки на действующем технологическом оборудовании.
Наладка автоматических систем регулирования (АСР) включает следующие работы: определение инерционности и коэффициента усиления регулируемых величин, расчет по полученным данным настроек регуляторов, установка и включение регуляторов с рассчитанными значениями настроек в работу, корректировка при необходимости установленных значений параметров динамической настройки регуляторов.
Инерционные свойства объекта могут быть определены как расчетным путем, так и экспериментально. В практике наладочных работ применяют различные экспериментальные методы оценки свойств регулируемых величин, так как они менее громоздки позволяют учесть все отклонения конструкций аппаратов и самих процессов от идеальных, принимаемых за основу при расчетных методах. Вид экспериментального метода выбирают с учетом требуемой точности получаемых данных, помехозащищенности процесса, возможных отклонений параметров участков регулирования от номинальных, необходимых душ получения достоверных характеристик.
Обработка полученных экспериментальных данных позволяет получить информацию о свойствах участков регулирования, таких, как инерционность и коэффициент усиления. После настройки регуляторов системы включают в работу. Задания регуляторам по поддержанию регулируемых величин устанавливают в соответствии с требованиями проекта или технологического персонала. При работе систем дистанционного управления, входящих в автоматические системы регулирования, номинальное значение регулируемого параметра должно обеспечиваться при открытии регулирующего органа в пределах 40-75% от максимального.
Как правило, во время достижения проектной мощности технологических процессов значения сигнализируемых и ограничиваемых параметров меняются по сравнению с номинальными в широких пределах, что позволяет наладочному персоналу проверить надежность срабатывания систем сигнализации, защиты и управления на реальных средах. Наладочные работы должны вестись согласованно с технологическим персоналом, осуществляющим пуск и наладку технологического оборудования. При оценке качества работы той или иной автоматической системы решающее слово остается за технологами.
Работа наладочных бригад в период пуска технологического оборудования осуществляется, как правило, круглосуточно. Начало и окончание работ по снятию характеристик, включению и выключению систем автоматизации фиксируются в сменном технологическом журнале, В журнале производства наладочных работ описывают все работы, выполненные на данном этапе, дают характеристики объектов, результаты обработки характеристик, расчет настройки систем и установленные регуляторам задания.
5 Выбор канала регулирования, датчиков, исполнительных механизмов и регуляторов
5.1 Выбор канала регулирования
Канал регулирования выбирают на основании анализа влияния управляющих воздействий на управляемый параметр. В качестве регулируемой величины выбирается параметр, имеющий наибольшее технологическое значение для данного процесса и для измерения которого имеются технические средства, обладающие необходимой точностью и надежностью.
Если требуемых средств контроля данной величины нет, то в качестве
регулируемой выбирают другую выходную величину, которая тесно связана с первой и может использоваться для косвенного контроля основной величины.
В качестве управляющего воздействия выбирается входная контролирующая величина, степень влияния которой на выбранную управляемую величину наибольшая. При этом предпочтение отдается каналам, имеющим линейное или несущественно нелинейные статические характеристики.
Выбор ветви Государственной системы приборов производится на основании характеристики условий работы проектируемой САР, возможности реализации системы регулирования с минимальными затратами, необходимого быстродействия, протяженности каналов связи. Кроме того, необходимо учитывать какой род энергии используется в этом месте расположения автоматизируемого объекта.
5.2 Выбор регулятора
Для выбора регулятора необходимо определить динамические параметры управляемого объекта и знать требования к показателям качества процесса управления.
Необходимо определить следующие динамические параметры управляемого объекта по каналу регулирования:
Коб —коэффициент передачи (его размерность обычно представляет собой отношение измерения регулируемой величины к ходу исполнительного механизма);
t о— время запаздывания, с;
Динамические параметры можно рассчитать теоретически по формулам или по экспериментальным характеристикам (кривой разгона).
Требования к показателям качества процесса управления определяются технологией.
Тип регулятора ориентировочно выбирают по следующим выражениям
tо /То 1,выбирают импульсный регулятор.
Выбор закона регулирования подробно описан в /7/ .Метод расчета систем с подчиненным регулированием в /6,8,22/.
5.3 Выбор регулирующего органа и исполнительного механизма
Правильный расчет и выбор типа и размера регулирующего органа – необходимое условие эффективной работы автоматической системы управления. К основным параметрам регулирующих органов относятся условная пропускная способность; условное и рабочее давление, перепад давления на регулирующем органе и условный проход. Размер регулирующего органа определяется условной пропускной способностью, завышение и занижение которой приводит к ухудшению качеств регулирования САР.
Исполнительные механизмы автоматических систем регулирования выбирают по каталогам серийной продукции с учетом выбранной ветви ГСП.
При выборе электрических исполнительных механизмов необходимо учитывать следующие требования:
— обеспечение энергетических и динамических свойств механизма при совместной работе с регулирующим органом в САР (перестановочный момент, время одного оборота выходного элемента, характеристики разгона и выбега, допустимый люфт и т.д.)
— обеспечение плотного закрывания или открывания (при работе на упор) затвора регулирующего органа
— надежность работы исполнительного механизма.
5.4 Выбор настроек регулятора
Настройки регулятора зависят от реализуемого закона регулирования.
Методы определения настроек регулятора:
— расчетные по динамическим характеристикам объекта;
— итерационные и алгоритмические;
— моделирование на аналоговых и цифровых вычислительных машинах.
Значения настроечных параметров первым методом определяются с помощью специальных графиков или рассчитываются по формулам.
6 АСУ ТП на предприятии
Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) предназначена для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления.
Технологический объект управления (ТОУ) — это совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим инструкциям или регламентам технологического процесса производства.
К технологическим объектам управления относятся:
— технологические агрегаты и установки (группы станков), реализующие самостоятельный технологический процесс;
— отдельные производства (цехи, участки) или производственный процесс всего промышленного предприятия, если управление этим производством носит в основном технологический характер, т. е. заключается в реализации рациональных режимов работы взаимосвязанных агрегатов (участков, производств).
Совместно функционирующие ТОУ и управляющая им АСУТП образуют автоматизированный технологический комплекс (A T К).
Автоматизированная система управления технологическим процессом -человеко-машинная система управления, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием.
Такое определение АСУТП подчеркивает наличие в ее составе современных автоматических средств сбора и обработки информации, в первую очередь средств вычислительной техники; роль человека в системе как субъекта труда, принимающего содержательное участие в выработке решений по управлению; реализацию в системе процесса обработки технологической и технико-экономической информации; цель функционирования АСУТП, заключающуюся в оптимизации работы технологического объекта управления по принятому критерию (критериям) управления путем соответствующего выбора управляющих воздействий.
Критерий управления АСУТП — это соотношение, характеризующее качество функционирования технологического объекта управления в целом и принимающее конкретные числовые значения в зависимости от используемых управляющих воздействий. Таким образом, критерием управления обычно является технико-экономический показатель (например, себестоимость выходного продукта при заданном его качестве, производительность ТОУ при заданном качестве выходного продукта и т. п.) или технический показатель (например, параметры процесса, характеристики выходного продукта).
Система управления ТОУ является АСУТП в том случае, если она осуществляет управление ТОУ в целом в темпе протекания технологического процесса и если в выработке и реализации решений по управлению, участвуют средства вычислительной техники и другие технические средства и человек-оператор. АСУТП в системе управления промышленным предприятием.
АСУТП как компоненты общей системы управления промышленным предприятием предназначены для целенаправленного ведения технологических процессов и обеспечения смежных и вышестоящих систем управления оперативной и достоверной технико-экономической информацией.
АСУТП, созданные для объектов основного и вспомогательного производства, представляют собой низовой уровень автоматизированных систем управления на предприятии.
АСУТП могут использоваться для управления отдельными производствами, включающими в свой состав взаимосвязанные ТОУ.
АСУТП производства обеспечивает оптимальное (рациональное) управление как всеми АТК и ТОУ, так и вспомогательными процессами (приемкой, транспортировкой, складированием входных материалов, заготовок и готовой продукции и т. д.), входящими в состав данного производства.
Организация взаимодействия АСУТП с системами управления высших уровней определяется наличием на промышленном предприятии автоматизированной системы управления предприятием (АСУП) и автоматизированных систем организационно-технологического управления (АСОУТ).
АСУТП получает от соответствующих подсистем АСУП или служб управления предприятием непосредственно или через АСУОТ задания и ограничения (номенклатуру подлежащих выпуску продуктов или изделий, объемы производства, технико-экономические показатели, характеризующие качество функционирования АТК, сведения о наличии ресурсов) и обеспечивает подготовку и передачу этим системам необходимой для их работы технико-экономической информации, в частности о выполнении заданий, продукции, оперативной потребности в ресурсах, состоянии АТК (состоянии оборудования, ходе технологического процесса, его технико-экономических показателях и т. п.).
При наличии на предприятии систем технической и (или) технологической подготовки производства обеспечивается взаимодействие АСУТП с этими системами. АСУТП получают от них техническую, технологическую и другую информацию, необходимую для проведения заданных технологических процессов, и направляют в эти системы фактическую оперативную информацию, необходимую для их функционирования, в том числе для корректировок регламентов проведения технологических процессов.
При создании на предприятии комплексной системы управления качеством продукции АСУТП являются ее исполнительными подсистемами, обеспечивающими заданное качество продукции ТОУ и подготовку фактической оперативной информации о ходе технологических процессов (статистический контроль и т.д.).
Перечень, форма представления и режим обмена информацией между АСУТП и взаимосвязанными с ней другими системами управления (как автоматизированными, так и неавтоматизированными) определяются в каждом конкретном случае в зависимости от специфики производства, его организации и принятой структуры управления им.
7 Охрана труда и техника безопасности на предприятии
Техника безопасности на предприятии – это совокупность мероприятий организационного и технического характера, которые направлены на предотвращение на производстве несчастных случаев и на формирование безопасных условий труда.
С целью обеспечения охраны труда на всевозможных предприятиях, прикладываются все усилия для того, чтобы сделать труд работающих людей безопасным, а как итог, большие средства выделяются именно для осуществления этих целей.
На заводах, под подчинением у главного инженера завода, функционирует специальная служба безопасности, которая разрабатывает различные мероприятия, которые в будущем обязаны обеспечить каждому рабочему безопасные условия труда.
Кроме того, специальная служба безопасности контролирует уровень безопасности технике на производстве, ее состояние, а также следит за тем, чтобы абсолютно все принимаемые на предприятие рабочие, обучались безопасным приемам работы.
С целью абсолютного обеспечения охраны труда на заводах и на предприятиях систематически проводятся мероприятия, которые в последующем обеспечивают снижение получения травм на рабочем месте, а также значительно уменьшают возможность возникновения несчастного случая.
В основном, эти мероприятия основываются на следующем:
— с целью предохранения работников мероприятия от ранений, улучшать конструкции действующего оборудования;
— улучшение действующих конструкций, а также установка новых защитных приспособлений от машин, станков и нагревательных установок, которые устраняют возможности случаев травматизма.
Улучшение рабочих условий:
— обеспечение хорошей вентиляции помещения, хорошей освещенности, избавление от пыли в местах отработки, избавление от отходов производства в свое время, поддержание и регулировка температуры в цехах и на рабочих местах;
— во время работы оборудования, устранение возможности аварий, разрыва кругов шлифования, поломки дисковых пил, которые быстро вращаются, взрыва сосудов, разбрызгивания кислот, выброса расплавленных металлов, солей и пламени из нагревательных устройств, поражения электрическим током, внезапного включения электроустановок и тому подобное;
— все поступающие на работу обязаны организованно ознакомиться со всеми правилами поведения на территории предприятия, а также со всеми правилами техники безопасности, должна проводиться постоянная проверка знаний работающими всех правил безопасности;
— работающие должны быть обеспечены инструкциями по технике безопасности, а также плакатами, на которых наглядно проиллюстрированы опасные места производства, а также несчастные случаи, которые были предотвращены.
Но, тем не менее, вследствие пренебрежительного отношения к технике безопасности самих же рабочих, возможны и происходят несчастные случаи. Постоянно изучая и безостановочно соблюдая правила техники безопасности, вы можете уберечь себя и других от несчастного случая.
Для любого предприятия существует ряд правил техники безопасности, которые стоит соблюдать: если вы получили новую, ранее незнакомую работу, следует потребовать у мастера дополнительного инструктажа в плане техники безопасности; выполняя работу, стоит сохранять внимательность, не стоит отвлекаться на посторонние дела и разговоры, а также отвлекать других.
Находясь в здании, во дворе, на заводе, на подъездных путях, необходимо выполнять следующие требования:
— нельзя ходить по чужим цехам без надобности на то;
— необходимо внимательно следить за сигналами, которые подают водители движущегося транспорта или крановщики электрокранов, следует выполнять их; не стоит находиться под поднятым грузом, необходимо обходить стороной места выгрузки и погрузки товара;
— нельзя ходить в местах, которые для этого не предназначены, нельзя перебегать дорогу впереди движущегося транспорта, также не стоит подлезать под стоящий железнодорожный состав;
— нельзя в неустановленных для этого местах переходить через рольганги и конвейеры, а также подлезать под них, нельзя выходить за ограждения без разрешения;
— нельзя открывать дверцы электрошкафов, а также прикасаться к клеммам, электрооборудованию, арматуре общего освещения и электропроводам;
— если администрацией его цеха работнику не поручена работа на механизмах, станках и машинах, то за исключением аварийных случаев, он не имеет права включать их или останавливать.
Если работник испытывает недомогание или травмирован, то ему следует немедленно прекратить работу, и предварительно известив своего мастера, обратиться в медпункт или образование скорой помощи.
Существуют также некоторые специальные требования безопасности. Перед началом работы необходимо:
— проверить состояние своей рабочей одежды: обхватить большой резинкой или застегнуть обшлага рукавов, заправить одежду таким образом, чтобы концы одежды не развевались, убрать кончики платка, косынки и галстука, надеть плотный головной убор и спрятать под него волосы;
— обуть рабочую обувь, но стоит помнить, что запрещается работа в легкой обуви (сандалиях, тапочках, босоножках), так как можно получить ранение ног горячей и острой стружкой металла;
— необходимо тщательно осмотреть рабочее место, навести на нем порядок, убрать все, что мешает работе, а необходимые приспособления и инструменты расположить в безопасном и удобном месте, затем удостовериться в исправности приспособлений и рабочего инструмента; необходимо удостовериться, чтобы рабочее место было хорошо освещено, но так, чтобы свет не слепил глаза;
— если вам нужна электрическая переносная лампа, то проверьте наличие защитной сетки, изоляцию резиновой трубки и исправность шнура, напряжение подобного светильника должно быть не выше 36 Вольт;
— убедитесь, что пол на рабочем месте находится в абсолютной исправности, без скользкой поверхности, без выбоин, а также, что опасные места ограждены; если вы работаете с тельферами или с талями, необходимо проверить их исправность, приподняв груз на небольшую высоту, а также убедиться в исправности тормозов, цепи и стропа.
В ходе производственной практики были получены практические навыки обслуживания и наладки оборудования, проведения технических осмотров. Изучена структура предприятия и работа участков автоматизации, в том числе с оборудованием и возможностью развития АСУ на предприятии. В том числе ознакомился с правилами монтажа датчиков, шкафов и щитов управления, органов управления. Так же были выполнено индивидуальное задание и задания кафедры. Индивидуальным заданием автоматизация работы парового котла. Во время прохождения практики была полностью соблюдена техника безопасности.
Рассмотрены средства автоматизации технологического процесса варки пива представлены современным оборудованием, таким как частотные преобразователи Danfoss, ПЛК Siemens, реле, автоматы и т.д.
Подготовлен материал для курсового проекта по предмету автоматизация типовых технологических процессов и производств.
1. Шеховцов В.П. Электрическое и электромеханическое оборудование/ Шеховцов В.П. — M.: Инфра-М, 2004. — 352с.
2. Вершинин О.Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов/Вершинин О.Е. — Ленинград: Энергоатомиздат, 1986. — 381с.
3. Шахнова В.А. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем. Том второй/Шахнова В.А. — М.: Радио и связь, 1988. — 552с.
4. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. – 4-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Профессия, 2003. -752 с.
5. Теория автоматического управления / под ред. Ю.М. Соломенцева. – 3-е изд., стер. – М.: Высшая школа, 2000. – 270 с.
Комплексная наладка АСУ ТП включает отладку, комплекса программ управления автоматизированных систем с целью проверки общего алгоритма функционирования системы. При этом контролируется информационная стыковка программ, проверяется состояние информационной базы после исполнения каждой программы, а также взаимодействие программ в реальном масштабе времени и отработка качества решения функциональных задач управления.
При комплексной наладке АСУ ТП необходимо участие специалистов по каждой программе от разработчика АСУ ТП, программирующей организации и подразделения по техническому обслуживанию АСУ ТП, от заказчика. Для проведения работ по комплексной наладке автоматизированных систем разрабатывают программу, которую утверждает заказчик. На основании этой программы заказчик издает приказ о порядке проведения наладочных работ.
Завершением работ по комплексной наладке являются, предварительные испытания системы на работоспособность, в результате которых определяются качественные и количественные характеристики решения отдельных задач, комплексного функционирования подсистем, выполнения функций всей системой. Предварительные испытания системы оформляются актом, который служит основанием для передачи АСУ ТП в опытно-промышленную эксплуатацию.
Опытно-промышленная эксплуатация АСУ ТП вызвана необходимостью приработки аппаратуры управления, освоения оперативным персоналом приемов управления технологическим процессом с помощью средств АСУ ТП, отработки эксплуатационным персоналом методов обслуживания технических средств и математического обеспечения системы. Продолжительность опытно-промышленной эксплуатации автоматизированных систем — 1—3 мес. Увеличение этого срока в соответствии с ГОСТ 20913—75 должно быть обосновано и согласовано с министерством заказчика.
Программа опытно-промышленной эксплуатации автоматизированных систем, составленная и утвержденная разработчиком, заказчиком и монтажно-наладочной организацией, предусматривает следующие работы:
- проведение периодических проверок технического состояния КТС;
- выявление причин неисправностей и их устранение; проверку метрологических характеристик измерительных устройств; сбор данных для определения качественных и количественных показателей функционирования;
- сбор данных для оценки качества работ, выполненных на этапах проектирования, изготовления, монтажа и наладки;
- проверку готовности оперативного и эксплуатационного персонала к промышленной эксплуатации системы;
- корректировку рабочей и эксплуатационной документации, устранение ошибок в программном обеспечении.
При проведении опытно-промышленной эксплуатации автоматизированных систем разработчик и организации-соисполнители получают права (по согласованию с заказчиком) на проведение технических и технологических экспериментов, отключение тех или иных устройств АСУ ТП и технологического оборудования с целью получения данных для определения качественных и количественных показателей функционирования. Данные опытно-промышленной эксплуатации регистрируют в журналах по установленной форме. В других журналах записывают замечания оперативного и эксплуатационного персонала по эксплуатационным характеристикам системы, удобству расположения органов управления и средств представления информации, связи оператора с другими пунктами управления, обеспеченности АСУ ТП сервисной аппаратурой, ЗИП, необходимой документацией.
Данные для оценки характеристик надежности автоматизированных систем фиксируют в таблицах отказов, содержащих такие графы, как дата и время отказа, тип устройства, наименование отказа, его внешний признак, причина, длительность устранения, дата и время включения устройства после ремонта.
Материалы опытно-промышленной эксплуатации систем управления технологическими процессами изучаются и обрабатываются, а полученные результаты оформляются протоколом, который является обязательным документом при представлении АСУ ТП на приемосдаточные испытания. Протокол утверждают разработчик, заказчик и организации-исполнители работ.
Приемосдаточные испытания АСУ ТП предусматривают проверку системы на соответствие требованиям технических условий (ГОСТ 20913—75). Для проведения испытаний заказчик создает комиссию, состав и ранг которой определены общим положением о порядке приемки и оценки законченных научно-технических разработок, утвержденным постановлением ГК СМ СССР по науке и технике № 370 от 18.08.69 г.
На приемосдаточные испытания разработчик АСУ ТП представляет в комплекте с системой техническое задание, технико-экономическое обоснование, протокол опытно-промышленной эксплуатации, программу и методику проведения приемосдаточных испытаний, эксплуатационную документацию систем управления технологическими процессами.
По требованию комиссии дополнительно могут быть представлены технический проект системы, рабочие чертежи, материалы опытно-промышленной эксплуатации. Результаты отдельных испытаний оформляются протоколами, а по окончании приемосдаточных испытаний систем управления технологическими процессами составляется акт, в котором указывается:
- ранг и состав комиссии; время, место испытаний; наименование АСУ ТП;
- организация-разработчик и основание для создания АСУ ТП; состав системы и предъявленной документации; объем испытаний;
- заключение о проведенных испытаниях и замечания по содержанию отдельных документов.
В акте указывается также на целесообразность (нецелесообразность) передачи АСУ ТП в промышленную эксплуатацию. В приложении к акту приводится перечень недостатков и замечаний систем автоматического управления, подлежащих устранению до сдачи системы в промышленную эксплуатацию, дается оценка научно-технического уровня системы.
Промышленная эксплуатация АСУ ТП включает: обслуживание системы в нормальном режиме эксплуатации; выполнение ремонтных и наладочных работ систем автоматического управления; выполнение профилактических работ и периодических поверок; выполнение работ по функциональному развитию системы; хранение документации, ЗИП, приборов и материалов; инструктаж оперативного и эксплуатационного персонала систем автоматического управления; накопление и обобщение опыта эксплуатации.
Промышленную эксплуатацию систем автоматического управления организует заказчик.
Сдача АСУ ТП государственной комиссии (внутриведомственной) предусматривает испытания системы после ее промышленной эксплуатации в течение 3—6 мес. При проведении испытаний комиссии предъявляют всю документацию приемосдаточных испытаний и дополнительно: рабочие журналы промышленной эксплуатации; акт приемосдаточных испытаний; патентный формуляр; результаты определения показателей технико-экономической эффективности и надежности системы.
Испытания систем промышленной автоматизации проводятся с обязательным участием разработчика, соисполнителей и заказчика. Результаты работы государственной комиссии оформляются актами.
Подготовка кадров предусматривает обучение и повышение технического уровня оперативного и эксплуатационного персонала систем промышленной автоматизации, а также персонала смежных служб.
Оперативный персонал систем промышленной автоматизации проходит общую подготовку по изучению струи- туры АСУ ТП принципов ее работы, решения отдельных задач управления, представления промежуточных и выходных результатов, их использования в оперативном управлении технологическим процессом.
Эксплуатационный персонал систем промышленной автоматизации глубоко изучает весь комплекс технических средств, внешнее математическое обеспечение, функциональные связи, органы контроля, настройки, управления. В организации подбора и подготовки кадров принимает участие разработчик АСУ ХП и предприятие-заказчик.
Разработчик промышленных систем управления разрабатывает требования по обеспечению кадрами, создаваемых АСУ ТП, а также программы обучения оперативного и эксплуатационного персонала. Предприятие-заказчик организует обучение кадров путем заключения отдельных договоров или соглашений с разработчиком АСУ ТП. Подготовку инженерно-технических работников для эксплуатации АСУ ТП проводят отраслевые министерства при методической помощи Минприбора и Минвуза СССР.
Анализ функционирования программируемых логических контроллеров (ПЛК) предусматривает получение объективных данных о качестве функционирования созданной АСУ ТП и реальном эффекте от использования системы при ее промышленной эксплуатации.
Работу производит. Разработчик АСУ ТП, которому предоставляется возможность проведения экспериментов по согласованным с заказчиком программам по предварительному обследованию, экспериментально-статистическому исследованию системы, анализу полученных результатов и разработке рекомендаций и заключительных материалов обследования.
Предварительное обследование промышленных систем управления включает работы по изучению исходных материалов, ознакомлению с особенностями функционирования системы, составлению программы сбора экспериментальных данных.
Экспериментально-статистические исследования промышленных систем управления предполагают сбор экспериментальных данных для определения технико-экономической эффективности АСУ ТП, ее функционально-алгоритмической полноты, социально психологической подготовленности и эксплуатационной надежности. При анализе полученных результатов данные экспериментальных исследований обрабатываются по утвержденным методикам для определения соответствующих характеристик.
Разработка рекомендаций и заключительных материалов обследования промышленных систем управления включает обобщение результатов выполненного анализа, разработку предложений по совершенствованию технического, информационного, программного и организационного обеспечений, требований па модернизации технологического процесса, реконструкции оборудования, и др.
Результаты работ оформляются научно-техническим отчетом и техническим заключением по анализу функционирования, которые используются, для:
- развития и совершенствования АСУ ТП;
- разработки унифицированных и типовых решений, по комплексу технических средств и программному обеспечению программируемых логических контроллеров (ПЛК);
- создания АСУ ТП для аналогичных технологических объектов управления;
- научных обобщений по созданию АСУ ТП.
Автоматизация производственных процессов – основное направление, по которому в настоящее время продвигается производство во всем мире. Все, что раньше выполнялось самим человеком, его функции, не только физические, но и интеллектуальные, постепенно переходят к технике, которая сама выполняет технологические циклы и осуществляет контроль за ними. Вот такое теперь генеральное русло современных технологий. Роль человека во многих отраслях уже сводится лишь к контролеру за автоматическим контролером.
В общем случае под понятием «управление технологическим процессом» понимают совокупность операций, необходимых для пуска, остановки процесса, а также поддержания или изменения в требуемом направлении физических величин (показателей процесса). Осуществляющие технологические процессы отдельные машины, агрегаты, аппараты, устройства, комплексы машин и аппаратов, которыми необходимо управлять, в автоматике называют объектами управления или управляемыми объектами. Управляемые объекты весьма разнообразны по своему назначению.
Автоматизация технологических процессов – замена физического труда человека, затрачиваемого на управление механизмами и машинами, работой специальных устройств, обеспечивающих это управление (регулирование различных параметров, получение заданной производительности и качества продукта без вмешательства человека).
Автоматизация производственных процессов позволяет во много раз увеличивать производительность труда, повышать его безопасность, экологичность, улучшать качество продукции и более рационально использовать производственные ресурсы, в том числе, и человеческий потенциал.
Любой технологический процесс создается и осуществляется для получения конкретной цели. Изготовления конечной продукции, или же для получения промежуточного результата. Так целью автоматизированного производства может быть сортировка, транспортировка, упаковка изделия. Автоматизация производства может быть полной, комплексной и частичной.
Частичная автоматизация имеет место, когда в автоматическом режиме осуществляется одна операция или отдельный цикл производства. При этом допускается ограниченное участие в нем человека. Чаще всего частичная автоматизация имеет место, когда процесс протекает слишком быстро для того, чтобы сам человек мог в нем полноценно участвовать, при этом достаточно примитивные механические устройства, приводящиеся в движение при помощи электрического оборудования, отлично с ним справляются.
Частичная автоматизация, как правило, применяется на уже действующем оборудовании, является дополнением к нему. Однако, наибольшую эффективность оно показывает, когда включено в общую систему автоматизации изначально — сразу же разрабатывается, изготовляется и устанавливается как ее составная часть.
Комплексная автоматизация должна охватывать отдельный крупный участок производства, это может быть отдельный цех, электростанция. В этом случае все производство действует в режиме единого взаимосвязанного автоматизированного комплекса. Комплексная автоматизация производственных процессов целесообразна не всегда. Ее область применения – современное высокоразвитое производство, на котором используется чрезвычайно надежное оборудование.
Поломка одного из станков или агрегата тут же останавливает весь производственный цикл. Такое производство должно обладать саморегуляцией и самоорганизацией, которая осуществляется по предварительно созданной программе. При этом человек принимает участие в производственном процессе лишь в качестве постоянного контролера, отслеживающего состояние всей системы и отдельных ее частей, вмешивается в производство для пуска-запуска и при возникновении внештатных ситуаций, или при угрозе такого возникновения.
Наивысшая ступень автоматизации производственных процессов – полная автоматизация . При ней сама система осуществляет не только процесс производства, но и полный контроль над ним, который проводят автоматические системы управления. Полная автоматизация целесообразна на рентабельном, устойчивом производстве с устоявшимися технологическими процессами с неизменным режимом работы.
Все возможные отклонения от нормы должны быть предварительно предусмотрены, и разработаны системы защиты от них. Также полная автоматизация необходима для работ, которые могут угрожать жизни человека, его здоровью или же проводятся в недоступных для него местах – под водой, в агрессивной среде, в космосе.
Каждая система состоит из компонентов, которые выполняют определенные функции. В автоматизированной системе датчики снимают показания и передают для принятия решения по управлению системой, команду выполняет уже привод. Чаще всего это электрическое оборудование, так как именно при помощи электрического тока целесообразнее выполнять команды.
Следует разделять автоматизированные систему управления и автоматические. При автоматизированной системе управления датчики передают показания на пульт оператору, а он уже, приняв решение, передает команду исполнительному оборудованию. При автоматической системе – сигнал анализируется уже электронными устройствами, они же, приняв решение, дают команду устройствам-исполнителям.
Участие человека в автоматических системах все же необходимо, пусть и в качестве контролера. Он имеет возможность вмешаться в технологический процесс в любой момент, откорректировать его или же остановить.
Так, может выйти из строя датчик температуры и подавать неправильные показания. Электроника в таком случае, будет воспринимать его данные, как достоверные, не подвергая их сомнению.
Человеческий разум во много раз превосходит возможности электронных устройств, хотя по быстроте реагирования уступает им. Оператор, может понять, что датчик неисправен, оценить риски, и просто отключить его, не прерывая процесс. При этом он должен быть полностью уверен в том, что это не приведет к аварии. Принять решение ему помогает опыт и интуиция, недоступные машинам.
Такое точечное вмешательство в автоматические системы не несет с собой серьезных рисков, если решение принимает профессионал. Однако, отключение всей автоматики и перевод системы в режим ручного управления чреват серьезными последствиями из-за того, что человек не может быстро реагировать на изменение обстановки.
Классический пример – авария на Чернобыльской атомной электростанции, ставшая самой масштабной техногенной катастрофой прошлого века. Она произошла именно из-за отключения автоматического режима, когда уже разработанные программы по предотвращению аварийных ситуаций не могли влиять на развитие обстановки в реакторе станции.
Автоматизация отдельных процессов началась в промышленности еще в девятнадцатом веке. Достаточно вспомнить автоматический центробежный регулятор для паровых машин конструкции Уатта. Но лишь с началом промышленного использования электричества стала возможной более широкая автоматизация уже не отдельных процессов, а целых технологических циклов. Связано это с тем, что до этого механическое усилие на станки передавалось с помощью трансмиссий и приводов.
Централизованное производство электроэнергии и использование ее в промышленности по большому счету, началось лишь с двадцатого века — перед Первой мировой войной, когда каждый станок был оснащен собственным электродвигателем. Именно это обстоятельство дало возможность механизировать не только сам производственный процесс на станке, но механизировать и его управление. Это был первый шаг к созданию станков-автоматов . Первые образцы которых появились уже в начале 1930-х годов. Тогда и возник сам термин «автоматизированное производство».
В России – тогда еще в СССР, первые шаги в этом направлении были сделаны в 30-40-е годы прошлого века. Впервые автоматические станки были использованы в производстве деталей для подшипников. Затем появилось первое в мире полностью автоматизированное производство поршней для тракторных двигателей.
Технологические циклы соединились в единый автоматизированный процесс, начинавшийся с загрузки сырья и заканчивающийся упаковкой готовых деталей. Это стало возможно, благодаря широкому применению современного на то время электрооборудования, различных реле, дистанционных выключателей, и конечно же, приводов.
И только появление первых электронно-вычислительных машин позволило выйти на новый уровень автоматизации. Теперь уже технологический процесс перестал рассматриваться, как просто совокупность отдельных операций, которые нужно совершать в определенной последовательности для получения результата. Теперь весь процесс стал единым целым.
В настоящее время автоматические системы управления не только ведут производственный процесс, но также контролируют его, отслеживают возникновение внештатных и аварийных ситуаций. Они запускают и останавливают технологическое оборудование, отслеживают перегрузки, отрабатывают действия в случае аварий.
В последнее время автоматические системы управления позволяют достаточно легко перестраивать оборудование на производство новой продукции. Это уже целая система, состоящая из отдельных автоматических многорежимных систем, соединенных с центральным компьютером, который увязывает их в единую сеть, и выдает задания для исполнения.
Каждая подсистема является отдельным компьютером со своим программным обеспечением, предназначенным для выполнения собственных задач. Это уже гибкие производственные модули. Гибкими их называют потому, что их можно перенастроить на другие технологические процессы и тем самым расширять производство, версифицировать его.
Вершиной автоматизированного производства являются промышленные роботы. Автоматизация пронизало производство сверху донизу. Автоматически работают транспортная линия по доставке сырья для производства. Автоматизировано управление и проектирование. Человеческий опыт и интеллект используется лишь там, где его не может заменить электроника.