Какие автоматические устройства машины и установки применяются

Назначение автоматизации производственных процессов: назначение и виды автоматизации, область применения.

Автоматизация производственных процессов включает в себя понятия «автоматика» и «автоматизация», которые не следует отождествлять. Автоматика — отрасль науки и техники, разрабатывающая георию и методы автоматизации производственных процессов, а автоматизация — это применение технических средств автоматики, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в производственном процессе.

При автоматизированных процессах различают частичную, комплексную и полную автоматизацию.

Частичная автоматизация предусматривает применение автоматического оборудования, приборов и устройств на отдельных, преимущественно основных производственных операциях. Большинство строительных машин и оборудования оснащено такими приборами и устройствами для отключения или ограничения действия машин и их рабочих органов, учета работы, регулирования скорости движения рабочих органов, траектории их движения глубина копания траншей с заданным .уклоном для землероино-транспортных машин, подача сборных элементов к месту их установки по кратчайшему пути для монтажных кранов и др.) и т. д.

Комплексная автоматизация предусматривает применение системы связанных в единую технологическую линию отдельных агрегатов, машин, Приборов и устройств, осуществляющих все (как основные, так и вспомогательные) операции производственного процесса. При этом оператором или машинистом выполняются только операции пуска и остановки, а поддержание заданных параметров производственного процесса во всех его звеньях происходит автоматически.

Полная автоматизация позволяет выполнять не только все основные и вспомогательные производственные операции, но и полностью осуществлять автоматическое управление и контроль за процессами, в том числе изменение по заданной программе параметров и вида продукции.

В строительстве и промышленности строительных материалов автоматизированы производственные процессы на асфальто- и цементобетонных заводах, заводах железобетонных изделий и домостроительных комбинатах, а также на строительных, дорожных машинах и оборудовании при выполнении отдельных, обычно основных, операций.

Средства автоматизации разделяют на устройства управления, защиты, регулирования и контроля. В каждой строительной и дорожной машине используются различные комбинации указанных видов устройств, однако основным направлением является автоматизация управления рабочими органами. Управление по степени участия в нем человека можно разделить на неавтоматическое, автоматизированное и автоматическое. При этом следует отметить, что’ в последнее время существенно изменилась аппаратура управления, используемая в строительных и дорожных машинах. Рассмотрим указанные системы управления и общие понятия автоматизации производственных процессов.

Неавтоматическое управление машиной бывает ручное и механизированное. В первом случае человек сам определяет необходимые действия по управлению технологическим процессом, осуществляет и контролирует их визуально или по показаниям простейших приборов.

Во втором случае технологический процесс (рис.2,а) управляется с помощью исполнительных механизмов, использующих дополнительную энергию (электрическую, сжатого воздуха или рабочей жидкости). При этом приборы через соответствующие преобразователи только информируют человека о нарушениях технологического процесса.

При автоматизированном управлении (рис.2,б) часть операций технологического процесса осуществляется механизмами управления без участия человека. В этом случае сигналы преобразователей о нарушении технологического процесса принимаются не только приборами сигнализации, но и сервомеханизмами. Последние, воздействуя самостоятельно на механизмы управления, могут остановить действие рабочего органа или всей машины. на долю человека приходится работа по устранению неисправности (повторного запуска машины в работу.

Автоматическое управление (рис.2,в) предусматривает управление по командам преобразователей или программного механизма. Эта система состоит из двух основных частей: контролирующей I и управляющей II. При таком управлении человек занят только предварительной установкой определенной программы (алгоритма), устранением неполадок по сигналам преобразователей (регулировка и ремонт механизмов), а также пуском машины в работу или ее отключением. Так, в смесительных установках смеси различных марок готовятся каждая по своей технологии. Алгоритм технологического процесса для каждой марки смеси закладывается в память программного механизма, который и управляет последовательностью выполняемых операций от начала и до окончания каждого цикла в течение смены. При этом человек только устанавливает код требуемой программы управления для получения необходимой марки смеси. Запуск в работу и остановка машины при той системе управления осуществляются в определенной последовательности: при пуске электрическая цепь каждого двигателя предыдущего рабочего органа машины может быть включена только после пуска электрической цепи двигателя последующего рабочего органа и наоборот — при отключении машины. Таким образом, рассмотренное управление технологическими процессами осуществляется системой автоматического управления (САУ), представляющей совокупность взаимодействующих между собой управляемого объекта и управляющего устройства без непосредственного участия человека и независимо от его квалификации. Автоматическое управление может быть местным и дистанционным и управлять работой одного или нескольких объектов (установок, машин, оборудования). Разновидностью автоматического управления является система автоматического регулирования (САР), поддерживающая постоянство или изменение по требуемому закону физической ветчины, характеризующей управляемый процесс. Здесь же следует отметить, что наряду с управлением и регулированием, в машинах используется и система автоматического контроля (САК) за состоянием объекта (узлов машины), за характером протекания технологического процесса или достижением предельных значений параметров как в машине и ее узлах, так и в готовой продукции (строительные материалы, сооружения).

Автоматизированное и автоматическое управление производственными процессами преимущественное распространение получило на предприятиях по изготовлению асфальтобетонных и цементобетонных смесей, а также при изготовлении серийных железобетонных изделий (плит, колонн, блоков и т.п.). Однако автоматизация все шире применяется в строительных и дорожных машинах при выполнении как отдельных операций, так и различных их комбинаций. В большой степени этому способствует широкий перевод большинства рассматриваемых машин на гидравлические (в основном объемные), системы управления рабочими органами. В отличие от механических эти системы позволяют снизить металлоемкость, эффективней использовать возможности регулирования положения рабочих органов или самой машины в пространстве и обеспечить повышение качества выполняемых работ и производительности.

В соответствии с этим в настоящее время для землеройных (одноковшовые, многоковшовые, цепные экскаваторы и т. п.), землеройно-транспортных (скреперы, бульдозеры, автогрейдеры и т. п.) и дорожных (катки, асфальто- и бетоноукладчики) машин, а также для стреловых самоходных и башенных кранов разработаны и внедряются микропроцессорные системы управления, регулирования, диагностики и безопасности.

При этом следует отметить особенности устройства и работы большого разнообразия и различного назначения строительных машин, которые должны быть положены в основу при разработке соответствующих систем управления. В строительных машинах, особенно в землеройно-транспортных и дорожных, необходимо управлять одновременно несколькими параметрами, такими как курс машины, продольный и поперечный уклон, оптимальная загрузка приводного двигателя при минимальном расходе топлива, подача и температура укладываемых материалов, осуществлять независимое регулирование в многоконтурных системах, компенсировать воздействия на объекты управления нагрузок от неровности поверхности земли и дороги, неоднородности разрабатываемой среды и распределяемых технологических материалов, температуры окружающего воздуха и скорости ветра, регулировать параметры в широком диапазоне времени (от долей секунды до нескольких часов) и т. д. Помимо этого для выбора требуемых параметров в машинах необходимо использовать специальные бортовые микроЭВМ.

В связи с развитием комплексной автоматизации в последнее время большое распространение в строительстве получают роботы и различные манипуляторы. Под манипулятором понимают механизм, осуществляющий под управлением оператора действия, аналогичные действиям руки человека. Строительный манипулятор не имеет в своей системе управления никаких вычислительных устройств. Однако для обеспечения ориентационного управления (т.е. точного позиционирования) в состав строительного манипулятора могут входить различные информационно-измерительные устройства (лазерные, телевизионные, радиоанализаторные). Строительный робот — это манипулятор с системой автоматического управления, праммирование которым

1.Виды и задачи автоматизации

Автоматизация– это процесс, при котором функции управления и контроля осуществляются методами и средствами автоматики. В применении к любому производству автоматизация характеризуется освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и передачей этих функций автоматическим устройствам. Автоматизация позволяет решить ряд вопросов технического, экономического и социального характера.Техническая направленность автоматизации позволяет организовать технологические процессы с такой скоростью, точностью, надежностью и экономичностью, которые человек обеспечить не может.Экономическая направленность позволяет получить сравнительно быструю окупаемость первоначальных затрат за счет снижения эксплуатационных расходов и повышения объема и качества выпускаемой продукции, асоциальная направленность позволяет изменить характер и улучшить условия труда человека.

По степени автоматизации производства различают частичную, комплексную и полную автоматизацию.

Частичная автоматизация— это автоматическое выполнение отдельных производственных операций. Остальные технологические процессы осуществляются с непосредственным участием человека – оператора.Комплексная автоматизация— автоматическое выполнение основных производственных операций участка, цеха, фермы и т.д. как единого взаимосвязанного комплекса. Функции человека при комплексной автоматизации ограничиваются контролем и общим управлением.Полная автоматизация– высшая ступень, при которой автоматизируются все основные и вспомогательные участки производства, включая систему управления и контроля. Управление и контроль автоматизируются с помощью компьютеров или специализированных автоматических устройств. Функции человека при полной автоматизации сводятся к наблюдению за работой оборудования и устранению возникающих неисправностей.

Степень автоматизацииопределяется, прежде всего, экономической эффективностью и технической целесообразностью в условиях конкретного производства.

Самой простой формой управления является ручное управление, описанное выше. Для оценки значения управляемых параметров человек — оператор пользуется своими органами чувств. Выработка командной информации и определение воздействия на объект управления полностью основываются на правильности восприятия, интуиции и опыте оператора.

Первой функцией управления, могущей быть автоматизированной, является замена субъективного восприятия человека — оператора объективными показаниями приборов, т.е. измерение физических величин. Для этого на выходе объекта управления (рисунок 1.5) устанавливается датчик, который выполняет две функции: измеряет некоторую физическую величинуyи преобразует её в сигнал, удобный для дальнейшей передачи и преобразования. Обычно это электрический сигнал (ток или напряжение). Измеренное значение управляемой величины передаётся на вторичный прибор (ВП), который осуществляет её индикацию оператору. Датчик и вторичный прибор называютсистемой автоматической индикации. Слово «система» в переводе с греческого означает «целое, составленное из частей».

Система автоматической индикации заменяет органы чувств человека, обеспечивает быстрые, достаточно точные и объективные измерения. К вторичному прибору можно подключить регистрирующий прибор, записывающий динамику изменения технологических параметров. Эти данные могут использоваться для последующего анализа, а диаграмма, записанная регистратором, часто служит документом.

При использовании систем автоматической индикации функции оператора сводятся к определению отклонений параметров технологического процесса от допустимых, выработке величины воздействия на ОУ, и реализация этого воздействия.

Более сложные функции выполняютсистемы автоматического контроляпараметров технологического процесса. В этом случае оператор получает информацию только об отклонениях технологических параметров от заданных значений. Система автоматического контроля, кроме датчика и вторичного прибора, содержит ещё блок сравнения и логики, который сравнивает текущее значение технологического параметра с заданными. Такие системы получили самое большое распространение в сельскохозяйственном производстве. К ним относятся системы автоматического контроля процесса высева на сеялках, универсальные системы контроля зерноуборочных и свеклоуборочных комбайнов и т.д. По мере усложнения технологических процессов, повышения скорости их протекания, увеличения числа контролируемых параметров, появляется необходимость в замене человека — оператора специальными устройствами: автоматическим управляющим устройством (АУУ) и исполнительным механизмом (ИМ) АУУ выполняет функции управления: преобразует информацию состояния в командную информацию. Исполнительный механизм (ИМ) преобразует управляющий сигнал в управляющее воздействие. Система управления, в которой все операции над информацией выполняются без участия человека, называетсясистемой автоматического управления (САУ). Если часть операций выполняется человеком, то такая система называетсяавтоматизированной системой управления (АСУ). Роль человека — оператора в системе управления зависит от степени автоматизации технологического процесса (частичная, комплексная, полная). Наиболее простой структурной формой систем управления технологическими процессами являютсяодноуровневые децентрализованные системыконтроля и управления.

Втаких системах каждый технологический агрегат снабжается индивидуальным пунктом управления, оснащенным системами автоматической индикации и контроля и автоматическими регуляторами технологических параметров, которые в этом случае называютсялокальными системами управления. На этих пунктах управления также располагается аппаратура включения и выключения оборудования, аварийная защита и устройства ручного управления. Такие пункты управления размещаются обычно в непосредственной близости от каждой технологической установки, что позволяет сократить длину линий связи. Характерной особенностью локальных систем управления является то, что они обслуживают только одну, свою технологическую установку и «не знают», что делается с соседними установками. Поэтому функции оператора здесь заключаются в непосредственном контроле каждой технологической установки и изменении параметров локальных систем управления в зависимости от изменения обстановки. Оператор постоянно находится вблизи технологических установок. Одноуровневые децентрализованные системы контроля и управления технологическими процессами являются наиболее распространенными в сельскохозяйственном производстве. Более совершеннысистемы централизованного контроля и управления. Эти системы позволяют контролировать и управлять с одного пульта весь технологический процесс. Замена в централизованных системах контроля и управления оператора на управляющий компьютер позволяет получитьавтоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП).

1.2. Виды и классификация автоматических систем

При автоматизации производственного процесса используются две степени автоматизации – частичную или полную.

Частичная автоматизация энергетической установки предполагает использование автоматических устройств, для осуществления функций управления отдельными машинами и аппаратами не связанными в единую систему управления всей установки, например, автоматический контроль и регулирование ряда технологических параметров управляемого объекта. Пуск машин и аппаратов и установление заданного режима производиться вручную.

При полной автоматизации устройства автоматики управляют всеми основными и вспомогательными процессами. Функции пуска, остановки, изменения режима работы, определение оптимальных режимов работы и т.д. выполняются при помощи микропроцессорной техники и свободно программируемых ЭВМ. Обслуживание таких систем может быть периодическим (один раз в сутки, неделю и т.д.).

1.2.1. Система автоматического контроля

Система автоматического контроля (САК) предназначена для получения количественной информации о различных физических величинах (параметров) по которым оценивается технологический режим работы объекта автоматизации. Всякая САК состоит из элементов, узлов и устройств, выполняющих различные функции. Схематично САК может быть представлена структурой, приведенной на рис. 1.1

Датчик (Д) измеряет значение контролируемого параметра объекта (ОБ) контроля и преобразует его в сигнал, удобный для усиления и передачи. Для технологических измерений в основном используются датчики преобразующие неэлектрическую величину в электрический сигнал

Усилитель (У) – устройство усиливающее слабый сигнал, поступающий от датчика, до уровня достаточного для воздействия на исполнительный элемент.

Измерительное устройство (ИУ) – устройство, посредством которого фиксируется результат измерения.

Рис.1.1. Функциональная схема системы автоматического контроля

В зависимости от вида измерительного устройства автоматический контроль подразделяют на две основные группы:

— с автоматическим отображением значений контролируемых параметров, имеющих в своем составе отсчетное устройство (ОУ) в виде стрелочного или цифрового прибора;

— с автоматической регистрацией значений контролируемого параметра на регистрирующее устройство (РУ), представляющее собой самописец, магнитный диск и т.д.

Система автоматического контроля также может объединить эти две функции, т.е. отображать и одновременно регистрировать текущие параметры технологического процесса.

1.2.2. Система автоматической сигнализации

Система автоматической сигнализации (САС) оповещает обслуживающий персонал с помощью световых и звуковых сигналов о том, что контролируемые параметры достигли характерных или предельных, опасных для установки значений. Структура САС приведена на рис.1.2.

Рис.1.2 Функциональная схема системы автоматической сигнализации

Данная система может быть выполнена как в автономном варианте так и совмещенном.

Автоматическая САС в автономном варианте характеризуется тем, что имеет собственные устройства, такие как измерительный (датчик Д ), задатчик З, элемент сравнения ЭС, усилитель релейный УР, сигнальное устройство ( лампочка HL и зуммер НА ).

В совмещенной САС информационный сигнал формируется от устройств , входящих в состав других автоматических систем , таких как САК , САЗ или АСР .

Пояснение. Сигнализаторы, как правило, выполнятся на базе релейных элементов с электрическим выходом .

Система автоматической сигнализации, так же как и система автоматического контроля, не влияют на ход протекания технологического процесс в объекте ОБ, а только информируют оператора о его состоянии для принятия им решения .

Классификация автоматических устройств и систем

Автоматическая система – это измерительная аппаратура, управляемый объект и управляющая аппаратура, которые объединены в систему, где обработка данных, формирование команд и их преобразование в воздействие на управляемый объект осуществляется без участия человека.

Определение 2

Автоматическое устройство – это техническое устройство, которое работает целенаправленно без непосредственного участия человека.

Автоматические устройства делятся на:

1. Автоматы.
2. Механические устройства.
3. Электромеханические устройства.
4. Электронные устройства.
5. Термоэлектрические устройства.

Статья: Классификация автоматических устройств и систем

Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов

Автоматы контролируют различные параметры, качество и размеры обработки деталей, учитывают количество готовой продукции. В случае нарушения технологического процесса или перегрузки в работе механизмов и машин, автомат подают световой или звуковой сигнал. Первые автоматические устройства были механическими. Большую известность получили куклы-автоматы, которые имитировали человеческие действия. Внутри таких устройств находится часовой механизм с большим количеством шестеренок, пружин, рычагов и других механических деталей. Сейчас механические автоматические устройства используются в технике. Например, в кастрюле-скороварке клапан автоматически открывается, если давление превысило определенное значение. Примером электромеханического автоматического устройства является терморегулятор в утюге. Чувствительный элемент реагирует на температуру. Такие устройства также используются некоторых видах электрических радиаторов и плит. Также автоматические устройства можно разделить на следующие группы:

Начинай год правильно ��
Выигрывай призы на сумму 400 000 ₽

1. Устройства контроля, которые наблюдают за процессом и сигналом извещают о недопустимом изменении контролируемой величины.
2. Устройства управления, которые предназначены для освобождения человека от непосредственного участия в операциях пуска и остановки разнообразных механизмов или изменения их режима работы.
3. Устройства защиты, которые предохраняют технологическое оборудование от повреждений.
4. Устройства регулирования, которые предназначены для поддержания заданного режима работы технологического оборудования без непосредственного участия человека.

Классификация автоматических систем

В современной технике используется большое количество различных автоматических систем, которые отличаются друг от друга принципом действия, физической природой, конструкцией и т. п. Автоматические системы классифицируются по:

1. Назначению.
2. Способу формирования сигналов.
3. Роду используемой энергии.
4. Характеру изменения управляющих воздействий.
5. Способу математического описания.
6. Виду контролируемых изменений своих свойств.

Основными задачами, которые решаются автоматическими системами, являются управление, сигнализация, пуск и остановка, контроль, блокировка и защита.

Системы сигнализации используются для оповещения обслуживающего персонала о состоянии технологического оборудования или протекании процесса.

Системами контроля осуществляется контроль параметров и величин, которые характеризуют протекание процесса или работу оборудования.

Системы блокировки и защиты предназначены для предотвращения возникновения аварийной ситуации.

Системами пуска и остановки обеспечиваются установка, включение, реверс различного оборудования в соответствии с заданной программой.

Системы управления предназначены для управления работой технологического оборудования или протеканием процесса без непосредственного участия человека.

Системы автоматического регулирования являются подвидом систем управления, они делятся на три класса: следящие системы, системы стабилизации и системы программного регулирования. Системы автоматической стабилизации характеризуются тем, что во время работы управляющее воздействие остается постоянным. Главная задача такой системы — поддержание на постоянном уровне регулируемой величины независимо от действующих возмущений. В системах программного регулирования управляющее воздействие изменяется в соответствии с установленным законом. В следящих системах управляющее воздействие переменно, но его математическое описание во времени не может быть установлено, потом что источником сигнала является внешнее явление, закон изменения которого неизвестен заранее.

В зависимости от способа формирования сигналов системы автоматического регулирования делятся на релейные, непрерывные и импульсные. В непрерывной системе входные и выходные сигналы являются непрерывными функциями времени. В импульсных системах непрерывный сигнал квантуется по времени. В релейной системе управляющее воздействие изменяется скачком каждый раз, когда управляющий сигнал проходит через фиксированные пороговые значения. По математическому описанию системы делятся на линейные и нелинейные, а в зависимости от рода используемой энергии на пневматические, электрические, гидравлические, электромеханические и т. п.