В основных направлениях экономического и социального развития становится задача развивать производство электронных устройств регулирования и телемеханики, исполнительных механизмов, приборов и датчиков систем комплексной автоматизации сложных технологических процессов, агрегатов, машин и оборудования. Во всем этом могут помочь автоматизированные системы управления.
Автоматизированная система управления или АСУ - комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчеркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации.
Опыт, накопленный при создании автоматизированных и автоматических систем управления, показывает, что управление различными процессами основывается на ряде правил и законов, часть из которых оказывается общей для технических устройств, живых организмов и общественных явлений.
Автоматизированная система управления технологическим процессом.
Автоматизированная система управления технологическим процессом (сокр. АСУТП) - комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на промышленных предприятиях. Может иметь связь с более глобальной автоматизированной системой управления предприятием (АСУП).
Под АСУТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций технологического процесса на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт.
Термин «автоматизированный» в отличие от термина «автоматический» подчеркивает необходимость участия человека в отдельных операциях, как в целях сохранения контроля над процессом, так и в связи со сложностью или нецелесообразностью автоматизации отдельных операций.
Составными частями АСУТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Как правило АСУТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, устройства управления, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети.
Автоматизация технологического процесса - совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.
Классификация АСУ ТП
В зарубежной литературе можно встретить довольно интересную классификацию АСУ ТП, в соответствие с которой все АСУ ТП делятся на три глобальных класса:
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). На русский язык этот термин можно перевести как “система телемеханики”, “система телеметрии” или “ система диспетчерского управления”. На мой взгляд, последнее определение точнее всего отражает сущность и предназначение системы - контроль и мониторинг объектов с участием диспетчера.
Тут необходимо некоторое пояснение. Термин SCADA часто используется в более узком смысле: многие так называют программный пакет визуализации технологического процесса. Однако в данном разделе под словом SCADA мы будем понимать целый класс систем управления.
PLC (Programmable Logic Controller). На русский язык переводится как “программируемый логический контроллер” (или сокращенно ПЛК).
Тут, как и в предыдущем случае, есть двусмысленность. Под термином ПЛК часто подразумевается аппаратный модуль для реализации алгоритмов автоматизированного управления. Тем не менее, термин ПЛК имеет и более общее значение и часто используется для обозначения целого класса систем.
DCS (Distributed Control System). По-русски распределенная система управления (РСУ). Тут никакой путаницы нет, все однозначно.
Справедливости ради надо отметить, что если в начале 90-х такая классификация не вызывала споров, то сейчас многие эксперты считают ее весьма условной. Это связано с тем, что в последние годы внедряются гибридные системы, которые по ряду характерных признаков можно отнести как к одному классу, так и к другому.
Основа автоматизации технологических процессов - это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности).
Основными целями автоматизации технологических процессов являются:
· Повышение эффективности производственного процесса.
· Повышение безопасности.
· Повышение экологичности.
· Повышение экономичности.
Достижение целей осуществляется посредством решения следующих задач:
· Улучшение качества регулирования
· Повышение коэффициента готовности оборудования
· Улучшение эргономики труда операторов процесса
· Обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в т.ч. с помощью управления каталогом)
· Хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях
Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.
Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП.
Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) - комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Может иметь связь с более глобальной Автоматизированной системой управления предприятием (АСУП).
Под АСУТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций технологического процесса на производстве, в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт.
Термин «автоматизированный» в отличие от термина «автоматический» подчеркивает возможность участия человека в отдельных операциях, как в целях сохранения человеческого контроля над процессом, так и в связи со сложностью или нецелесообразностью автоматизации отдельных операций.
Составными частями АСУТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Как правило АСУТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, контроллеры, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети.
В связи с различностью подходов различают автоматизацию следующих технологических процессов:
· Автоматизация непрерывных технологических процессов (Process Automation)
· Автоматизация дискретных технологических процессов (Factory Automation)
· Автоматизация гибридных технологических процессов (Hybrid Automation)
Иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на .
Эта отметка установлена 1 августа 2014 года
.
Автоматизация технологического процесса - совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.
Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП .
Основа автоматизации технологических процессов - это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности). В качестве оценочной характеристики может выступать понятие уровня (степени) автоматизации
- Частичная автоматизация - автоматизация отдельных аппаратов, машин, технологических операций. Производится когда управление процессами вследствие их сложности или скоротечности практически недоступно человеку. Частично автоматизируется как правило действующие оборудование. Локальная автоматизация широко применяется на предприятиях пищевой промышленности.
- Комплексная автоматизация - предусматривает автоматизацию технологического участка, цеха или предприятия функционирующих как единый, автоматизированный комплекс. Например, электростанции.
- Полная автоматизация - высшая ступень уровня автоматизации, при которой все функции контроля и управления производством (на уровне предприятия) передаются техническим средствам. На современном уровне развития полная автоматизация практически не применяется, так как функции контроля остаются за человеком. Близкими к полной автоматизации можно назвать предприятия атомной энергетики.
Цели автоматизации
Основными целями автоматизации технологического процесса являются:
- сокращение численности обслуживающего персонала;
- увеличение объёмов выпускаемой продукции;
- повышение эффективности производственного процесса;
- повышение качества продукции;
- снижение расходов сырья;
- повышение ритмичности производства;
- повышение безопасности;
- повышение экологичности;
- повышение экономичности.
Задачи автоматизации и их решение
Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:
- улучшение качества регулирования;
- повышение коэффициента готовности оборудования;
- улучшение эргономики труда операторов процесса;
- обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в т. ч. с помощью управления каталогом);
- хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях.
Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:
- внедрения современных средств автоматизации.
Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.
В связи с различностью подходов различают автоматизацию следующих технологических процессов:
- автоматизация непрерывных технологических процессов (Process Automation);
- автоматизация дискретных технологических процессов (Factory Automation);
- автоматизация гибридных технологических процессов (Hybrid Automation).
Примечания
Автоматизация производства предполагает наличие надежных, относительно простых по устройству и управлению машин, механизмов и аппаратов.
Литература
Л. И. Селевцов, Автоматизация технологических процессов. Учебник: Издательский центр "Академия"
В. Ю. Шишмарев, Автоматика. Учебник: Издательский центр "Академия"
Внедрение на предприятия технических средств, позволяющих автоматизировать производственные процессы, является базовым условием эффективной работы. Разнообразие современных методов автоматизации расширяет спектр их применения, при этом затраты на механизацию, как правило, оправдываются конечным результатом в виде увеличения объемов изготавливаемой продукции, а также повышения ее качества.
Организации, которые идут по пути технологического прогресса, занимают лидирующие места на рынке, обеспечивают более качественные трудовые условия и минимизируют потребность в сырье. По этой причине крупные предприятия уже невозможно представить без осуществления проектов по механизации - исключения касаются лишь мелких ремесленнических производств, где автоматизация производства себя не оправдывает ввиду принципиального выбора в пользу ручного изготовления. Но и в таких случаях возможно частичное включение автоматики на некоторых этапах производства.
Основные сведения об автоматизации
В широком смысле автоматизация предполагает создание таких условий на производстве, которые позволят без участия человека выполнять определенные задачи по изготовлению и выпуску продукции. При этом роль оператора может заключаться в решении наиболее ответственных задач. В зависимости от поставленных целей, автоматизация технологических процессов и производств может быть полной, частичной или комплексной. Выбор конкретной модели определяется сложностью технической модернизации предприятия за счет автоматической начинки.
На заводах и фабриках, где реализована полная автоматизация, обычно механизированным и электронным системам управления передается весь функционал по контролю над производством. Такой подход наиболее рационален, если рабочие режимы не предполагают изменений. В частичном виде автоматизация внедряется на отдельных этапах производства или при механизации автономного технического компонента, не требуя создания сложной инфраструктуры управления всем процессом. Комплексный уровень автоматизации производства обычно реализуется на определенных участках - это может быть отдел, цех, линия и т. д. Оператор в данном случае контролирует саму систему, не затрагивая непосредственный рабочий процесс.
Системы автоматизированного управления
Для начала важно отметить, что такие системы предполагают полный контроль над предприятием, фабрикой или заводом. Их функции могут распространяться на конкретную единицу оборудования, конвейер, цех или производственный участок. В данном случае системы автоматизации технологических процессов принимают и обрабатывают информацию от обслуживаемого объекта и на основе этих данных оказывают корректирующее воздействие. Например, если работа выпускающего комплекса не отвечает параметрам технологических нормативов, система по специальным каналам изменит его рабочие режимы согласно требованиям.
Объекты автоматизации и их параметры
Главной задачей при внедрении средств механизации производства является поддержание качественных параметров работы объекта, что в результате отразится и на характеристиках продукции. На сегодняшний день специалисты стараются не углубляться в сущность технических параметров разных объектов, поскольку теоретически внедрение систем управления возможно на любой составной части производства. Если рассматривать в этом плане основы автоматизации технологических процессов, то в перечень объектов механизации войдут те же цеха, конвейеры, всевозможные аппараты и установки. Можно лишь сравнивать степени сложности внедрения автоматики, которая зависит от уровня и масштаба проекта.
Относительно параметров, с которыми ведут работу автоматические системы, можно выделить входные и выходные показатели. В первом случае это физические характеристики продукции, а также свойства самого объекта. Во втором - это непосредственно качественные показатели готового продукта.
Регулирующие технические средства
Приборы, обеспечивающие регулирование, применяются в системах автоматизации в виде специальных сигнализаторов. В зависимости от назначения они могут отслеживать и управлять различными технологическими параметрами. В частности, автоматизация технологических процессов и производств может включать сигнализаторы температурных показателей, давления, характеристик потока и т. д. Технически приборы могут быть реализованы как бесшкальные устройства с электрическими контактными элементами на выходе.
Принцип работы регулирующих сигнализаторов также различен. Если рассматривать наиболее распространенные температурные устройства, то можно выделить манометрические, ртутные, биметаллические и терморезисторные модели. Конструкционное исполнение, как правило, обуславливается принципом действия, но немалое влияние на него оказывают и условия работы. В зависимости от направления работы предприятия, автоматизация технологических процессов и производств может проектироваться с расчетом на специфические условия эксплуатации. По этой причине и регулирующие приборы разрабатываются с ориентировкой на использование в условиях повышенной влажности, физического давления или на действие химических веществ.
Программируемые системы автоматизации
Качество управления и контроля производственных процессов заметно повысилось на фоне активного снабжения предприятий вычислительными устройствами и микропроцессорами. С точки зрения промышленных нужд возможности программируемых технических средств позволяют не только обеспечивать эффективное управление технологическими процессами, но и автоматизировать проектирование, а также проводить производственные испытания и эксперименты.
Устройства ЭВМ, которые применяются на современных предприятиях, в режиме реального времени решают задачи регулирования и управления технологическими процессами. Такие средства автоматизации производства называются вычислительными комплексами и работают на принципе агрегатирования. Системы включают в состав унифицированные функциональные блоки и модули, из которых можно составлять различные конфигурации и приспосабливать комплекс к работе в определенных условиях.
Агрегаты и механизмы в системах автоматизации
Непосредственное исполнение рабочих операций берут на себя электрические, гидравлические и пневматические устройства. По принципу работы классификация предполагает функциональные и порционные механизмы. В пищевой промышленности обычно реализуются подобные технологии. Автоматизация производства в этом случае предполагает внедрение электрических и пневматических механизмов, конструкции которых могут включать электроприводы и регулирующие органы.
Электродвигатели в системах автоматизации
Основу исполнительных механизмов нередко формируют электромоторы. По типу управления они могут быть представлены в бесконтактном и контактном исполнениях. Агрегаты, которые управляются от релейно-контактных приборов, при манипуляциях оператором могут изменять направление движения рабочих органов, но скорость выполнения операций остается неизменной. Если предполагается автоматизация и механизация технологических процессов с применением бесконтактных устройств, то используют полупроводниковые усилители - электрические или магнитные.
Щиты и пульты управления
Для установки оборудования, которое должно обеспечивать управление и контроль производственного процесса на предприятиях, монтируются специальные пульты и щиты. На них размещают приборы для автоматического управления и регулирования, контрольно-измерительную аппаратуру, защитные механизмы, а также различные элементы коммуникационной инфраструктуры. По конструкции такой щит может представлять собой металлический шкаф или плоскую панель, на которой и устанавливаются средства автоматизации.
Пульт, в свою очередь, является центром для дистанционного управления - это своего рода диспетчерская или операторская зона. Важно отметить, что автоматизация технологических процессов и производств должна предусматривать и доступ к обслуживанию со стороны персонала. Именно эта функция во многом и определяется пультами и щитами, позволяющими вести расчеты, оценивать производственные показатели и в целом отслеживать рабочий процесс.
Проектирование систем автоматизации
Основным документом, который выступает руководством для технологической модернизации производства с целью автоматизации, является схема. На ней отображается структура, параметры и характеристики устройств, которые в дальнейшем выступят средствами автоматической механизации. В стандартном исполнении схема отображает следующие данные:
- уровень (масштаб) автоматизации на конкретном предприятии;
- определение параметров работы объекта, которые должны быть обеспечены средствами контроля и регулирования;
- характеристики управления - полное, дистанционное, операторское;
- возможности блокировки исполнительных механизмов и агрегатов;
- конфигурацию расположения технических средств, в том числе на пультах и щитах.
Вспомогательные средства автоматизации
Несмотря на второстепенную роль, дополнительные устройства обеспечивают важные контрольные и управляющие функции. Благодаря им обеспечивается та самая связь между исполнительными устройствами и человеком. В плане оснащения вспомогательными приборами автоматизация производства может предусматривать кнопочные станции, реле управления, различные переключатели и командные пульты. Существует множество конструкций и разновидностей данных устройств, но все они ориентированы на эргономичное и безопасное управление ключевыми агрегатами на объекте.
И производств - специальность не лёгкая, но нужная. Что же она собой представляет? Где и над чем можно будет работать после получения профессиональной ступени?
Общая информация
Автоматизация технологических процессов и производств - специальность, позволяющая заниматься созданием современных аппаратно-технических и программных средств, которые могут проектировать, исследовать, проводить техническое диагностирование и промышленные испытания. Также человек, овладевший нею, сможет создавать современные системы управления. Код специальности автоматизация технологических процессов и производств - 15.03.04 (220700.62).
Ориентируясь по нему, можно быстро найти интересующую и посмотреть, чем же там занимаются. Но если говорить об этом в целом, то на таких кафедрах готовятся специалисты, умеющие создавать современные автоматизированные объекты, разрабатывать необходимое программное обеспечение и эксплуатировать их. Вот что собой представляет автоматизация
Номер специальности был приведён ранее в виде двух разных числовых значений из-за того, что была введена новая система классификации. Поэтому сначала указано, как описываемая специальность обозначается сейчас, а затем, как это делалось ранее.
Что изучается
Специальность "автоматизация технологических процессов и производств СПО" представляет собой во время обучения совокупность средств и методов, которые направлены на то, чтобы реализовать системы, которые позволяют управлять осуществляемыми процессами без непосредственного в них участия человека (или же для него остаются самые важные вопросы).
В качестве объектов влияния названных специалистов выступают те сферы деятельности, где присутствуют сложные и монотонные процессы:
- промышленность;
- сельское хозяйство;
- энергетика;
- транспорт;
- торговля;
- медицина.
Наибольшее внимание уделяется технологическим и производственным процессам, технической диагностике, научным исследованиям и производственным испытаниям.
Подробная информация об обучении
Мы рассмотрели, что же изучается желающими получить описываемую специальность, в целом. А сейчас давайте детализируем их знания:
- Собирать, группировать и анализировать исходные данные, необходимые для проектирования технических систем и модулей их управления.
- Оценивать значимость, перспективность и актуальность объектов, над которыми ведётся работа.
- Проектировать аппаратно-программные комплексы автоматизированных и автоматических систем.
- Контролировать проекты на соответствие стандартам и иной нормативной документации.
- Проектировать модели, которые покажут продукцию на всех этапах её жизненного цикла.
- Выбирать средства программного обеспечения и автоматизированного производства, которые наилучшим образом подойдут под конкретный случай. А также дополняющие их системы испытаний, диагностики, управления и контроля.
- Разрабатывать требования и правила к различной продукции, процессу её изготовления, качеству, условиям транспортировки и утилизации после использования.
- Выполнять и уметь понимать различную конструкторскую документацию.
- Оценивать уровень брака у созданной продукции, выявлять его причины появления, разрабатывать решения, которые предупредят отклонения от нормы.
- Сертифицировать разработки, технологические процессы, программные и
- Разрабатывать инструкции относительно использования продукции.
- Совершенствовать средства автоматизации и системы выполнения определённых процессов.
- Обслуживать технологическое оборудование.
- Настраивать, налаживать и регулировать системы автоматизации, диагностики и контроля.
- Повышать квалификацию сотрудников, которые будут работать с новым оборудованием.
На какие должности можно рассчитывать
Мы с вами рассмотрели, чем отличается специальность "автоматизация технологических процессов и производств". Работа же по ней может осуществляться на следующих должностях:
- Аппаратчик-оператор.
- Инженер-схемотехник.
- Программист-разработчик.
- Инженер-системотехник.
- Оператор полуавтоматических линий.
- Инженер механизации, автоматизации и автоматизирования производственных процессов.
- Конструктор вычислительных систем.
- Инженер измерительных приборов и автоматики.
- Материаловед.
- Техник-электромеханик.
- Разработчик автоматизированной системы управления.
Как видите, вариантов довольно много. Причем следует учитывать ещё и то, что в процессе изучения внимание будет уделено большому количеству языков программирования. А это, соответственно, даст широкие возможности в плане трудоустройства после окончания учебы. К примеру, выпускник может пойти и на автомобильный завод, чтобы работать над конвейером для автомобилей, или же в сферу электроники, чтобы создавать микроконтроллеры, процессоры и другие важные и полезные элементы.
Автоматизация технологических процессов и производств - специальность сложная, подразумевающая большой объем знаний, поэтому к ней необходимо будет подойти со всей ответственностью. Но в качестве вознаграждения следует принять тот факт, что здесь есть широкие возможности для творчества.
Для кого лучше всего подойдёт этот путь
Наибольшая вероятность стать успешными на этом поприще у тех, кто занимался чем-то схожим ещё с детства. Скажем, ходил в кружок радиотехники, программировал за своим компьютером или пробовал собрать свой трехмерный принтер. Если же ничем таким вы не занимались, то переживать не стоит. Шансы стать хорошим специалистом есть, просто придётся приложить значительное количество усилий.
Чему необходимо уделить внимание в первую очередь
Физика и математика - это основа описываемой специальности. Первая наука необходима для того, чтобы понимать происходящие процессы на аппаратном уровне. Математика же позволяет разрабатывать решения для сложных задач и создавать модели нелинейного поведения.
При знакомстве с программированием многим, когда они ещё только пишут свои программы «Привет, мир!», кажется, что знание формул и алгоритмов не нужно. Но это ошибочное мнение, и чем лучше потенциальный инженер разбирается в математике, тем больших высот он сможет достичь в разработке программной составляющей.
Что делать, если нет видения будущего?
Итак, учебный курс пройден, а четкого понимания того, что же нужно делать, нет? Что ж, это говорит о присутствии значительных пробелов в полученном образовании. Автоматизация технологических процессов и производств - специальность, как мы уже говорили, сложная, и надеяться, что все необходимые знания дадут в университете, не приходится. Очень многое перебрасывается на самообучение как в плановом режиме, так и подразумевая, что человек сам заинтересуется изучаемыми предметами и уделит им достаточно времени.
Заключение
Вот мы и рассмотрели в общих чертах специальность "автоматизация технологических процессов и производств". Отзывы специалистов, которые окончили это направление и трудятся здесь, говорят, что, несмотря на сложность первоначально, можно претендовать на довольно неплохую заработную плату, начиная с пятнадцати тысяч рублей. А со временем, поднабравшись опыта и умений, и рядовой специалист сможет претендовать на получение до 40 000 руб.! И даже это ещё не верхняя грань, поскольку для буквально гениальных (читайте - тех, кто много времени посвятил самосовершенствованию и развитию) людей возможным является и получение значительно больших сумм.
