Системы автоматики. Виды и особенности применения

Отрасль техники и науки, которая объединяет теорию и методы проектирования системы автоматики, и устройств, способных выполнять свою основную работу без человека, называется автоматикой.

По назначению и характеру выполняемых работ системы автоматики разделяют:

• Системы автоматического контроля служат для контроля некоторого процесса, и включают в себя датчик, усилитель, который принимает сигнал, элемент Р, реализующий последнюю операцию контроля – преобразование результата в удобной форме. Исполнительным элементом может выступать звуковой сигнал, любое другое сигнализирующее устройство (системы сигнализации).

[E]→[B]→[A]→[P]

В автоматическую систему контроля входят распределители, блоки питания, стабилизаторы и другие компоненты. Независимо от числа компонентов такие системы разомкнутые, а сигнал идет в одном направлении: от контролируемого объекта Е к исполнительному компоненту Р.

• Системы автоматического управления служат для управления некоторым техпроцессом, используются для автоматизации процессов запуска, регулировки скорости вращения и реверса электромоторов в приводах механизмов.
  Одной из разновидности этой системы является система автоматической защиты. Она предотвращает наступление предельного и аварийного режимов, прекращая в необходимый момент работу.
• Системы автоматического регулирования удерживают регулируемый параметр в определенных пределах. Это является наиболее сложной автоматической системой, которая объединяет в себе управление и осуществление контроля. Одним из компонентов систем является регулятор.
  При выполнении этой системой всего одной задачи по поддержанию постоянного значения параметра, они называются системами стабилизации. Имеются процессы, нуждающиеся в изменении параметра по времени. Такие системы получили название систем программного регулирования.

Для создания стабильности регулируемого параметра применяют различные принципы и методы работы.

При регулировке по отклонению элемент UN сравнивает действительное напряжение Uф с заданной величиной Uз, определяемой элементом ЕN. После этого на выходе UN возникает сигнал ΔU = Uз-Uф, который прямо зависит от отклонения напряжения. Сигнал протекает через усилитель А, далее идет на рабочий орган L. Из-за колебания напряжения на обмотке, изменяется действительное напряжение генератора, который изменяет его отклонение.

Усилитель, который не меняет принцип работы системы, нужен для ее реализации, в то время, когда не хватает мощности сигнала для действия на рабочий орган.

Вместе с задающим действием на систему влияют факторы, образующие отклонения регулируемого параметра. Изменение температуры внешней среды изменяет сопротивление в схеме обмотки возбуждения. Это оказывает влияние на напряжение генератора. Независимо от того, где будут возникать действия Q, система регулирования среагирует на возникшее отклонение регулируемого параметра.

Регулирование по возмущению нуждается в специальных компонентах, которые измеряют действие Q и влияют на рабочий орган. В системе, действующей по такому принципу, значение регулируемого параметра не берется в расчет. Учитывают только нагрузочный ток Iн. Изменение магнитодвижущей силы возбуждающей обмотки, которая является измерительным компонентом системы, происходит при изменении нагрузочного тока. Это приводит к изменению выходного напряжения генератора.

Комбинированная система образуется объединением разных систем в одну.

По принципу действия системы автоматики делятся:

• Статические системы контролируют регулируемый параметр, который не имеет стабильного значения, и с повышением нагрузки меняется на определенное значение, которое называется ошибкой регулирования. Рассмотренные выше системы – это простые статические системы. Ошибка регулирования возникает из-за большего отклонения напряжения для создания большего тока. Напряжение генератора зависит от нагрузочного тока по прямой зависимости. Максимальное отклонение разности потенциалов называется статизмом системы.
• В астатической системе автоматики разность потенциалов на генераторе изменяется регулировкой реостата R, подключенного в цепь возбуждающей обмотки L.

Сервомотор М начинает работать и двигать ползунок реостата, когда возникает сигнал на входе. Ползунок двигается, пока сигнал не обнулится. Система такого типа имеет отличие в том, что для поддержки новой величины тока возбуждения не нужен сигнал на выходе усилителя. Такое отличие и дает возможность избавиться от статизма.

Виду цепи передачи сигналов:

• Разомкнутые. Во время разомкнутой цепи система управления реагирует на воздействия без получения информации о величине регулируемых параметров, и без сравнения результатов работы, а также без возможности корректировки. Такие системы применяются в обеспечении заданной температуры в помещении, в автоматических турникетах и т. д.
• Замкнутые. При замкнутой цепи система управления получает данные о величине параметров, сравнивает их с требуемыми, производит корректировку. Такое замыкание цепи выполняется с помощью обратной связи от управляемой системы к управляющей.

Количеству обратных связей:

• Многоконтурные. Системы, имеющие кроме главного контура обратные связи, называются многоконтурными. В отличие от одноконтурных систем, в многоконтурных системах воздействие к точке системы способно обойти систему и обратно вернуться в первую точку по нескольким различным контурам.
• Одноконтурные. Современные системы автоматики чаще всего имеют параллельные устройства коррекции или обратные связи. Системы, которые регулируют только один параметр с одной обратной связью, называются одноконтурными. В них воздействие на некоторую точку системы может пройти всю систему и обратно вернуться к первой точке, при этом пройдя по одному контуру.

Управлению:

• Следящие системы. К таким системам относятся системы автоматики, в которых сигнал, меняющийся произвольным образом, в результате выходит с допустимой ошибкой. Основной компонент следящей системы – датчик рассогласования. Он определяет ошибку между ведущей и ведомой величинами.
• Программное регулирование. Системы автоматики, заставляющие регулируемый параметр изменяться по заданному программой закону, получили название систем программного регулирования. Программа изменения параметра создается специалистами с учетом поставленной задачи регулирования.
• Автоматическая стабилизация. В системах автоматической стабилизации регулируемый параметр при различных возмущениях, которые действуют на систему, стабилизируется регулятором до постоянной величины.

Связи выходного и входного параметра:

• Непрерывные. В ранних примерах было принято, что действие на рабочий орган осуществлялось непрерывно за все время, пока имеется отклонение регулируемого параметра. Такая система называется системой непрерывного действия.
• В дискретных системах действие на рабочий орган производится ступенчато. Для примера можно рассмотреть работу утюга, в котором регулировка принимает одно из двух положений при изменении температуры. В такой системе регулировка температуры производится коммутацией нагревательного элемента по сигналу датчика. При повышении температуры выше предела датчик разрывает контакт и выключает нагреватель. При уменьшении температуры менее определенного значения, нагреватель подключается. Такая система не находится в устойчивом состоянии, и имеет два положения включения: в меньшую или большую сторону.
• Для создания качественной регулировки автоматики могут содержать специальные устройства, которые являются обратными связями. В них сигнал направлен в противоположную сторону от основного сигнала управления.

Виду источника энергии:

• Пневматические – обеспечивают высокую скорость, применяют энергию сжатого газа.
• Электрические – удобны в работе и легки в передаче информации и ее обработке.
• Гидравлические – обеспечивают повышенную мощность, применяют энергию жидкости.

Телемеханические системы автоматики

Если компоненты системы находятся далеко между собой, то для соединения применяется передатчик, приемник и каналы связи. Поэтому эти системы называются телемеханическими.

Они состоят из управляющего пункта с оператором, пунктов контроля с объектами контроля А1-Ап, каналов передачи L1А-LпА, которые соединяют управляющий пункт Е1М с контрольными пунктами Е2А-Еп. В системе телемеханики по каналам передачи можно передавать многие виды информации.

Система телеизмерения

Если информация передается только о контрольном объекте, то системы называют телеизмерением. В них сигналы от датчика передаются на управляющий пункт Е1М, преобразуются в показания цифровых или стрелочных измерительных приборов. При этом передача информации может происходить непрерывно или с перерывами.

Система телесигнализации

Если от датчика поступает сигнал на пункт управления только о том, включен объект контроля или выключен, такие системы автоматики называются системами телесигнализации.

Телесигнализация выдает данные по управлению объектом контроля, либо служит информацией для решения по управлению в системах телерегулировки и телеуправления. Главным отличием этих систем от других заключается в непрерывности и дискретности сигналов.

Похожие темы:

• Умный дом. Особенности технологий и преимущества устройства
• Arduino Uno. Устройство и применение. Особенности
• Ардуино для проекта «Умный дом». Работа и особенности установки
• Компьютерные сети. Виды. Классификация. Работа. Стандарты
• Система АСКУЭ. Что это и как работает. Электронный счетчик
• Релейная защита. Виды и устройство. Работа и особенности
• Распределительные шкафы (ШР). Виды и назначение. Особенности

МПСА Микропроцессорные системы автоматики

Микропроцессорная система автоматики МПСА — это программно-технический комплекс, на базе которого реализуются схемы автоматизации объекта или устройства.

МПСА применяется для автоматизации алгоритмов логического управления, чтобы повысить надежность работы нефтеперекачивающих станций, резервуарных парков, нефтеналивных объектов, а также для защиты оборудования и сотрудников предприятия. 

«АСК Инжиниринг» создает три вида Микропроцессорных систем автоматики (МПСА):

• АСУ ТП автоматизированная система управления технологическим процессом
• 
  АСУ ПТ автоматизированная система управления пожаротушением
• 
  САРД система автоматического регулирования давления

Микропроцессорная система автоматики МПСА имеет трехуровневую структуру. 

Нижний уровень Микропроцессорной системы автоматики включает в себя различные приборы, датчики и средства измерения, которые размещаются непосредственного на объекте автоматизации: резервуарах, насосах, электродвигателях, задвижках и т. д.

Средний уровень системы автоматики — это центральный контрольный процессор — программное обеспечение, отвечающее за реакцию системы на входные параметры, а также система из различных модулей, которая собирает информацию с датчиков. По значениям с этих датчиков, имея определенные параметры на входе, система принимает решение, что нужно сделать на выходе. 

В комплекс МПСА входит и верхний уровень — это HMI human machine interface — программный пакет, который предоставляет оператору всю необходимую информацию в логическом формате для полноценного отслеживания процессов, происходящих на объекте. Это дает оператору возможность вмешаться при необходимости в процесс автоматизации, принудительно включая цепи и приборы. 

Микропроцессорная система автоматики МПСА устанавливается для решения трех важных задач на объекте. Первая и самая главная — защита людей, вторая — защита оборудования,

и третья — установочное поддержание работы текущего процесса, в частности, круглосуточной перекачки нефти.

Компания «АСК Инжиниринг» разрабатывает системы автоматики МПСА, которые могут управлять любыми «умными» устройствами, любыми комплексами устройств и работать со смежными устройствами. Микропроцессорная система автоматики может быть установлена как на новый строящийся объект, так и в рамках технического перевооружения или реконструкции.

МПСА от «АСК Инжиниринг» это:

• возможность разработки и внедрения сложных алгоритмов управления;
• 
  возможность анализа предыдущих действий системы;
• 
  контроль системы в графическом и в текстовом виде;
• 
  высокая скорость отклика системы;
• 
  простая интеграция системы автоматики в большие конгломераты;
• 
  централизация операционного контроля.

Разработка Микропроцессорной системы автоматики МПСА осуществляется в соответствии с требованиями Заказчика. 

Может варьироваться количество обслуживаемых протоколов, быстродействие системы, число обрабатываемых сигналов.  

Тем не менее, наметилась общая тенденция к унификации отдельных параметров и систем автоматики. 

Типовые решения — это уменьшение требований к обслуживающему персоналу, его взаимозаменяемость, это снижение уровня рисков и ошибок, это простота в обслуживании, а также повышение надежности и эффективности системы. 

Микропроцессорная система автоматики МПСА внедрена компанией «АСК Инжиниринг» на НПС «Крымская» и «Тихорецкая», «Совхозная» и «Рыбинская» — всего более сотни объектов.

Один из самых сложных и амбициозных — магистральный нефтепровод «Куюмба — Тайшет», где на двух крупных нефтеперекачивающих станциях были внедрены две микропроцессорные системы автоматики — одна основная и одна вспомогательная. 

По объемам, трудозатратам, а также важности реализуемых объектов для инфраструктуры страны, ООО «АСК Инжиниринг» находится в лидерах среди российских компаний по установке Микропроцессорных систем автоматики.  

Мы не только поставляем автоматику и проводим пуско-наладочные работы на объекте, но и как ответственные производители несем гарантийные обязательства на МПСА в течение двух лет.

Что такое автоматизация? | ИБМ

Обзор

Автоматизация — это термин для технологических приложений, в которых участие человека сведено к минимуму. Это включает в себя автоматизацию бизнес-процессов (BPA), автоматизацию ИТ, персональные приложения, такие как домашняя автоматизация, и многое другое.

Ознакомьтесь с шестью распространенными сценариями автоматизации (279 КБ)

Виды автоматизации

Базовая автоматизация

Базовая автоматизация берет простые элементарные задачи и автоматизирует их. Этот уровень автоматизации связан с оцифровкой работы с использованием инструментов для оптимизации и централизации рутинных задач, таких как использование общей системы обмена сообщениями вместо хранения информации в разрозненных хранилищах. Управление бизнес-процессами (BPM) и роботизированная автоматизация процессов (RPA) являются типами базовой автоматизации.

Автоматизация процессов

Автоматизация процессов обеспечивает единообразие и прозрачность бизнес-процессов. Обычно это обрабатывается специальным программным обеспечением и бизнес-приложениями. Использование автоматизации процессов может повысить производительность и эффективность вашего бизнеса. Он также может дать новое представление о бизнес-задачах и предложить решения. Интеллектуальный анализ процессов и автоматизация рабочих процессов являются типами автоматизации процессов.

Автоматизация интеграции

Автоматизация интеграции — это когда машины могут имитировать человеческие задачи и повторять действия, как только люди определяют машинные правила. Одним из примеров является «цифровой работник». В последние годы люди определяют цифровых работников как программных роботов, которые обучены работать с людьми для выполнения определенных задач. У них есть определенный набор навыков, и их можно «нанять» для работы в командах.

Автоматизация искусственного интеллекта (ИИ)

Наиболее сложным уровнем автоматизации является автоматизация искусственного интеллекта (ИИ). Добавление ИИ означает, что машины могут «обучаться» и принимать решения на основе прошлых ситуаций, с которыми они столкнулись и проанализировали. Например, в сфере обслуживания клиентов виртуальные помощники могут снизить затраты, одновременно расширяя возможности как клиентов, так и агентов, создавая оптимальное качество обслуживания клиентов.

Обзор автоматизации ИТ

Использование повторяющегося набора процессов может повысить производительность и эффективность ИТ и уменьшить количество человеческих ошибок.

Управление содержанием

Решения для управления контентом собирают, хранят, активируют, анализируют и автоматизируют бизнес-контент

Обработка документов

Решения для обработки документов сочетают в себе искусственный интеллект и глубокое обучение для оптимизации обработки деловых документов.

Управление документами

Решения для управления документами собирают, отслеживают и сохраняют информацию из цифровых документов.

Автоматизация рабочего процесса

Решения для автоматизации рабочих процессов используют логику на основе правил для выполнения задач с ограниченным вмешательством человека.

Управление решениями

Решения для управления принятием решений моделируют, управляют и автоматизируют бизнес-решения с помощью машинного обучения.

Отображение процессов

Решения по отображению процессов могут улучшить работу, выявляя узкие места и обеспечивая межорганизационное сотрудничество.

Примеры использования автоматизации

Тенденции автоматизации

Современная эра автоматизации рабочих процессов началась в 2005 году с появлением BPM. С выпуском Siri от Apple в 2011 году появилась тенденция к переходу от физических роботов к программному обеспечению для автоматизации.

Машинное обучение и рабочий процесс

Машинное обучение запускает новые процессы, перенаправляет запущенные процессы
и дает рекомендации по действиям.

Гиперавтоматизация

Hyperautomation — это слияние машинного обучения, программного обеспечения и инструментов автоматизации
для максимального увеличения числа процессов автоматизации.

Интеллектуальная автоматизация

Системы искусственного интеллекта

смогут автоматизировать конфигурации роботов и использовать прогностическую и вероятностную обработку
для обучения и взаимодействия.

Интеллектуальные промышленные роботы

Роботы

будут выполнять несколько задач, принимать решения и работать
автономно, включая самодиагностику и техническое обслуживание.

Рабочий процесс с низким или нулевым кодом

Программное обеспечение для рабочих процессов, требующее минимального программирования или вообще не требующее программирования, будет приоритетом для
, чтобы сделать автоматизацию процессов доступной для организации.

ИИ и машинное обучение в автоматизации

Автоматизация

Автоматизация охватывает все виды деятельности, как повседневные, так и
критически важные для бизнеса. Базовая автоматика запрограммирована на выполнение
повторяющаяся задача, поэтому людям не нужно.

ИИ

ИИ запрограммирован на логику и правила, чтобы имитировать процесс принятия решений человеком. AI
можно использовать для обнаружения таких угроз, как изменения в поведении пользователей или
увеличение передачи данных.

Машинное обучение

Машинное обучение использует данные и опыт для обучения без дополнительного программирования. Он предлагает более сложные и обоснованные идеи с каждым новым набором данных.

Узнайте больше об автоматизации

Связанные решения

IBM Cloud Pak® для автоматизации бизнеса

Автоматизация меняет то, как мы работаем. Узнайте, что происходит, когда IBM
наполняет его ИИ.

Решения по автоматизации бизнес-процессов

Получите больше от автоматизации бизнес-процессов с помощью услуг автоматизации IBM.

Решения по автоматизации инфраструктуры

Развертывайте, контролируйте и управляйте своей инфраструктурой IBM Cloud® с помощью
многофункциональные инструменты и надежный открытый API.

DevOps-решения

Узнайте больше о решениях IBM, таких как автоматизация выпуска, обслуживание
виртуализация и управление производительностью приложений.

Наблюдаемость IBM Instana®

Улучшите мониторинг производительности вашего приложения, чтобы обеспечить контекст, необходимый для более быстрого разрешения инцидентов.

Различные типы систем автоматизации и их преимущества | 4 типа систем промышленной автоматизации, которые могут поддержать ваш бизнес

С ростом модернизации и технологий многие отрасли промышленности начали внедрять и внедрять системы промышленной автоматизации для повышения эффективности и производительности на рабочем месте. Широкое внедрение этих систем привело к глобальному росту рынка промышленной автоматизации, достигнув 19 долларов США.По данным Fortune Business Insights, к 2029 году они вырастут до 1 миллиарда долларов в 2021 году и, как ожидается, вырастут до ошеломляющих 395 миллиардов долларов.

Хотя большинство промышленных производителей уже осознают растущее глобальное распространение систем промышленной автоматизации, многие из них не имеют четкого представления о различных типах систем автоматизации и о том, какую пользу каждая из них может принести компании . Будь то автоматизация склада или автоматизированные конвейерные системы, разные типы автоматизации могут принести пользу разным видам бизнеса.

В этой статье мы рассмотрим, что такое промышленная автоматизация и какие существуют типы систем промышленной автоматизации.

Что такое промышленная автоматизация?

Промышленная автоматизация использует системы управления, обычно компьютеры или роботы, для управления производственными процессами и машинами для замены людей . Эти системы могут автоматически управлять промышленным оборудованием и обычно включают в себя контуры обратной связи и сенсорные программы, которые могут автоматически регулировать рабочие условия для достижения желаемых значений на основе данных в реальном времени.

Четыре типа систем промышленной автоматизации

Как показывают приведенные выше статистические данные, наблюдается огромный рост использования систем промышленной автоматизации. Но как узнать, какая система автоматизации подходит для вашего бизнеса? Подходящую вам систему автоматизации определят:

• Условия труда
• Конкурентное давление
• Требования к работе
• Спецификации изготовления и сборки
• Затраты на оплату труда

Существует четыре типа систем автоматизации : стационарная автоматика , программируемая автоматика , гибкая автоматика и интегрированная автоматика . Рассмотрим каждый вид, их отличия и преимущества. Затем вы можете попытаться определить, какой тип системы автоматизации лучше всего подходит для вас.

1. Стационарная автоматизация

Стационарные системы автоматизации, также известные как жесткая автоматизация, предназначены для многократного выполнения одного набора задач. Стационарные системы автоматизации обычно используются для дискретного массового производства или систем с непрерывным потоком. Примером стационарной системы автоматизации является автоматизированная конвейерная лента в автомобильной промышленности, которая перемещает объекты с минимальными усилиями, повышая эффективность.

2. Программируемая автоматика

Программируемые системы автоматизации управляются командами, поступающими от компьютерной программы. Из-за этого автоматизированные процессы могут варьироваться в зависимости от инструкций, отправляемых на компьютер кодом дизайнера. Программируемая автоматизация обычно используется в условиях, когда аналогичные элементы производятся с использованием одних и тех же автоматизированных шагов и инструментов. Например, бумажные и сталелитейные заводы используют одни и те же этапы для создания множества различных видов продукции.

3. Гибкая автоматизацияn

Гибкая автоматизация, также известная как программная автоматизация, обычно используется в пакетных процессах с различными продуктами. Каждому элементу оборудования даны инструкции для компьютера, управляемого человеком, поэтому изменяющийся код может быть доставлен на компьютер, что обеспечивает более гибкое производство. Основное преимущество гибкой автоматизации заключается в том, что смена продукта происходит быстро и автоматически, поскольку они передаются системой управления, что устраняет дополнительное время, необходимое для перенастройки оборудования между партиями. Отрасли, в которых используется гибкая автоматизация, включают текстильное производство, пищевую промышленность или производство красок.

4. Интегрированная автоматизация

Интегрированные системы автоматизации включают полную автоматизацию производственных предприятий с минимальным участием человека. Компьютеры можно использовать для проектирования деталей, тестирования готовых конструкций и последующего изготовления новых деталей. Интегрированная автоматизация может использоваться при непрерывном и периодическом производстве.

Преимущества промышленной автоматизации

Существует множество преимуществ промышленной автоматизации, в том числе:

1. Снижение эксплуатационных расходов. Системы промышленной автоматизации устраняют необходимость выплаты заработной платы и пособий работникам.
2. Более высокая производительность. Компании могут нанять сотни сотрудников для круглосуточной работы по сменам, но им все равно нужны перерывы, выходные и праздники. Полностью автоматизированные установки могут работать круглосуточно и без выходных.
3. Продукция высокого качества. Автоматизация может помочь уменьшить количество ошибок, связанных с созданием продуктов людьми, что приводит к повышению качества продукции.
4. Большая гибкость. Вместо того, чтобы обучать сотрудника новой задаче, простой компьютерный код может быстро изменить производственный процесс.
5. Повышенная безопасность. Использование роботов или других типов систем автоматизации может уберечь работников от опасных ситуаций.
6. Более точный сбор данных. Автоматизированный сбор данных дает вам доступ к ключевой производственной информации и снижает ваши затраты на сбор данных, чтобы вы могли принимать более эффективные решения о своем производственном процессе.