Автоматизация технологических процессов — это совокупность средств и методов, предназначенная для реализации различных систем, которая дает возможность осуществлять управление технологическими процессами без личного участия человека, либо с оставлением за человеком возможности принятия решений, являющихся наиболее ответственными.
Уровень современных технологий и скорость прогресса таковы, что уже невозможно вести эффективную трудовую деятельность, особенно в области пищевой и сельскохозяйственной промышленности, без серьезной модернизации технической базы и внедрения компьютерной техники. Автоматизация производственных процессов на сегодняшний день является технической основой для развития различных направлений промышленности и производства, в том числе в области сельского хозяйства и производства продуктов питания.
Крупные предприятия в сферах сельскохозяйственной и пищевой промышленности автоматизировали производство достаточно давно, за счет чего смогли обеспечивать продуктами питания большое количество людей. Сейчас, с существующими тенденциями в области развития науки и техники, появилась возможность внедрения автоматизации и в относительно небольшие производства, делая их конкурентоспособными в условиях современного рынка.
Достоинства, которыми обладает автоматизация производственных процессов, очевидны:
- существенное повышение качества продукции за счет исключения влияния человеческого фактора на поточных производствах, требующих высокой точности, устранение ошибок и нарушений технологических режимов, неизбежных при ручном труде, удобная быстро перенастраиваемая автоматизированная система управления;
- освобождение человека от малоквалифицированного и монотонного труда, трудоемких и тяжелых операций, улучшение условий труда, исключение воздействия вредных факторов на персонал на производствах с повышенной опасностью;
- уменьшение капитальных вложений, уменьшение расходов на заработную плату, сокращение площадей и численности обслуживающего персонала, прежде всего, за счет возможности использования технологического оборудования в три смены, 365 дней или 8760 часов в год. Задачи, которые роботы решают в настоящее время на промышленных предприятиях, можно разделить на две группы:
- манипуляции с заготовками и изделиями: загрузка, выгрузка, сборка;
- манипуляции с инструментом: обработка заготовок с помощью различных инструментов, измерения. С помощью закрепляемых в захватном приспособлении робота инструментов выполняются различные операции: сверление, снятие заусенцев, чистовая обработка, шлифовка, полировка, сварка.
При автоматизации производственных процессов возможно применение бесконтактных методов обработки, с использованием технологии лазерной или гидроабразивной резки, или использование роботов для окраски изделий. Измерительные операции являются частью повседневных задач всех предприятий. Роботы, входящие в комплекс автоматизации производственных процессов, способны облегчить их выполнение.
Для выполнения измерительных операций роботы оснащаются оптическими или контактными датчиками. Робот, в соответствии с заложенной в нем программой, перемещает датчик от одной точки контролируемого изделия к другой, и по результатам измерения выдается отчет в электронной или печатной форме. Во время применения такой системы автоматизации производственных процессов отпадает надобность в отправке изделий на специальные пункты контроля качества: соответствующие процедуры можно осуществлять непосредственно на конвейере, не прерывая производственного процесса.
Автоматизация производственных процессов — важнейшая часть современной промышленности, один из главных приоритетов технологического прогресса. Направление деятельности человека в условиях автоматизации смещается на обслуживание производственных процессов и контроль системы, а также на анализ деятельности предприятия. Современное предприятие — это комплексная система, объединяющая в себе множество различных составляющих, из которых каждая направлена на выполнение определенных только для нее задач (обработка поступающих заказов, прием и хранение сырья, производство продукции, транспортировка и упаковка готовой продукции). В свою очередь, производство также может быть разбито на отдельные технологические участки, на каждом из которых реализуются определенные операции, а может представлять собой единый непрерывный процесс. И в том, и в ином случае при организации производственного процесса необходимо обеспечение слаженной работы всего персонала и оборудования, а это возможно лишь с применением автоматизации производственных процессов.
Автоматизация производственных процессов однозначно приводит к повышению производительности труда и предприятия в целом, улучшению качества продукции, а также повышению уровня безопасности на производстве. Все давно усвоили, что ручной труд бесперспективен в большинстве производств. Исключения, конечно, есть, но это частные случаи. Поэтому автоматизация, механизация, автоматика различных уровней и видов присутствует на всех производствах. При этом развитие технической базы идет вперед, и, соответственно, появляются все более совершенные виды автоматики.
Автоматизация производства полимерного профиля
Автоматизацию производства полимерного профиля на базе обновленного программируемого логического контроллера осуществила Группа компаний «Силур» (г. Арамиль Свердловской области).
Полимерный профиль широко применяется в качестве строительных материалов, являясь альтернативой древесине. На стадии производства полимерному профилю несложно придать нужную форму и цвет, обеспечивая при этом высокие прочностные характеристики.
Объектом автоматизации стал станок производства полимерного профиля револьверного типа методом горячей экструзии. Было произведено условное разделение объекта на две составляющие, экструдер и барабаны с формами, с применением обратных связей по заполнению форм и давлению полимерного сырья. Управление нагревательными элементами экструдера осуществляется при помощи измерителя-регулятора. Управление механикой форм производится при помощи логического контроллера. Система обеспечивает автоматическое и ручное управление механизмом подачи форм по следующему циклу: подвод пустой формы к подающему фланцу, заполнение формы, смена заполненной формы на пустую, после охлаждения формы производится выстрел готового полимерного профиля. Для удобства обеспечения технологическим процессом был создан верхний уровень системы, состоящий из АРМ с CODSYS HMI, с минимально необходимыми функциями слежения и задания технологических параметров.
Управление технологическим оборудованием аквапарка
Компания «Черемшина ЭНЕРГОСТАНДАРТ» (г. Севастополь) разработала автоматизированную систему, предназначенную для удаленного управления оборудованием аквапарка.
АСУ обеспечивает управление и мониторинг подачи воды, ее очистку и подогрев, визуализацию процессов, сбор и хранение данных в едином центре, оповещение персонала о нештатных ситуациях и ошибках в работе оборудования. В пяти машинных залах контролируется работа технологического оборудования водоподготовки (насосы, фильтры, теплообменники, станции дозации, ультрафиолетовые генераторы).
Система обеспечивает работу 2500 кв. м теплых полов, осуществляет мониторинг параметров электрической энергии силовых распределительных щитов машинных залов и ведет учет параметров электроэнергии во всех режимах работы аквапарка. В нештатной ситуации система обеспечивает аварийное отключение оборудования машинных залов. Система управления построена по модульному принципу и объединена в единую технологическую сеть.
Управляющие компоненты системы находятся на значительном расстоянии друг от друга в пределах как машинного зала, так и всего объекта. Весь процесс водоподготовки разбит на участки, которые обеспечивают работоспособность системы. Каждый участок контролируется локальной подсистемой.
Основу автоматической системы составляют следующие приборы:
программируемые логические контроллеры ПЛК100 — 9 шт.;
модули аналогового ввода — 15 шт.;
модули дискретного ввода — 19 шт.;
модули дискретного вывода — 23 шт.;
блоки согласования кондуктометрических датчиков — 5 шт.;
преобразователи давления — 36 шт.;
блоки питания БП30 (12, 24 В) — 27 шт.;
датчики уровня кондуктометрические ДУ4 — 5 шт.;
датчики температуры — 179 шт.
В диспетчерской установлен ПК с программным обеспечением на базе SCADA ЭНТЕК, который формирует команды, собирает и хранит информацию, отображает все процессы, происходящие в системах аквапарка. На экран компьютера выводятся мнемосхемы различных технологических процессов (водоподготовки, подогрева полов, управления аттракционами и электрооборудованием, мониторинга параметров энергоресурсов и окружающей среды) с визуализацией.
В любом режиме работы на экране монитора диспетчера отображаются все электрические параметры машинного зала (ток, напряжение, мощность и т.д.); все технологические параметры машинного зала (давление, температура, уровень воды, уровень ультрафиолетового излучения, состояние коммутационных аппаратов, работоспособность насосов, качество связи контроллеров и модулей ввода/вывода и другое).
Все собранные данные хранятся на сервере, поэтому в любой момент могут быть востребованы из базы для оптимизации эксплуатационных параметров и условий. Система ведет логи с привязкой к реальному времени и при необходимости предоставляет информацию подразделениям для анализа рабочих и аварийных ситуаций. Такой подход построения систем автоматики обеспечивает высокое качество услуг и соответствие их мировым стандартам.
Диспетчеризация водонасосных станций
В поселке Горный Забайкальского края для управления шестью скважинными насосами центральной водонасосной станции (ВНС), поддержанием уровня воды в емкости, передачи и хранения данных в едином центре был создан диспетчерский пульт управления.
Реализацией проекта занималась компания «Монтаж автоматики». Объектом автоматизации стала ВНС, в состав которой входят шесть скважин, обеспечивающих наполнение емкости, и одна удаленная скважина, которая служит для подачи воды непосредственно в водопровод. И еще одна удаленная ВНС 1-го и 2-го подъема, в состав которой входят: емкость, скважинный насос для наполнения емкости и сетевые насосы для автоматического поддержания давления в водопроводной сети. Для оптимизации затрат на обслуживание водонасосных станций, сокращения расходов на электроэнергию и заработную плату сотрудников была разработана система диспетчеризации объекта с функциями контроля состояния и дистанционного управления удаленными ВНС.
Основу системы управления образуют приборы:
контроллер ПЛК110-60;
программируемые реле ПР114;
модули аналогового ввода МВ110-2А;
преобразователи частоты ПЧВ;
сигнализатор уровня САУ-М7Е;
датчики давления ПД100;
индикаторы ИТП11;
автоматический преобразователь интерфейсов USB/RS-485 – АС4.
В диспетчерской установлен ПК с системой MasterSCADA. SCADA-система является мастером сети и опрашивает щиты управления насосами. Информация со всех объектов через OPC-сервер Lectus поступает и хранится в базе данных. Связь с оборудованием центральной ВНС и обмен данными осуществляется по протоколу Modbus. Связь с удаленными объектами осуществляется посредством радиомодемов СПЕКТР-433. На экране ПК отображается общая мнемосхема всех ВНС, подключенных к системе, состояние всех насосов и емкостей.
Автоматизированная система центральной ВНС реализована на базе контроллера ПЛК110-60. Контроль уровня в емкости осуществляется с помощью датчика ПД100 и модуля аналогового ввода МВ110-2А. Текущий уровень отображается на лицевой панели щита управления с помощью индикатора ИТП11.
Система управления удаленной скважиной реализована на базе программируемого реле ПР114. Поддержание заданного уровня давления в сети обеспечивают сетевые насосы, управляемые преобразователями частоты ОВЕН. Текущее давление измеряется датчиком ПД100 и отображается на лицевой панели щита на индикаторе ИТП11.
Система управления удаленной ВНС 1-го и 2-го подъема (в отличие от АСУ скважины) реализована на базе двух реле ПР114, датчиков ПД100 и индикаторов ИТП11. В резервной схеме используется прибор контроля уровня САУ-М7Е.
Результатом внедрения диспетчеризации стала возможность эффективного управления и оперативного реагирования на аварийные и нештатные ситуации, не требуется круглосуточная работа дежурного персонала на удаленных скважинах. Созданная система позволяет контролировать все параметры водонасосных станций в реальном времени и осуществлять управление насосами. За счет использования ПЧВ достигнута существенная экономия электроэнергии. За время эксплуатации новая система с оборудованием ОВЕН работает без сбоев, обеспечивая весь необходимый функционал управления.
Автоматизированная система контроля и мониторинга канализационной насосной станции
Автоматизированную систему контроля и мониторинга канализационной насосной станции (КНС) на базе оборудования российской компании разработала инжиниринговая компания «ЭнергоСтандарт» (г. Бийск).
Автоматизированная система контроля и мониторинга (АСКМ) работы насосных агрегатов КНС предназначена для сбора и передачи на диспетчерский пункт технологической информации, а также своевременной сигнализации при внештатных отклонениях в режиме работы технологического оборудования КНС. В состав системы входят два шкафа управления: щит АСКМ.ПЛК323-WEB/01, основу которого составляет программируемый контроллер ОВЕН ПЛК323, и щит АСКМ.ПЛК100/01, в основу которого положен программируемый контроллер ОВЕН ПЛК100.
Щит АСКМ.ПЛК323-WEB/01 установлен в помещении КНС и осуществляет опрос поплавковых датчиков уровня и прибора управления насосами для сбора информации о состоянии технологического оборудования КНС, проверку связи и передачу данных о состоянии оборудования на щит АСКМ.ПЛК100/01 и рабочее место оператора (WEB-визуализация) по радиоканалу (технология Wi-Fi 2,4 Гц), формирование и рассылку СМС-сообщений в случае потери связи с щитом АСКМ.ПЛК100/01 или информации о состоянии технологического оборудования станции в случае запроса.
Щит АСКМ.ПЛК100/01 установлен в помещении диспетчерской и осуществляет прием и обработку данных о состоянии технологического оборудования КНС от щита АСКМ.ПЛК323-WEB/01 по радиоканалу, формирования световой технологической и светозвуковой аварийной сигнализаций, а также сброс звукового аварийного сигнала и проверку аварийной светозвуковой сигнализации. На дверце щита установлена аппаратура сигнализации и управления.
WEB-визуализация позволяет отображать информацию на удаленном устройстве в WEB-браузере и служит для отображения данных о состоянии технологического оборудования КНС, настройки системы и просмотра журналов событий и аварий. АСКМ позволяет рассылать СМС-оповещения о работе и состоянии оборудования насосной станции.
