Дискретные и непрерывные объекты автоматизации.

Дискретный сигнал – это сигнал, изменяющийся во времени. То есть аналоговый сигнал разбивают по частям. В зависимости от величины, по которой происходит разбиение, выделяют разбиение по уровню сигнала - квантование и по времени - дискретизация. Сигнал, к которому применено квантование или дискретизация, является цифровым. К таким сигналам применимо понятие глубина дискретизации или разрядность, обозначающая количество бит в двоичном коде, выражающая амплитуду сигнала.

Дискретные объекты автоматизации занимаются распознаванием, обработкой и передаче таких сигналов. Такие объекты работают с импульсами. Комбинация импульсов образует кодовые комбинации, так же как и цифровые сигналы, характеризующиеся разрядностью. К дискретным объектам автоматизации применима алгебра логики, а так же битовые операции.

Аналоговый сигнал – сигнал непрерывный на всём участке времени и принимающий неограниченное число значений в различный момент времени.

Аналоговые объекты чаще всего представлены усилителями и преобразователями

Усилители – это устройства, которые за счёт энергии источника питания формируют новый сигнал, являющийся по форме более или менее точной копией заданного, но превосходит его по току, напряжению или по мощности.

Преобразователи электрических сигналов (активные устройства аналоговой обработки сигналов) - выполняются на базе усилителей, либо путём непосредственного применения последних со специальными цепями обратных связей, либо путём некоторого их видоизменения. Сюда относят устройства суммирования, вычитания, логарифмирования, анти логарифмирования, фильтрации, детектирования, перемножения, деления, сравнения и др.

1. Пять уровней автоматизации производства и их задачи.

· 1 Уровень – автоматизация цикла обработки. Она заключается в управлении последовательностью и характером движения рабочего инструмента для получения заданной формы и размеров.

Пример: ЧПУ.

Задача –увеличить производительность и стандартизировать выпускаемую продукцию.

· 2 уровень – автоматизация загрузки. Заключается в переходе к многостаночному обслуживанию или создания роботизированного технологического комплекса - РТК.

Пример: Когда промышленный робот обслуживает группу оборудования.

Задача – увеличить производительность за счет увеличения загруженности и уменьшения простоя оборудования.

· 3 уровень – автоматизация контроля. Контроль над операциями, которые ранее выполнял человек за станком.

Пример: контроль над состоянием инструмента (количество инструмента и положение его кромок), состояние станка и удаление отходов производства

Задача – обеспечение длительной работы оборудования одного наименования и освобождение человека от постоянной связи с машиной за счет создания адаптивных РТК, а так же гибких производственных модулей, представляющих собой общего управляющего устройства и устройств контроля, диагностирования, подналадки и обрабатывающего центра

· 4 уровень – автоматизация переналадки оборудования.Переналадка оборудования на обработку изделия другого наименования на существующем оборудовании.

Задача – уменьшить время, затрачиваемое на переход к другой выпускаемой продукции.

· 5 уровень – гибкие производственные системы.Создание ГПС – это сочетание РТК и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме, имеющая способность переналадки.

Задача– обеспечивать комплексную авто­матизацию всех звеньев производственного процесса, включая процессы обработки и управления, подготовку производства, разработку конструкторской и технологической документации и планирование.

2. Основное назначение управляющих вычислительных комплексов.

УВМ существуют для

· приема информации от измерительных устройств, устройств защиты и блокировки.

· переработки информации по программе, определяемой заданным алгоритмом управления в реальном масштабе времени.

· выдачи результатов обработки информации оператору на исполнительные устройства и в другие системы управления.

3. Устройство и работа программируемого контроллера.

Программируемый контроллер или еще ПЛК (логический) состоит из центрального модуля, памяти, устройства ввода\вывода и другие интерфейсы подключения.

Ø Центральный модуль представлен микропроцессор, запоминающие устройства, таймер. Чаще всего микропроцессоры 16 или 32 разрядные строятся на архитектуре RISC, в которой используется небольшое количество команд небольшой длины.

Ø Память представлена ПЗУ, где хранятся команда программного кода, операционная система, драйверы устройств; ОЗУ; регистры используют как быстродействующая память для АЛУ микропроцессора.

Ø Моноблочные и модульные контроллеры используют, как правило, параллельную шину для обмена данными с модулями ввода-вывода, что позволяет на порядок повысить быстродействие их опроса по сравнению с последовательной шиной. Параллельные шины могут быть стандартными (ISA, PC/104, PCI, ComactPCI, VME, CXM) или частнофирменными. Последовательная шина контроллера (на основе интерфейса RS-485 или RS-232) используется для подключения к нему удаленных (распределенных) модулей ввода-вывода.

Работа контроллера

При работе процессор "читает" входные данные с подключенных устройств с помощью своих входных интерфейсов, и затем выполняет управляющую программу, которая загружена в память процессорного модуля. На основании программы ПЛК "записывает" или обновляет управляющие выходы через выходные интерфейсы. Этот процесс, называемый циклом сканирования, постоянно выполняется в одной и той же последовательности без остановки и изменяется только когда, когда вносятся изменения в управляющую программу. По сути ПЛК на каждую комбинацию входных данных отвечает комбинацией выходных данных.

5. Проектирование АСУТП. Основные принципы построения; Основные задачи проектирования АСУТП.

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — группа решений технических и программных средств, предназначенных дляавтоматизации управления технологическим оборудованием на промышленных предприятиях. Может иметь связь с более общей автоматизированной системой управления предприятием (АСУП).

Под АСУ ТП обычно понимается целостное решение, обеспечивающее автоматизацию основных операций технологического процесса на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершённое изделие.

Понятие «автоматизированный», в отличие от понятия «автоматический», подчёркивает 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 АСУ ТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Такие как системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA), распределенные системы управления (DCS), и другие более мелкие системы управления (например, системы на программируемых логических контроллерах (PLC)). Как правило, АСУ ТП 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.

Также, не следует путать понятия «АСУ ТП» и «КИПиА» (контрольно-измерительные приборы и автоматика) в плане специализации работников промышленных предприятий — разделение по видам деятельности, в основном, ведётся на технологическом уровне: специалисты АСУ ТП обслуживают контроллерное оборудование, программное обеспечение, АРМ и их поддержку, в то время как в ответственности специалистов КИПиА находится остальное оборудование и принадлежности, также попадающих под общее понятие «АСУ ТП». В частности, на многих промышленных предприятиях используется следующее правило: «Всё, что от контроллера до клеммников — АСУ ТП, после — КИПиА и других служб».