Какой лучший пример программируемой автоматизации

Виды и классификация контроллеров автоматизации

Программируемый логический контроллер (ПЛК) – это специальное устройство, разработанное для автоматизации оборудования в промышленных условиях. По своим функциям ПЛК напоминает домашний ПК. У него есть источник питания, ЦП, устройства ввода и вывода, память и ПО. Существенная разница в том, что ПЛК может выполнять дискретные и непрерывные функции. По сути, логический контроллер – это «защищенный» компьютер, который управляет электромеханическими процессами в промышленной среде.

Кроме оборудования на производстве необходимы те инструменты, которые помогут его контролировать

В этой статье мы рассмотрим, какие бывают контроллеры автоматизации, их виды и классы.

Размер ПЛК

В этой категории различают малые, средние и большие ПЛК.

Малые ПЛК

Это небольшие контроллеры на 15–100 входов и выходов, предназначенные для управления небольшими машинами, например двигателями. Как правило, малый ПЛК оснащается портами последовательной связи, настроенными для подключения к приводам и датчикам по каналам RS-232 или RS-485. Малые контроллеры можно приобрести в виде отдельных модулей, чтобы их можно было легко встроить в существующие системы управления.

Средние ПЛК

Такие контроллеры рассчитаны на 100–300 входов и выходов. С их помощью можно автоматизировать управление более крупным оборудованием вроде сборочных линий. По сравнению с малыми ПЛК, средние контроллеры обладают:

• большим объемом памяти;
• расширенными коммуникационными портами;
• более высокой скоростью обработки;
• дополнительными устройствами ввода/вывода.

ПЛК среднего размера позволяют устанавливать множество подключаемых модулей на объединительной плате системы.

Большие ПЛК

Эти контроллеры рассчитаны на 300–2000 входов/выходов. Большие ПЛК позволяют автоматизировать управление крупногабаритным оборудованием, например турбинами.

Большие контроллеры применяются там, где необходимо управлять сложными технологическими процессами. Как правило, ПЛК такого типа используют в диспетчерских, на крупных фабриках, электростанциях и др.

Конфигурация оборудования

В зависимости от конфигурации логические контроллеры бывают компактными и модульными.

Компактный контроллер

Это небольшой ПЛК, с помощью которого можно решить небольшие задачи автоматизации. Он включает встроенный язык программирования, а также обширный и удобный набор инструкций, что упрощает кодирование определенных программ.

К основным компонентам компактного ПЛК относятся:

• устройства ввода/вывода;
• батарея;
• блок, который обрабатывает данные;
• разъемы для подключения переключателей и датчиков.

В отличие от центральных блоков управления технологическими процессами, компактные ПЛК меньше по размеру и более портативны, поскольку не требуют высоковольтных кабелей.

Модульный контроллер

Модульный ПЛК основан на программируемых аппаратных модулях. Позволяя пользователям настраивать и перенастраивать свои контроллеры, модульные ПЛК экономят деньги производителей на внешнем интерфейсе, упрощая требования к установке и настройке.

Кроме того, их можно легко заменить с помощью обновлений: не нужно отказываться от них, когда становятся доступными более продвинутые технологии. Это делает их привлекательными для быстрорастущих компаний, планирующих быстро выйти на новые рынки.

Модуль ввода/вывода

По этой классификации ПЛК могут оснащаться дискретными или аналоговыми устройствами ввода/вывода.

Дискретный ввод/вывод

Это наиболее распространенный тип. Данный интерфейс соединяет полевые устройства ввода типа «вкл/выкл», такие как селекторные переключатели, кнопки и концевые выключатели. Каждый бит дискретного ввода и вывода представляет собой полный информационный элемент сам по себе и обеспечивает состояние некоторого внешнего контакта или сообщает о наличии или отсутствии питания в цепи обработки.

Аналоговый ввод/вывод

Типичные аналоговые входы и выходы варьируются от 0 до 20 мА, от 4 до 20 мА или от 0 до 10 вольт. Аналоговые входы являются непрерывными, например передавая сигнал от преобразователя давления и температуры. Аналоговые выходы – это управляющие элементы, используемые для оборудования, такого как приводы электродвигателей.

Источник питания

По этому параметру ПЛК можно разделить на два основных типа:

1. Без встроенного источника питания – подключаются к внешнему источнику питания, например зарядным батареям.
2. Со встроенным источником постоянного напряжения на 24 В или 48 В.

Второй вариант ПЛК более эффективен – нет необходимости приобретать отдельный аккумулятор или трансформатор. Кроме того, такие контроллеры не требуют отдельного устройства преобразования напряжения и сокращают количество компонентов, которые могут выйти из строя.

Преимущества использования ПЛК

ПЛК были стандартным элементом конструкции промышленного оборудования на протяжении многих десятилетий. Вот какие преимущества ПЛК делают их столь популярным выбором:

• Программирование ПЛК довольно интуитивно понятно. Их языки программирования просты по сравнению с другими промышленными системами управления, что делает ПЛК отличным выбором для компаний, стремящихся свести к минимуму сложность и затраты.
• ПЛК – это зрелая технология, за которой стоят годы испытаний и анализа. Легко найти надежные исследования по различным типам ПЛК и исчерпывающие учебные пособия по их программированию и интеграции.
• ПЛК доступны в широком диапазоне цен, включая множество базовых моделей, которые часто используют малые предприятия и стартапы.
• ПЛК чрезвычайно универсальны, и большинство моделей подходят для управления широким спектром процессов и систем.
• ПЛК – это полностью твердотельные устройства, то есть в них нет движущихся частей. Это делает их исключительно надежными и более способными выдерживать сложные условия, присутствующие на многих промышленных объектах.
• ПЛК имеют относительно небольшое количество компонентов, что упрощает поиск и устранение неисправностей и помогает сократить время простоя на техническое обслуживание.
• ПЛК эффективны и не потребляют много электроэнергии. Это помогает экономить энергию и может упростить рассмотрение проводки.

Критерии выбора ПЛК

Выбор правильного ПЛК будет зависеть от потребностей и размера системы автоматизации. Вот что необходимо учесть:

• Является ли предлагаемая система для автоматизации новой или уже существующей – важно убедиться в том, что контроллер работает с сопряженным оборудованием.
• Условия окружающей среды, которые влияют на производительность ПЛК – типичные контроллеры работают при температуре от 0 до 55 °C.
• Количество дискретных и аналоговых устройств – определяет количество соединений ввода/вывода, которое потребуется ПЛК.
• Требования к ЦП – это важно для расчета объема ОЗУ, необходимого для обработки и хранения данных.
• Совместимость с инструкциями программы – некоторые ПЛК поставляются с функциями пропорциональной интегральной производной, что избавляет технических специалистов от необходимости писать специальный код для управления технологическим процессом с обратной связью.

Как выбрать программируемый логический контроллер для задач автоматизации производства

Российские промышленные предприятия и компании, которые занимаются разработкой решений АСУ ТП, столкнулись с необходимостью поиска альтернативы программируемым логическим контроллерам (ПЛК) европейских, американских и японских производителей. В этой статье мы предлагаем вашему вниманию сравнительный обзор технических характеристик программируемых контроллеров Consyst Electronics.

Ключевые критерии при выборе ПЛК

Рассмотрим ключевые критерии, на которые необходимо обратить внимание при выборе ПЛК.

• Максимально возможная локализация, допустимо производство элементной базы и готовых изделий в дружественных странах. Этот критерий подразумевает, что производство программируемых контроллеров должно быть размещено на территории страны, для которой они предназначены. Это позволяет снизить затраты на транспортировку, а также обеспечить возможность более быстрой и эффективной технической поддержки и обслуживания.
• Минимальные сроки поставки. При выборе ПЛК важно учитывать сроки поставки. Чем быстрее компания может получить необходимое оборудование, тем быстрее она сможет начать его внедрять в своих проектах.
• Использование в своих изделиях передовых отраслевых технологий. Выбор устройств для автоматизации, в которых применены передовые технологии, помогает производственным компаниям оставаться конкурентоспособными на рынке.
• Разработка проектов ПЛК в соответствии со стандартом МЭК 61131-3. Стандарт МЭК 61131-3 обеспечивает единый подход к разработке проектов систем управления вне зависимости от производителя контроллеров.
• Показатели надежности оборудования и его жизненный цикл не должны уступать лидерам рынка. ПЛК с высоким уровнем надежности и длительным жизненным циклом обычно стоят дороже, но при этом они обеспечивают более низкую совокупную стоимость владения на протяжении всего жизненного цикла АСУ ТП.

Семейство контроллеров Consyst Electronics

Весной 2023 года наша компания вывела на российский рынок свою линейку ПЛК.

Она включает три серии контроллеров:

• компактные контроллеры L22;
• модульные контроллеры L52;
• контроллеры безопасности L5S.

Серия L22 представляет ПЛК класса «все в одном» и предназначена для автоматизации малых и средних объектов дискретных производств с максимальным числом дискретных сигналов до 684.

ПЛК серии L52 являются модульными и поддерживают технологии резервирования и горячей замены модулей, что предопределяет их применение для автоматизации непрерывных (процессных) производств в таких секторах промышленности, как энергетика, металлургия, химическая, горнодобывающая, нефтегазовая, целлюлозно-бумажная, фармацевтическая отрасли, водное хозяйство и т.п. Контроллеры L52 относятся к классу высокопроизводительных и способны управлять системами с числом сигналов более 10 000.

Для создания проектов автоматизации на основе ПЛК серий L22 и L52 в соответствии со стандартом МЭК 61131-3 предназначено свободное распространяемое программное обеспечение AT300.

В программируемых контроллерах безопасности L5S используется одноканальная архитектура с самодиагностикой 1oo1D, что обуславливает их соответствие уровню полноты безопасности 2 (SIL2). Оснащенные специальными технологиями, L5S позволяют создавать системы противоаварийной автоматической защиты ПАЗ (SIS) различных типов для опасных промышленных объектов: аварийного отключения (ESD), обнаружения горючих и токсичных газов (контроля загазованности, GDS), управления горелками (BMS), противопожарных систем (FGS) и др. Расширяемость L5S составляет до 992 дискретных или аналоговых сигналов безопасности.

Требования стандартов безопасности относятся не только к оборудованию, но и к программному обеспечению для работы с ним. Поэтому для программирования контроллеров безопасности L5S используется отдельная среда разработки ATS100, которая при этом имеет много общего с родственным приложением AT300.

Рассмотрим более подробно модельный ряд и возможности каждой серии контроллеров.

Серия L22

ПЛК данной серии имеют в своем составе четыре модели центральных процессоров (ЦП) и ряд дополнительных сигнальных и коммуникационных модулей расширения.

Две младшие модели ЦП оснащены 24 встроенными входами/выходами, из которых 14 (12) — это дискретные входы (24 В=), а 10 (8) – дискретные релейные выходы. L22 на 12 DI + 8 DO имеет дополнительно два входа и два выхода для ввода и вывода унифицированных аналоговых сигналов соответственно. Для программирования этих контроллеров используется встроенный порт RS-485.

К двум старшим моделям ПЛК L22 через встроенные входы можно подключить 24 дискретных сигнала с напряжением уровня 24 В=, а встроенные дискретные выходы позволяют управлять 16 внешними устройствами с напряжением питания 24 В= (модель с транзисторными выходными ключами) или 220 В~ (модель с релейными выходами). Оба этих контроллера в качестве основного интерфейса связи с внешними устройствами используют порт Ethernet, который позволяет подключаться из среды разработки для программирования и отладки, а также поддерживает обмен данными по протоколу Modbus-TCP в качестве сервера и клиента.

Напряжение питания для L22 с релейными дискретными выходами составляет 220 В~, а модель с транзисторными DO необходимо запитывать от источника 24 В=.

Встроенный порт RS-485 старших ЦП и второй встроенный порт RS-485 младших моделей предназначены для обмена данными с внешними устройствами по последовательному интерфейсу на скорости до 115 Кб/с по протоколу Modbus-RTU Master/Slave (поддерживаются оба режима) или с другими контроллерами L22 по специальному протоколу M2M (Machine Interconnection). Также возможна работа последовательного порта в беспротокольном режиме Free Port для программной реализации пользовательских протоколов.

Если встроенных портов или входов/выходов модуля ЦП L22 недостаточно для создания системы автоматизации требуемого уровня, существуют два способа увеличения возможностей ввода/вывода ПЛК.

1. Использование платы расширения

Ко всем моделям ЦП L22 можно подключить одну плату расширения, которые бывают следующих типов:

• 1 порт RS-232;
• 1 порт RS-485;
• 4 DI;
• 4 DO (транзисторы);
• 2 AI;
• 1 AO.

Плата расширения устанавливается в модуль ЦП без увеличения габаритных размеров модуля ЦП.

2. Использование модулей расширения

Модули расширения в ПЛК L22 подключаются непосредственно к ЦП и к друг другу через разъемы внутренней шины и скрепляются между собой при помощи специальных фиксаторов.

К младшим моделям можно подключить до четырех, а к старшим – до 20 дополнительных модулей расширения серии L22. Номенклатура модулей расширения включает следующие модели:

• 8/16/32 DI;
• 8/16/32 DO;
• 4/8 AI;
• 4 TC/RTD/NTC (датчики температуры);
• 2/4 AO;
• 4 AI + 2 AO;
• 2 порта RS-232/RS-485 (Modbus-RTU Master/Slave, Free Port), только для старших ЦП;
• PROFIBUS-DP slave (ведомый);
• 1 порт Ethernet (Modbus-TCP Server).

При максимальном использовании модулей расширения вместе с платой суммарное число дискретных сигналов, которые можно подключить к ПЛК серии L22, для старших моделей будет составлять:

• 24 DI + 16 DO (модуль ЦП) + 4 DI(DO) (плата расширения) + 20×32 DI(DO) = 684 дискретных вх/вых.
• Для аналоговых сигналов: 20×8 AI = 160 AI или 20x(4 AI + 2 AO) = 120 AI/AO или 20×4 AO = 80 AO.

Также старшие модели ЦП L22 имеют незаурядную для класса базовых ПЛК расширяемость по последовательным портам.

1xRS-485 (модуль ЦП) + 1xRS-485(RS-232) (плата расширения) + 4×2 RS-485/RS-232 = 10 последовательных портов на 1 ПЛК.

Из других интересных особенностей ПЛК L22 следует отметить:

• часть встроенных дискретных входов могут работать в режиме высокоскоростных счетчиков – 1 канал до 20 кГц или 4 канала до 100 кГц, в зависимости от модели (кроме ЦП на 24 DI/16 релейных DO);
• определенное количество встроенных дискретных входов можно использовать в качестве входов аппаратных прерываний или для захвата коротких импульсов (до шести и восьми соответственно – в зависимости от модели, кроме ЦП на 24 DI/16 релейных DO);
• модель на 24 DI/16 транзисторных DO оснащена четырьмя каналами высокоскоростных импульсных выходов до 100 кГц для управления шаговыми двигателями или сервоприводами для задач позиционирования;
• съемные клеммные блоки, которые позволяют существенно ускорить монтаж или оперативно провести замену устройства;
• возможность переноса части модулей расширения в отдельные сборки для узких шкафов управления или вынос модулей в другие шкафы при помощи специальных кабелей переноса внутренней шины – до трех кабелей длиной 2 м на одну систему;
• поддержка календаря и часов реального времени для всех моделей (для младших – без сохранения значений при отсутствии питания);
• возможность хранения резервной копии программы на внешнем USB-накопителе для младших моделей или карте памяти microSD – для старших ЦП;
• дополнительный встроенный источник напряжения 24 В= в старших моделях на 40 дискретных входов/выходов.

Объем памяти программ для младших ЦП L22 составляет 128 Кб, для старших – 256 Кб.

Память для хранения данных имеет объем 10 Кб или 64 Кб (из них энергонезависимая 2 Кб или 8 Кб соответственно) – для младших и старших ПЛК.

Быстродействие всех компактных контроллеров Consyst находится на хорошем современном уровне: время выполнения операций с битами − от 100 нс.

Принимая во внимание характеристики и функциональные возможности ПЛК L22, можно рекомендовать их к использованию в машиностроении, пищевой промышленности, этикетировке и маркировке продукции, для автоматизации насосных станций, систем отопления и вентиляции и др.

Серия L52

Конструкция ПЛК L52 предполагает установку модулей в специальные шасси, образуя таким образом стойки (корзины). Поскольку модули устанавливаются независимо друг от друга, существует возможность использования технологии оперативной горячей замены модулей при возникновении неисправности.

Конструкция ПЛК L52 предполагает установку модулей в специальные шасси, образуя таким образом стойки (корзины). Поскольку модули устанавливаются независимо друг от друга, существует возможность использования технологии оперативной горячей замены модулей при возникновении неисправности.

Контроллер L52 всегда состоит из одной или двух стоек центрального процессора (в конфигурации без резервирования или с резервированием соответственно) и одной или более стоек системы ввода/вывода.

В стойке ЦП устанавливаются модули следующего типа:

• питания;
• центральный процессор;
• коммуникационные (стойки ЦП);
• синхронизации резервирования (для конфигурации с резервированием).

В резервируемой конфигурации с двумя стойками ЦП все перечисленные модули резервируются. Для обмена данными и синхронизации активной и резервной стоек ЦП применены гигабитные резервируемые оптоволоконные линии связи.

Стойки ввода/вывода (расширения) состоят из:

• интерфейсного модуля;
• коммуникационных модулей (стойки ввода/вывода);
• сигнальных модулей.

Обмен данными между ЦП и системой ввода/вывода осуществляется через полевые сети:

• PROFIBUS-DP;
• POWERLINK;
• H-TCP (проприетарный протокол на базе Ethernet).

Выбор сети из перечисленных или их комбинаций определяется особенностями производственного объекта: его топологией, общим числом полевых сигналов, необходимостью интеграции сторонних устройств и т.д.

Поддерживается резервирование линий связи между стойкой ЦП и стойками расширения для всех вариантов подключения.

Такая структура контроллеров L52 дает возможность гибко комбинировать расположение стоек ввода/вывода − локально или удаленно, в рамках одной сети системы ввода/вывода L52.

Линейка модулей ЦП L52 состоит из трех моделей: 20, 22 и 24, которые отличаются друг от друга быстродействием, объемами памяти, расширяемостью, максимальным числом программных компонентов и др. При этом конфигурацию L52 с двойной резервируемой стойкой ЦП можно организовать на любом ЦП.

Скорость выполнения битовых операций составляет от 15 нс для младшей модели и от 7 нс – для старшей, а объемы памяти программ и памяти данных исчисляются мегабайтами, что в итоге позволяет использовать ПЛК серии L52 для автоматизации сложных крупных промышленных объектов с суммарным числом сигналов более 10 000.

Для обмена данными с другими ПЛК или верхним уровнем в контроллерах L52 используется сеть Ethernet и протокол Modbus-TCP (Server и Client), а в среднесрочной перспективе ожидается поддержка стандарта OPC-UA Server. Линии связи Ethernet при необходимости также резервируются.

Набор коммуникационных и сигнальных модулей системы ввода/вывода контроллеров L52 включает в себя:

• одно- и четырехпортовые модули последовательной связи;
• 16/32 DI;
• 8 (реле)/16/32 DO;
• 6/8 AI (включая модуль с гальванической изоляцией между каналами);
• 6/8 TC/RTD (датчики температуры);
• 4/8 AO (включая модуль с гальванической изоляцией между каналами);
• двухканальный модуль скоростного счета;
• четырнадцатиканальный модуль SOE (регистрации последовательности событий).

По совокупности своих возможностей ПЛК L52 могут стать достойным выбором для применения на ответственных участках непрерывных производств, в том числе в задачах с повышенными требованиями к отказоустойчивости систем автоматизации.

Среда разработки AT300 для контроллеров L22 и L52 дает возможность создавать управляющие программы на языках CFC, ST, LD, SFC стандарта МЭК 61131-3. Типы данных, операторы, организация программ также соответствуют этому стандарту. Работу программного кода можно проверить с помощью встроенного эмулятора. AT300 отличается скромными размерами дистрибутива и установки, а также высокой скоростью работы даже на ПК с минимальными характеристиками.

Серия L5S

В контроллерах безопасности L5S применяется ряд специальных аппаратных и программных технологий, которые необходимы для соответствия этих ПЛК уровню полноты безопасности (УПБ) SIL2.

Среди них можно отметить:

• глубокую самодиагностику, которая выполняется при подаче питания и периодически;
• систему мониторинга всех напряжений питания электронных компонентов;
• независимый аппаратный сторожевой таймер в каждом модуле безопасности;
• асимметричную гетерогенную архитектуру микропроцессора модуля ЦП;
• проверку целостности пользовательских программ методом декомпиляции в среде разработки ATS100.

Охват самодиагностики оборудования (показатель DC) L5S для контура Дискретный вход -> Процессор -> Дискретный выход составляет 96,6%.

Доля безопасных отказов (SFF) достигает величины 98,7%.

Структура модульных ПЛК L5S аналогична L52: одна или две (в резервируемой конфигурации) стойки ЦП с подключаемыми стойками системы ввода/вывода.

Важным отличием L5S от L52 является способ связи ЦП с модулями ввода/вывода – это специализированная сеть безопасности PROFIsafe на базе PROFIBUS, в которой возможно резервирование линий связи между всеми узлами сети.

Отдельно необходимо отметить, что применение нерезервируемой конфигурации L5S с одной стойкой ЦП не снижает заявленный УПБ (уровень полноты безопасности). Резервируемая конфигурация может потребоваться для повышения отказоустойчивости системы безопасности.

Серия L5S включает в себя следующие модули Safety:

• питания;
• центральный процессор;
• мастер-модуль PROFIsafe;
• синхронизации резервирования (для конфигурации с дублированием стойки ЦП);
• сигнальные 8DI/8DO/8AI.

В контроллер L5S можно установить до 124 модулей ввода/вывода сигналов безопасности. Поэтому максимальная расширяемость ПЛК этой серии составляет 8 каналов x 124 модуля = 992 входа/выхода системы безопасности.

Допускается подключение к контроллеру L5S ряда стандартных модулей системы ввода/вывода серии L52 по сети PROFIBUS-DP, но только при условии их использования вне системы безопасности, например, для контроля состояния объекта на HMI, реализации функций стандартного управления и т.п.

Быстродействие модуля центрального процессора L5S составляет 13 нс на выполнение битовой операции, объем памяти программ — 3,1 Мб, памяти данных – 2,4 Мб. Это позволяет реализовывать на базе L5S комплексные системы безопасности со сложными алгоритмами.

Для связи с верхним уровнем используется резервируемая сеть Ethernet и протокол Modbus-TCP (Server/Client). По умолчанию L5S позволяет только считывать данные из своей памяти данных по Modbus-TCP, а операции записи запрещены.

Исходя из изложенной информации, можно сделать вывод о назначении ПЛК безопасности серии L5S – создание систем противоаварийной защиты (ПАЗ) с требуемым УПБ SIL2 (или ниже) для защиты людей, окружающей среды и оборудования. Стандартно такие системы работают параллельно с системами управления технологическим процессом на базе стандартных ПЛК и независимо от них. Но в отдельных случаях L5S допускает создание гибридных систем, обеспечивающих функции безопасности и управления процессом одновременно.

Среда разработки ATS100 для ПЛК L5S имеет интерфейс, во многом схожий с AT300. Поэтому разработчик, умеющий работать с одним из этих приложений, сможет в минимальные сроки освоить другое. Тем не менее, между ними есть и существенные отличия. Например, в ATS100 для программирования контроллера безопасности можно использовать либо редактор языка LD, либо FBD вместо CFC. Также в ATS100 применяются дополнительные меры проверки при любом изменении программного кода, поскольку они напрямую влияют на алгоритм работы системы безопасности.

Заказной код компонентов для всех ПЛК Consyst формируется следующим образом:

• L – закрепленная буква для всей линейки ПЛК Consyst;
• M – принимает значения 2 или 5 и обозначает класс ПЛК: базовый или модульный;
• N – принимает значения 2 или S и обозначает ПЛК стандартного ряда или безопасности;
• (a) – показывает число каналов передачи данных (при наличии);
• bc – кодируют функциональное назначение: CU – модуль центрального процессора, AI – сигнальный модуль аналогового ввода и т.п.;
• uvw – обозначают тип оборудования: DP – модуль сети PROFIBUS-DP (PROFIsafe), UI – унифицированные аналоговые сигналы тока или напряжение, R – релейные дискретные выходы и т.п.

• L22_40CU_T – модуль ЦП серии L22 со встроенными 24 DI/16 DO транзисторного типа;
• L22_32DI_DC – модуль расширения серии L22 на 32 канала ввода дискретных сигналов 24 В=;
• L52_6TB_CU – шасси для стойки ЦП контроллера серии L52 на 6 слотов;
• L52_CU_24 – модуль ЦП серии L52, старшая модель 24;
• L52_CP_PL – коммуникационный модуль серии L52, мастер сети POWERLINK;
• L52_CI_PL – интерфейсный модуль серии L52, для связи стойки расширения с мастером сети POWERLINK;
• L52_4CM_RS – коммуникационный модуль серии L52, 4 порта RS-485 (Modbus-RTU Master/Slave);
• L52_8AI_U – сигнальный модуль серии L52, 8 каналов аналогового ввода сигналов ±10 В/0-10 В/0-5 В;
• L5S_PM_24VDC – модуль питания серии L5S, входное напряжение 24 В=;
• L5S_8DI_SOE – сигнальный модуль серии L5S, 8 каналов дискретного ввода с поддержкой функции SOE (регистрация последовательности событий).

Таким образом, наименование любого модуля ПЛК Consyst позволяет получить представление о его назначении без использования справочной литературы.

Сравнительная таблица основных характеристик всех серий ПЛК Consyst Electronics представлена в таблице ниже.

Характеристика

Автоматизация производства: виды, уровни, этапы внедрения

Что это такое? Автоматизация производства – это то, к чему всегда стремилось человечество, чтобы за людей всю сложную работу выполняли роботы. И, надо сказать, это получилось! Сегодня роботизированные линии самостоятельно собирают автомобили, а по велению компьютера выпускаются медпрепараты. Человек лишь наблюдает за процессом, чтобы не было сбоев.

Зачем и кому нужна? Если так разобраться, то в автоматизации заинтересовано каждое уважающее себя предприятие, которое что-либо выпускает. Речь идет про сферы сельского хозяйства, металлургии, горной и химической промышленности и многие другие. От внедрения роботов бизнес только выиграет: увеличится прибыль, сократятся издержки и повысится безопасность производства.

История автоматизации технологических процессов и производства

Автоматизации систем производства в современном понимании означает весь комплекс мер, направленный на внедрение механизмов, машин, математически просчитанных моделей, компьютерных программ в производственные процессы. Результатом этих действий становится то, что большая часть технологических операций выполняется не людьми, а специальными устройствами.

Начало таких процессов было положено в отрасли механики. Автоматы, установленные на производствах сегодня, имеют свои прообразы в глубокой древности. Развитие промышленности послужило толчком к широкому распространению автоматизации процессов производства и управления.

Функции, которые раньше выполняли исключительно люди, были переданы механизмам. Человеку оставалось лишь контролировать этот процесс. Благодаря переменам, в XIX веке качественное развитие получили такие отрасли производства, как прядильная, ткацкая, дерево- и металлообрабатывающая.

Первой ступенью к автоматизации производства можно назвать появление перфокарт. Это листы картона с зашифрованной на них информацией, причем шифр заключается в наличии или отсутствии отверстий. При помощи перфокарт в механических устройствах производились поиск и классификация информации, а самые примитивные машины работали при их помощи. Например, ткацкий станок наносил на ткань узор, зашифрованный на перфокарту.

Примерно это же время ознаменовалось деятельностью русского механика И. И. Ползунова и шотландского изобретателя Джеймса Уотта. Эти деятели стали создателями автомата для регулирования питания парового котла и регулятора скорости паровой машины. Такое нововведение привело к повсеместному использованию паровых машин в качестве основного источника энергии. Эти устройства стали питать самые разнообразные станки, механизмы и машины.

Развитие прогресса на этом не остановилось и вскоре вышло на новый уровень. Хорошим стимулом стало широкое распространение железнодорожных перевозок в 60-х годах 19 века. Запрос этой отрасли на автоматизацию обусловлен высокими требованиями к безопасности движения поездов.

Для ее обеспечения были необходимы автоматические приборы контроля движения транспорта. Эти устройства быстро получили широкое распространение и уже в начале 20 века активно использовались на всех железных дорогах.

С появлением регулируемых механических источников энергии стало возможно применение электроприводов для автоматизации производства на предприятии. Это осуществлялось при помощи динамомашин, альтернаторов и электродвигателей, являющихся по сути электромашинными генераторами постоянного и переменного тока.

Трансмиссии начали приводиться в движение электроприводами, постепенно они вытеснили паровые машины. С течением времени все станки оборудовали электродвигателями. Это значительно улучшило технологический процесс механической обработки и существенно продвинуло организацию автоматизации производства в целом.

Механизация станочного оборудования была практически полностью завершена к 30-м годам 20 столетия. Появились автоматизированные линии, станки и многопозиционные агрегаты. Именно этот период принято считать началом автоматизации промышленного производства в современном понимании.

Петродворцовый завод по производству часов «Ракета» стал одним из первопроходцев по введению конвейерной сборки механизмов. В 70-х годах прошлого столетия на этом предприятии запустили линию сборки часов, оборудованную роботами.

Это очень показательный пример автоматизации производства. В роботизированный участок входили 42 линии и 156 манипуляторов в совокупности. Каждая из этих линий была оснащена агрегатными узлами, выполняющими различные функции. Из-за высокой насыщенности манипуляторами работа каждого из них была строго регламентирована по времени.

Автоматизация линий часового производства показала поразительные результаты. Улучшилось качество продукции. Работа недавно появившейся категории работников — наладчиков станков — была содержательной и интересной, а такая должность считалась очень привлекательной. Количественная производительность смены выросла в несколько раз. «Ракета» в 1980-х годах выпускала порядка пяти миллионов часов в год. Потребителями продукции завода были более 30 стран, это принесло предприятию всемирное признание.

Именно автоматизация производственного оборудования сделала возможным массовый выпуск продукции. Необходимость ручного труда снизилась, уменьшилась себестоимость товаров.

Автоматизация технологий производства стала причиной изменений во многих отраслях, включая промышленность, сферу услуг, торговлю, перевозки, коммуникации. Основой этих преобразований стала экономическая эффективность, обоснованность с точки зрения эксплуатационных и технологических возможностей.

Процесс автоматизации производства в разрезе управления производством дает возможность контролировать качество выпускаемой продукции, улучшать показатели надежности использования сооружений и оборудования.

Хотя преимущества автоматизации очевидны и неоспоримы, находятся люди, опасающиеся сокращения рабочих мест, связанных с этим процессом. Тем не менее, есть исследования экономистов, в которых доказывается обратное. Статистический анализ наглядно показал, что комплексная автоматизация производства меняет только рабочие условия и функционал сотрудников. Прямой взаимосвязи между автоматизацией и уровнем безработицы не обнаружено.

Наглядным примером распределения труда между людьми и машинами будет ситуация из истории Соединенных Штатов Америки, которая имела место в начале 20 века. В то время примерно треть американцев была занята в фермерском хозяйстве, а половина их доходов уходила на покупку продуктов питания.

Уже к середине столетия число сотрудников на фермах снизилось до 10 %, а сегодня этот показатель уже на уровне 2 %. Причина таких изменений – развитие технологий. Автоматизация производства в отрасли сельского хозяйства повысила общий уровень жизни и сделала еду дешевле и доступнее.

Современные принципы автоматизации производства

Нужно понимать, что автоматизация – это многоступенчатый и непростой процесс. Для эффективного и правильного выполнения запрограммированных действий нужно придерживаться принципов и основ автоматизации производства. Эти правила едины для всех сфер. Разнятся только масштаб выполняемых задач, связанных с технологией и управлением.

• Принцип гибкости и согласованности. Имеется общая электронная система. Любое действие, выполняемое в ее рамках, согласовано со всеми другими действиями, а также с похожими манипуляциями в смежных системах. Ведущую роль тут играет общность операций. Если пренебречь этим принципом, то не удастся исключить сбои в работе по установленному порядку и ошибки в отдельных действиях.
• Выгода от применения автоматизированных технологий, обладающих гибкостью. Возможность системы производства легко адаптироваться позволяет улучшать и видоизменять любые ее части. Это ведет к снижению расходов: чтобы произвести настройку для выполнения новых задач, нет необходимости в новых механизмах, достаточно перенастроить или заменить один из элементов.
• Создание и структура. Для создания автоматизированной технологии, обладающей гибкостью, необходимо выстроить взаимодействие всех системных элементов в комплексе. Различные механизмы должны работать в общем ансамбле, упорядоченно и согласованно. Кроме того, обязательно учитывать взаимодействие автоматизированных систем со всеми подразделениями предприятия.
• Принцип завершенности. Чтобы настроить безукоризненную схему автоматизации производства,необходимо создать законченный циклический процесс. Нужно учесть, что продукция при этом не должна передаваться в другие подразделения до его полного завершения. Для следования этому принципу нужны следующие элементы: мультипрофильное оборудование, дающее возможность работать сразу с несколькими видами сырья; технология изготовления продукции, позволяющая уменьшить количество необходимых ресурсов; стандартизация производственных методик; минимум дополнительных настроек после запуска оборудования в работу.

• Принцип комплексной интеграции. Это означает, что новые технологии должны интегрироваться в общую среду предприятия быстро и эффективно. Процесс полной автоматизации производства можно считать успешно выполненным при условии налаженного взаимодействия на всех этапах изготовления продукции как внутри предприятия, так и со внешней средой.
• Принцип независимого выполнения. Основа и смысл механизации и автоматизации производства и управления в том, чтобы свести участие человека в рабочем цикле к минимуму. Перечень действий, которые дают возможность это осуществить, и есть суть принципа независимого выполнения.

Цели автоматизации производства

В зависимости от специфики предприятия, цели и задачи автоматизации производства будут разными. Если смотреть широко, то подавляющее количество производств и организаций конечным результатом автоматизации видят превосходство над конкурентами и увеличение производительности. Но цели этого процесса могут быть и такими:

Сократить издержки

Чаще всего для достижения этой цели проводят кадровые изменения и сокращают число работников. Стоимость труда человека возрастает ежегодно, а автоматизированные системы и роботизированное оборудование, напротив, становится дешевле. Это приводит к тому, что организация скорее будет расходовать финансовые ресурсы на закупку роботов, чем на наем новых сотрудников.

Кроме того, автоматизация современного производства напрямую влияет на повышение производительности труда. При сравнении скорости и качества выполнения практически любой операции человеком и роботом преимущество будет явно на стороне последнего. Это говорит, что автоматизация основного производства увеличивает количество единиц выпускаемой продукции и снижает процент отбраковки, причиной чему отсутствие человеческого фактора.

Увеличить доходы

Оснащение предприятия современными станками-автоматами дает возможность увеличить количество наименований производимой продукции и ее объемы. А большее количество выпускаемых для продажи товаров соответственно отражается на прибыли.

Не вредить экологии

Автоматизированное производство наносит меньший вред экологии за счет снижения количества отходов и вредных выбросов в атмосферу.

Повысить безопасность технологических процессов

На предприятиях с опасной рабочей средой, где ведется деятельность в условиях радиации, применяются химикаты и прочие вредные для здоровья вещества, очень ограничено использование человеческого труда. Компании с автоматизированным производством могут свести участие человека в опасных процессах до минимума.

Сферы применения

Автоматизация промышленности и производства — отличная возможность оптимизации системы труда на любом предприятии. Большое количество примеров автоматизации производства в России наглядно показывает, что ее интеграция в деятельность создает благоприятные условия работы для сотрудников и привлекает высококвалифицированные кадры. Эти положительные стороны особенно актуальны для компаний со сложными производственными процессами:

• машиностроение;
• горная промышленность;
• металлургическая промышленность;
• сельское и фермерское хозяйство;
• фармакология и производство медицинского оборудования;
• космические технологии;
• изучение океанов.

Автоматизация дает возможность применять машины там, где сложно или невозможно использовать труд человека, тем самым деятельность таких производств становится безопасной для здоровья. Это указывает на актуальность ее применения в отраслях, представляющих возможную опасность для сотрудников:

• химическая промышленность;
• производство табака;
• атомные электростанции;
• производство тяжелых металлов.

Также очень положительно сказывается автоматизация на сфере пищевого производства и предприятиях сферы обслуживания, таких как магазины, рестораны, кафе. Для этих организаций актуально внедрение систем самообслуживания, считывания штрих-кодов, оплаты по QR-кодам.

Малому бизнесу сегодня также практически невозможно обойтись без автоматизированных систем, ведущих учет больших объемов данных и формирующих годовую и квартальную отчетность.

Для разных типов производств, выполняющих разные задачи, существует много видов автоматизации. Их применение эффективно для решения самых сложных и разноплановых задач.

Основные виды автоматизации производственных процессов

Процесс производства многогранен и разнообразен. Для управления и выполнения различных функций применяют специфические типы автоматизированных устройств. Выделяют такие виды автоматизации производства:

Фиксированная автоматизация

Она известна так же как жесткая автоматизация. Обычно это система, настроенная на производство определенного вида продукции отдельным устройством. Стационарная автоматизация оправдана на производстве значительных объемов продукции, так как ее стоимость довольно высока.

Жесткая автоматизация — это сложный комплекс схем действия и производственных манипуляций. Как только определенная машина установлена и настроена, переключиться на производство другой продукции уже довольно сложно. Особенно если брать в расчет значительные первоначальные вложения на разработку и обслуживание.

Примеры фиксированной автоматизации организации производства:

• производственные процессы, связанные с химическими реакциями;
• сборочные линии;
• конвейеры.

Программируемая автоматизация

По названию логично предположить, что такая автоматизация — это система производства, управляемая и настраиваемая при помощи компьютерной программы. Такая система самостоятельно считывает заложенный в нее набор инструкций и выполняет определенный набор действий.

Функциональным отличием такой автоматизированной системы является ее способность видоизменяться. В ней можно настроить различные конфигурации выпускаемой продукции и иную последовательность действий. Кроме того, программу можно полностью заменить на новую, если есть такая необходимость. Этот вариант автоматизации организации производства лучше всего подходит для предприятий с серийным выпуском продукции.

Примеры использования программируемой автоматизации:

• промышленные роботы;
• станки с ЧПУ;
• программируемые логические контроллеры.

Гибкая автоматизация

В каком-то смысле гибкая автоматизация схожа с программируемой. Ее устройство дает возможность оперативной реакции на какие-либо изменения в производстве, включая количество выпускаемых единиц продукции. Для начала работы инженер программирует системы управления оборудованием. Как альтернатива выступают человеко-машинные интерфейсы (ЧМИ).

Если производство организовано при помощи гибкой автоматизации, то центральный компьютерный процессор осуществляет контроль и управление всеми рабочими и погрузочно-разгрузочными системами. Это делает такой тип автоматизации основного производства подходящим для серийного выпуска продукции и для одновременного изготовления нескольких видов товаров одновременно.

Примеры использования гибкой автоматизации:

• сборочные линии;
• робототехника;
• логистические цеха.

Типы автоматизации производства

Замена человеческого труда работой механизмов происходит на разных уровнях производства. Для этого нужно определенное техническое оборудование: как относительно простое, так и большие программно-технические системы. Рассмотрим основные типы автоматизации производства:

Машины с числовым управлением (NC)

Имеются в виду специальные станки с заданными настройками для выполнения определенного набора функций. Технологическим процессом полностью руководит электроника, практически без вмешательства человека. Рабочие нужны исключительно для наладки и проверки работы оборудования и для снятия готовых деталей. Для контроля нескольких таких устройств достаточно одного сотрудника.

Роботы с числовым управлением производят самые высококачественные изделия и делают это практически автономно. На них происходит максимально точная обработка деталей и они не нуждаются в отдыхе, в отличие от «живых» сотрудников. Этим станкам под силу выполнить даже такие задачи, которые не доступны обычным устройствам.

К неоспоримым преимуществам такого оборудования нужно причислить гибкость во всем, что касается производства. Если появляется необходимость в выпуске деталей другого типа, нужно только перепрограммировать машину, при этом старая программа не теряется и может быть использована повторно.

Роботы

Эти устройства все чаще можно встретить на производствах, где стремятся сделать работу сотрудников более комфортной. Им под силу самые сложные процессы. Роботы выполняют большой набор функций и отличаются множеством видов и размеров, подходящих для широкого круга задач. Они могут заниматься погрузкой и разгрузкой опасных и тяжелых товаров, упаковкой, сваркой и много чем еще.

Есть роботы, для управления которым требуется специальный человек — оператор. Есть полностью автоматические устройства, функционирующие в рамках заданной программы. Но даже они не способны самостоятельно вносить корректировки в процесс производства, для этого нужен человек.

Автономные роботы обладают большей самостоятельностью и при необходимости вносят изменения в собственный программный код. Эти машины полностью отвечают за определенный производственный участок, без привлечения дополнительных сотрудников.

Информационные технологии (IT)

Это довольно широкая область, основная характеристика которой — использование компьютеров. Но в отличие от других примеров автоматизации производства, этот тип в основном относится к сфере интеллектуального труда. Информационные технологии применяются для самых разнообразных действий с информацией: ее хранения, обработки, анализа, получения и распространения.

Если говорить именно о сфере производства, то компьютеры активно применяются и тут для управления большими объемами данных. Они освобождают сотрудников от сложных и однообразных действий с информацией, обрабатывая ее гораздо быстрее и эффективнее. Правильно настроенная программа может без единой ошибки провести работу над таким информационным массивом, для которого человеку потребовались бы многие годы.

Применение систем автоматизированного проектирования

Этот тип автоматизации производства включает компьютерные программы, разделенные по направлениям — CAD/CAM/CAE. По отдельности они направлены на решение специальных блоков задач и активизируются в зависимости от того, на каком этапе сейчас находится рабочий процесс. Такое программное обеспечение применяют для создания технически сложных деталей и для сокращения временных затрат на их выпуск.

При участии прикладных программ станки работают по заранее определенным алгоритмам. Это делает возможным тщательную разработку проекта будущего изделия, прогноз его качественных характеристик и выбор наиболее подходящей технологии изготовления. Системы CAD/CAM/CAE способны претворять в жизнь самые сложные идеи, а быстрота и абсолютная точность компьютеров обеспечивают максимально возможное качество продукции при заданной себестоимости.

Гибкие производственные системы (FMS)

Эти комплексы рассчитаны на воспроизведение полного производственного цикла в нефиксированных условиях. Система способна подстраиваться под ожидаемые и случайные обстоятельства и адаптироваться к изменяющимся условиям. FMS могут менять ход рабочих операций, вносить поправки во внешний вид изделия, ускорять процесс сборки.

Автоматизация производства при помощи гибких производственных систем довольно дорогостоящая. Это обусловлено высокой ценой на сами устройства и их интеграцию на предприятии. Помимо этого, появляется потребность в высококвалифицированных кадрах для обслуживания и настройки оборудования. Но при правильной организации все эти моменты можно компенсировать длительным сроком службы, повышением эффективности труда, снижением необходимых для производства экономических ресурсов.

Гибкие системы сводят до минимума риск простоев и максимально эффективно используют временные ресурсы. При поломке обычное оборудование останавливает работу, а FMS в этом случае может продолжить производство изделий даже на протяжении устранения неполадок.

Системы компьютерного интегрирования (CIM)

Максимально возможной автоматизации процессов производства можно добиться исключительно путем объединения и взаимодействия всех подразделений предприятия. Если этого достичь, то для ведения производственной деятельности потребуется минимальное участие человека.

Но не стоит смешивать понятия комплексной автоматизации и компьютерного интегрирования. Первый термин описывает исключительно технические процессы и оснащение. CIM, помимо этого, включает в себя использование компьютерного обеспечения для автоматизации управленческих процессов, помощи в принятии решений.

Это формирует объединенное информационное пространство, где различные блоки программного обеспечения производят обмен данными между собой и внутри всей системы. При такой организации деятельности обязательно наличие общей базы данных. В пользовательском интерфейсе доступны все производственные модули и есть возможность наблюдать за любым сегментом предприятия.

Компьютерное интегрирование имеет следующие функции:

• создание проекта, планирование и подготовка к выпуску продукции;
• управление участками производства, на которых происходит выпуск продукции;
• логистическое управление;
• контроль качества;
• организация системы продаж;
• финансовое управление.

Компьютерное интегрирование затрагивает весь набор задач, направленных на создание готовой продукции. Этот тип автоматизации значительно ускоряет процесс производства, а из-за снижения влияния человеческого фактора практически исключена возможность сбоев и ошибок.

Уровни автоматизации производства

Существует четыре степени автоматизации систем производства:

1. Нулевая. Такое предприятие не имеет в арсенале высокотехнологичное оборудование, программное обеспечение, роботизированную технику и иные автоматизированные системы. Причин для его отсутствия несколько: нехватка ресурсов для покупки и установки; отсутствие экономической обоснованности; невозможность отказа от ручного труда (творческая деятельность). Встретить нулевую автоматизацию в промышленности крайне сложно.
2. Частичная. Она относится к определенному оборудованию или отдельным сегментам производства. Пример такой степени автоматизации — использование фрезерного станка с ЧПУ на металлургическом заводе. Оператор задает нужные параметры, но всю остальную работу по изготовлению деталей выполняет машина.
3. Комплексная. Автоматизация целого участка, цеха, производственной линии. Благодаря ей любая из этих систем может функционировать автономно. Человеку остается только контролировать работу техники.
4. Полная. Максимальный уровень автоматизации, при котором машины самостоятельно выполняют весь производственный цикл от планирования до оценки эффективности. Такая модель имеет хорошие перспективы, но редко встречается в реальности. Чаще всего можно наблюдать частичную или комплексную автоматизацию.

5 этапов автоматизации производства на предприятии

Этап 1. Определение целей

Управленческие кадры формулируют основные цели внедрения автоматизированных систем. Возможные мотивы — увеличение производимых товарных наименований, повышение эффективности рабочих процессов и другие.

Этап 2. Разработка стратегии

Планирование в долгосрочном периоде — гарантия успешности внедрения автоматизации на производстве. Оно включает несколько этапов:

• изучение и компьютерная обработка процессов, подлежащих автоматизации;
• повышение эффективности этих процессов путем оптимизации (снижение издержек, упрощение структуры, исключение необязательных операций и пр.);
• черновая схема АТПП (выбор оптимальной системы для достижения нужного результата).

Нельзя автоматизировать производство, не имея грамотно составленного плана. Чем проще структура предприятия, тем легче воплотить задуманную стратегию в реальности.

Этап 3. Выбор оборудования

Кроме роботизированных устройств, станков, компьютерного обеспечения и других элементов АТПП нужна электроника;

• пусковые устройства;
• регулирующие щиты;
• контроллеры и выключатели;
• защитные устройства;
• сигнализация;
• прикладное ПО.

Этап 4. Проектирование

Основополагающий этап АТПП, часто это один из элементов стратегического планирования. В него включают схему, в которой отражена структура, параметры и функционал средств автоматизации. В проекте обязательно должны быть:

• информация об объемах автоматизации;
• список средств АТПП;
• определение контрольных точек работы оборудования;
• расшифровка организации управляющих систем;
• места непосредственного расположения средств автоматизации.

Проект также закрепляет четкий порядок действий при возникновении форс-мажорных ситуаций. Обязательно указание ответственных лиц на случай остановки или блокировки оборудования.

Этап 5. Поиск подрядчика

Как правило в реализации проекта участвуют квалифицированные профильные специалисты, нанятые по договору подряда. После подписания документов они производят установку и настройку всех средств АТПП, включая пусконаладку. Сотрудником предприятия проводят подробный инструктаж по использованию оборудования и правилам техники безопасности.

Финальным этапом внедрения автоматизации на предприятии будет решение следующих задач:

1. Организация планового технического обслуживания.
2. Защита систем от деструктивного внешнего воздействия.

Для решения первой задачи привлекают сервисные службы по договору аутсорсинга или оформляют сотрудничество с поставщиками оборудования. Вторая задача решается путем установки специального программного обеспечения для защиты средств автоматизации.

Все больше различных отраслей промышленности и сфер деятельности внедряют и расширяют применение автоматики и автоматизированных процессов на производстве. Руководители компаний осознают, что для комплексного развития и продвижения бизнеса необходим системный подход. Именно такая работа позволяет чутко реагировать на требования изменяющегося рынка и отслеживать эффективность стратегического планирования.

Множество имеющихся программ и методов автоматизации производственных процессов позволяет выбрать наиболее подходящий, учитывая специфику любой компании, и в перспективе получить значительный рост прибыли.

Автоматизация производства

Благодаря проведению мероприятий, связанных с темой «Автоматизация Производств», у специалистов из разных отраслей появляется возможность вывести свой продукт, программу или разработку на европейский рынок.

Деловая программа, проходящая в рамках тематического проекта, способствует более детальному углублению в суть проблемных и инновационных вопросов.

В условиях стремительно развивающихся технологий предприятиям необходимы новые решения, позволяющие:

• увеличивать объемы выпускаемой продукции;
• осуществлять трудоемкие технические задания за меньший промежуток времени;
• сокращать расходы сырья и отходов;
• выполнять недоступную человеческим рукам работу.

Внедрение автоматизации на производство

Основная роль внедрения систем автоматизации – повышение уровня эффективности, мобильности и облегчения труда сотрудников. Благодаря этим изменениям возрастает уровень конкурентоспособности на рынке, идет мощное использование ресурсной базы.

1. Частичная. Автоматизации подвергается лишь некоторое оборудование, которое выполняет ряд действий, недоступных или сложных для человека.
2. Комплексная. Охватывает производственную цепь отдельного цеха или узла, выполняющего ряд действий по решению определенной задачи.
3. Полная. Осуществляется переход контроля и управления на специальное оборудование, охватывающее все этапы производства. Это происходит в случае устойчивого и практичного режима, а также когда условия труда крайне опасны или непосильны для работника.

Для лучшего определения степени автоматизации следует знать ее эффективность для конкретного типа производства.

Основные элементы автоматизации производства

Инновационные производственные системы включают в себя:

1. Роботов, внедренных непосредственно в центр промышленного процесса. Их стремительное распространение связано с развитием микроэлектроники.
2. Системы контроля качества. Они функционируют на базе ЭВМ. Технические приложения, отвечающие за оценку уровня качества продукции.
3. Автоматизированные системы проектирования. Используются во время разработок новых изделий и подготовки технико-экономических документов.
4. Роботизированные технологические комплексы (РТК). Служат для программного обеспечения и коммуникаций между инновационными устройствами.
5. Автоматизированные системы для складских помещений. Позволяют проводить инвентаризацию, процессы получения и отправки товара, а также нахождения определенной группы продукции на складе.
6. Гибкие системы. Отвечают за перемещение обрабатываемых технических деталей и смену инструментов.

Автоматизация производства постепенно переходит на новый уровень. Ознакомиться лучше с возможностями и путями внедрения системы можно, посетив тематические форумы и экспозиции в ЦВК «Экспоцентр».

Где применяют автоматизацию

На сегодняшний день, когда технологии не стоят на месте, а ведущие разработчики удивляют мир все новыми открытиями, очень важно идти в ногу с развитием.

По причине того, что с каждым годом появляются все новые разработки, названия которых многим и по сей день остаются незнакомыми, в мыслях многих людей возникает вопрос вроде: «Автоматизация – что такое и для чего она необходима?»

В виду того, что на улице уже 21 век, человечество давно решило перейти от работы, выполненной вручную, на использование машинной техники. Безусловно, ручной труд ценится и на сегодняшний день. Однако чтобы производительность была более продуктивной, одной такой работы будет мало.

Для того чтобы условия труда были максимально комфортными для людей, а процесс функционирования техники – более усовершенствованным и приспособленным для его легкой эксплуатации, технологами и была создана автоматизация.

На сегодняшний день эта система реализует себя в различных направлениях, к примеру, в таких случаях, как:

1. Автоматизация производства создана для улучшения системы внутреннего труда. Допустим, более укомплектованные машины, позволяющие обеспечить работой больший объем производства.
2. Обучающая система предназначена для работы с техникой, которая дает возможность расширить варианты получения информации, и способствует обучению новым программам.
3. Автоматизация задействует области проектирования, планирования и управления.
4. Она реализует бизнес-процессы.

Система технического обеспечения помогает повысить производительность труда, способствует усовершенствованию качества производства продукции.

Автоматизация путем устранения ручной работы

Помимо перечисленных преимуществ она также направлена на защиту человеческого организма. Так, существуют предприятия, где находится человеку противопоказано, например, изготовление табака или алюминия. Автоматизация производства обеспечивает полное устранение человеческого труда, заменяя его специализированными машинами.

Автоматизация также применяется в местах обслуживания, таких, как кафе и рестораны, магазины, супермаркеты и прочие.

В таких заведениях крайне важна структура выполняемых процессов. Из этого следует:

1. Наличие штрих-кодов – помогают маркировать и фиксировать товар, тем самым сразу вбивается в базу данных информация о приходе продукции.
2. Сканер штрих-кода – выдает данные о наличии или отсутствии продукта. Каждая единица выбивается под определенным кодом, что позволяет отслеживать его количество на момент приема и окончания реализации продукции.
3. Система для ведения отчетности – ежедневной и квартальной.

Благодаря новейшим разработкам многие сотрудники могут не только получить подобающие условия труда, но и возможность переквалифицироваться, что в свою очередь обеспечит рост компании и развитие сотрудников.

А получить всю необходимую информацию можно на выставках «Экспоцентра» – ведущем комплексе для реализации различных проектов.

Демонстрации по выставочной тематике проводимых экспозиций создают самую выигрышную обстановку для показа продукции, часто отдельным предметом рассмотрения этих выставочных мероприятий является – автоматизация технологических процессов и производств.

Что такое автоматизация технологических процессов и производств?

Итак, рассмотрим, что же собой представляет автоматизация производства:

1. Сложный процесс технологического оснащения, без которого не обходится ни одно производство. Ведь это упроститель управления производственными этапами для понижения стоимости производимой продукции и для облегчения труда сотрудников.
2. Последующее развитие и модернизирование технологических процессов переработки продуктов газонефтяной промышленности, которое связано с созданием установок большой мощности, оборудованных новых оснащением.
3. Современная техника должна надежно эксплуатироваться в течение долгого времени при оптимальных режимах работы. Решение таких задач становится возможным при условии постоянного совершенствования технологий.

Важным требованием на современных предприятиях считается продуктивность и качество применяемых методов. Ведь механизация и автоматизация производства – это постепенный комплекс мероприятий, предусматривающих замену мануфактурных операций на современные технологии.

Механизация изготовления продукции непрерывно развивается, совершенствуется и перетекает от предыдущих к более совершенным формам. Автоматизация процессов производства обеспечивает выполнение большей части ручных операций машинами и механизмами.

Высшей степенью автоматизации считается беспрерывный цикл работ, где человек играет роль оператора или контролера. Отметим, что системы автоматизации производства нужны для управления и контроля, поддержания необходимого режима работы агрегатов, диагностики оборудования и формирования отчетности.

Средства автоматизации производства включают приборы для фиксирования, обработки и передачи информации на таком производстве. С их помощью происходит регулирование, управление и контроль по линиям выпуска продукции.

Автоматизация процессов производства

Автоматизация процессов производства обладает наиболее выгодным экономическим аргументом в пользу интегрирования ряда систем в силу сокращения расходов на аппаратную часть.

Потому комплексная автоматизация производства включает:

• высокую информативность;
• возможность анализа технологической обстановки;
• высокую точность измерения технологических параметров и их регулирования;
• автоматическая дозировка компонентов;
• перспектива расширения систем управления;
• возможность создания автоматических рабочих мест.

Теория организации и кибернетика определяют процесс как последовательную смену состояний системы или объекта, приводящей к изменениям и развитию.

Функционирование производства невозможно без задействования четырех видов этапов:

Автоматизация процессов производства минимизирует влияние человеческого фактора и используется в целях обеспечить повышение:

• скорости выполнения многократно повторяющихся задач;
• качества работы;
• количества данных, которыми возможно оперировать для расчета и поддержки процессов;
• точности управления;
• скорости выбора вариантов решений для стандартных и внештатных ситуаций.

Автоматизация процессов производства – инструмент повышения качества управления на каждом из уровней иерархии компании:

Стратегический менеджмент осуществляется владельцем или руководителем компании и главами структурных подразделений.

Автоматизация процессов производства, как разработка тактики, выполняется бухгалтерией и технологическими отделами с использованием специализированного ПО для управления хранением и распределением ресурсов, расчета финансовых и материальных затрат на выполнение задач, контроля качества продукта, проведения ТО и ремонтов. К данному уровню относится внедрение программных средств для экономического отдела, логистики, закупок.

SCADA

Механизация и компьютеризация диспетчерского управления используется для того чтобы обеспечить наглядное представление информации датчиков и индикаторов, задача которых отслеживание функционирования промышленного оборудования для:

корректирования показателей на основе программ действий или при инициации изменений оператором;

Автоматизация процессов производства на нижнем диспетчерском уровне проводится при помощи систем телеметрии и централизованного удаленного управления объектами и процессами.

Задачи сети – передача команд и прием данных индикаторов на оборудовании вне зависимости от того, на каком расстоянии от оператора расположен объект.

Распределенная система управления (DCS), интеллектуальная сеть на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК) выполняет стандартные задачи и отличается дополнениями:

• дает возможность наблюдать работу объекта с любого компьютера при наличии ПО;
• на рабочую станцию передаются данные различных форматов;
• дистанционная отладка параметров работы системы доступна в режиме реального времени.

Недостатком сложных SCADA считается существенное количество кабелей, необходимых для функционирования, но если интегрировать датчики со встроенным модулем-микропроцессором, данная проблема решается.

Вторая трудность заключается в требовании для проектирования и внедрения интеллектуальных систем нового поколения квалифицированных специалистов с навыками программирования и системного анализа.

Субконтракция – верное решение для предприятий, заинтересованных в модернизации производства и автоматизации процессов.

Найти компанию, специализирующуюся на интеграции систем управления и заключить с ней контракт, можно на отраслевых выставках для В2В сферы, например, смотрах ЦВК «Экспоцентр».

Функции, структура и уровни автоматизации

Исследование автоматизированных систем сбора и обработки информации управления технологическими процессами требует внедрения специального построения сетей передачи данных, которые конструируются по иерархическому принципу, имея многоуровневую структуру.

Уровни автоматизации производства:

1. Нулевой – участие человека исключается только для выполнения рабочих ходов.
2. Автоматизация рабочего цикла первого уровня исключает участие человека при выполнении холостых ходов на конкретном оборудовании.
3. Автоматизация второго уровня. Здесь решаются вопросы доставки и отгрузки, контроля управления системами машин и удаления отходов.
4. Третий уровень автоматизации. Охватывает все этапы процесса производства, начиная от самых простых и заканчивая испытаниями и отгрузкой готовой продукции.

Отметим, что комплексная автоматизация промышленных производств требует полного освоения первоначальных уровней. Это связано с высокой технической оснащенностью и капитальными вложениями производств.

Полная автоматизация эффективна в том случае, если они направлены на объемную программу выпуска изделий.

Узнать подробнее об автоматизации можно на тематических выставках, проходящих в «Экспоцентре».

Технологические процессы автоматизации и управления производства

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами способствует успешному развитию нынешних субъектов индустрии.

Технологические решения на основе применения электронного оборудования и программного снабжения направлены на:

• повышение качества и конкурентоспособности продукции;
• снижение энергопотребления;
• уменьшение себестоимости;
• сокращение количества задействованного персонала;
• увеличение объемов изготавливаемых товаров;
• расширение рынков сбыта.

Использование средств автоматизированного управления оптимизирует производственные процессы и уменьшает затраты.

Проектирование систем автоматизации технологических процессов на производстве

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами представляет собой использование средств компьютерного и программного снабжения.

Создание системы автоматизации нацелено на эффективное управление технологиями и механизмами промышленного объекта.

На первых этапах проектирования таких систем разрабатывается техническое задание.

При эксплуатации автоматизированных систем осуществляют монтаж, программирование и настройку аппаратной оснастки.

В проектах автоматизации описываются главные свойства создаваемой системы управления. Также вносятся основные технические решения и схемы построения комплекса.

Ниже представлена структура проектов:

1. Карта распределения предметов автоматики на совместном плане промышленного объекта.
2. Рабочие схемные чертежи автоматического контроля, регулирования, сигнализации и питания.
3. Расчет доходов и затрат на ведение системы автоматизированного управления.
4. Описание технических постановлений.
5. Заявка на недостающее технологическое оборудование.
6. Расчеты экономических результатов от эксплуатации автоматизированных технологий.

Кроме формулировки технического задания, на производствах проводятся аудиторские проверки для выбора наиболее подходящих программных и технических ресурсов автоматизации.

Оборудование систем автоматизации и управления на производствах

Компании, оказывающие инжиниринговые услуги, в том числе составление системы автоматизированного управления технологическими процессами, имеют в продаже следующее оборудование:

• регулирующие щиты;
• шкафы распределения;
• сигнализационные устройства;
• реле, контроллеры, выключатели;

• пусковые и защитные устройства электротехнической оснастки;
• средства программного обеспечения.

В процессе реализации проектов инженеры-технологи устанавливают оптимальное расположение приборов автоматизации на технологическом оборудовании, размещение пультового управления, щитов, прокладки кабельных магистралей.

Особенности автоматизации технических процессов и производств

Что представляют собой новые технологии по автоматизации производственных процессов?

Автоматизация технических процессов и производств (АТПП) – совокупность систем и современного оборудования, способствующие снижению участия человеческого фактора в процессе изготовления продукции.

Такие технологии позволяют в значительной степени ускорить производственные процессы и улучшить качество выпускаемых товаров, снижая до минимума возможность брака или допущения ошибок.

Автоматизация может затрагивать как отдельные технологические процессы и элементы оборудования, так и быть основной системой деятельности, охватывая все этапы производства.

Это и многое другое можно подробно изучить, посетив одну из отраслевых выставок «Экспоцентра» (например, «Агропродмаш» или «Электро»).

ЦВК «Экспоцентр» — современная площадка, на которой ежегодно проходят десятки международных процессов, собирает экспонентов и представителей лидирующих компаний, открывающих отечественным специалистам и руководителям предприятий новые возможности, значительно улучшающие и упрощающие ведение деятельности.

Внедрения современных методов для автоматизации технических процессов

Основой АТПП является перераспределение технических процессов согласно с намеченными критериями оптимального регулирования рабочей деятельности предприятия.

Внедрение автоматизации может проходить несколькими путями:

1. АТПП в частичном виде. Изменения касаются отдельного оборудования (машины, аппарата, станка) и выполнимых операций. Применяется в тех случаях, когда человек не может справиться со сложной технической задачей. Частичная АТПП работает с действующим оборудованием.
2. АТПП в комплексном виде. Данное усовершенствование касается технологического участка, цеха, производственной линии, которые функционируют в качестве единой системы.
3. Целостная автоматизация производства. Наивысший уровень автоматизации, в котором контроль передается техническому управлению. На масштабных предприятиях такую систему используют нечасто. Это связано с тем, что некоторое функциональное оборудование требует контроля человеком.

Автоматизации присущ ряд преимущественных показателей, которые полностью оправдывают заинтересованность предприятий во внедрении автономных технологий в рабочий процесс:

• снижение количества сотрудников, обслуживающих оборудование;
• повышение объема товарных единиц, выпускаемых на производстве;
• рост показателей эффективности и успешности процесса изготовления продукции;
• улучшение качественных характеристик произведенного товара;
• снижение сырьевого расхода;
• стабильное функционирование производства;
• обеспечение персоналу безопасных условий для труда;
• уменьшение количества отходов;
• понижение затрачиваемых ресурсов на производстве.

Автоматизация технических процессов и производств происходит путем постепенного внедрения современных методов и систем, требующих полного освоения каждого отдельного технологического уровня.

Как осуществить эффективный переход? Это можно узнать, посетив отраслевые мероприятия и деловые программы, которые организовывает московский ЦВК «Экспоцентр».

Автоматизация процессов в бизнесе

Автоматизация процессов в бизнесе обеспечивает постоянное развитие компании, повышение конкурентоспособности и увеличение дохода, облегчает анализ данных, планирование и управление:

Автоматизация процессов проводится на трех уровнях деятельности компании:

• нижний (исполнительный) – для регулярно повторяющихся операций, конвейерное производство, поддержание параметров среды и режимов работы в заданном диапазоне;
• средний (тактический) – распределяет задачи между компонентами нижнего уровня, участвует в процессах планирования и управления ресурсами и данными;
• верхний (стратегический) – менеджмент предприятия, аналитика и прогнозирование.

В первую очередь передача ИИ функций управления и контроля применяется на производстве, бухгалтерии при документообороте.

Технологическая автономная система функционирует в соответствии с основополагающими принципами:

«Электронные Офисные Системы» предназначены для выполнения автоматизации процессов менеджмента. Данный вид программного обеспечения упрощает и стандартизирует управление корпоративным контентом, документацией и рабочими процессами.

EOS обеспечивает:

• сбор аналитической информации;
• организованное хранение, структурирование и унификацию данных;
• быстрый ответ на контекстные и атрибутивные запросы;
• создание и согласование проектов;
• удаленный и коллективный просмотр и редактирование в едином пространстве;
• подключение клиентских приложений;
• передача поручений и отчетов о выполнении.

Автоматизация процессов на производстве (внедрение новых технических и технологических решений) выполняет ряд функций:

1. Способствует увеличению выработки. Модернизация оборудования приводит к увеличению КПД, снижению себестоимости товара, повышению количества выпускаемой продукции за единицу времени.
2. Снижает затраты на производство. Сроки окупаемости автоматизации процессов рассчитывают в зависимости от масштабов и специализации предприятия. По истечению этого срока использование интегрированной системы сокращает производственные расходы.
3. Оптимизирует количество персонала. Для управления автоматизированной системой требуется меньшее количество специалистов.
4. Повышает качество продукции. Новое оборудование сокращает время производства и позволяет использовать другие виды сырья и материалов для повышения уровня качества товаров.
5. Уменьшает эксплуатационные затраты. Высокотехнологичное автоматизированное оборудование требует меньшего количества вспомогательных ресурсов, электроэнергии и других.

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами на выставках

На базе павильонов ЦВК «Экспоцентр» ежегодно проводятся выставочные мероприятия для всех отраслей промышленности.

Деловая программа выставок состоит из конгрессов, форумов, круглых столов, презентаций, пресс-конференций, где обсуждаются вопросы повышения качества производимой продукции благодаря внедрению систем автоматизированного управления.

Экспоненты выставки смогут продемонстрировать собственные производственные достижения в виде графических отчетов на электронных стендах после установки средств автоматики в технологические линии промышленного объекта.

Автоматизация процессов в бизнесе на выставках

Внедрение автоматизированных процессов облегчает задачи менеджмента и маркетинга. Благодаря таким системам исключается процент погрешностей планирования, проектирования и разработки. Повышается уровень аналитики, и модернизируются производственные процессы.

Найти поставщиков специализированного ПО или технологичного оборудования, заключить контракты на интегрирование автоматизированного узла в структуры компании и техническую поддержку можно на отраслевых выставках и конгрессах.

Одни из самых масштабных международных мероприятий и деловые программы в России в сегменте В2В организуются и проводятся в ЦВК «Экспоцентр» в Москве.

Автоматизация планирования производства

В то время как компьютерные и производственные технологии сделали колоссальный рывок в развитии, оставаться на уровне ручного труда абсолютно нецелесообразно. И предприятия не стоят на месте, а развитие автоматизации производства идет ускоренными темпами. Тем более стоит ближе присмотреться к автоматизированным технологиям. Что они собой представляют и для чего нужны?

Само понятие автоматизация означает процесс, вследствие которого на предприятиях, в компаниях и учреждениях процессы, производственные и управленческие, выполняются с помощью механизмов, а операции, требующие человеческого присутствия, сокращаются.

Автоматизация, как и любой другой процесс, имеет как позитивные, так и негативные последствия.

К позитивным характеристикам относятся следующие факторы:

• сокращение фонда оплаты труда;
• увеличение объема производимой продукции;
• повышение эффективности производственного процесса;
• снижение вероятности проявления человеческого фактора.

Однако помимо положительных характеристик у данного процесса есть и отрицательные, главная среди которых – сокращение рабочих мест, и, как следствие, повышение безработицы и снижение покупательной способности людей.

Автоматизация и планирование процессов производства на предприятиях

В случае если предприниматель собирается осуществить внедрение автоматизации на производстве, ему необходимо разобраться в основных ее особенностях. Это нужно в первую очередь, для того чтобы уменьшить подготовительный процесс и сократить расходы на введение такого процесса.

Основы автоматизации производства включают в себя такие главные принципы:

• процессы, которые автоматизируются, должны быть согласованны между собой;
• проводимые операции проводятся с минимумом перерывов;
• автоматизируемые процессы должны быть ритмичными;
• действия выполняются параллельно, когда одновременно запускаются сразу несколько процессов.

После того как с главными правилами определились, нужно выявить, какие процессы будут автоматизироваться. Это производственные, управленческие этапы или планирование.

Автоматизация планирования производства основана на использовании программ, обеспечивающих быстрый и точный сбор информации, а также производящих прогнозные действия. Такие программы, основываясь на заданных параметрах, достаточно быстро анализируют большой объем данных и выдают точный результат.

Автоматизация управлением производства не так широко распространена, как предыдущая. Это связано с тем, что принятие управленческих решений основывается не только на объективных данных, но и на интуиции управленческого коллектива.

Выделяют такие степени автоматизации производства:

1. Частичная. Степень, при которой данный процесс прошли отдельные производственные агрегаты и приборы.
2. Комплексная. Это степень, когда автоматизации подверглись целые цеха или же отделы. Они работают обособленно и выполняют конкретную задачу.
3. Полная. Вид вовлеченности в процесс, при которой производство полностью функционирует автономно.

Чаще всего на предприятия внедряют автоматические процессы первой или же второй степени. Третья же пока остается перспективной и практически не встречается на практике.

Существуют разные системы автоматизации управления производством, например, такие как MMS, ERP и так далее.

Более подробно ознакомиться этой тематикой можно, посетив специализированные выставочные мероприятия. На них непременно будут освещаться такие вопросы, как механизация и автоматизация производства и управления. К тому же в их рамках проводят конференции и семинары. А также происходит наглядная демонстрация продукции, такой, как программы для автоматизации производства.

К тому же у участников подобных выставок появится возможность продемонстрировать собственные достижения в данной сфере. Заключить выгодные контракты и договора, изучить продукцию конкурентов. Подыскать новых или же перезаключить контракты с уже существующими поставщиками.

Узнать больше об автоматизации планирования производства можно на выставках ЦВК «Экспоцентр»

Ещё интересные ссылки на статьи

Читайте интересную подборку статей и полезной информации.