Технические средства автоматизации контроля и диагностики

В последнее время были созданы автоматические системы управления технологическими процессами и комплексами, обеспечивающие высокую технико-экономическую эффективность.

Для решения задачи управления необходимо иметь следующие устройства или приборы: обеспечивающие получение в том или ином виде информации о задачах управления и состоянии выходных величин объекта управления (измерительные и задающие устройства); осуществляющие анализ полученной информации и выдающие на основании этого анализа сигналы о необходимом изменении управляющих воздействий (устройства обработки информации); усиливающие полученные сигналы и исполняющие команды (усилительные и исполнительные устройства).

Совокупность всех технических средств, обеспечивающих выполнение поставленной задачи управления объектом, называется управляющим устройством. При изучении процесса управления приходится рассматривать совместную работу управляющего устройства и объекта управления, так как они взаимосвязаны и определенным образом влияют друг на друга. Объект управления в комплексе с управляющим устройством образуют систему управления.

Для создания автоматизированных систем управления применяются различные технические средства автоматики: контрольно-измерительная аппаратура, разнообразные датчики, усилительные и исполнительные устройства.

Агрегатный принцип построения при унификации входных и выходных сигналов различной физической природы обеспечивает возможность создания различных по сложности и назначению автоматизированных систем из относительно небольшого числа стандартных блоков.

В настоящее время одним из перспективных направлений развития производственных процессов является комплексная автоматизация производства, которая включает в себя автоматизацию контроля и диагностики (как самих процессов, так и средств, их осуществляющих).

Система автоматического контроля и диагностики (САКиД) является важнейшим звеном автоматического производства в плане обеспечения возможности реализации безлюдного технологического процесса [1; 5; 8].

Под техническим контролем понимается проверка соответствия объекта установленным техническим требованиям. Технический контроль охватывает все средства производства и осуществляется посредством САКиД. Эта система решает следующие задачи:

• 1)    получение и предоставление информации о свойствах, техническом состоянии и пространственном расположении контролируемых объектов, а также о состоянии технологической среды и производственных условий;

• 2)    сравнение фактических значений параметров с заданными;

• 3)    передача информации о расхождениях с параметрами моделей производственного процесса для принятия решений на различных уровнях управления производством;

• 4)    получение и предоставление информации об исполнении заданных функций.

Система автоматического контроля и диагностики должна обеспечивать автоматическую перенастройку средств контроля в пределах заданной номенклатуры контролируемых объектов, полноту и достоверность контроля, а также надежность средств контроля. Динамические характеристики САК должны соответствовать динамическим свойствам контролируемых объектов.

Целью контроля может быть, с одной стороны, поддержание требуемого уровня качества продукции с помощью контроля: параметров материала, заготовок, инструмента, приспособлений; режима изготовления, измерения и испытания изделия; параметров технологических средств и изделия, - ас другой - поддержание в работоспособном состоянии всего автоматического оборудования, вычислительной техники и программного обеспечения путем контроля и диагностирования.

По виду решаемой задачи контроль может быть приемочным, профилактическим и прогнозирующим, а по взаимодействию с объектом -активным и пассивным, параметрическим и функциональным.

Активный контроль , в отличие от пассивного, позволяет исключить появление брака путем своевременного введения корректирующих воздействий по результатам измерений. Параметрический контроль осуществляется посредством измерения значений параметров объекта контроля.

Функциональный контроль определяет способность правильного выполнения функций, возлагаемых на контролируемый объект, и осуществляется путем сравнения с заданными значениями выходных состояний объекта контроля, например электронной схемы. При этом могут выполняться анализ и обработка результатов сравнения, а также диагностирование и поиск дефектов.

По конструктивному решению контроль подразделяется на внутренний и внешний. Внутренний контроль, в отличие от внешнего, позволяет проводить самоконтроль с помощью встроенных средств, например датчиков состояния. Применительно к электронной аппаратуре часто используется термин «самотестирование», когда при контроле объект функционирует не на рабочих, а на тестовых воздействиях. Соответственно по реализации во времени контроль может быть непрерывным, когда он осуществляется в процессе функционирования объекта, и периодическим, когда используются тестовые воздействия.

В зависимости от условий производства осуществляется контроль, необходимый для обеспечения техники безопасности. Его основное назначение - профилактика или корректирование работы систем для обеспечения нормальных условий их эксплуатации.

Информация о техническом состоянии и пространственном расположении компонентов элементарной автоматической системы передается в управляющую ЭВМ. Эта информация является основой для принятия решений о техническом состоянии средств обработки и объекта обработки. Техническое состояние самой управляющей ЭВМ контролируется ЭВМ высшего уровня.

Информация о техническом состоянии объектов обработки передается на ЭВМ для накопления и статистической обработки. Затем ЭВМ среднего уровня передает информацию о техническом состоянии автоматической ячейки и обобщенную информацию об объектах обработки на ЭВМ верхнего уровня. ЭВМ среднего уровня подвергается периодическому самоконтролю по сигналам с центральной ЭВМ и передает ей информацию о своем техническом состоянии. ЭВМ верхнего уровня подвергается периодическому самоконтролю и принимает решение о режиме функционирования САКиД на основе информации от автоматических ячеек.

В номинальном режиме САКиД обеспечивает контроль: качества изготовления продукции; потоков изделий, инструментов, энергии, информации; функционирования вспомогательных систем (очистка от стружки, промывка, охлаждение, кондиционирование воздуха и др.); технического состояния всех элементов и систем производства.

Технические средства контроля включают в себя измерительные преобразователи, аналого-цифровые преобразователи, сенсорные подсистемы технического зрения, автоматические тестеры, контрольносортировочные автоматы и координатные измерительные машины.