CC BY
17
Научная статья УДК 631.171
Автоматизация технологических процессов в рамках реинжиниринговых работ
Александр Викторович Козлов, Алексей Юрьевич Клопотной
Государственный аграрный университет Северного Зауралья
Аннотация. Интеллектуальные системы управления являются основой автоматизации технологических процессов агропромышленного комплекса. Использование технологий автоматизации на основе программируемых логических контроллеров значительно ускоряет реализацию проектов и позволяет значительно продлить жизненный цикл основополагающих технологий. Применение программируемых логических контроллеров представляет собой очень гибкий инструмент автоматизации, который позволяет изменять алгоритм управления без внесения изменений в принципиальные схемы работы. Проведён анализ применения навыков программирования в технологических процессах агропромышленного комплекса и интеллектуальных систем на основе программируемых логических контроллеров. Сформированы методы работы с проектной документацией, выявлено соотношение поставленной задачи с реальными объектами малой автоматизации. Создан кейс по промышленному программированию; определены преимущества применения промышленного программирования в технологических процессах агропромышленного комплекса. Показано, что изучение основ программирования программируемых логических контроллеров при подготовке специалистов развивает компетенции, необходимые в области исследований, разработки и производства комплексных систем средств автоматизации.
Ключевые слова: автоматизация, технологические процессы, реинжиниринг, агропромышленный комплекс.
Для цитирования: Козлов А.В., Клопотной А.Ю. Автоматизация технологических процессов в рамках реинжиниринговых работ II Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 3 (89). С. 153 - 155.
Original article
Automation of technological processes in the framework of reengineering works
Alexander V. Kozlov, Alexey Yu. Klopotnoy
State Agrarian University of the Northern Trans-Urals
Abstract. Intelligent control systems are the basis for the automation of technological processes in the agro-industrial complex. The use of automation technologies based on programmable logic controllers (hereinafter referred to as PLCs) significantly accelerates the implementation of projects and significantly extends the life cycle of the underlying technologies. The use of a PLC is a very flexible automation tool that allows you to change the control algorithm, without making changes to the circuit diagrams of the work. Learning the basics of PLC programming in the educational process develops the necessary competencies in the field of research, development and production of complex automation systems.
Keywords: automation, technological processes, reengineering, management, systems, agro-industrial complex, progress, automation, development.
For citation: Kozlov A.V., Klopotnoy A. Yu. Automation of technological processes in the framework of reengineering works. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 89(3): 153 - 155. (In Russ.).
Основным режимом работы программируемых логических контроллеров (ПЛК) является длительное автономное использование, часто в неблагоприятных условиях окружающей среды, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека. ПЛК - устройство, предназначенное для работы в системе реального времени [1].
Интерфейсы ПЛК имеют ряд характеристик, которые отличают их от других электронных устройств, используемых в промышленности. Так, в отличие от микроконтроллеров (однокристальных компьютеров) - микросхем, используемых для управления электронными устройствами, -ПЛК представляют собой отдельные устройства, а не отдельные микросхемы. В отличие от компьютеров, которые сосредоточены на принятии решений и эксплуатации, ПЛК фокусируется на
работе машины посредством ввода сигнала от датчиков и вывода сигнала на исполнительный механизм. В отличие от бортовых систем, ПЛК производятся отдельно от устройств, которыми они управляют.
Цель работы: провести анализ применения навыков программирования в технологических процессах агропромышленного комплекса и возможности применения интеллектуальных систем на основе программируемых логических контроллеров.
Задачи:
- формирование методов работы с проектной документацией и соотношение поставленной задачи с реальными объектами малой автоматизации;
- создание кейса по промышленному программированию;
1SS
Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 3 (89)
Технические науки
- определение преимуществ применения промышленного программировании в технологических процессах агропромышленного комплекса.
С целью освобождения людей от участия в сферах производств, опасных для здоровья в инженерных системах, либо существенного уменьшения степени участия или трудоёмкости выполняемых операций проводится повсеместное внедрение автоматизации. Такое направление научно-технического прогресса, которое использует в своей работе технические средства и математические методы, улучшает производительность труда, позволяет повысить качество продукции, при этом происходит оптимизация процессов управления. Процессы электроснабжения, в которые внедряется автоматизация, направлены на получение, преобразование, передачу и использование энергии, материалов и информации [2].
Материал и методы. Методы вычислений, применяемые в автоматизации, могут копировать не только мыслительные, но и нервные функции человека. Внедрение автоматизации в производственные процессы требует системного подхода к решению возникающих вопросов в процессе выполнения определённых задач. К основным
преимуществам внедрения автоматизации можно отнести повышение производительности и пропускной способности, повышение качества товаров, улучшение надёжности производимых процессов, значительное снижение прямых затрат человеческого труда.
Для повышения конкурентоспособности в реалиях современного производства необходимо осваивать дополнительные навыки. Этому способствуют разработка программ автоматизации инженерных систем, таких, как системы кондиционирования и вентиляции, освещения и отопления, а также автоматизация промышленных и производственных линий на базе программируемых логических реле [3].
Перед инженерами стоит задача синтезировать оптимальный алгоритм. Для этого необходимо подробно описать технологический процесс управления или мониторинга и провести анализ поставленной задачи. Далее необходимо выполнить интерпретацию поставленной задачи и разработать общую блок-схему алгоритма. При необходимости следует акцентировать внимание на детальную проработку отдельных процедур и внесение исправлений в блок-схему алгоритма.
Рис. 1 - Схема алгоритма работы системы «Контроль мест для стоянки автомобилей»
Результаты исследования. В соответствии с «Единой системой программной документации. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения» нами предложена примерная схема алгоритма для кейсов по промышленному программированию. На рисунке 1 представлен пример схемы алгоритма работы системы «Контроль мест для стоянки автомобилей».
Представленный алгоритм работы заключается в контроле мест для стоянки автомобилей. На автостоянке подразумевается определённое количество мест для одновременного нахождения автомобилей. Светофор, расположенный на въезде, в автоматическом режиме переключается с зелёного сигнала на красный в том случае, когда отсутствуют свободные места. Как только места освобождаются, на въезде происходит включение зелёного сигнала на светофоре. Въезжающие и выезжающие автомобили подсчитываются с помощью фотодатчиков с встроенным счётчиком на въезде и выезде соответственно. Счётчик срабатывает при въезде автомобиля и уменьшает количество свободных мест на цифровом табло, а при выезде автомобиля увеличивает это значение [4, 5].
Преимущество применения автоматических систем программирования заключается в экономии средств, времени и места установки оборудования. Единовременно происходит снижение трудоёмкости обслуживания, что уменьшает возможность возникновения неисправностей, которые могут быть вызваны обрывами кабелей или возможным нарушением клемных соединений и электрических контактов, а также использование оборудования разных брендов, но схожих по аналогу принципа действия [5, 6].
Вывод. В реальных условиях производства широко стали применяться модули программирования. Сферы применения систем автоматики и автоматизации в АПК достаточно обширны: транспортные системы, шкафы управления инженерными сетями, а также управление технологическими процессами. Важной особенностью стала возможность заменить и модернизировать электромеханические системы автоматики, которые ранее реализовывались на отдельных элементах: контакторах, электромагнитных реле и ручной системе управления.
Литература
1. Кизуров А.С., Козлов А.В. Учебный стенд по обучению автоматизации работы насосных установок для АПК // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 2 (76). С. 137 - 140.
2. Клопотной А.Ю., Жеребцов Б.В. Система оценки качества образовательной деятельности обучающихся с учётом профстандартов и стандартов WorldSkills Russia. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 1 (87). С. 184 - 187.
3. Клопотной А.Ю., Жеребцов Б.В., Козлов А.В. Актуализация системы оценки качества образовательной деятельности обучающихся с учётом профстандартов и стандартов Ворлдскиллс Россия // International scientific journal «Global science and innovations 2020: Central Asia». Nur-Sultan, Kazakhstan, 2020, December. С. 97 - 100.
4. Клопотной А.Ю., Жеребцов Б.В. Универсальный учебный стенд по обучению автоматизированной работе и управлению технологическими процессами, применяемыми в АПК // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 6 (86). С. 137 - 139.
5. Общая информация | WorldSkills Russia [Электронный ресурс]. URL: https://worldskills.ru (дата обращения: 08.05.2020- 10.12.2020).
6. Андреев Л.Н., Козлов А.В. Повышение культуры производства в технологических процессах АПК // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. 2017. № 11 (174). С. 61 - 70.
Александр Викторович Козлов, старший преподаватель. ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья». Россия, 625000, г. Тюмень, ул. Республики, 7, [email protected] Алексей Юрьевич Клопотной, магистрант. ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья». Россия, 625000, г. Тюмень, ул. Республики, 7, [email protected]
Alexander V. Kozlov, Senior lecturer. Northern Trans-Ural State Agricultural University. 7, Republic St., Tyumen, 625003, Russia, [email protected]
Alexey Yu. Clopotnoi, Master's degree student. Northern Trans-Ural State Agricultural University. 7, Republic St.,
Tyumen, 625003, Russia, [email protected]
-♦-
