Шильдебаев 1 тема

1.

Тема: Введение в
автоматизацию
1 лекция
Выполнил: Шильдебаев Диас
Студент 2-го курса Костанайского регионального университета им.
А.Байтурсынова
Образовательная программа: Транспорт, транспортная техника и технологии
Дата: 26.01.26

2.

Введение в автоматизацию
В данном материале рассматривается автоматизация как одно из
ключевых направлений развития современной техники и
промышленности. Описываются основные этапы её становления
— от первых механических устройств до интеллектуальных
автоматизированных систем настоящего времени. Также
раскрываются цели и задачи автоматизации, уровни её
внедрения и составные элементы автоматизированных систем.
Отдельное внимание уделяется таким компонентам, как
измерительные датчики, исполнительные устройства, системы
управления и человеко-машинные интерфейсы (HMI),
обеспечивающие взаимодействие оператора с техническими
средствами.

3.

История автоматизации
Процессы автоматизации имеют длительную историю, уходящую корнями в древние цивилизации.
Первоначально автоматизация была направлена на упрощение физического труда человека и реализовывалась с
помощью простейших механических конструкций. К таким примерам можно отнести водяные часы,
автоматические ворота и механические фигурки. Существенный скачок в развитии произошёл в XX веке, когда
появились электронные устройства и вычислительная техника, что позволило создавать более сложные и
гибкие системы управления.

4.

Основные этапы исторического развития автоматизации:
XVIII век
промышленная революция, появление механизированных
производств, ткацких станков и паровых машин,
положивших начало массовому выпуску продукции.
1
2
XX век
3
внедрение электронных вычислительных машин и
программируемых логических контроллеров (PLC),
ознаменовавшее переход к цифровой автоматизации.
4
XIX век
активное развитие электротехники и
электромеханических устройств, включая телеграф и
телефон, что стало фундаментом для автоматизированных
систем связи и управления.
XXI век
широкое распространение искусственного интеллекта,
машинного обучения и интернета вещей, что позволяет
автоматизированным системам анализировать данные и
принимать решения в реальном времени.

5.

Этапы развития автоматизации
Механизация
Замена ручного труда механическими
устройствами.
Автоматизация отдельных операций
Внедрение автоматических устройств для
выполнения конкретных задач на
конвейерных линиях.
Комплексная автоматизация
Объединение нескольких
автоматизированных процессов в единую
систему.
Интегрированная автоматизация
Интеллектуальная автоматизация
Создание сетей взаимосвязанных систем с
централизованным управлением и обменом
данных.
Применение алгоритмов AI и ML для
адаптации и оптимизации работы систем.

6.

Цели автоматизации
Автоматизация направлена на повышение эффективности производственных и технологических процессов. К основным целям относятся:
Рост производительности
Сокращение затрат
Повышение качества
Увеличение объёмов выпуска продукции.
Минимизация эксплуатационных и
производственных расходов.
Обеспечение стабильности и точности
процессов.
Безопасность труда
Эффективность ресурсов
Гибкость производства
Улучшение условий и защита работников.
Оптимизация потребления энергии и
материалов.
Быстрая переналадка и адаптация
оборудования.

7.

Задачи автоматизации
Для достижения поставленных целей необходимо решить ряд практических и технических задач:
Анализ и моделирование
проведение анализа и моделирования существующих процессов;
Выбор оборудования
выбор оптимального оборудования и программных средств;
Разработка алгоритмов
разработка алгоритмов и логики управления;
Интеграция компонентов
интеграция аппаратных и программных компонентов;
Наладка и ввод в эксплуатацию
выполнение наладки, испытаний и ввода системы в эксплуатацию;
Обучение персонала
обучение персонала работе с автоматизированными системами.

8.

Уровни автоматизации
В зависимости от степени автоматизации и роли человека различают несколько уровней:
Уровень 0: Ручное управление
Уровень 1: Помощь оператора
Автоматизация операций с постоянным контролем оператора.
Полностью ручное управление процессами.
Уровень 2: Управление параметрами
Автоматизированное управление отдельными параметрами
процессов.
Уровень 4: Интеграция бизнес-процессов
Интегрированная автоматизация всех бизнес-процессов
предприятия.
Уровень 3: Управление производством
Автоматизация управления производственными процессами и
планированием.
Уровень 5: Автономные системы
Полностью автономные самообучающиеся системы.

9.

Датчики
Датчики представляют собой измерительные
устройства, преобразующие физические величины в
электрические сигналы, пригодные для обработки
системой управления. Они обеспечивают получение
достоверной информации о состоянии объекта
управления.
Основные виды датчиков:
• температурные;
• давления;
• расхода;
• уровня;
• положения и перемещения.

10.

Исполнительные
механизмы
Исполнительные устройства предназначены для
реализации управляющих воздействий. Они
преобразуют сигналы управления в механическое
движение или изменение параметров среды.
К ним относятся электродвигатели, пневматические и
гидравлические приводы, регулирующие клапаны и
электромагнитные реле.

11.

Системы управления
Системы управления обеспечивают автоматическое регулирование
и контроль технологических процессов. В зависимости от
архитектуры и назначения применяются PLC, распределённые
системы управления (DCS) и системы на базе персональных
компьютеров.
HMI (Человеко-машинный
интерфейс)
Человеко-машинный интерфейс служит связующим звеном между
оператором и автоматизированной системой. Он обеспечивает
визуализацию параметров, управление процессами и диагностику
неисправностей. К HMI относятся панели оператора, SCADAсистемы, веб-интерфейсы и мобильные приложения.

12.

Заключение
Эволюция автоматизации
Цели и преимущества
В ходе рассмотрения темы автоматизации было показано, что
она является неотъемлемой частью развития современной
промышленности и технических систем. Автоматизация
прошла длительный путь эволюции — от простейших
механических устройств до интеллектуальных
автоматизированных комплексов, способных адаптироваться
к изменяющимся условиям и самостоятельно оптимизировать
свою работу.
Анализ этапов и уровней автоматизации позволяет сделать
вывод о том, что внедрение автоматизированных систем
направлено прежде всего на повышение эффективности,
качества и безопасности производственных процессов.
Использование датчиков, исполнительных механизмов,
систем управления и человеко-машинных интерфейсов
обеспечивает точный контроль параметров, оперативное
принятие решений и снижение влияния человеческого
фактора.
Современные тенденции
Стратегическое значение
Современные тенденции, такие как концепция «Индустрия
4.0», развитие цифровых двойников, роботизация и
применение искусственного интеллекта, открывают новые
возможности для создания гибких, интеллектуальных и
взаимосвязанных производственных систем. Это способствует
рациональному использованию ресурсов, сокращению
издержек и повышению конкурентоспособности предприятий.
Таким образом, автоматизация является стратегически
важным направлением технического прогресса, а её
дальнейшее развитие будет играть ключевую роль в
формировании высокоэффективных и устойчивых
производственных систем будущего.