Этапы развития процессов автоматизации и промышленные революции.

Смены технологических укладов с последующим резким скачком производительности и ростом экономики принято называть промышленными / индустриальными революциями)

•     Первая промышленная революция (конец XVIII – начало XIX вв.) обусловлена переходом от аграрной экономики к промышленному производству за счет изобретения паровой энергии, механических устройств, развития металлургии.

•     Вторая промышленная революция (вторая половина XIX в. – начало XX в.) – изобретение электрической энергии, последовавшее поточное производство и разделение труда.

•     Третья промышленная революция (с 1970 г.) - применение в производстве электронных и информационных систем, обеспечивших интенсивную автоматизацию и роботизацию производственных процессов.

•     Четвертая промышленная революция (термин введен в 2011 г., в рамках немецкой инициативы - Индустрии 4.0).

Развитие АСУ ТП является результатом третьей промышленной революции и его можно разбить на четыре этапа.

Первый этап отражает внедрение локальных систем автоматического регулирования (САР). Первые САР выполнялись на основе аналоговой схемотехники, сначала транзисторной, а затем на основе операционных усилителей. Позже, системы автоматического управления перешли на дискретную (цифровую) схемотехнику, начали использоваться микросхемы малой и средней степени интеграции. Конец семидесятых ознаменовал новую эпоху -эпоху, связанную с появлением микропроцессра и микроЭВМ на его основе. Для реализации САР начал использоваться программный подход к реализации их функций. Схемная реализация алгоритмов управления начала уходить в прошлое.

Рис.9.1. Одна из первых отечественных управляющих микро-ЭВМ «Электроника С5-01».

Объектами управления на этом этапе являются, установки, агрегаты; станки, аппараты химических производств. Широко внедряется контрольно-измерительные приборы и устройства локальной автоматики Решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметров настройки регуляторов. Для этого используются Большие ЭВМ (ЕС ЭВМ). В США создана и внедрена первая АСУ ТП на основе ЭВМ. Появились первые управляющие вычислительные комплексы, представляющие собой т. н. мини-ЭВМ, оснащённые средствами связи с объектом управления.

Второй этап (1980 г.) – активизация работ по созданию и внедрению систем автоматизации технологических процессов на основе мини и микро-ЭВМ. ЭВМ начинают использоваться в режиме прямого цифрового управления, т. е перемещаются непосредственно в контур управления в режиме реального времени.

Рис. 9.2. Диалоговый управляющий комплекс (ДВК) на основе микро-ЭВМ Электроника-60, наиболее распространённой в 80 – х годах в СССР.

Объектом управления становится рассредоточенное в пространстве технологическое оборудование, В состав АСУ ТП включаются локальные сети ЭВМ, появляются микро-ЭВМ, всё более широко используется встраиваемая вычислительная техника (одноплатные микро-ЭВМ, модульные управляющие комплексы на их основе). Программно реализуются всё более сложные алгоритмы адаптивного и оптимального управления, начинают использоваться алгоритмы идентификации объектов и состояний системы. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).

Третий этап (1990 г.)– создание многоуровневых распределённых систем управления технологическими процессами и производством в целом на основе промышленных интерфейсов, промышленных локальных сетей и полевых шин, промышленных логических контроллеров, унифицированных рядов специализированных промышленных высокопроизводительных контроллеров и ЭВМ, и программных комплексов для реализации распределённых систем управления.