Mi a részleges, összetett és teljes automatizálás
A technológiai fejlődést a gyártásautomatizálás folyamatos bővülése jellemzi – a részleges automatizálástól, azaz az egyes gyártások, műveletek automatikus végrehajtásától a komplex automatizálásig, a komplextől a teljes automatizálásig, a műhelyekre és automata gyárakra való egyre növekvő átállással, biztosítva a legmagasabb műszaki és gazdasági hatékonyság. …
Részleges automatizálás
A gyártásautomatizálás előfeltétele a technológiai folyamat összes alap- és segédműveletének gépesítése. A részleges automatizálás minden gyártás megkülönböztető jellemzője.
Az emberi funkcióknak a szerszámmozgató gépre való áthelyezése megszüntette az emberi fizikai képességek által a termelés fejlődésének korlátait, és a 18. század végének és a 19. század elejének ipari forradalmaként ismert ugrásszerű megugrását idézte elő annak szintjében és léptékében.
Az első automata gépek megalkotása óta a gyártásautomatizálás folyamatosan és minőségileg fejlődik.A terjedelmes gőzgép cseréje könnyen kezelhető és kis méretűre villanymotorok alapjaiban változtatta meg a munkagépek működési és tervezési elveit és változtatta meg az irányítási elveket.
A gépek különálló munkatesteinek egyedi meghajtása és a köztük lévő elektromos kapcsolatok bevezetése nagymértékben leegyszerűsítette a gépek kinematikáját, kevésbé körülményessé, megbízhatóbbá tette azokat.
A mechanikus csatlakozásokhoz képest rugalmasabb és kényelmesebb működés, az elektromos csatlakozások lehetővé tették egy kombinált elektromos és mechanikus programozott vezérlés létrehozását, amely mérhetetlenül bonyolultabb műveletek automatikus végrehajtását biztosította, mint a mechanikus programozó berendezéssel ellátott automaták (Az elektromos automatizálási rendszerek előnyei).
Az elektromos csatlakozásokkal nemcsak a munkaszervek szükséges mozgási sorrendje érhető el könnyen, de ez a sorrend könnyen megváltoztatható, hogy a munkagépet egy új termék feldolgozására állítsák vissza. Például egy modern, számítógéppel vezérelt automata gép (vö. CNC gép) bármilyen alakú alkatrészt képes kezelni. Egy ilyen gép visszaállításához csak a programot kell módosítani.
Az elektromos programozott vezérlés nemcsak a munkatestek szükséges mozgási ciklusát tudja végrehajtani emberi beavatkozás nélkül, hanem bizonyos feltételek teljesülése esetén egy ilyen ciklus automatikus elindulását is biztosítja, például amikor a gépet kiengedik egy már feldolgozott termékből, az anyag új része és megfelelő terei, amelyek a munkaszervekhez képest helyezkednek el...
Az ilyen műveletek automatikus végrehajtásához a gépet érzékeny elemekkel kell felszerelni - érzékelőkkel, amelyek figyelik az egyes feltételek teljesítését. Ezenkívül magának a vezérlőrendszernek képesnek kell lennie ezen feltételek teljesülésének ellenőrzésére, azaz valamilyen logikai probléma megoldására (lásd:Logikus művelet).
Elterjedtek az automata szabályozók, amelyek funkciójukat az embernél sokkal gyorsabban és pontosabban ellátva számos iparág és folyamat műszaki-gazdasági mutatóinak jelentős javulását szolgálják, a generátor állandó feszültségének, fordulatszámának fenntartását szolgálják. a motor, gőznyomás és hőmérséklet kazánokban, szalagvastagság hengerművekben, hőmérséklet elektromos kemencékben stb.
Nincs olyan gyártás, ahol ne használnának automata vezérlőket - automatikus vezérlőrendszerek vezérlésére szolgáló eszközöket. Egyes esetekben ezek a rendszerek lehetővé tették olyan új folyamatok és egységek létrehozását, amelyeket nem lehetett manuálisan megvalósítani (pl atomerőművek).
Komplex automatizálás
Az automatikus vezérlőrendszerek használatának legnagyobb hatását egy műhely vagy részleg összes gépének és technológiai egységének automatizálásának átfogó lefedésével érik el.
Az integrált automatizálás a gyártásautomatizálás azon szakasza, amelyben az anyagfeldolgozási műveletek teljes készletét, beleértve azok szállítását is, automata gépek és technológiák, egységek rendszerén keresztül hajtják végre előre meghatározott programok és üzemmódok szerint, különféle automatikus eszközökkel, amelyeket egy közös egység egyesít. irányítási rendszer.
A komplex automatizálással a technológiai folyamat irányításában az emberi funkciók a folyamat lefolyásának nyomon követésére, mutatóinak elemzésére és a berendezés működési módjának kiválasztására korlátozódnak az automatikus szabályozók és szoftvereszközök feladatsoraként, amelyekben a legjobb mutatók ilyen feltételek mellett érhetők el.
A legkönnyebben integrálható automatizálás folyamatos gyártásban, folyamatokban valósul meg, amelyek külön szakaszait egyetlen anyagárammal erőszakosan összekapcsolják.
A komplex folyamatautomatizálásra példa egy olyan automata vonal, amelyben minden automata gép egy szoftvereszköz segítségével munkaszervei előre meghatározott mozgássorozatát hajtja végre az anyagfeldolgozás adott fázisának végrehajtása érdekében, és a lineáris gépek teljes készlete csatlakoztatva van. automatikusan működő szállítóeszközökkel – a feldolgozási fázisok általános sorrendje a késztermék átvételéig.
A teljesen automatizált vállalkozások mindegyike Erőmű (Atomerőmű, hőerőmű, vízerőmű). Ezeken az állomásokon a fő elektromos és mechanikus berendezések kezelése automatikusan történik, és működésének ellenőrzése általában egy pontra összpontosul, ahonnan a műszakdiszpécsere beállítja a szükséges üzemmódokat.
Az operatív irányítást központosítani kell, és egy személy kezében kell koncentrálni. Az ilyen központosítás szükségessége abból adódik, hogy az egyes technológiai egységek üzemmódjainak megválasztására vonatkozó döntés meghozatalához teljes kép alakuljon ki a teljes gyártásról, folyamatról, vagyis az összes részlegből érkező információ feldolgozását illetően. a folyamatra van szükség.
Ezért az irányítási rendszerek között előkelő helyet foglalnak el az eszközök, amelyek feladata az ember és a gépek közötti kommunikáció megszervezése, a folyamatok irányításának megkönnyítése, idegrendszerének tehermentesítése, az agy megszabadítása a stressztől és a rutintól. munka.
Ezenkívül az ember gyakran nem tud nagy mennyiségű információt feldolgozni a folyamatok előrehaladásáról további eszközök segítsége nélkül.
Például az elágazó villamosenergia-rendszerek központosított irányításának körülményei között a központi vezérlőpont diszpécsere funkciói egyre bonyolultabbá válnak, és a döntéshozatal általában akut időhiány mellett történik. Mindehhez sokrétű információ gyors összegyűjtése szükséges, hogy az embert a döntéshozatalhoz szükséges, könnyen észrevehető eredmény formájában mutassa meg.
A központosított vezérléssel az összes termelési és folyamatállapot-információ a műszak diszpécserek vagy kezelők által központosított.
Az információ átadásához a kezelő vagy diszpécser előtt számos jelző- és rögzítőeszköz található a vezérlőközpont tábláin. A vezérlőteremben az eszközökön kívül olyan technikai eszközök is találhatók, amelyek lehetővé teszik a gyártás különböző kritikus területeinek felügyeletét.
A képen a vezérlőterem látható. Ez a függőleges panel(ek), amely(ek)en találhatók mnemonikus sémák vezérelt iparágak, folyamatok, mérőműszerek és különféle riasztójelzők és automata vezérlőberendezések panelei, esetenként távirányító kulcsok és gombok is.
Mivel a nagy területtel rendelkező vállalkozásokban és iparágakban az információcsere az irányítási és irányítási objektumok és a diszpécserközpont között a telemechanika technikai eszközeivel történik, az e rendszerek reprodukálására szolgáló eszközöket a diszpécser panelen helyezik el.
Az a személy, aki egy folyamatot a tulajdonságainak és jellemzőinek ismerete alapján irányít, kiterjedt előrelátást alkalmaz, ezért képes jelentősen javítani a folyamatirányítást. Ennek a folyamatnak a szűk keretei között a tudás az emberi agyban zajló folyamat modellje.
Mielőtt kiválasztaná az egyik vagy másik vezérlési műveletet, egy személy ezzel a "modelltel" spekulatívan ellenőrzi, hogy a műveletek milyen eredményeket fognak elérni a folyamat kimeneti paraméterein.
Csak miután meggyőződtünk arról, hogy ez a hatás a folyamatot a kívánt irányba változtatja, vagy változatlanul hagyja, ezt a hatást átvisszük a valós folyamatra, folyamatosan összehasonlítva annak lefolyását a kapott spekulatív eredményekkel, és finomítva a modellt.
Az emberhez hasonlóan működhet egy automatikus prediktív vezérlőrendszer is. Egy ilyen rendszernek rendelkeznie kell egy folyamatmodellel, olyan eszközökkel, amelyek biztosítják a modellparaméterek önhangolását a tényleges folyamathoz, és egy olyan eszközt, amely automatikusan megkeresi a modellben a legjobb folyamatteljesítményt biztosító vezérlési műveleteket. Az észlelt hatásokat automatikusan át kell vinni a tényleges folyamatba.
Példa egy összetett automatikus vezérlőrendszerre az anyag melegítésére szolgáló folyamatos kemence, amely hőmérséklet-szabályozókkal van felszerelve a munkatérben, valamint a kemence égőibe szállított tüzelőanyag és levegő áramlásának szabályozóival.
A kemencéből kilépő anyag felmelegedését a munkatér hőmérséklete, az anyag mozgási sebessége és számos egyéb tényező határozza meg. A munkatér hőmérsékletét viszont az üzemanyag-fogyasztás mennyisége és az üzemanyag-levegő-fogyasztás aránya határozza meg, valamint a fűtött anyag mozgási sebességétől is függ.
Ebben a példában az anyaghőmérséklet fenntartási problémája nem oldható meg különálló, egymástól független hőmérséklet- és áramlásszabályozók telepítésével.
Szükséges, hogy a kemencében lévő hőmérséklet-szabályozóra való hivatkozás automatikusan növekedjen, ha a kemencében lévő anyag mozgási sebessége nő, és a levegőáramlás-szabályozóra való hivatkozás az üzemanyag-fogyasztás növekedésével nőjön.
Nehéz feladatok merülnek fel a többszörös energiaátalakítású folyamatokat irányító rendszerek létrehozása során is. Példa a kohós olvasztásra. Itt a szabályozási törvény meghatározza az egyes folyamatparaméterek (hőmérséklet, nyomás, áramlási sebesség stb.) szükséges értékeinek készletét, amelyek mindegyikét számos, a folyamaton kívüli és belső tényező által okozott zavar befolyásolja.
A meglévő termelési területek integrált automatizálásának sikerét szinte teljes mértékben az határozza meg, hogy a meglévő berendezések és technológiák megfelelnek-e az automatikus vezérlés követelményeinek.
A legtöbb működő vállalkozás berendezéseit kézi vezérlésre tervezték.Ezért a komplex automatizálást főszabály szerint a berendezések korszerűsítésével vagy teljes cseréjével, technológiai és gyártásszervezési változtatással kell kísérni, amelyben teljes mértékben kiaknáznák az automatikus vezérlés lehetőségeit a sebesség és a pontosság tekintetében.
Bármely termelési terület teljes automatizálását meg kell előznie a gazdasági hatékonyságot meghatározó intézkedéscsomag teljes körű műszaki és gazdasági elemzésének. A teljes automatizálás lehetővé teszi a termelés és a folyamatirányítás központosítását, a személyzet csökkentését, a berendezések termelékenységének növelését, a termékminőség javítását és a költségek csökkentését.
Az összetett folyamatok esetében az irányítás központosítása olyan automatikus irányítási rendszerek használatát igényli, amelyek lehetővé teszik az ellenőrzött folyamat előrehaladásáról szóló információk gyűjtését, és a személy számára megfelelő formában történő továbbítását.
Az integrált automatizálás egy lépés a teljes automatizálás felé, amely műhelyek és automata gyárak létrehozásával zárul.
Teljes automatizálás
A teljes automatizálás a gyártásautomatizálás azon szakasza, amelyben egy automata géprendszer közvetlen emberi részvétel nélkül elvégzi egy adott gyártás, folyamat műveleteinek teljes körét, beleértve az adott körülmények között legjobb teljesítményt nyújtó munkamódok kiválasztását és kialakítását. .
A személy feladatai az irányítási rendszer és egyes egységei megfelelő működésének figyelemmel kísérésére, valamint olyan feladatok és kritériumok bevezetésére korlátozódnak, amelyeknek a folyamatnak meg kell felelnie.
Állandó körülmények között futó egyszerű folyamatok esetén, miután kiválasztottuk és beállítottuk, az optimális üzemmód hosszú ideig tartható, és a teljes automatizálás fogalma egybeesik a komplex automatizálás fogalmával.
A legtöbb külső zavarásnak kitett folyamat esetében a teljes automatizálás és a komplex automatizálás közötti fő különbség az egyes gépek és egységek (beleértve a vészhelyzeteket is) üzemmódok kiválasztásának és koordinálásának funkciójának személyről egy automatikus vezérlőrendszerre való átadása.
A teljes automatizálásra való áttérés alapja az optimális berendezések működési módok automatikus keresése és kialakítása, valamint az üzemirányítás automatizálása, vagyis az egyes gépek, egységek üzemmódjainak összehangolása.
E problémák megoldására széles körben alkalmazzák a számítógépes technológiákat, különösen a vezérlőgépeket (vezérlők, ipari számítógépek), a gyártás menetének, folyamatának elemzése, a szabályozási törvényszerűségek szintetizálása és az optimalitási kritériumok meghatározása. A technológiai folyamat automatikus elemzése és a szabályozási törvényszerűségek szintézise előre meghatározza a rendszerek önalkalmazhatóságát a teljes automatizáláshoz.
A teljes automatizálási rendszerek hierarchikus felépítési elvei vannak:
- Az 1. szakaszban szoftveres és logikai vezérlőrendszerek, valamint automatikus vezérlőrendszerek találhatók;
- a 2. szakaszban – az egyes gépek és aggregátumok automatikus optimalizálására szolgáló rendszerek;
- a 3. szakaszon – az operatív irányítás automatikus rendszerei.
A háromszintű vezérlési hierarchia határozza meg a teljes automatizálási rendszerek funkcionális struktúráját.Ennek a rendszernek a hardveres felbontása eltérő lehet, a rendszer felépíthető a fent látható módon, de megépíthető az egyes eszközök által ellátott funkciók egyértelmű szétválasztása nélkül is.
Az irányítási feladatok egyre bonyolultabbá válása a berendezések számának és összetettségének növekedéséhez vezet, és ennek következtében a rendszer normál működésének megzavarásának valószínűsége.
A folyamatok folyamatos felerősödése és léptékük növekedése, valamint az ennek megfelelően növekvő balesetveszély a termelés automatizálásában a megbízhatóság problémáját még inkább előtérbe helyezi. Ezért egyre megbízhatóbb elemeket és azok összekapcsolásának módszereit fejlesztik, valamint keresik a nem kellően megbízható elemekből megbízható rendszerek felépítésének módszereit.
A teljes automatizálási rendszer egy összetett és elágazó automata vezérlőrendszer, amely megköveteli annak nagy megbízhatóságát, amelyet mind az egyes elemek megbízhatósága, mind a szerkezet megbízhatósága biztosít.
A teljes automatizálás feladata automata műhelyek és vállalkozások (automatikus gyárak) létrehozása. A teljes automatizálás nagy gazdasági hatását az eszközhasználat javításával érik el, az adott feltételek mellett optimális termelékenységgel és termékminőséggel biztosítva a folyamat ritmusát.
Néz: Technológiai folyamatok automatizálása, Ipari robotok a modern gyártásban, Tápellátás menedzsment rendszerek automatizálása
Az automatikus vezérléstechnika fejlesztése lehetetlen a berendezések fejlődése nélkül, és különösen azokban az elemekben, amelyekből a vezérlőberendezések épülnek.Az automata vezérlőberendezések és rendszerek fejlesztésének legfontosabb problémája a megbízhatóságuk növelése.