Mis on osaline, kompleksne ja täisautomaatika

Tehnoloogia arengut iseloomustab tootmise automatiseerimise pidev laienemine – osalisest automatiseerimisest, st üksikute tootmiste, operatsioonide automaatsest täitmisest kuni keeruka automatiseerimiseni, komplekssest – täieliku automatiseerimiseni koos üha suureneva üleminekuga töökodadele ja automaattehastele, pakkudes kõrgeim tehniline ja majanduslik efektiivsus. …

Osaline automatiseerimine

Tootmise automatiseerimise eelduseks on tehnoloogilise protsessi kõigi põhi- ja abioperatsioonide mehhaniseerimine. Osaline automatiseerimine on iga tootmise eripära.

Inimfunktsioonide ülekandmine tööriistade teisaldamise masinale kaotas inimese füüsilistest võimalustest tulenevad piirangud tootmise arengule ning põhjustas järsu hüppe selle tasemes ja mastaabis, mida tuntakse 18. sajandi lõpu ja 19. sajandi alguse tööstusrevolutsioonina.

Alates esimeste automaatide loomisest on tootmisautomaatika pidevalt ja kvalitatiivselt arenenud.Suuremahulise aurumasina asendamine hõlpsasti kasutatava ja väikese suurusega elektrimootorid muutis põhjalikult töömasinate töö- ja disainipõhimõtteid ning muutis juhtimise põhimõtteid.

Masinate eraldi töötavate korpuste individuaalne ajam ja nendevaheliste elektriühenduste kasutuselevõtt lihtsustasid oluliselt masinate kinemaatikat, muutsid need vähem kohmakaks ja töökindlamaks.

Võrreldes mehaaniliste ühendustega, paindlikumad ja töö mugavamad, võimaldasid elektriühendused luua kombineeritud elektrilise ja mehaanilise programmeeritud juhtimise, mis tagas mõõtmatult keerukamate toimingute automaatse sooritamise kui mehaanilise programmeerimisseadmega masinad (Elektriautomaatikasüsteemide eelised).

Elektriühendustega ei saavutata lihtsalt vajalikku tööorganite liikumisjärjestust, vaid seda jada on lihtne muuta, et taastada töömasin uue toote töötlemiseks. Näiteks kaasaegne arvutiga juhitav automaat (vt. CNC masin) saab hakkama mis tahes kujuga osadega. Sellise masina taastamiseks on vaja ainult programmi muuta.

Elektriline programmeeritud juhtimine ei suuda mitte ainult teostada töökehade vajalikku liikumistsüklit ilma inimese sekkumiseta, vaid tagada ka sellise tsükli automaatse käivitumise, kui teatud tingimused on täidetud, näiteks kui masin vabastatakse juba töödeldud tootest, on uus materjaliosa ja selle õiged ruumid, mis paiknevad tööorganite suhtes...

Sellise toimingu automaatseks sooritamiseks peab masin olema varustatud tundlike elementidega — anduritega, mis jälgivad üksikute tingimuste täitmist. Lisaks peab juhtimissüsteem ise suutma kontrollida nende tingimuste täitmist, st lahendama mõne loogilise probleemi (vt:Loogiline operatsioon).

Laialt levinud on automaatregulaatorid, mis täites oma ülesandeid palju kiiremini ja täpsemalt kui inimene suudab, on oluliselt parandanud paljude tööstusharude ja protsesside tehnilisi ja majandusnäitajaid. Nende eesmärk on säilitada generaatori pidev pinge, pöörded. mootorist, auru rõhku ja temperatuuri kateldes, riba paksust valtspinkides, temperatuuri elektriahjudes jne.

Ei ole tootmist, kus ei kasutataks automaatkontrollereid – automaatjuhtimissüsteemide juhtimise seadmeid. Mõnel juhul võimaldasid need süsteemid luua uusi protsesse ja üksusi, mida ei olnud võimalik käsitsi rakendada (nt tuumaelektrijaamad).

Kompleksne automatiseerimine

Automaatjuhtimissüsteemide kasutamise suurim efekt saavutatakse kõigi töökoja või sektsiooni masinate ja tehnoloogiliste sõlmede automatiseerimise tervikliku katmisega.

Integreeritud automatiseerimine on tootmise automatiseerimise etapp, mille käigus kogu materjalitöötlemistoimingute komplekt, sealhulgas nende transport, viiakse läbi automaatsete masinate ja tehnoloogiate, üksuste süsteemi kaudu vastavalt etteantud programmidele ja režiimidele, kasutades erinevaid automaatseid seadmeid, mida ühendab ühine juhtimissüsteem.

Keerulise automatiseerimisega taanduvad inimfunktsioonid tehnoloogilise protsessi juhtimisel protsessi käigu jälgimisele, selle näitajate analüüsimisele ja seadmete töörežiimide valimisele automaatsete regulaatorite ja tarkvaraseadmete ülesannete kogumina, milles on parimad näitajad. saavutatakse nendel tingimustel.

Kõige hõlpsamini integreeritav automatiseerimine toimub pidevas tootmises, protsessides, mille eraldi sektsioonid on sundühendatud läbi ühe materjalivoo.

Kompleksse protsessi automatiseerimise näide on automaatliin, kus iga automaatmasin teostab tarkvaraseadme abil oma tööorganite etteantud liigutuste jada, et viia läbi etteantud materjalitöötlemise etapp ja ühendatud on kogu lineaarsete masinate komplekt. automaatselt töötavate transpordiseadmete abil — töötlemisfaaside üldine jada kuni valmistoote kättesaamiseni.

Täisautomaatsed ettevõtted on kõik Elektrijaam (Tuumaelektrijaam, soojuselektrijaam, hüdroelektrijaam). Peamiste elektri- ja mehaaniliste seadmete haldamine neis jaamades toimub automaatselt ning kontroll nende töö üle koondub reeglina ühte punkti, kust vahetuse dispetšer seab vajalikud režiimid.

Operatiivjuhtimine peab olema tsentraliseeritud ja koondunud ühe inimese kätte. Sellise tsentraliseerimise vajadus tuleneb asjaolust, et üksikute tehnoloogiliste üksuste režiimide valiku üle otsustamiseks on täielik ülevaade kogu tootmisest, protsessist, see tähendab kogu teabe töötlemisest, mis tuleb kõigist seadmete osadest. protsess on vajalik.

Seetõttu on juhtimissüsteemide seas esikohal seadmed, mille ülesanne on korraldada inimese ja masinate vahelist suhtlust, hõlbustada inimesel protsesside juhtimist, leevendada tema närvisüsteemi, vabastada aju stressist ja rutiinist. tööd.

Lisaks ei suuda inimene sageli ilma lisaseadmete abita töödelda suurt infovoogu protsesside käigu kohta.

Näiteks hargnenud elektrisüsteemide tsentraliseeritud haldamise tingimustes muutuvad keskjuhtimispunkti dispetšeri ülesanded üha keerukamaks ning otsuste tegemine toimub reeglina terava ajapuuduse tingimustes. See kõik eeldab kiiret mitmekülgse info kogumist, et näidata inimest kergesti märgatava, otsustamiseks vajaliku tulemuse näol.

Tsentraliseeritud juhtimisega koondatakse kogu tootmise ja protsessi olekuteave vahetustega dispetšerite või operaatoritega.

Inimesele teabe edastamiseks on operaatori või dispetšeri ees asuvatel juhtimiskeskuse tahvlitel arvukalt näidiku- ja salvestusseadmeid. Lisaks seadmetele on juhtimisruumis tehnilised seadmed, mis võimaldavad jälgida erinevaid kriitilisi tootmisvaldkondi.

Fotol on kontrollruum. See on vertikaalne paneel(id), millel need asuvad mnemoonilised skeemid juhitavad tööstused, protsessid, mõõteriistad ja erinevad automaatjuhtimisseadmete häirenäidikud ja paneelid, vahel ka kaugjuhtimispuldi võtmed ja nupud.

Kuna suure territooriumiga ettevõtetes ja tööstusharudes toimub teabevahetus juhtimis- ja juhtimisobjektide ning dispetšerkeskuse vahel telemehaanika tehniliste vahendite abil, paigutatakse dispetšerpaneelile seadmed nende süsteemide taasesitamiseks.

Inimene, kes juhib protsessi, tuginedes oma teadmistele selle omaduste ja omaduste kohta, kasutab ulatuslikku ettenägelikkust ja suudab seetõttu protsessi juhtimist oluliselt parandada. Selle protsessi kitsas raamistikus on teadmine inimajus toimuva protsessi mudel.

Enne ühe või teise juhtimistoimingu valimist kontrollib inimene seda "mudelit" kasutades spekulatiivselt, millised on toimingute tulemused protsessi väljundparameetritel.

Alles pärast veendumust, et see mõju sunnib protsessi soovitud suunas muutma või selle kulgu muutumatuna hoidma, kantakse see mõju üle reaalsesse protsessi, kõrvutades selle kulgu pidevalt saadud spekulatiivsete tulemustega ja täpsustades mudelit.

Sarnaselt sellele, kuidas inimene seda teeb, võib automaatne ennustav juhtimissüsteem töötada. Sellisel süsteemil peaks olema protsessimudel, seadmed, mis tagavad mudeli parameetrite isehäälestuse, et need vastaksid tegelikule protsessile, ja seade, mis otsib mudelist automaatselt selliseid juhtimistoiminguid, mis tagavad protsessi parima jõudluse. Tuvastatud mõjud tuleks automaatselt üle kanda tegelikku protsessi.

Kompleksse automaatse juhtimissüsteemi näide on materjali kuumutamiseks mõeldud pidevahi, mis on varustatud tööruumis temperatuuriregulaatoritega ning ahju põletitesse juhitava kütuse ja õhu voolu regulaatoritega.

Ahjust väljuva materjali kuumutamise määravad selle tööruumi temperatuur, materjali liikumiskiirus ja mitmed muud tegurid. Tööruumi temperatuuri omakorda määrab kütusekulu ja kütuse-õhukulu suhe ning see sõltub ka kuumutatava materjali liikumiskiirusest.

Selle näite materjali temperatuuri säilitamise probleemi ei saa lahendada eraldi, mitteseotud temperatuuri- ja vooluregulaatorite paigaldamisega.

On vajalik, et viide ahju temperatuuriregulaatorile suureneks automaatselt, kui materjali liikumise kiirus ahjus suureneb, ja viide õhuvoolu regulaatorile suureneb kütusekulu suurenedes.

Keerulised ülesanded tekivad ka mitme energia muundamisega protsesside juhtimise süsteemide loomisel. Kõrgahjus sulatamise näide. Siin kehtestab juhtimisseadus üksikute protsessiparameetrite (temperatuur, rõhk, voolukiirus jne) nõutavad väärtused, millest igaüks on mõjutatud paljudest häiretest, mis on põhjustatud selle protsessi välistest ja sisemistest teguritest.

Olemasolevate tootmispindade integreeritud automatiseerimise edukuse määrab peaaegu täielikult olemasolevate seadmete ja tehnoloogia vastavus automaatjuhtimise nõuetele.

Enamiku tegutsevate ettevõtete seadmed on mõeldud käsitsi juhtimiseks.Seetõttu peab kompleksse automatiseerimisega reeglina kaasnema seadmete moderniseerimine või täielik väljavahetamine, tehnoloogia ja tootmiskorralduse muudatus, mille puhul kasutataks täielikult ära automaatse juhtimise võimalused kiiruse ja täpsuse osas.

Iga tootmispiirkonna täielikule automatiseerimisele peab eelnema kogu meetmete kompleksi põhjalik tehniline ja majanduslik analüüs majandusliku efektiivsuse määramiseks. Täielik automatiseerimine võimaldab tsentraliseerida tootmist ja protsesside juhtimist, vähendada personali, tõsta seadmete tootlikkust, parandada toodete kvaliteeti ja vähendada kulusid.

Keeruliste protsesside puhul eeldab juhtimise tsentraliseerimine automaatsete juhtimissüsteemide kasutamist, mis võimaldavad koguda infot juhitava protsessi edenemise kohta ja edastada see inimesele talle sobival kujul.

Integreeritud automatiseerimine on samm täieliku automatiseerimise suunas, mis lõpeb töökodade ja automaatsete tehaste loomisega.

Täielik automatiseerimine

Täielik automatiseerimine on tootmise automatiseerimise etapp, kus automaatsete masinate süsteem teostab ilma inimese otsese osaluseta kõiki antud tootmise, protsessi toiminguid, sealhulgas valib ja kehtestab töörežiimid, mis tagavad antud tingimustes parima jõudluse. .

Isiku kohustused taanduvad juhtimissüsteemi ja selle üksikute üksuste nõuetekohase toimimise jälgimisele ning sellesse süsteemi ülesannete ja kriteeriumide toomisele, millele protsess peab vastama.

Lihtsate protsesside jaoks, mis töötavad konstantsetes tingimustes, pärast valimist ja reguleerimist saab optimaalset režiimi säilitada pikka aega ning täisautomaatika kontseptsioon langeb kokku keeruka automatiseerimise kontseptsiooniga.

Enamiku protsesside puhul, mis on allutatud välistele häiretele, seisneb põhiline erinevus täisautomaatika ja kompleksautomaatika vahel üksikute masinate ja agregaatide töörežiimide (sh hädaolukordades) valiku ja koordineerimise funktsiooni ülekandmine inimeselt automaatjuhtimissüsteemile.

Täielikule automatiseerimisele ülemineku aluseks on seadmete optimaalsete töörežiimide automaatne otsimine ja kehtestamine ning operatiivjuhtimise automatiseerimine, see tähendab üksikute masinate ja üksuste režiimide koordineerimine.

Nende probleemide lahendamiseks kasutatakse laialdaselt arvutitehnoloogiaid, eriti juhtimismasinaid (kontrollerid, tööstuslikud arvutid), analüüsides tootmise käiku, protsessi, sünteesides juhtimisseadusi ja määrates optimaalsuse kriteeriumid. Tehnoloogilise voolu automaatne analüüs ja juhtimisseaduste süntees määravad süsteemide isekohanduvuse täielikuks automatiseerimiseks.

Täisautomaatikasüsteemidel on hierarhiline ehituspõhimõte:

• 1. etapis on tarkvara ja loogilised juhtimissüsteemid, samuti automaatjuhtimissüsteemid;
• 2. etapis - süsteemid üksikute masinate ja agregaatide automaatseks optimeerimiseks;
• 3. etapil – automaatsed süsteemid operatiivjuhtimiseks.

Kolmetasandiline juhtimishierarhia määratleb täisautomaatikasüsteemide funktsionaalse struktuuri.Selle süsteemi riistvaraline eraldusvõime võib olla erinev, süsteemi saab ehitada nii, nagu ülal näidatud, kuid seda saab ehitada ka ilma üksikute seadmete funktsioonide selge eraldamiseta.

Juhtimisülesannete kasvav keerukus toob kaasa seadmete arvu ja keerukuse suurenemise ning sellest tulenevalt ka süsteemi normaalse töö häirimise tõenäosuse suurenemise.

Protsesside pidev intensiivistumine ja nende mastaabi suurenemine ning vastavalt kasvav õnnetusoht muudab töökindluse probleemi tootmise automatiseerimisel veelgi olulisemaks. Seetõttu töötatakse välja üha enam töökindlaid elemente ja meetodeid nende ühendamiseks, samuti otsitakse meetodeid töökindlate süsteemide ehitamiseks ebapiisavalt töökindlatest elementidest.

Täisautomaatika süsteem on kompleksne ja hargnenud automaatjuhtimissüsteem, mis nõuab selle kõrget töökindlust, mille tagab nii üksikute elementide töökindlus kui ka konstruktsiooni töökindlus.

Täieliku automatiseerimise ülesandeks on automaatsete töökodade ja ettevõtete (automaatsete tehaste) loomine. Täieliku automatiseerimise suur majanduslik efekt saavutatakse seadmete kasutamise parandamisega, protsessi rütmi tagamisega optimaalse tootlikkuse ja tootekvaliteediga antud tingimustes.

Vaata: Tehnoloogiliste protsesside automatiseerimine, Tööstusrobotid kaasaegses tootmises,  Toiteallika juhtimissüsteemide automatiseerimine

Automaatjuhtimistehnoloogia arendamine on võimatu ilma edusammudeta seadmetes ja eriti nendes elementides, millest juhtimisseadmed on ehitatud.Kõige olulisem probleem automaatjuhtimisseadmete ja -süsteemide arendamisel on nende töökindluse suurendamine.