Kas ir daļēja, sarežģīta un pilnīga automatizācija
Tehnoloģiskajam progresam ir raksturīga nepārtraukta ražošanas automatizācijas paplašināšanās — no daļējas automatizācijas, tas ir, atsevišķu ražošanas, operāciju automātiskas izpildes, līdz sarežģītai automatizācijai, no sarežģītas — līdz pilnīgai automatizācijai ar arvien pieaugošu pāreju uz cehiem un automātiskajām rūpnīcām, nodrošinot augstākā tehniskā un ekonomiskā efektivitāte. …
Daļēja automatizācija
Ražošanas automatizācijas priekšnoteikums ir visu tehnoloģiskā procesa pamata un palīgoperāciju mehanizācija. Daļēja automatizācija ir jebkuras ražošanas atšķirīga iezīme.
Cilvēka funkciju nodošana instrumentu pārvietošanas mašīnai novērsa cilvēka fizisko spēju radītos ierobežojumus ražošanas attīstībai un izraisīja strauju tās līmeņa un mēroga lēcienu, ko dēvē par 18. gadsimta beigu un 19. gadsimta sākuma industriālo revolūciju.
Kopš pirmo automātu radīšanas ražošanas automatizācija ir nepārtraukti un kvalitatīvi attīstījusies.Lielgabarīta tvaika dzinēja aizstāšana ar viegli lietojamu un mazu izmēru elektromotori fundamentāli mainīja darba mašīnu darbības un konstrukcijas principus un mainīja vadības principus.
Mašīnu atsevišķu darba korpusu individuālā piedziņa un elektrisko savienojumu ieviešana starp tām ievērojami vienkāršoja mašīnu kinemātiku, padarīja tās mazāk apgrūtinošas un uzticamākas.
Salīdzinot ar mehāniskajiem savienojumiem, elastīgāki un ērtāk darbībā, elektriskie savienojumi ļāva izveidot kombinētu elektrisko un mehānisko programmēto vadību, kas nodrošināja neizmērojami sarežģītāku darbību automātisku izpildi nekā automāti ar mehānisku programmēšanas ierīci (Elektriskās automatizācijas sistēmu priekšrocības).
Ar elektriskajiem pieslēgumiem var ne tikai viegli sasniegt nepieciešamo darba orgānu kustību secību, bet šo secību viegli mainīt, lai atjaunotu darba mašīnu jauna produkta apstrādei. Piemēram, moderna datora vadīta automātiskā mašīna (sal. CNC mašīna) var apstrādāt jebkuras formas detaļas. Lai atjaunotu šādu mašīnu, ir tikai jāmaina programma.
Elektriskā programmētā vadība var ne tikai veikt nepieciešamo darba ķermeņu kustības ciklu bez cilvēka iejaukšanās, bet arī nodrošināt šāda cikla automātisku iedarbināšanu, kad ir izpildīti noteikti nosacījumi, piemēram, kad iekārta tiek atbrīvota no jau apstrādāta produkta, ir jauna materiāla daļa un tai atbilstošās telpas, kas atrodas attiecībā pret darba orgāniem...
Lai automātiski veiktu šādu darbību, iekārtai jābūt aprīkotai ar jutīgiem elementiem — sensoriem, kas uzrauga atsevišķu nosacījumu izpildi. Turklāt pašai vadības sistēmai ir jāspēj pārbaudīt šo nosacījumu izpildes kopumu, tas ir, jāatrisina kāda loģiska problēma (sk.Loģiska operācija).
Izplatījušies automātiskie regulatori, kas, pildot savas funkcijas daudz ātrāk un precīzāk nekā cilvēks spēj, ir nodrošinājuši būtisku daudzu nozaru un procesu tehnisko un ekonomisko rādītāju uzlabošanos.Tie kalpo nemainīga ģeneratora sprieguma, apgriezienu uzturēšanai. dzinēja, tvaika spiediens un temperatūra katlos, sloksnes biezums velmētavās, temperatūra elektriskajās krāsnīs utt.
Nav tādas ražošanas, kur netiktu izmantoti automātiskie kontrolieri - ierīces automātiskās vadības sistēmu vadīšanai. Dažos gadījumos šīs sistēmas ļāva izveidot jaunus procesus un vienības, kuras nevarēja ieviest manuāli (piem atomelektrostacijas).
Sarežģīta automatizācija
Lielākais automātisko vadības sistēmu izmantošanas efekts tiek panākts, visaptveroši aptverot visu darbnīcas vai sekcijas mašīnu un tehnoloģisko vienību automatizāciju.
Integrētā automatizācija ir ražošanas automatizācijas posms, kurā viss materiālu apstrādes darbību kopums, ieskaitot to transportēšanu, tiek veikts, izmantojot automātisko mašīnu un tehnoloģiju sistēmu, vienības saskaņā ar iepriekš noteiktām programmām un režīmiem, izmantojot dažādas automātiskās ierīces, kuras apvieno kopīgs vadības sistēma.
Ar sarežģītu automatizāciju cilvēka funkcijas tehnoloģiskā procesa kontrolē tiek samazinātas līdz procesa gaitas uzraudzībai, tā rādītāju analīzei un iekārtu darbības režīmu izvēlei kā uzdevumu kopumam automātiskajiem regulatoriem un programmatūras ierīcēm, kurās ir vislabākie rādītāji. tiek sasniegti šajos apstākļos.
Visvieglāk integrējamā automatizācija tiek veikta nepārtrauktā ražošanā, procesos, kuru atsevišķas sadaļas tiek piespiedu kārtā savienotas caur vienu materiālu plūsmu.
Sarežģītas procesa automatizācijas piemērs ir automātiska līnija, kurā katra automātiskā iekārta, izmantojot programmatūras ierīci, veic iepriekš noteiktu savu darba orgānu kustību secību, lai veiktu noteiktu materiālu apstrādes fāzi, un savienots viss lineāro mašīnu komplekts. ar automātiski darbināmām transporta ierīcēm — vispārēja apstrādes fāžu secība līdz gatavās produkcijas saņemšanai.
Pilnībā automatizēti uzņēmumi ir visi Elektrostacija (Atomelektrostacija, termoelektrostacija, hidroelektrostacija). Galveno elektrisko un mehānisko iekārtu vadība šajās stacijās tiek veikta automātiski, un kontrole pār to darbību parasti tiek koncentrēta vienā punktā, no kurienes maiņas dispečers iestata nepieciešamos režīmus.
Operatīvā vadība ir jācentralizē un jākoncentrē viena cilvēka rokās. Šādas centralizācijas nepieciešamība ir saistīta ar to, ka, lai pieņemtu lēmumu par atsevišķu tehnoloģisko vienību režīmu izvēli, tiek iegūts pilnīgs priekšstats par visu ražošanu, procesu, tas ir, visas informācijas apstrādi, kas nāk no visām sadaļām. process, ir nepieciešams.
Tāpēc starp vadības sistēmām ievērojamu vietu ieņem ierīces, kuru uzdevums ir organizēt saziņu starp cilvēku un mašīnām, atvieglot cilvēkam procesu kontroli, atslogot viņa nervu sistēmu, atbrīvot smadzenes no stresa un rutīnas. strādāt.
Turklāt cilvēks bieži vien nevar apstrādāt lielu informācijas plūsmu par procesu gaitu bez papildu ierīču palīdzības.
Piemēram, sazarotu energosistēmu centralizētas pārvaldības apstākļos centrālā vadības punkta dispečera funkcijas kļūst arvien sarežģītākas, un lēmumu pieņemšana parasti tiek veikta akūta laika trūkuma apstākļos. Tas viss prasa ātru daudzveidīgas informācijas vākšanu, lai parādītu cilvēku viegli pamanāma rezultāta veidā, kas nepieciešams lēmumu pieņemšanai.
Ar centralizētu vadību visa ražošanas un procesa statusa informācija tiek centralizēta ar maiņu dispečeriem vai operatoriem.
Lai personai nodotu informāciju, uz vadības centra paneļiem operatora vai dispečera priekšā ir izvietotas daudzas indikācijas un ierakstīšanas ierīces. Papildus ierīcēm vadības telpā ir tehniskās ierīces, kas ļauj uzraudzīt dažādas kritiskās ražošanas jomas.
Fotoattēlā redzama vadības telpa. Tas ir vertikālais panelis(-i), uz kura(-i) tie atrodas mnemoniskās shēmas kontrolētās nozares, procesi, mērinstrumenti un dažādi trauksmes indikatori un automātisko vadības ierīču paneļi, dažkārt arī tālvadības pults atslēgas un pogas.
Tā kā uzņēmumos un nozarēs ar lielu teritoriju informācijas apmaiņa starp kontroles un vadības objektiem un dispečercentru tiek veikta ar telemehānikas tehnisko līdzekļu palīdzību, uz dispečerpaneļa tiek novietotas ierīces šo sistēmu reproducēšanai.
Persona, kas kontrolē procesu, balstoties uz savām zināšanām par tā īpašībām un īpašībām, izmanto plašu tālredzību un tādējādi spēj būtiski uzlabot procesa kontroli. Šaurā šī procesa ietvaros zināšanas ir procesa modelis cilvēka smadzenēs.
Pirms izvēlēties vienu vai otru kontroles darbību, cilvēks, izmantojot šo "modeli", spekulatīvi pārbauda, kādi būs darbību rezultāti uz procesa izejas parametriem.
Tikai pārliecinoties, ka šī ietekme liks procesam mainīties vēlamajā virzienā vai saglabāt savu gaitu nemainīgu, šo ietekmi pārnes reālajā procesā, nepārtraukti salīdzinot tā gaitu ar iegūtajiem spekulatīvajiem rezultātiem un precizējot modeli.
Līdzīgi kā to dara cilvēks, var darboties automātiska paredzamā vadības sistēma. Šādai sistēmai vajadzētu būt procesa modelim, ierīcēm, kas nodrošina modeļa parametru pašregulēšanu, lai tie atbilstu faktiskajam procesam, un ierīcei, kas modelī automātiski meklē tādas kontroles darbības, kas nodrošina vislabāko procesa veiktspēju. Konstatētās ietekmes automātiski jāpārnes uz faktisko procesu.
Sarežģītas automātiskās vadības sistēmas piemērs ir nepārtraukta materiāla sildīšanas krāsns, kas aprīkota ar temperatūras regulatoriem darba telpā un kurināmā un gaisa plūsmas regulatoriem, kas tiek piegādāti krāsns degļiem.
Materiāla sildīšanu, kas iziet no krāsns, nosaka tā darba telpas temperatūra, materiāla kustības ātrums un vairāki citi faktori. Savukārt darba telpas temperatūru nosaka degvielas patēriņa apjoms un degvielas - gaisa patēriņa attiecība, kā arī atkarīga no apsildāmā materiāla kustības ātruma.
Materiāla temperatūras uzturēšanas problēmu šajā piemērā nevar atrisināt, uzstādot atsevišķus, nesaistītus temperatūras un plūsmas regulatorus.
Ir nepieciešams, lai atsauce uz temperatūras regulatoru krāsnī automātiski palielinātos, palielinoties materiāla kustības ātrumam krāsnī, un atsauce uz gaisa plūsmas regulatoru palielinās, palielinoties degvielas patēriņam.
Sarežģīti uzdevumi rodas arī, veidojot sistēmas, kas kontrolē procesus ar vairākām enerģijas pārveidēm. Domnas kausēšanas piemērs. Šeit kontroles likums nosaka atsevišķu procesa parametru (temperatūra, spiediens, plūsmas ātrums utt.) nepieciešamo vērtību kopumu, no kuriem katru ietekmē daudzi traucējumi, ko izraisa šī procesa ārējie un iekšējie faktori.
Esošo ražošanas zonu integrētās automatizācijas panākumus gandrīz pilnībā nosaka esošo iekārtu un tehnoloģiju atbilstība automātiskās vadības prasībām.
Lielākajā daļā strādājošo uzņēmumu aprīkojums ir paredzēts manuālai vadībai.Līdz ar to kompleksai automatizācijai, kā likums, jānāk līdzi iekārtu modernizācijai vai pilnīgai nomaiņai, tehnoloģijas maiņai un ražošanas organizācijai, kurā pilnībā tiktu izmantotas automātiskās vadības iespējas ātruma un precizitātes ziņā.
Pirms jebkuras ražošanas zonas pilnīgas automatizācijas ir jāveic rūpīga visa pasākumu kopuma tehniskā un ekonomiskā analīze, lai noteiktu ekonomisko efektivitāti. Pilna automatizācija ļauj centralizēt ražošanas un procesu vadību, samazināt personālu, palielināt iekārtu produktivitāti, uzlabot produktu kvalitāti un samazināt izmaksas.
Sarežģītiem procesiem vadības centralizācijai nepieciešams izmantot automātiskās vadības sistēmas, kas ļauj savākt informāciju par kontrolēta procesa gaitu un nodot to personai viņam ērtā formā.
Integrētā automatizācija ir solis uz pilnu automatizāciju, kas beidzas ar darbnīcu un automātisko rūpnīcu izveidi.
Pilnīga automatizācija
Pilnīga automatizācija ir ražošanas automatizācijas posms, kurā automātisko mašīnu sistēma bez tiešas cilvēka līdzdalības veic visu noteiktā ražošanas, procesa darbību klāstu, ieskaitot tādu darba režīmu izvēli un izveidi, kas nodrošina vislabāko veiktspēju noteiktos apstākļos. .
Personas pienākumi tiek samazināti līdz vadības sistēmas un tās atsevišķu struktūrvienību pareizas darbības uzraudzīšanai, kā arī uzdevumu un kritēriju ieviešanai šajā sistēmā, kas procesam ir jāizpilda.
Vienkāršiem procesiem, kas darbojas nemainīgos apstākļos, pēc izvēles un noregulēšanas optimālo režīmu var uzturēt ilgu laiku, un pilnīgas automatizācijas jēdziens sakrīt ar sarežģītas automatizācijas jēdzienu.
Lielākajai daļai procesu, kas pakļauti ārējiem traucējumiem, galvenā atšķirība starp pilno automatizāciju un sarežģīto automatizāciju ir atsevišķu mašīnu un agregātu darbības režīmu izvēles un koordinēšanas funkcijas (tostarp ārkārtas situācijās) pārnešana no personas uz automātisko vadības sistēmu.
Pamats pārejai uz pilnīgu automatizāciju ir automātiska optimālo iekārtu darbības režīmu meklēšana un noteikšana un darbības vadības automatizācija, tas ir, atsevišķu mašīnu un agregātu režīmu saskaņošana.
Lai atrisinātu šīs problēmas, plaši tiek izmantotas datortehnoloģijas, jo īpaši vadības iekārtas (kontrolieri, rūpnieciskie datori), analizējot ražošanas gaitu, procesu, sintezējot kontroles likumus un nosakot optimāluma kritērijus. Automātiskā tehnoloģiskās plūsmas analīze un vadības likumu sintēze nosaka sistēmu pašpielāgošanos pilnīgai automatizācijai.
Pilnīgas automatizācijas sistēmām ir hierarhisks uzbūves princips:
- 1. posmā ir programmatūras un loģiskās vadības sistēmas, kā arī automātiskās vadības sistēmas;
- 2. posmā — sistēmas atsevišķu mašīnu un agregātu automātiskai optimizācijai;
- 3. posmā — automātiskās sistēmas operatīvai vadībai.
Trīs līmeņu vadības hierarhija nosaka pilnas automatizācijas sistēmu funkcionālo struktūru.Šīs sistēmas aparatūras izšķirtspēja var būt dažāda, sistēmu var uzbūvēt, kā parādīts iepriekš, taču to var uzbūvēt bez skaidras atsevišķu ierīču veikto funkciju nodalīšanas.
Pieaugošā kontroles uzdevumu sarežģītība izraisa iekārtu skaita un sarežģītības palielināšanos, kā rezultātā palielinās iespējamība traucēt normālu sistēmas darbību.
Nepārtrauktā procesu intensificēšana un to mēroga pieaugums un attiecīgi pieaugošie negadījumu draudi padara uzticamības problēmu vēl svarīgāku ražošanas automatizācijā. Tāpēc tiek izstrādāti arvien uzticamāki elementi un metodes to savienošanai, kā arī tiek meklētas metodes, kā no nepietiekami uzticamiem elementiem uzbūvēt uzticamas sistēmas.
Pilna automatizācijas sistēma ir sarežģīta un sazarota automātiskās vadības sistēma, kurai nepieciešama tā augsta uzticamība, ko nodrošina gan atsevišķu elementu uzticamība, gan konstrukcijas uzticamība.
Pilnas automatizācijas uzdevums ir automātisko darbnīcu un uzņēmumu (automātisko rūpnīcu) izveide. Pilnas automatizācijas lielais ekonomiskais efekts tiek panākts, uzlabojot iekārtu izmantošanu, nodrošinot procesa ritmu ar optimālu produktivitāti un produkcijas kvalitāti dotajos apstākļos.
Skaties: Tehnoloģisko procesu automatizācija, Industriālie roboti mūsdienu ražošanā, Elektroapgādes vadības sistēmu automatizācija
Automātiskās vadības tehnoloģijas attīstība nav iespējama bez progresa iekārtās un jo īpaši tajos elementos, no kuriem tiek būvēti vadības ierīces.Būtiskākā problēma automātiskās vadības iekārtu un sistēmu izstrādē ir to uzticamības palielināšana.