Što je djelomična, složena i potpuna automatizacija
Tehnološki napredak karakterizira kontinuirano širenje automatizacije proizvodnje — od djelomične automatizacije, odnosno automatskog izvođenja pojedinačnih proizvodnja, operacija, do složene automatizacije, od složene — do potpune automatizacije sa sve većim prijelazom na radionice i automatske tvornice, pružajući najveća tehnička i ekonomska učinkovitost. …
Djelomična automatizacija
Preduvjet za automatizaciju proizvodnje je mehanizacija svih osnovnih i pomoćnih operacija tehnološkog procesa. Djelomična automatizacija je posebnost svake proizvodnje.
Prijenos ljudskih funkcija na stroj za pokretanje alata uklonio je ograničenja nametnuta ljudskim fizičkim sposobnostima razvoju proizvodnje i izazvao nagli skok njezine razine i opsega, poznat kao industrijska revolucija s kraja 18. i početka 19. stoljeća.
Od nastanka prvih automatskih strojeva, automatizacija proizvodnje kontinuirano se i kvalitetno razvijala.Zamjena glomaznog parnog stroja lakim za rukovanje i malim elektromotori iz temelja promijenio principe rada i konstrukcije radnih strojeva te promijenio principe upravljanja.
Pojedinačni pogon odvojenih radnih tijela strojeva i uvođenje električnih veza između njih znatno su pojednostavili kinematiku strojeva, učinili ih manje glomaznim i pouzdanijim.
U usporedbi s mehaničkim vezama, fleksibilnije i praktičnije u radu, električne veze omogućile su stvaranje kombiniranog električnog i mehaničkog programiranog upravljanja, koje je osiguralo automatsko izvođenje nemjerljivo složenijih operacija od automata s mehaničkim programatorom (Prednosti električnih sustava automatizacije).
S električnim vezama, ne samo da se lako postiže potreban redoslijed kretanja radnih organa, već se taj redoslijed lako mijenja kako bi se radni stroj vratio na preradu novog proizvoda. Na primjer, moderni kompjuterski upravljani automatski stroj (usp. CNC stroj) može obraditi dijelove bilo kojeg oblika. Za vraćanje takvog stroja potrebno je samo promijeniti program.
Električno programirano upravljanje može ne samo izvršiti potreban ciklus kretanja radnih tijela bez ljudske intervencije, već i osigurati automatski početak takvog ciklusa kada su ispunjeni određeni uvjeti, na primjer, kada se stroj oslobodi od već prerađenog proizvoda, postoji je nova porcija materijala i njegovih odgovarajućih prostora, smještenih u odnosu na radne organe...
Za automatsko obavljanje takve operacije stroj mora biti opremljen osjetljivim elementima — senzorima koji prate ispunjavanje pojedinačnih uvjeta. Osim toga, sam upravljački sustav mora moći provjeriti skup ispunjenja ovih uvjeta, odnosno riješiti neki logički problem (vidi:Logična operacija).
Automatski regulatori postali su široko rasprostranjeni, koji su, obavljajući svoje funkcije mnogo brže i točnije nego što to može osoba, omogućili značajno poboljšanje tehničkih i ekonomskih pokazatelja mnogih industrija i procesa. Oni služe za održavanje konstantnog napona generatora, okretaja stroja, tlak i temperatura pare u kotlovima, debljina trake u valjaonicama, temperatura u električnim pećima itd.
Nema proizvodnje u kojoj se ne koriste automatski regulatori - uređaji za upravljanje sustavima automatskog upravljanja. U nekim slučajevima ti su sustavi omogućili stvaranje novih procesa i jedinica koje nije bilo moguće implementirati ručno (npr nuklearne elektrane).
Složena automatizacija
Najveći učinak primjene sustava automatskog upravljanja postiže se cjelovitim obuhvatom automatizacije svih strojeva i tehnoloških jedinica radionice ili pogona.
Integrirana automatizacija je stupanj automatizacije proizvodnje u kojem se cijeli niz operacija obrade materijala, uključujući njihov transport, provodi kroz sustav automatskih strojeva i tehnologija, jedinica prema unaprijed određenim programima i načinima, koristeći različite automatske uređaje objedinjene zajedničkim sustav upravljanja.
Složenom automatizacijom ljudske funkcije u upravljanju tehnološkim procesom svode se na praćenje tijeka procesa, analizu njegovih pokazatelja i odabir režima rada opreme kao skupa zadataka za automatske regulatore i programske uređaje u kojima se najbolji pokazatelji ostvaruju. postižu se pod ovim uvjetima.
Automatizaciju je najlakše integrirati u kontinuiranoj proizvodnji, procesima čiji su odvojeni dijelovi prisilno povezani kroz jedan tok materijala.
Primjer složene automatizacije procesa je automatska linija, u kojoj svaki automatski stroj, pomoću softverskog uređaja, izvodi unaprijed zadani slijed pokreta svojih radnih organa kako bi izvršio zadanu fazu obrade materijala, a cijeli niz linearnih strojeva povezanih automatskim radom transportnih uređaja — opći slijed faza obrade do primanja gotovog proizvoda.
Sve su potpuno automatizirane tvrtke Elektrana (Nuklearna elektrana, termoelektrana, hidroelektrana). Upravljanje glavnom električnom i mehaničkom opremom u tim stanicama provodi se automatski, a kontrola nad njegovim radom koncentrirana je, u pravilu, u jednoj točki, odakle dispečer smjene postavlja potrebne načine rada.
Operativno upravljanje mora biti centralizirano i koncentrirano u rukama jedne osobe. Potreba za ovakvom centralizacijom proizlazi iz činjenice da je za donošenje odluke o izboru načina rada pojedinih tehnoloških jedinica potrebna cjelovita slika cjelokupne proizvodnje, procesa, odnosno obrade svih informacija koje dolaze iz svih pogona. potreban je proces.
Stoga među sustavima upravljanja istaknuto mjesto zauzimaju uređaji čija je zadaća organizirati komunikaciju između čovjeka i strojeva, olakšati čovjeku upravljanje procesima, rasteretiti njegov živčani sustav, osloboditi mozak stresa i rutine. raditi.
Osim toga, osoba često ne može obraditi veliki protok informacija o tijeku procesa bez pomoći dodatnih uređaja.
Na primjer, u uvjetima centraliziranog upravljanja razgranatim elektroenergetskim sustavima, funkcije dispečera centralne upravljačke točke postaju sve složenije, a donošenje odluka se u pravilu provodi u uvjetima akutnog nedostatka vremena. Sve to zahtijeva brzo prikupljanje raznolikih informacija koje bi se čovjeku prikazale u obliku lako uočljivog rezultata, potrebnog za donošenje odluka.
Uz centraliziranu kontrolu, sve informacije o statusu proizvodnje i procesa centralizirane su s dispečerima ili operaterima u smjenama.
Za prenošenje informacija osobi, na pločama upravljačkog centra ispred operatera ili dispečera nalaze se brojni uređaji za pokazivanje i snimanje. Osim uređaja, kontrolna soba ima tehničke uređaje koji omogućuju praćenje različitih kritičnih područja proizvodnje.
Fotografija prikazuje kontrolnu sobu. To je okomita ploča(e) na kojoj se nalaze mnemotehničke sheme kontrolirane industrije, procese, mjerne instrumente i razne alarmne indikatore i ploče automatskih upravljačkih uređaja, ponekad i daljinske upravljačke tipke i tipke.
Budući da se u poduzećima i industrijama s velikim teritorijem razmjena informacija između objekata kontrole i upravljanja i dispečerskog centra provodi uz pomoć tehničkih sredstava telemehanike, uređaji za reprodukciju ovih sustava postavljaju se na dispečersku ploču.
Osoba koja kontrolira proces na temelju svog znanja o njegovim svojstvima i karakteristikama koristi opsežno predviđanje i stoga je u mogućnosti značajno poboljšati kontrolu procesa. U užem okviru ovog procesa, znanje je model procesa u ljudskom mozgu.
Prije nego izabere jednu ili drugu radnju upravljanja, osoba, koristeći ovaj "model", spekulativno provjerava kakvi će rezultati akcija biti na izlaznim parametrima procesa.
Tek nakon što se uvjeri da će taj utjecaj natjerati proces da se promijeni u željenom smjeru ili da njegov tok ostane nepromijenjen, taj se utjecaj prenosi na stvarni proces, neprestano uspoređujući njegov tijek s dobivenim spekulativnim rezultatima i usavršavajući model.
Slično kao što to radi čovjek, automatski sustav prediktivne kontrole može funkcionirati. Takav sustav trebao bi imati model procesa, uređaje koji omogućuju samopodešavanje parametara modela kako bi odgovarali stvarnom procesu i uređaj koji automatski pretražuje model za takve kontrolne radnje koje pružaju najbolju izvedbu procesa. Detektirane utjecaje treba automatski prenijeti na stvarni proces.
Primjer složenog sustava automatskog upravljanja je kontinuirana peć za zagrijavanje materijala, opremljena regulatorima temperature u radnom prostoru i regulatorima protoka goriva i zraka koji se dovodi u plamenike peći.
Zagrijanost materijala koji izlazi iz peći određena je temperaturom njegovog radnog prostora, brzinom kretanja materijala i nizom drugih čimbenika. S druge strane, temperatura radnog prostora određena je količinom potrošnje goriva i omjerom potrošnje goriva i zraka, a također ovisi o brzini kretanja zagrijanog materijala.
Problem održavanja temperature materijala u ovom primjeru ne može se riješiti ugradnjom zasebnih, nepovezanih regulatora temperature i protoka.
Potrebno je da se referenca na regulator temperature u ložištu automatski povećava s povećanjem brzine kretanja materijala u ložištu, a referenca na regulator protoka zraka raste s povećanjem potrošnje goriva.
Teški zadaci javljaju se i pri stvaranju sustava za upravljanje procesima s više pretvorbi energije. Primjer taljenja u visokoj peći. Ovdje zakon upravljanja uspostavlja skup potrebnih vrijednosti pojedinačnih procesnih parametara (temperatura, tlak, brzina protoka itd.), od kojih na svaki utječu mnogi poremećaji uzrokovani čimbenicima vanjskim i unutarnjim za taj proces.
Uspjeh integrirane automatizacije postojećih proizvodnih područja gotovo je u potpunosti određen usklađenošću postojeće opreme i tehnologije sa zahtjevima za automatsko upravljanje.
Oprema većine operativnih poduzeća dizajnirana je za ručno upravljanje.Stoga složena automatizacija u pravilu mora biti popraćena modernizacijom ili potpunom zamjenom opreme, promjenom tehnologije i organizacije proizvodnje, pri čemu bi se u potpunosti iskoristile mogućnosti automatskog upravljanja u pogledu brzine i točnosti.
Potpunoj automatizaciji svakog proizvodnog područja mora prethoditi temeljita tehničko-ekonomska analiza cjelokupnog skupa mjera za utvrđivanje ekonomske učinkovitosti. Potpuna automatizacija omogućuje vam centralizaciju proizvodnje i upravljanja procesima, smanjenje osoblja, povećanje produktivnosti opreme, poboljšanje kvalitete proizvoda i smanjenje troškova.
Za složene procese, centralizacija upravljanja zahtijeva korištenje automatskih sustava upravljanja koji omogućuju prikupljanje informacija o napretku kontroliranog procesa i njihovo prenošenje osobi u obliku koji mu odgovara.
Integrirana automatizacija je korak prema potpunoj automatizaciji, koja završava stvaranjem radionica i automatskih tvornica.
Potpuna automatizacija
Potpuna automatizacija je stupanj automatizacije proizvodnje u kojem sustav automatskih strojeva obavlja, bez izravnog sudjelovanja čovjeka, cijeli niz operacija zadane proizvodnje, procesa, uključujući izbor i uspostavljanje načina rada koji osiguravaju najbolju izvedbu u danim uvjetima. .
Dužnosti osobe svode se na praćenje pravilnog funkcioniranja sustava upravljanja i njegovih pojedinih jedinica, kao i na uvođenje zadataka i kriterija u taj sustav koje proces mora zadovoljiti.
Za jednostavne procese koji se odvijaju u konstantnim uvjetima, jednom odabranim i prilagođenim, optimalni način rada može se održavati dugo vremena, a koncept potpune automatizacije podudara se s konceptom složene automatizacije.
Za većinu procesa podložnih vanjskim smetnjama, glavna razlika između potpune automatizacije i složene automatizacije je prijenos funkcije odabira i koordinacije načina rada pojedinih strojeva i jedinica (uključujući i u hitnim situacijama) s osobe na sustav automatskog upravljanja.
Osnova prijelaza na potpunu automatizaciju je automatsko traženje i uspostavljanje optimalnih načina rada opreme i automatizacija operativnog upravljanja, odnosno koordinacija načina rada pojedinih strojeva i jedinica.
Za rješavanje ovih problema naširoko se koriste računalne tehnologije, posebice upravljački strojevi (kontrolori, industrijska računala), analizirajući tijek proizvodnje, proces, sintetizirajući zakone upravljanja i određujući kriterije optimalnosti. Automatska analiza tehnološkog toka i sinteza zakona upravljanja predodređuje samoprilagodljivost sustava za punu automatizaciju.
Sustavi pune automatizacije imaju hijerarhijski princip izgradnje:
- Na 1. stupnju postoje programski i logički sustavi upravljanja, kao i sustavi automatskog upravljanja;
- na 2. stupnju — sustavi za automatsku optimizaciju pojedinih strojeva i agregata;
- na 3. stupnju — automatski sustavi operativnog upravljanja.
Hijerarhija upravljanja na tri razine definira funkcionalnu strukturu sustava pune automatizacije.Hardverska rezolucija ovog sustava može biti različita, sustav se može graditi kako je prikazano gore, ali se može graditi bez jasnog odvajanja funkcija koje obavljaju pojedini uređaji.
Rastuća složenost zadataka upravljanja dovodi do povećanja broja i složenosti opreme i, posljedično, do povećanja vjerojatnosti poremećaja normalnog rada sustava.
Kontinuirana intenzifikacija procesa i povećanje njihovog opsega te odgovarajuća sve veća opasnost od nesreća čine problem pouzdanosti još važnijim u automatizaciji proizvodnje. Stoga se razvijaju sve pouzdaniji elementi i načini njihovog povezivanja, kao i traže metode za izgradnju pouzdanih sustava od nedovoljno pouzdanih elemenata.
Sustav potpune automatizacije je složen i razgranat sustav automatskog upravljanja, koji zahtijeva svoju visoku pouzdanost, koju osigurava pouzdanost pojedinih elemenata i pouzdanost konstrukcije.
Zadatak potpune automatizacije je stvaranje automatskih radionica i poduzeća (automatskih tvornica). Veliki ekonomski učinak potpune automatizacije postiže se poboljšanjem korištenja opreme, osiguravanjem ritma procesa uz optimalnu produktivnost i kvalitetu proizvoda u zadanim uvjetima.
Izgled: Automatizacija tehnoloških procesa, Industrijski roboti u suvremenoj proizvodnji, Automatizacija sustava upravljanja opskrbom električnom energijom
Razvoj tehnologije automatskog upravljanja nemoguć je bez napretka u opremi, a posebice u onim elementima od kojih su izgrađeni uređaji za upravljanje.Najvažniji problem u razvoju opreme i sustava za automatsko upravljanje je povećanje njihove pouzdanosti.