Hvad er delvis, kompleks og fuld automatisering

Teknologisk fremskridt er kendetegnet ved en kontinuerlig udvidelse af produktionsautomatisering - fra delvis automatisering, det vil sige automatisk udførelse af individuelle produktioner, operationer, til kompleks automatisering, fra kompleks - til fuld automatisering med en stadigt stigende overgang til værksteder og automatiske fabrikker, hvilket giver den højeste tekniske og økonomiske effektivitet. …

Delvis automatisering

En forudsætning for produktionsautomatisering er mekanisering af alle grundlæggende og hjælpeoperationer af den teknologiske proces. Delvis automatisering er et karakteristisk træk ved enhver produktion.

Overførslen af ​​menneskelige funktioner til den værktøjs-bevægelige maskine fjernede de begrænsninger, som menneskets fysiske evner pålagde udviklingen af ​​produktionen og forårsagede et kraftigt spring i dens niveau og skala, kendt som den industrielle revolution i slutningen af ​​det 18. og begyndelsen af ​​det 19. århundrede.

Siden oprettelsen af ​​de første automatiske maskiner har produktionsautomatisering udviklet sig kontinuerligt og kvalitativt.Erstatter omfangsrig dampmaskine med nem at betjene og lille i størrelse elektriske motorer fundamentalt ændret principperne for drift og design af arbejdsmaskiner og ændret principperne for ledelse.

Den individuelle drift af maskinernes separate arbejdslegemer og indførelsen af ​​elektriske forbindelser mellem dem forenklede i høj grad maskinernes kinematik, gjorde dem mindre besværlige og mere pålidelige.

Sammenlignet med mekaniske forbindelser, mere fleksible og bekvemme i drift, gjorde elektriske forbindelser det muligt at skabe en kombineret elektrisk og mekanisk programmeret styring, som sikrede den automatiske udførelse af umådeligt mere komplekse operationer end automatiske maskiner med en mekanisk programmeringsenhed (Fordele ved elektriske automatiseringssystemer).

Med de elektriske forbindelser opnås ikke kun den nødvendige sekvens af bevægelse af arbejdsorganerne let, men denne sekvens ændres let for at genoprette arbejdsmaskinen til at behandle et nyt produkt. For eksempel en moderne computerstyret automatisk maskine (jf. CNC maskine) kan håndtere dele af enhver form. For at gendanne en sådan maskine er det kun nødvendigt at ændre programmet.

Elektrisk programmeret styring kan ikke kun udføre den nødvendige bevægelsescyklus af arbejdslegemer uden menneskelig indgriben, men også sikre den automatiske start af en sådan cyklus, når visse betingelser er opfyldt, for eksempel når maskinen frigives fra et allerede forarbejdet produkt, der er en ny del af materiale og dets rigtige rum, placeret i forhold til arbejdsorganerne...

For automatisk at udføre en sådan operation skal maskinen være udstyret med følsomme elementer - sensorer, der overvåger opfyldelsen af ​​individuelle betingelser. Derudover skal kontrolsystemet selv være i stand til at kontrollere opfyldelsen af ​​disse betingelser, det vil sige at løse et logisk problem (se:En logisk operation).

Automatiske regulatorer er blevet udbredt, som, når de udfører deres funktioner meget hurtigere og mere præcist end en person kan, har givet en betydelig forbedring af de tekniske og økonomiske indikatorer for mange industrier og processer. De tjener til at opretholde en konstant spænding af generatoren, omdrejninger af motoren, damptryk og temperatur i kedler, båndtykkelse i valseværker, temperatur i elektriske ovne mv.

Der er ingen produktion, hvor der ikke anvendes automatiske styreenheder - anordninger til styring af automatiske styresystemer. I nogle tilfælde gjorde disse systemer det muligt at skabe nye processer og enheder, der ikke kunne implementeres manuelt (f atomkraftværker).

Kompleks automatisering

Den største effekt af brugen af ​​automatiske styresystemer opnås med en omfattende dækning af automatiseringen af ​​alle maskiner og teknologiske enheder på et værksted eller en sektion.

Integreret automatisering er et trin i produktionsautomatisering, hvor hele sæt af materialebehandlingsoperationer, inklusive deres transport, udføres gennem et system af automatiske maskiner og teknologier, enheder i henhold til forudbestemte programmer og tilstande, ved hjælp af forskellige automatiske enheder forenet af en fælles styringssystem.

Med kompleks automatisering reduceres menneskelige funktioner i styringen af ​​den teknologiske proces til at overvåge processens forløb, analysere dens indikatorer og vælge udstyrets driftstilstande som et sæt opgaver for automatiske regulatorer og softwareenheder, hvor de bedste indikatorer opnås under disse forhold.

Den lettest integrerede automatisering udføres i kontinuerlig produktion, processer, hvor separate sektioner er tvangsforbundne gennem en enkelt materialestrøm.

Et eksempel på kompleks procesautomatisering er en automatisk linje, hvor hver automatisk maskine ved hjælp af en softwareenhed udfører en forudbestemt sekvens af bevægelser af sine arbejdsorganer for at udføre en given fase af materialebehandling, og hele sæt lineære maskiner er forbundet ved automatisk at betjene transportanordninger - en generel sekvens af behandlingsfaser indtil modtagelse af det færdige produkt.

Fuldt automatiserede virksomheder er alle Kraftværk (Atomkraftværk, termisk kraftværk, vandkraftværk). Styringen af ​​det vigtigste elektriske og mekaniske udstyr i disse stationer udføres automatisk, og kontrollen over dets drift er som regel koncentreret på et tidspunkt, hvorfra skiftafsenderen indstiller de nødvendige tilstande.

Den operationelle ledelse skal være centraliseret og koncentreret i hænderne på én person. Behovet for en sådan centralisering skyldes det faktum, at for at træffe en beslutning om valg af tilstande for individuelle teknologiske enheder, et komplet billede af hele produktionen, processen, det vil sige behandlingen af ​​al information, der kommer fra alle sektioner af processen, er nødvendig.

Derfor indtager enheder blandt kontrolsystemer en fremtrædende plads, hvis opgave er at organisere kommunikation mellem menneske og maskiner, for at gøre det lettere for en person at kontrollere processer, at aflaste sit nervesystem, at befri hjernen fra stressende og rutinepræget arbejde.

Derudover kan en person ofte ikke behandle en stor strøm af information om fremskridt i processer uden hjælp fra yderligere enheder.

For eksempel, under betingelserne for centraliseret styring af forgrenede strømsystemer, bliver funktionerne for afsenderen af ​​det centrale kontrolpunkt stadig mere komplekse, og beslutningstagning udføres som regel under forhold med akut mangel på tid. Alt dette kræver hurtig indsamling af forskelligartet information for at vise en person i form af et let mærkbart resultat, der er nødvendigt for beslutningstagning.

Med centraliseret kontrol centraliseres al produktions- og processtatusinformation hos vagtafsender eller operatører.

For at formidle information til en person er der adskillige indikerings- og registreringsenheder placeret på kontrolcentrets tavler foran operatøren eller afsenderen. Ud over enheder har kontrolrummet tekniske enheder, der giver dig mulighed for at overvåge forskellige kritiske produktionsområder.

Billedet viser kontrolrummet. Det er det eller de lodrette paneler, som de er placeret på mnemoniske skemaer kontrollerede industrier, processer, måleinstrumenter og forskellige alarmindikatorer og paneler af automatiske styreenheder, nogle gange også fjernbetjeningsnøgler og -knapper.

Da i virksomheder og industrier med et stort territorium udføres udvekslingen af ​​information mellem kontrol- og styringsobjekterne og forsendelsescentret ved hjælp af tekniske midler til telemekanik, placeres enheder til reproduktion af disse systemer på forsendelsespanelet.

En person, der styrer en proces baseret på sin viden om dens egenskaber og karakteristika, bruger omfattende fremsyn og er derfor i stand til at forbedre processtyringen markant. I den snævre ramme af denne proces er viden en model for processen i den menneskelige hjerne.

Før han vælger en eller anden kontrolhandling, kontrollerer en person, der bruger denne "model", spekulativt, hvad resultaterne af handlingerne vil være på outputparametrene for processen.

Først efter at være blevet overbevist om, at denne påvirkning vil tvinge processen til at ændre sig i den ønskede retning eller til at holde dens forløb uændret, overfører man denne påvirkning til den virkelige proces, idet man konstant sammenligner dens forløb med de opnåede spekulative resultater og forfiner modellen.

På samme måde som et menneske gør det, kan et automatisk forudsigende kontrolsystem fungere. Et sådant system bør have en procesmodel, enheder, der giver selvjustering af modelparametrene, så de passer til den faktiske proces, og en enhed, der automatisk søger i modellen for sådanne kontrolhandlinger, der giver den bedste procesydelse. Detekterede påvirkninger skal automatisk overføres til den faktiske proces.

Et eksempel på et komplekst automatisk kontrolsystem er en kontinuerlig ovn til opvarmning af materialet, udstyret med temperaturregulatorer i arbejdsrummet og regulatorer for strømmen af ​​brændstof og luft, der leveres til ovnens brændere.

Opvarmningen af ​​materialet, der forlader ovnen, bestemmes af temperaturen i dets arbejdsrum, materialets bevægelseshastighed og en række andre faktorer. Til gengæld bestemmes temperaturen på arbejdsrummet af mængden af ​​brændstofforbrug og forholdet mellem brændstof - luftforbrug og afhænger også af bevægelseshastigheden af ​​det opvarmede materiale.

Materialetemperaturvedligeholdelsesproblemet i dette eksempel kan ikke løses ved at installere separate, ikke-relaterede temperatur- og flowregulatorer.

Det er nødvendigt, at referencen til temperaturregulatoren i ovnen øges automatisk, når bevægelseshastigheden af ​​materialet i ovnen øges, og referencen til luftstrømsregulatoren stiger, når brændstofforbruget stiger.

Der opstår også vanskelige opgaver i forbindelse med skabelsen af ​​systemer til styring af processer med flere energiomsætninger. Et eksempel på højovnssmeltning. Her etablerer kontrolloven et sæt påkrævede værdier af individuelle procesparametre (temperatur, tryk, flowhastighed osv.), som hver især er påvirket af mange forstyrrelser forårsaget af faktorer eksterne og interne i denne proces.

Succesen med integreret automatisering af eksisterende produktionsområder bestemmes næsten udelukkende af overholdelse af eksisterende udstyr og teknologi med kravene til automatisk kontrol.

Udstyret i de fleste driftsvirksomheder er designet til manuel kontrol.Derfor skal kompleks automatisering som regel ledsages af modernisering eller fuldstændig udskiftning af udstyr, en ændring i teknologi og organisation af produktionen, hvor mulighederne for automatisk kontrol med hensyn til hastighed og nøjagtighed ville blive udnyttet fuldt ud.

Forud for den fuldstændige automatisering af ethvert produktionsområde skal der foretages en grundig teknisk og økonomisk analyse af hele sættet af foranstaltninger for at bestemme økonomisk effektivitet. Fuld automatisering giver dig mulighed for at centralisere produktions- og processtyring, reducere personale, øge udstyrsproduktivitet, forbedre produktkvalitet og reducere omkostninger.

For komplekse processer kræver centraliseringen af ​​ledelsen brugen af ​​automatiske ledelsessystemer, der gør det muligt at indsamle information om fremskridtene af en kontrolleret proces og overføre den til en person i en form, der er praktisk for ham.

Integreret automatisering er et skridt mod fuld automatisering, der ender med oprettelsen af ​​værksteder og automatiske fabrikker.

Fuld automatisering

Fuld automatisering er et trin i produktionsautomatisering, hvor et system af automatiske maskiner udfører, uden direkte menneskelig deltagelse, hele rækken af ​​operationer i en given produktion, proces, herunder udvælgelse og etablering af arbejdsformer, der giver den bedste ydeevne under givne forhold .

En persons pligter er reduceret til at overvåge, at ledelsessystemet og dets individuelle enheder fungerer korrekt, samt at indføre opgaver og kriterier i dette system, som processen skal opfylde.

For simple processer, der kører under konstante forhold, når den er valgt og justeret, kan den optimale tilstand opretholdes i lang tid, og konceptet med fuld automatisering falder sammen med konceptet om kompleks automatisering.

For de fleste processer, der er udsat for eksterne forstyrrelser, er hovedforskellen mellem fuld automatisering og kompleks automatisering overførslen af ​​funktionen til at vælge og koordinere de enkelte maskiners og enheders driftstilstande (inklusive i nødsituationer) fra en person til et automatisk kontrolsystem.

Grundlaget for overgangen til fuld automatisering er den automatiske søgning og etablering af optimale driftstilstande for udstyr og automatisering af driftsstyring, det vil sige koordinering af tilstandene for individuelle maskiner og enheder.

For at løse disse problemer anvendes computerteknologier i vid udstrækning, især kontrolmaskiner (controllere, industrielle computere), analysere produktionsforløbet, processen, syntetisere kontrollovene og bestemme optimalitetskriterierne. Den automatiske analyse af det teknologiske flow og syntesen af ​​kontrollovene forudbestemmer systemernes selvtilpasning til fuld automatisering.

Fuldautomationssystemer har et hierarkisk konstruktionsprincip:

• På 1. trin er der software og logiske styresystemer, samt automatiske styresystemer;
• på 2. etape — systemer til automatisk optimering af individuelle maskiner og aggregater;
• på 3. etape — automatiske systemer til driftsledelse.

Kontrolhierarkiet i tre niveauer definerer den funktionelle struktur af fuldautomationssystemer.Hardwareopløsningen af ​​dette system kan være anderledes, systemet kan bygges som vist ovenfor, men det kan bygges uden en klar adskillelse af de funktioner, der udføres af individuelle enheder.

Den voksende kompleksitet af kontrolopgaverne fører til en stigning i antallet og kompleksiteten af ​​udstyret og som følge heraf til en stigning i sandsynligheden for at forstyrre den normale drift af systemet.

Den kontinuerlige intensivering af processer og stigningen i deres skala og den tilsvarende stigende trussel om ulykker gør problemet med pålidelighed endnu vigtigere i automatiseringen af ​​produktionen. Derfor udvikles flere og flere pålidelige elementer og metoder til deres tilslutning, ligesom der søges metoder til at bygge pålidelige systemer ud fra utilstrækkeligt pålidelige elementer.

Det fulde automatiseringssystem er et komplekst og forgrenet automatisk kontrolsystem, som kræver dets høje pålidelighed, leveret af både pålideligheden af ​​individuelle elementer og pålideligheden af ​​strukturen.

Opgaven med fuld automatisering er oprettelsen af ​​automatiske værksteder og virksomheder (automatiske fabrikker). Den store økonomiske effekt af fuld automatisering opnås ved at forbedre brugen af ​​udstyr, sikre rytmen i processen med optimal produktivitet og produktkvalitet under de givne forhold.

Se: Automatisering af teknologiske processer, Industrirobotter i moderne produktion,  Automatisering af strømforsyningsstyringssystemer

Udviklingen af ​​automatisk kontrolteknologi er umulig uden fremskridt i udstyr og især i de elementer, hvorfra styreenheder er bygget.Det vigtigste problem i udviklingen af ​​automatisk kontroludstyr og -systemer er at øge deres pålidelighed.