Wat is gedeeltelijke, complexe en volledige automatisering

Technologische vooruitgang wordt gekenmerkt door een voortdurende uitbreiding van productieautomatisering - van gedeeltelijke automatisering, dat wil zeggen automatische uitvoering van individuele producties, bewerkingen, tot complexe automatisering, van complexe - tot volledige automatisering met een steeds toenemende overgang naar werkplaatsen en automatische fabrieken, waardoor de hoogste technische en economische efficiëntie. …

Gedeeltelijke automatisering

Een voorwaarde voor productieautomatisering is de mechanisatie van alle basis- en hulpbewerkingen van het technologische proces. Gedeeltelijke automatisering is kenmerkend voor elke productie.

De overdracht van menselijke functies naar de gereedschapsbewegende machine verwijderde de beperkingen die de menselijke fysieke mogelijkheden oplegden aan de ontwikkeling van de productie en veroorzaakte een scherpe sprong in het niveau en de schaal, bekend als de industriële revolutie van de late 18e en vroege 19e eeuw.

Sinds de creatie van de eerste automatische machines heeft de productieautomatisering zich continu en kwalitatief ontwikkeld.Vervanging van omvangrijke stoommachine met eenvoudig te bedienen en klein van formaat elektrische motoren heeft de werkingsprincipes en het ontwerp van werkende machines fundamenteel veranderd en de managementprincipes veranderd.

De individuele aandrijving van afzonderlijke werklichamen van de machines en de introductie van elektrische verbindingen ertussen vereenvoudigden de kinematica van de machines aanzienlijk, maakten ze minder omslachtig en betrouwbaarder.

In vergelijking met mechanische verbindingen, flexibeler en handiger in gebruik, maakten elektrische verbindingen het mogelijk om een ​​gecombineerde elektrische en mechanische geprogrammeerde besturing te creëren, die zorgde voor de automatische uitvoering van onmetelijk complexere bewerkingen dan automatische machines met een mechanisch programmeerapparaat (Voordelen van elektrische automatiseringssystemen).

Met de elektrische verbindingen wordt niet alleen de noodzakelijke bewegingsvolgorde van de werkende organen gemakkelijk bereikt, maar deze volgorde kan ook gemakkelijk worden gewijzigd om de werkende machine te herstellen om een ​​nieuw product te verwerken. Bijvoorbeeld een moderne computergestuurde automaat (vgl. CNC machine) kan onderdelen van elke vorm aan. Om zo'n machine te herstellen, is het alleen nodig om het programma te wijzigen.

Elektrisch geprogrammeerde besturing kan niet alleen de noodzakelijke bewegingscyclus van werkende lichamen zonder menselijke tussenkomst uitvoeren, maar ook zorgen voor de automatische start van een dergelijke cyclus wanneer aan bepaalde voorwaarden is voldaan, bijvoorbeeld wanneer de machine wordt vrijgegeven van een reeds verwerkt product, er is een nieuw stuk materiaal en de juiste ruimtes, gelegen ten opzichte van de werkorganen ...

Om een ​​dergelijke bewerking automatisch uit te voeren, moet de machine zijn uitgerust met gevoelige elementen: sensoren die controleren of aan individuele voorwaarden wordt voldaan. Bovendien moet het besturingssysteem zelf kunnen controleren of aan deze voorwaarden is voldaan, dat wil zeggen een logisch probleem oplossen (zie:Een logische operatie).

Automatische regelaars zijn wijdverbreid geworden, die, door hun functies veel sneller en nauwkeuriger uit te voeren dan een persoon kan, een aanzienlijke verbetering hebben opgeleverd in de technische en economische indicatoren van veel industrieën en processen.Ze dienen om een ​​constante spanning van de generator, revoluties te behouden van de motor, stoomdruk en -temperatuur in ketels, banddikte in walserijen, temperatuur in elektrische ovens, etc.

Er is geen productie waar geen automatische controllers - apparaten voor het besturen van automatische controlesystemen - worden gebruikt. In sommige gevallen maakten deze systemen het mogelijk om nieuwe processen en eenheden te creëren die niet handmatig konden worden geïmplementeerd (bijv kerncentrales).

Complexe automatisering

Het grootste effect van het gebruik van automatische besturingssystemen wordt bereikt met een uitgebreide dekking van de automatisering van alle machines en technologische eenheden van een werkplaats of afdeling.

Geïntegreerde automatisering is een fase van productieautomatisering waarin de volledige reeks materiaalverwerkingsoperaties, inclusief hun transport, wordt uitgevoerd door een systeem van automatische machines en technologieën, eenheden volgens vooraf bepaalde programma's en modi, met behulp van verschillende automatische apparaten verenigd door een gemeenschappelijke beheersysteem.

Met complexe automatisering worden menselijke functies bij de besturing van het technologische proces gereduceerd tot het bewaken van het verloop van het proces, het analyseren van de indicatoren en het kiezen van de bedrijfsmodi van de apparatuur als een reeks taken voor automatische regelaars en softwareapparaten waarin de beste indicatoren worden bereikt onder deze omstandigheden.

De eenvoudigst te integreren automatisering vindt plaats in continue productie, processen waarvan afzonderlijke delen via één materiaalstroom gedwongen met elkaar zijn verbonden.

Een voorbeeld van complexe procesautomatisering is een automatische lijn, waarin elke automatische machine, met behulp van een softwareapparaat, een vooraf bepaalde reeks bewegingen van zijn werkorganen uitvoert om een ​​bepaalde fase van materiaalverwerking uit te voeren, en de volledige reeks aangesloten lineaire machines door automatisch werkende transportmiddelen - een algemene opeenvolging van verwerkingsfasen tot aan de ontvangst van het eindproduct.

Volledig geautomatiseerde bedrijven zijn dat allemaal Energiecentrale (Kerncentrale, thermische centrale, waterkrachtcentrale). Het beheer van de belangrijkste elektrische en mechanische apparatuur in deze stations wordt automatisch uitgevoerd en de controle over de werking ervan is in de regel geconcentreerd op één punt, van waaruit de ploegleider de nodige modi instelt.

De bedrijfsvoering moet worden gecentraliseerd en geconcentreerd bij één persoon. De behoefte aan een dergelijke centralisatie is te wijten aan het feit dat om een ​​beslissing te nemen over de keuze van de modi van individuele technologische eenheden, een volledig beeld moet worden verkregen van de gehele productie, het proces, dat wil zeggen de verwerking van alle informatie die uit alle delen van het systeem komt. het proces is nodig.

Daarom nemen apparaten onder controlesystemen een prominente plaats in, met als taak de communicatie tussen mens en machine te organiseren, het voor een persoon gemakkelijker te maken processen te beheersen, zijn zenuwstelsel te ontlasten, de hersenen te bevrijden van stress en routine werk.

Daarnaast kan een mens een grote stroom aan informatie over de voortgang van processen vaak niet verwerken zonder hulp van extra apparaten.

In de omstandigheden van gecentraliseerd beheer van vertakte energiesystemen worden de functies van de coördinator van het centrale controlepunt bijvoorbeeld steeds complexer en wordt de besluitvorming in de regel uitgevoerd onder omstandigheden van acuut tijdgebrek. Dit alles vereist de snelle verzameling van diverse informatie om een ​​persoon te laten zien in de vorm van een gemakkelijk waarneembaar resultaat, noodzakelijk voor besluitvorming.

Met gecentraliseerde besturing wordt alle productie- en processtatusinformatie gecentraliseerd met ploegendienstleiders of operators.

Om informatie aan een persoon over te brengen, zijn er tal van indicatie- en opnameapparaten op de borden van het controlecentrum voor de operator of coördinator. Naast apparaten beschikt de controlekamer over technische apparaten waarmee u verschillende kritieke productiegebieden kunt bewaken.

Op de foto is de controlekamer te zien. Het zijn de verticale panelen waarop ze zich bevinden geheugensteuntjes gecontroleerde industrieën, processen, meetinstrumenten en diverse alarmindicatoren en panelen van automatische bedieningsapparaten, soms ook toetsen en knoppen op afstand.

Aangezien in ondernemingen en industrieën met een groot grondgebied de uitwisseling van informatie tussen de objecten van controle en beheer en het verzendingscentrum wordt uitgevoerd met behulp van technische middelen van telemechanica, worden apparaten voor het reproduceren van deze systemen op het verzendingspaneel geplaatst.

Een persoon die een proces bestuurt op basis van zijn kennis van de eigenschappen en kenmerken, maakt gebruik van een uitgebreide vooruitziende blik en is daardoor in staat om de procesbeheersing aanzienlijk te verbeteren. In het enge kader van dit proces is kennis een model van het proces in het menselijk brein.

Alvorens een of andere besturingsactie te kiezen, controleert een persoon met behulp van dit "model" speculatief wat de resultaten van de acties zullen zijn op de uitvoerparameters van het proces.

Pas nadat men ervan overtuigd is dat deze invloed het proces zal dwingen om in de gewenste richting te veranderen of zijn koers onveranderd te houden, brengt men deze invloed over op het werkelijke proces, waarbij men zijn loop voortdurend vergelijkt met de verkregen speculatieve resultaten en het model verfijnt.

Vergelijkbaar met hoe een mens het doet, kan een automatisch voorspellend controlesysteem werken. Zo'n systeem zou een procesmodel moeten hebben, apparaten die ervoor zorgen dat de modelparameters automatisch worden afgestemd op het daadwerkelijke proces, en een apparaat dat automatisch in het model zoekt naar regelacties die de beste procesprestaties opleveren. Gedetecteerde invloeden moeten automatisch worden overgedragen naar het eigenlijke proces.

Een voorbeeld van een complex automatisch regelsysteem is een continue oven voor het verwarmen van het materiaal, uitgerust met temperatuurregelaars in de werkruimte en regelaars van de brandstof- en luchtstroom die naar de ovenbranders wordt gevoerd.

De verwarming van het materiaal dat de oven verlaat, wordt bepaald door de temperatuur van de werkruimte, de bewegingssnelheid van het materiaal en een aantal andere factoren. De temperatuur van de werkruimte wordt op zijn beurt bepaald door de hoeveelheid brandstofverbruik en de verhouding brandstof-luchtverbruik, en hangt ook af van de bewegingssnelheid van het verwarmde materiaal.

Het probleem van het behoud van de materiaaltemperatuur in dit voorbeeld kan niet worden opgelost door afzonderlijke, niet-gerelateerde temperatuur- en debietregelaars te installeren.

Het is noodzakelijk dat de verwijzing naar de temperatuurregelaar in de oven automatisch toeneemt naarmate de bewegingssnelheid van het materiaal in de oven toeneemt, en de verwijzing naar de luchtstroomregelaar toeneemt naarmate het brandstofverbruik toeneemt.

Moeilijke taken doen zich ook voor bij het creëren van systemen voor het besturen van processen met meerdere energieconversies. Een voorbeeld van smelten in een hoogoven. Hier stelt de regelwet een reeks vereiste waarden vast van individuele procesparameters (temperatuur, druk, stroomsnelheid, enz.), die elk worden beïnvloed door vele verstoringen die worden veroorzaakt door factoren buiten en binnen dat proces.

Het succes van geïntegreerde automatisering van bestaande productieruimtes wordt bijna volledig bepaald door het voldoen van bestaande apparatuur en technologie aan de eisen voor automatische besturing.

De apparatuur van de meeste werkmaatschappijen is ontworpen voor handmatige bediening.Daarom moet complexe automatisering in de regel gepaard gaan met modernisering of volledige vervanging van apparatuur, een verandering in technologie en organisatie van de productie, waarbij de mogelijkheden van automatische besturing in termen van snelheid en nauwkeurigheid volledig worden benut.

De volledige automatisering van elke productieruimte moet worden voorafgegaan door een grondige technische en economische analyse van het geheel aan maatregelen om de economische efficiëntie te bepalen. Volledige automatisering stelt u in staat productie- en procesbeheer te centraliseren, personeel te verminderen, de productiviteit van apparatuur te verhogen, de productkwaliteit te verbeteren en kosten te verlagen.

Voor complexe processen vereist de centralisatie van het beheer het gebruik van automatische beheersystemen waarmee informatie over de voortgang van een gecontroleerd proces kan worden verzameld en naar een persoon kan worden verzonden in een voor hem geschikte vorm.

Geïntegreerde automatisering is een stap in de richting van volledige automatisering, eindigend met het creëren van werkplaatsen en automatische fabrieken.

Volledige automatisering

Volledige automatisering is een fase van productieautomatisering waarin een systeem van automatische machines, zonder directe menselijke participatie, het hele scala aan bewerkingen van een bepaalde productie of proces uitvoert, inclusief de selectie en instelling van werkmodi die de beste prestaties leveren in de gegeven omstandigheden .

De taken van een persoon worden gereduceerd tot het bewaken van de goede werking van het managementsysteem en zijn individuele eenheden, evenals het invoeren van taken en criteria in dit systeem waaraan het proces moet voldoen.

Voor eenvoudige processen die onder constante omstandigheden worden uitgevoerd, kan de optimale modus, eenmaal geselecteerd en aangepast, lange tijd worden gehandhaafd en valt het concept van volledige automatisering samen met het concept van complexe automatisering.

Voor de meeste processen die onderhevig zijn aan externe verstoringen, is het belangrijkste verschil tussen volledige automatisering en complexe automatisering de overdracht van de functie van het selecteren en coördineren van de bedrijfsmodi van individuele machines en eenheden (ook in noodsituaties) van een persoon naar een automatisch besturingssysteem.

De basis voor de overgang naar volledige automatisering is het automatisch zoeken en instellen van optimale bedrijfsmodi van apparatuur en de automatisering van het operationele beheer, dat wil zeggen de coördinatie van de modi van individuele machines en eenheden.

Om deze problemen op te lossen, worden veel computertechnologieën gebruikt, met name besturingsmachines (controleurs, industriële computers), het analyseren van het verloop van de productie, het proces, het synthetiseren van de regelwetten en het bepalen van de optimaliteitscriteria. De automatische analyse van de technologische stroom en de synthese van de regelwetten bepalen vooraf de zelfaanpassing van de systemen voor volledige automatisering.

Volledige automatiseringssystemen hebben een hiërarchisch opbouwprincipe:

• In de 1e fase zijn er software en logische besturingssystemen, evenals automatische besturingssystemen;
• op de 2e trap — systemen voor automatische optimalisatie van individuele machines en aggregaten;
• op de 3e trap — automatische systemen voor operationeel beheer.

De besturingshiërarchie met drie niveaus definieert de functionele structuur van volledige automatiseringssystemen.De hardwareresolutie van dit systeem kan verschillen, het systeem kan worden gebouwd zoals hierboven weergegeven, maar het kan worden gebouwd zonder een duidelijke scheiding van de functies die worden uitgevoerd door individuele apparaten.

De toenemende complexiteit van de regeltaken leidt tot een toename van het aantal en de complexiteit van de apparatuur en daarmee tot een toename van de kans op verstoring van de normale werking van het systeem.

De continue intensivering van processen en de schaalvergroting en de daarmee samenhangende toenemende dreiging van ongevallen maken het probleem van de betrouwbaarheid bij de automatisering van de productie nog belangrijker. Daarom worden steeds betrouwbaardere elementen en methoden voor hun verbinding ontwikkeld, evenals methoden voor het bouwen van betrouwbare systemen uit onvoldoende betrouwbare elementen.

Het volledige automatiseringssysteem is een complex en vertakt automatisch besturingssysteem, dat een hoge betrouwbaarheid vereist, zowel door de betrouwbaarheid van individuele elementen als door de betrouwbaarheid van de constructie.

De taak van volledige automatisering is het creëren van automatische werkplaatsen en ondernemingen (automatische fabrieken). Het grote economische effect van volledige automatisering wordt bereikt door het gebruik van apparatuur te verbeteren, het ritme van het proces te waarborgen met optimale productiviteit en productkwaliteit onder de gegeven omstandigheden.

Kijk: Automatisering van technologische processen, Industriële robots in moderne productie,  Automatisering van stroomvoorzieningsbeheersystemen

De ontwikkeling van automatische besturingstechnologie is onmogelijk zonder vooruitgang in apparatuur en vooral in die elementen waaruit besturingsapparaten zijn opgebouwd.Het belangrijkste probleem bij de ontwikkeling van automatische regelapparatuur en -systemen is het vergroten van de betrouwbaarheid ervan.