Què és una automatització parcial, complexa i total
El progrés tecnològic es caracteritza per una expansió contínua de l'automatització de la producció, des de l'automatització parcial, és a dir, l'execució automàtica de produccions individuals, operacions, fins a l'automatització complexa, des de l'automatització complexa fins a l'automatització total amb una transició cada cop més gran a tallers i fàbriques automàtiques, proporcionant la màxima eficiència tècnica i econòmica. …
Automatització parcial
Un requisit previ per a l'automatització de la producció és la mecanització de totes les operacions bàsiques i auxiliars del procés tecnològic. L'automatització parcial és una característica distintiva de qualsevol producció.
La transferència de les funcions humanes a la màquina de moviment d'eines va eliminar les limitacions imposades per les capacitats físiques humanes al desenvolupament de la producció i va provocar un fort salt en el seu nivell i escala, conegut com la revolució industrial de finals del segle XVIII i principis del XIX.
Des de la creació de les primeres màquines automàtiques, l'automatització de la producció s'ha desenvolupat de manera contínua i qualitativa.Reemplaçant la voluminosa màquina de vapor per una fàcil d'operar i de mida petita motors elèctrics Va canviar fonamentalment els principis de funcionament i disseny de màquines de treball i va canviar els principis de gestió.
L'accionament individual dels cossos de treball separats de les màquines i la introducció de connexions elèctriques entre ells simplificaven molt la cinemàtica de les màquines, les feien menys feixugues i més fiables.
En comparació amb les connexions mecàniques, més flexibles i còmodes de funcionament, les connexions elèctriques van permetre crear un control programat combinat elèctric i mecànic, que assegurava l'execució automàtica d'operacions incommensurablement més complexes que les màquines automàtiques amb un dispositiu de programació mecànica (Avantatges dels sistemes d'automatització elèctrica).
Amb les connexions elèctriques, no només s'aconsegueix fàcilment la seqüència de moviment necessària dels òrgans de treball, sinó que aquesta seqüència es canvia fàcilment per restaurar la màquina de treball per processar un producte nou. Per exemple, una màquina automàtica moderna controlada per ordinador (cf. Màquina CNC) pot manipular peces de qualsevol forma. Per restaurar aquesta màquina, només cal canviar el programa.
El control elèctric programat no només pot realitzar el cicle necessari de moviment dels cossos de treball sense intervenció humana, sinó que també pot garantir l'inici automàtic d'aquest cicle quan es compleixen determinades condicions, per exemple, quan la màquina s'allibera d'un producte ja processat, allà és una nova porció de material i els seus espais propis, situats en relació amb els òrgans de treball...
Per realitzar aquesta operació automàticament, la màquina ha d'estar equipada amb elements sensibles: sensors que controlen el compliment de les condicions individuals. A més, el propi sistema de control ha de ser capaç de comprovar el conjunt de compliment d'aquestes condicions, és a dir, resoldre algun problema lògic (vegeu:Una operació lògica).
S'han generalitzat els reguladors automàtics que, realitzant les seves funcions amb molta més rapidesa i precisió que una persona, han aportat una millora important en els indicadors tècnics i econòmics de moltes indústries i processos.Serven per mantenir una tensió constant del generador, revolucions. del motor, pressió i temperatura del vapor a les calderes, gruix de cinta en laminadors, temperatura en forns elèctrics, etc.
No hi ha producció on no s'utilitzin controladors automàtics -dispositius per controlar sistemes de control automàtics-. En alguns casos, aquests sistemes van permetre crear nous processos i unitats que no es podien implementar manualment (p centrals nuclears).
Automatització complexa
El major efecte de l'ús de sistemes de control automàtic s'aconsegueix amb una cobertura integral de l'automatització de totes les màquines i unitats tecnològiques d'un taller o secció.
L'automatització integrada és una etapa d'automatització de la producció en la qual tot el conjunt d'operacions de processament de materials, inclòs el seu transport, es porta a terme mitjançant un sistema de màquines i tecnologies automàtiques, unitats segons programes i modes predeterminats, utilitzant diversos dispositius automàtics units per un sistema comú. sistema de gestió.
Amb l'automatització complexa, les funcions humanes en el control del procés tecnològic es redueixen a supervisar el curs del procés, analitzar els seus indicadors i escollir els modes de funcionament de l'equip com un conjunt de tasques per a reguladors automàtics i dispositius de programari en què es troben els millors indicadors. s'aconsegueixen en aquestes condicions.
L'automatització més fàcil d'integrar es porta a terme en processos de producció contínua, seccions separades dels quals estan connectades per força mitjançant un sol flux de material.
Un exemple d'automatització de processos complexos és una línia automàtica, en la qual cada màquina automàtica, utilitzant un dispositiu de programari, realitza una seqüència predeterminada de moviments dels seus òrgans de treball per dur a terme una fase determinada de processament de material, i tot el conjunt de màquines lineals connectades. mitjançant dispositius de transport que funcionen automàticament: una seqüència general de fases de processament fins a rebre el producte acabat.
Les empreses totalment automatitzades ho són tot Central elèctrica (Central nuclear, central tèrmica, central hidroelèctrica). La gestió dels principals equips elèctrics i mecànics d'aquestes estacions es realitza de manera automàtica, i el control del seu funcionament es concentra, per regla general, en un punt, des d'on el despatxador de torn estableix les modalitats necessàries.
La gestió operativa ha d'estar centralitzada i concentrada en mans d'una sola persona. La necessitat d'aquesta centralització es deu al fet que per prendre una decisió sobre l'elecció dels modes de les unitats tecnològiques individuals, una imatge completa de tota la producció, procés, és a dir, el processament de tota la informació procedent de totes les seccions de el procés, és necessari.
Per tant, entre els sistemes de control, els dispositius ocupen un lloc destacat, la tasca dels quals és organitzar la comunicació entre l'home i les màquines, per facilitar que una persona controli els processos, per alleujar el seu sistema nerviós, per alliberar el cervell de l'estrès i la rutina. treball.
A més, sovint una persona no pot processar un gran flux d'informació sobre el progrés dels processos sense l'ajuda de dispositius addicionals.
Per exemple, en les condicions de gestió centralitzada dels sistemes d'alimentació ramificats, les funcions del despatxador del punt de control central es tornen cada cop més complexes i, per regla general, la presa de decisions es porta a terme en condicions d'escassetat de temps. Tot això requereix la recollida ràpida d'informació diversa per mostrar a una persona en forma de resultat fàcilment perceptible, necessari per a la presa de decisions.
Amb el control centralitzat, tota la informació sobre l'estat de la producció i el procés es centralitza amb els despatxadors o els operadors de torn.
Per transmetre informació a una persona, hi ha nombrosos dispositius d'indicació i enregistrament situats als taulers del centre de control davant de l'operador o despatxador. A més dels dispositius, la sala de control disposa de dispositius tècnics que permeten controlar diverses àrees crítiques de producció.
La foto mostra la sala de control. Són els panells verticals sobre els quals es troben esquemes mnemotècnics indústries controlades, processos, instruments de mesura i diversos indicadors d'alarma i panells de dispositius de control automàtic, de vegades també tecles i botons de control remot.
Com que a les empreses i indústries amb un gran territori, l'intercanvi d'informació entre els objectes de control i gestió i el centre d'enviament es realitza amb l'ajuda de mitjans tècnics de telemecànica, els dispositius per reproduir aquests sistemes es col·loquen al tauler de despatxos.
Una persona que controla un procés a partir del seu coneixement de les seves propietats i característiques utilitza una àmplia previsió i, per tant, és capaç de millorar significativament el control del procés. En el marc estret d'aquest procés, el coneixement és un model del procés en el cervell humà.
Abans d'escollir una o altra acció de control, una persona, utilitzant aquest "model", comprova especulativament quins seran els resultats de les accions sobre els paràmetres de sortida del procés.
Només després d'estar convençut que aquesta influència obligarà el procés a canviar en la direcció desitjada o a mantenir el seu curs inalterat, es transfereix aquesta influència al procés real, comparant constantment el seu curs amb els resultats especulatius obtinguts i perfeccionant el model.
De manera similar a com ho fa un humà, pot funcionar un sistema de control predictiu automàtic. Aquest sistema hauria de tenir un model de procés, dispositius que proporcionin l'autoajustament dels paràmetres del model perquè coincideixin amb el procés real i un dispositiu que cerqui automàticament al model aquestes accions de control que proporcionin el millor rendiment del procés. Les influències detectades s'han de transferir automàticament al procés real.
Un exemple de sistema de control automàtic complex és un forn continu per escalfar el material, equipat amb reguladors de temperatura a l'espai de treball i reguladors del flux de combustible i aire subministrat als cremadors del forn.
L'escalfament del material que surt del forn està determinat per la temperatura del seu espai de treball, la velocitat de moviment del material i una sèrie d'altres factors. Al seu torn, la temperatura de l'espai de treball està determinada per la quantitat de consum de combustible i la relació combustible-consum d'aire, i també depèn de la velocitat de moviment del material escalfat.
El problema de manteniment de la temperatura del material en aquest exemple no es pot resoldre instal·lant controladors de temperatura i de cabal separats i no relacionats.
Cal que la referència al controlador de temperatura del forn augmenti automàticament a mesura que augmenta la velocitat de moviment del material al forn i la referència al controlador de flux d'aire augmenta a mesura que augmenta el consum de combustible.
També sorgeixen tasques difícils en la creació de sistemes de control de processos amb múltiples conversions d'energia. Un exemple de fosa d'alts forns. Aquí, la llei de control estableix un conjunt de valors requerits dels paràmetres individuals del procés (temperatura, pressió, cabal, etc.), cadascun dels quals es veu afectat per moltes pertorbacions causades per factors externs i interns a aquest procés.
L'èxit de l'automatització integrada de les àrees de producció existents està determinat gairebé completament pel compliment dels equips i la tecnologia existents amb els requisits de control automàtic.
L'equip de la majoria de les empreses operatives està dissenyat per al control manual.Per tant, l'automatització complexa, per regla general, ha d'anar acompanyada d'una modernització o substitució completa d'equips, un canvi en la tecnologia i l'organització de la producció, en què s'utilitzarien plenament les possibilitats de control automàtic en termes de velocitat i precisió.
L'automatització completa de qualsevol àrea de producció ha d'anar precedida d'una anàlisi tècnica i econòmica exhaustiva de tot el conjunt de mesures per determinar l'eficiència econòmica. L'automatització total us permet centralitzar la gestió de la producció i els processos, reduir el personal, augmentar la productivitat dels equips, millorar la qualitat del producte i reduir els costos.
Per a processos complexos, la centralització de la gestió requereix l'ús de sistemes de gestió automàtics que permetin recollir informació sobre el progrés d'un procés controlat i transmetre-la a una persona en una forma que li convingui.
L'automatització integrada és un pas cap a l'automatització total, que acaba amb la creació de tallers i fàbriques automàtiques.
Automatització total
L'automatització total és una etapa d'automatització de la producció en la qual un sistema de màquines automàtiques realitza, sense la participació humana directa, tota la gamma d'operacions d'un determinat procés de producció, inclosa la selecció i l'establiment de modes de treball que proporcionen el millor rendiment en condicions determinades. .
Les funcions de la persona es redueixen a controlar el bon funcionament del sistema de gestió i de les seves unitats individuals, així com a introduir en aquest sistema tasques i criteris que el procés ha de satisfer.
Per a processos senzills que funcionen en condicions constants, un cop seleccionats i ajustats, el mode òptim es pot mantenir durant molt de temps, i el concepte d'automatització total coincideix amb el concepte d'automatització complexa.
Per a la majoria dels processos subjectes a pertorbacions externes, la principal diferència entre l'automatització total i l'automatització complexa és la transferència de la funció de seleccionar i coordinar els modes de funcionament de màquines i unitats individuals (incloent-hi situacions d'emergència) d'una persona a un sistema de control automàtic.
La base per a la transició a l'automatització total és la cerca automàtica i l'establiment de modes de funcionament òptims dels equips i l'automatització de la gestió operativa, és a dir, la coordinació dels modes de màquines i unitats individuals.
Per resoldre aquests problemes s'utilitzen àmpliament les tecnologies informàtiques, en particular les màquines de control (controladors, ordinadors industrials), analitzant el curs de la producció, el procés, sintetitzant les lleis de control i determinant els criteris d'optimitat. L'anàlisi automàtica del flux tecnològic i la síntesi de les lleis de control predeterminan l'autoadaptabilitat dels sistemes per a una automatització completa.
Els sistemes d'automatització completa tenen un principi de construcció jeràrquica:
- A la 1a etapa, hi ha sistemes de programari i control lògic, així com sistemes de control automàtic;
- a la segona etapa: sistemes per a l'optimització automàtica de màquines individuals i àrids;
- a la 3a etapa — sistemes automàtics de gestió operativa.
La jerarquia de control de tres nivells defineix l'estructura funcional dels sistemes d'automatització completa.La resolució de maquinari d'aquest sistema pot ser diferent, el sistema es pot construir com es mostra a dalt, però es pot construir sense una separació clara de les funcions que realitzen els dispositius individuals.
La creixent complexitat de les tasques de control comporta un augment del nombre i la complexitat dels equips i, com a resultat, un augment de la probabilitat d'interrompre el funcionament normal del sistema.
La contínua intensificació dels processos i l'augment de la seva escala i la corresponent amenaça creixent d'accidents fan encara més important el problema de la fiabilitat en l'automatització de la producció. Per tant, cada cop s'estan desenvolupant elements i mètodes més fiables per a la seva connexió, així com es busquen mètodes per construir sistemes fiables a partir d'elements poc fiables.
El sistema d'automatització complet és un sistema de control automàtic complex i ramificat, que requereix la seva alta fiabilitat, proporcionada tant per la fiabilitat dels elements individuals com per la fiabilitat de l'estructura.
La tasca de l'automatització total és la creació de tallers i empreses automàtiques (fàbriques automàtiques). El gran efecte econòmic de l'automatització total s'aconsegueix millorant l'ús dels equips, assegurant el ritme del procés amb una productivitat òptima i una qualitat del producte en les condicions donades.
Mira: Automatització de processos tecnològics, Robots industrials en producció moderna, Automatització de sistemes de gestió d'alimentació
El desenvolupament de la tecnologia de control automàtic és impossible sense el progrés en els equips i especialment en aquells elements a partir dels quals es construeixen els dispositius de control.El problema més important en el desenvolupament d'equips i sistemes de control automàtic és augmentar la seva fiabilitat.