|
|
Примеры автоматизации технологических процессов. Примеры автоматизации технологических процессов Условия и возможности автоматизации
Примеры автоматизации технологических процессов Условия и возможности автоматизации - повышает производительность труда,
- уменьшает выход брака,
- улучшает условия труда работников, освобождая их от рутинного и монотонного труда,
- повышает безопасность работ,
- сокращает численность занятых на производстве рабочих.
- В целом ряде случаев автоматизация технологических процессов позволяет организовать эффективные производства с минимальными затратами, например, по переработке сельскохозяйственного сырья, утилизации отходов производства, производства строительных материалов и т.д.
Технологические процессы - Прежде чем автоматизировать тот или иной технологический процесс необходимо провести анализ условий и возможности автоматизации, который поможет определить экономическую целесообразность, получаемый эффект и грамотно выбрать средства автоматизации. Автоматизировать можно практически любой технологический процесс, однако, если это не дает никакого эффекта кроме затрат, то вряд ли нужна такая автоматизация.
- Автоматизация управленческих функций позволяет более четко планировать производственные и управленческие процессы, экономить затраты времени на планирование, учет и контроль за исполнением распоряжений, анализировать состояние дел в учреждении, фирме и составлять прогнозы, вести бизнес-планирование, быстро получать справочную информацию и т.п.
- Кроме этого, автоматизация управленческого труда позволяет повысить эффективность управления при высокой мобильности руководителя за счет дистанционной связи руководителя с информационной сетью фирмы, предприятия.
- При автоматизации учетных и управленческих функций также необходим анализ возможности и экономической целесообразности, хотя экономический вопрос не должен играть решающую роль.
- В любом случае автоматизация, например бухгалтерии, носит затратный характер. Однако, дает несравнимые преимущества – повышается культура труда, сокращается вероятность ошибок, работники освобождаются от рутинного и утомительного труда, сокращаются сроки выполнения любых работ и операций, сокращается время на обработку документации и формирование любых отчетных документов, появляется возможность быстро проводить анализ хозяйственной деятельности в любых разрезах, упрощается оперативный учет, база данных всегда в актуальном состоянии, возможность одновременной работы с одной базой данных с нескольких рабочих мест.
Автоматизация теплового оборудования - нагревательные печи различного назначения;
- водонагревательные котлы для систем отопления и другого назначения;
- системы воздушного отопления офисных зданий и т.п.;
- Для всех этих видов нагревательного оборудования может применяться автоматизация на базе микропроцессорной техники. Основу таких систем автоматизации составляют программируемые контроллеры.
Система автоматизации нагревательной печи - Рассмотрим для примера систему автоматизации нагревательной печи, используемой на нефтеразработках.
- В основе системы лежит программируемый контроллер, ко входам которого подключены датчики пламени, температуры, давления, перепада давления, загазованности.
- К выходам подключены исполнительные механизмы – затворы на магистралях подачи топлива и воздуха к горелкам, устройство искрового розжига, вытяжной воздушный вентилятор. К контроллеру также подключен пульт ручного управления, с которого в любой момент можно вмешаться в работу системы. Кроме этого к контроллеру подключен дисплей, на котором показывается различная информация, как о контролируемых параметрах, так и о состоянии системы в целом на мнемосхеме.
- Контроллер управляет автоматическим розжигом печи, поддерживает на заданном уровне температуру и останавливает печь в случае отсутствия горения пламени, высокой загазованности в печи и помещении и включает дополнительные вентиляторы печи для продувки. Кроме этого, выдается аварийный сигнал в виде сирены и светового сигнала.
- При аварийной остановке запоминается причина остановки.
- Контроллер постоянно контролирует состояние электрических цепей датчиков и при обрыве также останавливает печь. Так же контролируется и силовая сеть 380В, при пропадании напряжения по фазам или целиком или перекосе фаз печь останавливается. Питание контроллера защищено источником бесперебойного питания.
- Контроллер имеет выход для подключения дистанционного контроля, управления и передачи информации на верхний уровень управления.
- Достижение максимальной эффективности в работе ЖКХ – одна из основных задач всех заинтересованных сторон. В этом отношении едва ли не самым проблемных сектором российской экономики всегда были энергоресурсы – их грамотное распределение, разумное потребление и точный учет. Нехозяйское отношение к газу, теплу, воде и электричеству, так часто подвергающееся критике, приводит к прямым убыткам.
- Такие примеры хорошо известны – это работа на полную мощность отопительных систем в теплое время года или освещение лестничных площадок, подъездов и прилегающих территорий в светлое время суток.
- Контроль над энергоресурсами – задача, которую можно решить с помощью автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП)
«Умный»дом САУ «Умный дом» - По всему объекту, который необходимо автоматизировать, раскидывается сеть различных датчиков и управляющих устройств. Мощность работы отопительной системы напрямую связывается с температурой воздуха снаружи и внутри отапливаемых помещений, работа освещения ставится в зависимость от времени суток и показаний датчиков освещенности, датчики утечки газа и воды соединяются с системами, блокирующими подачу этих ресурсов.
- Центральным элементом всей системы является контроллер, который работает в точном соответствии с теми алгоритмами, которые заложены в него разработчиками. Именно он определяет, какую температуру воздуха надо поддерживать в тех или иных помещениях, отключать ли освещение в выходные дни.
Как применяются компьютеры в сельском хозяйстве? - Сельскохозяйственный компьютер , предназначенный для применения в самых тяжелых условиях, сопутствующих сельскохозяйственным работам. Этот компьютер можно использовать как в ручном варианте, так и монтировать в автомобиль. C его помощью можно управлять сельскохозяйственными работами, просматривать карты полей, регистрировать различные данные о состоянии почвы и посаженных сельскохозяйственных культур и др.
Полностью герметичный и ударостойкий (выдерживает падение с высоты в 1,2 м); - функционирует от -30 до +60°С.
Автоматизация обработки деталей. Станки с ЧПУ
- Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) появились достаточно давно в середине ХХ века. Они родились благодаря развитию вычислительной техники и необходимости обрабатывать детали очень сложной формы с высокой точностью.
Например, детали для магнитопроводов ускорителей элементарных частиц, камеры установки для исследования термоядерного синтеза ТОКАМАК, гребных винтов кораблей, лопаток паровых и газовых турбин, сверление отверстий в печатных платах электронных устройств с высокой точностью координат и т.п. Вручную такие детали невозможно изготовить с нужной точностью. - В станках с ЧПУ для привода рабочих органов используются шаговые двигатели, угол поворота которых зависит от числа импульсов, поданных на обмотку двигателя.
- Они с высокой точностью перемещают, например, резец станка, обеспечивая точность обработки детали. Шаговыми двигателями и двигателем шпинделя управляет программируемый контроллер, в памяти которого заложена программа обработки конкретной детали.
- Сложные современные станки с ЧПУ снабжены еще и роботами – манипуляторами для смены инструмента и деталей.
- Станки с ЧПУ по виду обработки делятся так же, как и обычные металлорежущие станки : токарные, револьверные, фрезерные, расточные и т.п.
- Станки с ЧПУ достаточно дороги и применяются только там, где их применение необходимо, как правило, в серийных производствах, и где иначе нельзя добиться высокой точности изготовления.
- Перед началом обработки производится настройка положения рабочего инструмента по шаблонам, ввод программы обработки в память контроллера, наладка работы станка. И только после пробной удачной обработки детали запускается автоматический режим и обрабатывается серия деталей.
- Многие станки имеют системы автоматического контроля качества и точности обработки деталей. Периодически проверяется состояние резца и при необходимости резец заменяется. Резец устанавливается точно по шаблону, чтобы не пришлось снова перенастраивать станок.
Промышленные роботы. Поточные линии Промышленный робот - Робот — это машина, моделирующая деятельность человека, или отдельные его функции.
- Промышленный робот это механизм, который автоматически, в соответствие с заложенным алгоритмом, выполняет определенные движения и работу.
- Как правило, роботы выполняют однообразные операции на конвейерных линиях или поточных линиях. Например, подают деталь на станок, или снимают деталь со станка и передают его на транспортер или другой станок. Другой пример - сварочные роботы на конвейере сборки кузовов легковых автомобилей. Отдельный сварочный робот перемещает рабочую головку с электродами в нужную точку и выполняет рабочее действие – сжимает свариваемые детали. Происходит точечная контактная сварка. Роботы могут применяться и в особо опасных условиях.
- Промышленные роботы собирают из унифицированных деталей. У робота есть основной блок, в котором находится и управляющая ЭВМ. Этот блок также служит основанием робота. Далее имеется рабочая головка и механизм перемещения рабочей головки.
- Итак, алгоритм управления в памяти управляющей ЭВМ задает перемещение рабочей головки в нужную точку пространства. Робот начинает движение, при этом датчики показывают истинное положение рабочего органа.
- При достижении нужной точки движение прекращается и дается команда на выполнение рабочей операции (взять захватом деталь, например), датчики рабочего органа сигнализируют о выполнении, затем дается команда переместить рабочий орган в другую точку пространства и т.д. Вся работа робота разбита на простейшие операции, которые он выполняет последовательно. Часто нужны простые двух координатные роботы, у которых перемещение рабочего органа происходит в одной плоскости.
Машинное зрение - Современные роботы немыслимы без машинного зрения – систем, которые позволяют воспринимать и анализировать видеоинформацию – рабочее поле робота. Машинное зрение объединяет в одном изделии цветную либо монохромную цифровую камеру высокого разрешения с качественной оптикой и светодиодной матрицей подсветки, процессор и запоминающее устройство. Кроме этого, имеется программное обеспечение, обрабатывающее информацию с цифровой камеры.
- Большинство современных промышленных роботов являются представителями первого поколения. Они выполняют вспомогательные операции у прессов, станков, литейных машин и т.п. Для работы роботов первого поколения необходимо, чтобы среда, в которой они действуют, была определенным образом организована. Для этого требуется создание технологической оснастки, упорядочивающей положение заготовок или деталей, инструмента. Это накладывает ограничения на применение роботов, усложняет переналадку робота на новые операции.
- Адаптивные роботы применяются для более сложных операций, где трудно создать строго определенную обстановку. Они могут выполнять механическую сборку, сварку, окраску, сортировку деталей, работают с движущимся конвейером, осуществляют контроль качества и размеров изделий, а также выполняют другие технологические операции.
- Современный этап развития автоматизации производственных процессов характеризуется переходом от отдельных роботов к их групповому применению, созданию технологических участков, цехов и гибких автоматизированных производств (ГАП).
- Роботизированный технологический комплекс (РТК) представляет собой технологическое оборудование, оснащенное средствами числового программного управления и состоящее из одного или группы станков, промышленных роботов, транспортных и накопительных устройств, объединенных общей системой управления. РТК может функционировать автономно, но для включения комплекса в системы более высокого уровня - роботизированного технологического участка, цеха — должна быть предусмотрена возможность взаимосвязи системы управления РТК с системой управления верхнего уровня.
- Система управления РТК может быть построена на базе одной ЭВМ. В сложных комплексах могут применяться многопроцессорные системы, при построении которых наиболее широкое применение нашли микроЭВМ серии "Электроника.
- Роботизированный технологический участок (РТУ) состоит из нескольких РТК, объединенных автоматизированной транспортной системой со вспомогательным оборудованием и автоматизированной системой складирования. Работа технологического оборудования РТУ координируется системой группового управления от центральной ЭВМ.
- РТУ может обеспечивать комплексную обработку однотипных деталей с разной последовательностью операций или сборку узлов из различных деталей.
- Обычно РТУ состоит из нескольких станков с ЧПУ, загрузка которых осуществляется с помощью промышленных роботов (ПР). Перемещение заготовок между станками и автоматизированным складом осуществляется с помощью автоматизированной транспортной системы.
- Управление РТУ осуществляется центральной ЭВМ, информационная система которой соединена с соответствующими датчиками и выходами систем управления ПР и РТК. Та же ЭВМ осуществляет связь РТУ с вышестоящими системами управления.
Гибкое автоматизированное производство (ГАП) - Объединение РТУ с отдельными РТК и различными автоматизированными системами (АСУП, АСУТП, САПР и др.) привело к появлению гибкого автоматизированного производства.
- Под гибким автоматизированным производством (ГАП) понимают производственную единицу в виде линии, участка, цеха, завода, функционирующую на основе безлюдной или малолюдной технологии, в которой работа всего технологического оборудования, складских и транспортных систем, сборочных участков и других производственных компонентов координируются как единое целое с помощью многоуровневой микропроцессорной распределенной системы управления. Эта система обеспечивает изменения программы функционирования компонентов ГАП и тем самым быструю перестройку технологии при смене производственного задания.
Поточные линии - Поточные линии бывают: индивидуальные - для обработки одной детали; спаренные - для одновременной обработки 2 деталей; групповые - для одновременной обработки нескольких деталей или для их изготовления в определённой последовательности.
- При поточной сборке крупных объектов отдельные узлы и детали подаются в установленной последовательности, а монтаж ведут специализированные бригады, переходящие с одного объекта на другой. Закрепление за каждым станком и рабочим местом поточной линии определённых операций обусловливает необходимость приспосабливания оборудования и оснастки для постоянного выполнения рабочим этих операций, что обеспечивает высокую производительность труда и высокое качество работы.
- На предприятиях России в поточные линии обычно включаются все виды работ: механическая обработка, сварка, термическая обработка, прессовые операции, литьё под давлением и в кокиль, мойка, окраска и т.п., что учитывается при конструировании машин.
- Непрерывность процесса изготовления изделий в машиностроении обеспечивается соответствующей расстановкой оборудования в каждой поточной линии. и правильным взаимным расположением поточной линии обработки деталей и сборки изделий.
- Наиболее распространённый способ - перпендикулярное расположение линий сборки по отношению к поточным линиям обработки, когда оборудование последних операций обработки деталей примыкает к тем местам сборочной линии, где эти детали устанавливаются на собираемом изделии. Максимальный эффект поточная линия даёт при больших программах выпуска изделий.
- Однако поточные методы работы применяются также в серийном, мелкосерийном и даже в единичном производстве для изготовления деталей, требующихся на 1 изделие в большом количестве.
- Примерами поточных производств с автоматическими поточными линиями служат производство шарикоподшипников, спичек, лекарств и др.
|
|
|
Скачать 1.85 Mb.