Čo je to priemyselná automatizácia? Typy, úrovne, výhody

V tomto článku uvidíme prehľad priemyselnej automatizácie, aké sú výhody nevýhod priemyselnej automatizácie, rôzne typy automatizačných systémov, rôzne úrovne v typickej aplikácii priemyselnej automatizácie a mnoho ďalších. Prehľad Úvod Čo je priemyselná automatizácia? Príklad na pochopenie Priemyselná automatizáciaMotivácia pre priemyselnú automatizáciu Úrovne procesu priemyselnej automatizácie Úroveň dohľadu Úroveň ovládania Úroveň poľa Úroveň poľa Typy systémov priemyselnej automatizácie Pevný automatizačný systém Programovateľný automatizačný systém Flexibilný automatizačný systém Integrovaný automatizačný systém Výhody a nevýhody priemyselnej automatizácie Výhody NevýhodyÚvod Úvod Od doby, kedy v Británii prebieha veľké množstvo priemyselných revolúcií, pomáhať ľuďom s rôznymi úlohami výroby. Priemyselný výrobný proces pozostáva zo série strojov, cez ktoré prechádza kombinácia surovín cez a transformovať na konečný produkt. Pojem „stroj“ tu môže byť čokoľvek ako motor, vŕtačka, dopravný pás atď. ktoré spadajú pod elektromechanické zariadenia alebo chemické stroje, ako sú pece, sušičky, chemické spaľovacie systémy atď. Dnes priemyselná automatizácia prevzala výrobný proces v priemyselných odvetviach a je veľmi ťažké predstaviť si výrobnú linku bez automatizačných systémov. Existuje niekoľko faktorov, ktoré vedú k implementácii automatizačného systému v priemyselnej výrobe, ako je požiadavka na vysokokvalitné produkty, vysoké očakávania v spoľahlivosti produktov, veľkoobjemová výroba atď. Čo je priemyselná automatizácia? Priemyselná automatizácia je proces obsluhy strojov a iných priemyselné zariadenia pomocou digitálneho logického programovania a zníženia ľudských zásahov do rozhodovania a manuálneho príkazového procesu pomocou mechanizovaného vybavenia. Vyššie uvedená definícia určite nie je jednoduchá na pochopenie, ale skúsme pochopiť, čo je priemyselná automatizácia pomoc malého príkladu. Príklad na pochopenie priemyselnej automatizácie Uvažujme o ručnom priemyselnom výrobnom procese, kde operátor sleduje teplotu pece. Predpokladajme, že úlohou je dosiahnuť určitú teplotu a udržiavať túto teplotu asi 30 minút. Obsluha teda musí najprv upraviť množstvo paliva do pece ovládaním ventilu, aby sa teplota zvýšila na požadované množstvo. Po dosiahnutí potrebnej teploty je potrebné ju udržiavať neustálym nastavovaním ventilu, tj buď zvýšiť alebo znížiť palivo v závislosti od teploty počas nasledujúcich 30 minút. Teraz, s priemyselnou automatizáciou, je celý proces postaraný bez pomoci operátora. Po prvé, v blízkosti pece je umiestnený teplotný senzor, ktorý hlási teplotu do počítača. Teraz je tu motorický ventil, ktorý je tiež riadený počítačom, pre prívod paliva do pece. Na základe údajov o teplote zo snímača počítač otvorí ventil, aby na začiatku umožnil viac paliva. Akonáhle sa dosiahne požadovaná teplota, ventil sa uzavrie. Počítač však môže ventil otvoriť alebo zatvoriť, a to aj v prípade, že umožní pretiecť najmenšie množstvo paliva, na základe údajov o teplote. Časovač v počítači bude indikovať, že po uplynutí 30 minút môže počítač úplne vypnúť systém. Vyššie uvedený príklad sa môže zdať nejasný, ale pomáha pochopiť, ako možno implementovať typický systém priemyselnej automatizácie. Vo vyššie uvedenom príklade sú absolútne nulové ľudské zásahy a celá úloha je kompletne vykonaná automatizačným systémom. Motivácia pre priemyselnú automatizáciu Termín automatizácia je vytvorený inžinierom z Ford Motor Company, ktorí boli priekopníkmi v priemyselnej automatizácii a výrobnej montážnej linke. . Na počiatku je priemyselný výrobný proces založený na očiach, rukách a mozgu pracovníka, na rozdiel od moderných senzorov, akčných členov a počítačov. Pôvodne bola implementácia automatizácie vo výrobnom procese zameraná na nahradenie ľudského pracovníka nezávislý stroj. Spočiatku museli byť tieto nezávislé stroje koordinované ľudským nadriadeným, aby bol výrobný proces hladký. Ale s technologickým vývojom v oblasti analógových a digitálnych riadiacich systémov, mikroprocesorov a PLC (programovateľných logických ovládačov) a rôznych senzorov je veľmi jednoduché synchronizovať niekoľko Nezávislé stroje a procesy a dosiahnuť skutočnú priemyselnú automatizáciu. S nárastom priemyselnej ekonomiky sa postupom času zmenili aj obchodné stratégie pre priemyselnú automatizáciu. V súčasnosti sú základnými motiváciami pre implementáciu priemyselnej automatizácie: zvýšenie výroby, zníženie nákladov, najmä nákladov na ľudí, zlepšenie kvality produktu, efektívne využitie surovín, zníženie spotreby energie, zvýšenie ziskov podnikovExistuje niekoľko sekundárnych motivácií pre použitie automatizácie v procese priemyselnej výroby ako zabezpečenie bezpečného prostredia pre operátora, zníženie znečistenia životného prostredia atď. Úrovne procesu priemyselnej automatizácie Existuje niekoľko spôsobov, ako opísať úrovne procesu priemyselnej automatizácie, ale najjednoduchším zo všetkých je nasledujúci hierarchický trojuholník troch úrovní reprezentácie procesu priemyselnej automatizácie. typická aplikácia pre priemyselnú automatizáciu. Úroveň supervízora Úroveň supervízora, ktorý sa nachádza na vrchole hierarchie, obvykle pozostáva z priemyselného počítača, ktorý je zvyčajne k dispozícii ako stolný počítač alebo panelový počítač alebo počítač namontovaný v stojane. Tieto PC bežia na štandardných operačných systémoch so špeciálnym softvérom, ktorý zvyčajne dodáva dodávateľ na riadenie priemyselných procesov. Hlavným účelom softvéru je vizualizácia a parametrizácia procesov. Na komunikáciu sa používa špeciálny priemyselný ethernet, ktorým môže byť gigabitová LAN alebo akákoľvek bezdrôtová topológia (WLAN). Úroveň riadeniaÚroveň riadenia je stredná úroveň v hierarchii a je to úroveň, na ktorej sa vykonávajú všetky programy súvisiace s automatizáciou. Na tento účel sa vo všeobecnosti používajú programovateľné logické radiče alebo PLC, ktoré poskytujú výpočtovú schopnosť v reálnom čase. PLC sú zvyčajne implementované pomocou 16-bitových alebo 32-bitových mikrokontrolérov a bežia na proprietárnom operačnom systéme, aby spĺňali požiadavky v reálnom čase. PLC môžu byť tiež prepojené s niekoľkými I/O zariadeniami a môžu komunikovať prostredníctvom rôznych komunikačných protokolov, ako je CAN. Úroveň poľa Koncové zariadenia, ako sú senzory a ovládače, sú v hierarchii kategorizované do úrovne poľa. Senzory ako teplota, optika, tlak atď. a akčné členy ako motory, ventily, spínače atď. sú prepojené s PLC cez prevádzkovú zbernicu a komunikácia medzi zariadením Field Level a jeho zodpovedajúcim PLC je zvyčajne založená na pripojení bod-bod. Na komunikáciu sa používajú drôtové aj bezdrôtové siete a pomocou tejto komunikácie môže PLC tiež diagnostikovať a parametrizovať rôzne komponenty. Procesný systém priemyselnej automatizácie navyše vyžaduje dva hlavné systémy. Sú to: Priemyselné napájanie Bezpečnosť a ochrana Požiadavky na napájanie rôznych systémov na rôznych úrovniach hierarchie môžu byť extrémne odlišné. Napríklad PLC zvyčajne bežia na 24 V DC, zatiaľ čo ťažké motory bežia buď na 1-fázový alebo 3-fázový striedavý prúd. Pre bezproblémovú prevádzku je teda potrebný široký rozsah správneho vstupného napájania. Okrem toho by softvér používaný na riadenie PLC mal byť zabezpečený, pretože ho možno ľahko upraviť alebo poškodiť. Vzhľadom na všetky vyššie uvedené úrovne a ich zodpovedajúce komponenty bude mať typický systém priemyselnej automatizácie nasledujúcu štruktúru. Systémy priemyselnej automatizácie Teraz, keď sme sa trochu pozreli na usporiadanie typického systému priemyselnej automatizácie, pristúpme k diskusii o rôznych typoch systémov priemyselnej automatizácie. Systémy priemyselnej automatizácie sa zvyčajne kategorizujú do štyroch typov. Pevný automatizačný systémProgramovateľný automatizačný systémFlexibilný automatizačný systémIntegrovaný automatizačný systémPevný automatizačný systémV systéme fixnej ​​automatizácie je výrobné zariadenie fixné s pevným súborom operácií alebo úloh a zriedkavo dochádza k zmenám týchto operácií. Pevný automatizačný systém sa zvyčajne používa v procesoch s nepretržitým tokom, ako sú dopravníky a systémy hromadnej výroby. Programovateľný automatizačný systém V programovateľnom automatizačnom systéme možno pomocou elektronických ovládacích prvkov meniť postupnosť operácií, ako aj konfiguráciu strojového zariadenia. Tento systém vyžaduje značné množstvo času a úsilia na preprogramovanie strojov a zvyčajne sa používa pri sériovej výrobe. Flexibilný automatizačný systém Flexibilný automatizačný systém je zvyčajne vždy riadený počítačmi a často sa implementuje tam, kde sa výrobok často líši. CNC stroje sú najlepším príkladom tohto systému. Kód zadaný operátorom počítaču je jedinečný pre konkrétnu zákazku a na základe kódu stroj získava potrebné nástroje a vybavenie pre výrobu. Integrovaný automatizačný systémIntegrovaný automatizačný systém je súbor nezávislých strojov, procesov a údajov, všetky pracujú synchrónne pod velením jediného riadiaceho systému na implementáciu automatizačného systému výrobného procesu. CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), počítačom riadené nástroje a stroje, roboty, žeriavy a dopravníky sú integrované pomocou komplexného plánovania a riadenia výroby. prácu možno jednoducho nahradiť. Obsluha sa môže vyhnúť práci v nebezpečných výrobných prostrediach s extrémnymi teplotami, znečistením, omamnými prvkami alebo rádioaktívnymi látkami. Úlohy, ktoré sú pre typického ľudského operátora náročné, sa dajú ľahko vykonať. Tieto úlohy zahŕňajú zdvíhanie ťažkých a veľkých bremien, prácu s extrémne malými predmetmi atď. Výroba je vždy rýchlejšia a cena produktu je výrazne nižšia (v porovnaní s rovnakým produktom, ktorý sa vyrába s manuálnou prevádzkou). Je možné vykonať niekoľko kontrol kvality integrovaná do výrobného procesu, aby sa zabezpečila konzistentnosť a jednotnosť.Ekonomika odvetvia sa môže výrazne zlepšiť, čo má priamy vplyv na životnú úroveň.NevýhodyStrata pracovných miest. Keďže väčšinu práce vykonávajú stroje, nároky na manuálnu prácu sú veľmi menšie. Všetky požadované úlohy nie je možné automatizovať pomocou súčasnej technológie. Napríklad výrobky s nepravidelnými tvarmi a veľkosťami je najlepšie ponechať na ručnú montáž. (Zdá sa, že tento trend sa mení s pokročilými počítačmi a algoritmami). Pre určité procesy je možné použiť automatizáciu, napr.

Zanechajte správu 

zoznam správ