Історія промислової автоматизації, характеристики, типи та застосування



The промислова автоматизація це технологія, що використовується, за допомогою систем контролю, таких як комп'ютери, роботи та інформаційні технології, для забезпечення можливості автоматичного функціонування різних машин і процесів у промисловості, без потреби в операторах людини.

Він прагне замінити прийняття рішень людьми та ручну діяльність командного реагування з використанням механізованого обладнання та команд логічного програмування..

Раніше мета автоматизації полягала в підвищенні продуктивності, оскільки автоматизовані системи можуть працювати 24 години на добу, а також скорочувати витрати, пов'язані з операторами-людьми, такими як зарплати та пільги..

Ця автоматизація була досягнута різними засобами, такими як механічні, гідравлічні, пневматичні, електричні, електронні та комп'ютерні пристрої, загалом поєднані один з одним.

Серед контролерів загального призначення для промислових процесів є: програмовані логічні контролери, незалежні модулі введення / виводу та комп'ютери.

Індекс

  • 1 Поточна ситуація
  • 2 Історія
    • 2.1 Промислова революція
    • 2.2 Ford Motor
    • 2.3 Досягнення ХХ століття
  • 3 Характеристики
    • 3.1 Зниження експлуатаційних витрат
    • 3.2 Висока продуктивність
    • 3.3 Висока якість
    • 3.4 Висока гнучкість
    • 3.5 Висока точність інформації
    • 3.6 Висока безпека
    • 3.7 Високі початкові витрати
  • 4 типи
    • 4.1 Виправлена ​​автоматизація
    • 4.2 Програмована автоматизація
    • 4.3 Гнучка автоматизація
  • 5 Програми
    • 5.1 Промисловість 4.0
    • 5.2 Промислова робототехніка
    • 5.3 Програмовані логічні контролери
  • 6 Приклади
    • 6.1 Автоматизація в Audi
    • 6.2 Автоматизована виробнича лінія
  • 7 Посилання

Поточна ситуація

Останнім часом індустріальна автоматизація виявила все більшу прийнятність у різних галузях промисловості через її величезні переваги у виробничому процесі, такі як підвищення продуктивності, якості, гнучкості та безпеки при низьких витратах..

Вона також має переваги в економії праці, витратах на електроенергію та матеріальних витратах, а також більшу точність вимірювань.

Важливою тенденцією є більш широке використання штучного зору для забезпечення функцій автоматичного контролю. Іншою тенденцією є постійне збільшення використання роботів.

Енергоефективність у промислових процесах стала одним з найвищих пріоритетів.

Наприклад, напівпровідникові компанії пропонують 8-бітові програми мікроконтролера, що знаходяться в системах керування двигуном та насосом загального призначення, для зниження енергоспоживання і, таким чином, підвищення ефективності.

Доповідь Світового банку за світовий розвиток за 2018 рік свідчить про те, що хоча промислова автоматизація витісняє працівників, інновації створюють нові галузі та робочі місця.

Історія

З моменту свого створення, промислова автоматизація досягла великих успіхів між видами діяльності, які раніше виконувалися вручну.

Промислова революція

Впровадження перших двигунів і парового двигуна створило нову вимогу до автоматичних систем управління, таких як регулятори температури і регулятори тиску.

У 1771 році була винайдена перша повністю автоматизована вертушка, яка працювала на гідравлічній потужності. У 1785 році був розроблений автоматичний млин, що став першим повністю автоматизованим промисловим процесом.

Ford Motor

У 1913 році компанія Ford Motor представила конвеєрну лінію для виробництва автомобілів, яка вважається однією з новаторських типів автоматизації в обробній промисловості..

До цього автомобіль був побудований командою кваліфікованих і некваліфікованих робітників. Автоматизація виробництва поліпшила показники виробництва Ford і збільшила прибуток.

Збірка і масове виробництво автомобілів були першими у світі. Зменшили час монтажу автомобіля з 12 годин на машину приблизно до півтори години.

Досягнення у 20-му столітті

Контрольні кімнати стали поширеними в 1920-х рр .. До початку 1930-х рр. Контроль процесу був тільки вкл / викл.

У 1930-х рр. Почали впроваджуватися контролери, здатні вносити розрахункові зміни у відповідь на відхилення від контрольної цифри.

Контрольні кімнати використовували кодовані кольорові ліхтарі для передачі сигналів працівникам заводу для внесення певних змін вручну.

Протягом 1930-х років Японія була лідером у розробці компонентів. Розроблено перший мікроперемикач, реле захисту та високоточний електричний таймер.

У 1945 році Японія ініціювала програму промислової реконструкції. Програма базувалася на нових технологіях, на відміну від застарілих методів, які використовували інші країни світу.

Японія стала світовим лідером в області промислової автоматизації. Автомобільні компанії, такі як Honda, Toyota і Nissan, можуть виробляти безліч надійних і якісних автомобілів.

Особливості

Механізація - це ручне керування завданням з використанням моторизованої техніки, але в залежності від прийняття людських рішень.

Автоматизація є додатковим кроком до механізації, оскільки вона замінює участь людини з використанням команд логічного програмування та потужної техніки.

Знизити експлуатаційні витрати

При промисловій автоматизації видатки на відпочинок, медичну допомогу та премії, пов'язані з працівниками, усуваються. Крім того, він не вимагає інших вигод, які мають працівники, такі як пенсійне забезпечення, бонуси тощо..

Хоча це пов'язано з високою початковою вартістю, це заощаджує місячну зарплату працівників, що призводить до суттєвої економії для компанії..

Витрати на технічне обслуговування, які пов'язані з обладнанням, що використовується для промислової автоматизації, нижчі, оскільки вони зазвичай не руйнуються. Якщо вони не виправдаються, тільки комп'ютерні та технічні інженери повинні відремонтувати його.

Висока продуктивність

Незважаючи на те, що багато компаній наймають сотні виробників, щоб запустити завод три зміни протягом максимум 24 годин, вони все ще повинні бути закриті на свята та обслуговування.

Промислова автоматизація відповідає завданням компанії, дозволяючи виробничому заводу працювати 24 години на добу, 7 днів на тиждень і 365 днів на рік. Це призводить до значного поліпшення продуктивності організації.

Висока якість

Автоматизація усуває помилку, пов'язану з людиною. Крім того, роботи не мають жодного типу виснаження, в результаті чого продукти рівномірної якості, навіть виготовлення в різний час.

Висока гнучкість

Якщо нове завдання буде додано до конвеєра, це буде потрібно для людини, що проводить тренування.

З іншого боку, роботи можуть бути запрограмовані на будь-яку роботу. Це робить процес виробництва більш гнучким.

Висока точність інформації

Зібрані автоматизовані дані дозволяють аналізувати ключову виробничу інформацію з великою точністю цих даних, знижуючи її вартість компіляції.

Це дозволяє приймати правильні рішення при спробі поліпшити процеси і зменшити відходи.

Висока безпека

Промислова автоматизація може зробити виробничу лінію безпечною для працівників, розгортаючи роботів для маневрування небезпечними ситуаціями.

Висока первісна вартість

Початкові інвестиції, пов'язані з переходом від виробничої лінії людини до автоматичної, дуже високі.

Крім того, підготовка працівників для обробки цього складного нового обладнання потребує значних витрат.

Типи

Виправлена ​​автоматизація

Він використовується для виконання повторюваних і фіксованих операцій з метою досягнення високих показників виробництва.

Він використовує обладнання спеціального призначення для автоматизації процесів фіксованої послідовності або операцій складання. Послідовність операцій визначається конфігурацією обладнання.

Запрограмовані команди містяться в машинах у вигляді передач, електропроводки та іншого обладнання, яке не може бути легко змінено з одного продукту на інший.

Ця форма автоматизації характеризується високими початковими інвестиціями та високими показниками виробництва. Тому він підходить для виробів, які виробляються у великих обсягах.

Програмована автоматизація

Це форма автоматизації для виготовлення виробів партіями. Продукція виробляється партіями від декількох десятків до декількох тисяч одиниць.

Для кожної нової партії виробниче обладнання повинно бути перепрограмоване, щоб адаптувати його до нового типу продукції. Таке перепрограмування вимагає часу, який має непродуктивний період часу, за яким йде виробництво для кожної партії.

Витрати на виробництво, як правило, нижчі, ніж у стаціонарній автоматизації, оскільки обладнання призначене для полегшення зміни продукту, замість того, щоб мати спеціалізацію продукту.

Прикладами такої системи автоматизації є машини з числовим керуванням, промислові роботи, сталеливарні заводи тощо..

Гнучка автоматизація

За допомогою цієї системи передбачено обладнання для автоматичного керування, що забезпечує велику гнучкість для внесення змін для кожного продукту. Це розширення програмируемой автоматизації.

Недоліком програмованої автоматизації є час, необхідний для перепрограмування виробничого обладнання для кожної нової партії продукту. Це втрачається час виробництва, який коштує дорого.

У гнучкій автоматизації перепрограмування здійснюється швидко і автоматично в комп'ютерному терміналі, без використання виробничого обладнання як такого.

Ці зміни здійснюються за допомогою інструкцій, наданих людськими операторами у вигляді кодів.

Отже, не потрібно групувати продукти в партіях. Він може виробляти суміш різних продуктів, одна за одною.

Програми

Промисловість 4.0

Підйом промислової автоматизації безпосередньо пов'язаний з "четвертою промисловою революцією", яка більш відома як "Промисловість 4.0". Родом з Німеччини, Industry 4.0 охоплює численні пристрої, концепції та машини.

Промисловість 4.0 працює з індустріальним Інтернетом речей, який є ідеальною інтеграцією різних фізичних об'єктів в Інтернеті, через віртуальне представлення, а також програмне / апаратне забезпечення для підключення для того, щоб додати поліпшення виробничих процесів..

Завдяки цим новим технологіям можна створити більш розумне, безпечне та просунуте виробництво. Відкрийте більш надійну, послідовну та ефективну виробничу платформу, ніж раніше.

Промисловість 4.0 охоплює багато галузей виробництва і продовжуватиме робити це з плином часу.

Промислова робототехніка

Промислова робототехніка - це галузь промислової автоматизації, яка допомагає в різних виробничих процесах, таких як обробка, зварювання, фарбування, складання та обробка матеріалів.

Промислові роботи використовують різні механічні, електричні та програмні системи для забезпечення високої точності і швидкості, що набагато перевищує будь-які людські характеристики.

Ці системи були переглянуті та вдосконалені до того, що один робот може працювати 24 години на добу з незначним або без підтримки. У 1997 році було використано 700 000 промислових роботів, кількість яких збільшилася до 1,8 млн. У 2017 році.

Програмовані логічні контролери

Промислова автоматизація включає програмовані логічні контролери (ПЛК) у виробничому процесі. Вони використовують систему обробки, що дозволяє змінювати управління входом і виходом за допомогою простого програмування.

PLC може приймати безліч входів і повертати різні логічні виходи. Пристрої введення є датчиками, а пристрої виведення є двигунами, клапанами і т.д..

ПЛК подібні до комп'ютерів. Однак, поки комп'ютери оптимізовані для розрахунків, ПЛК оптимізовані для виконання завдань керування та використання в промислових умовах.

Вони побудовані таким чином, що для обробки вібрацій, високих температур, вологості та шуму необхідні лише базові знання з програмування на основі логіки..

Найбільшою перевагою ПЛК є їхня гнучкість. Вони можуть працювати з різними системами управління. Вони роблять непотрібним перенастроювати систему для зміни системи управління. Така гнучкість робить їх вигідними для складних і різноманітних систем.

Приклади

В автомобільній промисловості монтаж поршнів в двигуні здійснювався вручну, з коефіцієнтом помилок 1-1,6%. Наразі таке ж завдання виконується з автоматизованою машиною, яка має рівень помилок 0,0001%.

Штучний інтелект (AI) використовується з робототехнікою для автоматичного маркування, використання роботизованих озброєнь як автоматичних аплікаторів міток, а також AI для виявлення продуктів, які потрібно позначити.

Автоматизація на Audi

На заводі Audi в Німеччині кількість роботів майже дорівнює 800 співробітникам. Вони роблять більшу частину важкої роботи, а також потенційно небезпечні зварні шви, так само як і нудно повторювані тести.

Серед переваг автоматизації у Audi набагато вища продуктивність і зниження вимог до працівників без навчання.

Роботи, що використовуються в Audi, не тільки несе відповідальність за небезпечну роботу, яку непрофесійні працівники робили раніше, але й збирають велику кількість даних, які можуть бути проаналізовані та використані для поліпшення роботи заводу..

Тим не менш, є ще завдання, які роботи не можуть виконувати, і люди краще підготовлені для обробки.

Приймаючи найнебезпечніші завдання та підвищуючи ефективність і продуктивність цих завдань, Audi може залучити більш висококваліфікованих і спеціалізованих працівників для виконання завдань, спрямованих на людину.

Автоматизована виробнича лінія

Він складається з ряду робочих станцій, з'єднаних системою передачі для переміщення частин між станціями.

Це приклад фіксованої автоматизації, оскільки ці лінії зазвичай налаштовані для тривалих виробничих циклів.

Кожна станція призначена для виконання певної операції обробки, так що шматок або виріб виробляється крок за кроком, коли він рухається вздовж лінії.

При нормальному функціонуванні лінії, частина обробляється в кожній станції, так що багато деталей обробляються одночасно, виробляючи готову деталь з кожним циклом лінії.

Різні операції, які відбуваються, повинні бути узгоджені та належним чином скоординовані так, щоб лінія працювала ефективно.

Сучасні автоматизовані лінії контролюються програмованими логічними контролерами. Вони можуть виконувати типи тимчасових і послідовних функцій, необхідних для їхньої роботи.

Список літератури

  1. Террі М. Брей (2018). Що таке промислова автоматизація? Впевнений контроль інк. Взятий з: surecontrols.com.
  2. Вікіпедія, вільна енциклопедія (2018). Автоматизація Взяті з сайту: en.wikipedia.org.
  3. Електричні технології (2018). Що таке промислова автоматизація | Типи промислової автоматизації. Взяті з: electricaltechnology.org.
  4. Unitronics (2018). Що таке промислова автоматизація? Взяті з: unitronicsplc.com.
  5. Енциклопедія Британіка (2018). Застосування автоматики та робототехніки. Взяті з: britannica.com.
  6. Адам Робінсон (2014). Промислова автоматизація: коротка історія виробництва та поточного стану та перспективи майбутнього. Cerasis Взяті з: cerasis.com.
  7. Eagle Technologies (2013). Автоматизація заводу, до німецького прикладу. Взяті з: eagletechnologies.com.