Co je průmyslová automatizace? Typy, úrovně, výhody

V tomto článku uvidíme přehled průmyslové automatizace, jaké jsou výhody nevýhod průmyslové automatizace, různé typy automatizačních systémů, různé úrovně v typické průmyslové automatizační aplikaci a mnoho dalších. Úvod do představy Co je průmyslová automatizace? Průmyslová automatizaceMotivace pro průmyslovou automatizaci Úrovně procesů průmyslové automatizace Úroveň supervizora Úroveň řízení Úroveň pole Úroveň polí Typy systémů průmyslové automatizace Systém fixní automatizace Programovatelný automatizační systém Flexibilní automatizační systém Integrovaný automatizační systém Výhody a nevýhody průmyslové automatizace Výhody Nevýhody Úvod Úvod Od doby, kdy se v Británii neustále vyvíjelo období průmyslové revoluce pomáhat lidem s různými úkoly výroby. Průmyslový výrobní proces se skládá ze série strojů, přes které jde kombinace surovin přecházet a transformovat do konečného produktu. Zde výraz „stroj“ může být cokoli jako motor, vrtačka, dopravní pás atd. které spadají pod elektromechanická zařízení nebo chemické stroje, jako jsou trouby, sušičky, chemické spalovací systémy atd. Dnes průmyslová automatizace převzala výrobní proces v průmyslových odvětvích a je velmi obtížné si představit výrobní linku bez automatizačních systémů. Existuje několik faktorů, které vedou k implementaci automatizačního systému v průmyslové výrobě, jako je požadavek na vysoce kvalitní výrobky, vysoká očekávání ve spolehlivosti produktů, velkoobjemová výroba atd. Co je to průmyslová automatizace? Průmyslová automatizace je proces obsluhy strojů a dalších průmyslová zařízení pomocí digitálního logického programování a omezení lidských zásahů do rozhodovacího a manuálního příkazového procesu pomocí mechanizovaného zařízení. Výše ​​uvedená definice rozhodně není jednoduchá na pochopení, ale pokusme se pochopit, s čím je průmyslová automatizace pomocí malého příkladu. Příklad k porozumění průmyslové automatizaci Zvažte ruční průmyslový výrobní proces, kde operátor sleduje teplotu trouby. Předpokládejme, že úkolem je dosáhnout určité teploty a udržovat tuto teplotu po dobu asi 30 minut. Operátor tedy musí nejprve upravit množství paliva do trouby ovládáním ventilu, aby se teplota zvýšila na požadované množství. Jakmile je dosaženo požadované teploty, musí být udržována neustálým nastavováním ventilu, tj buď zvýšit nebo snížit palivo v závislosti na teplotě na příštích 30 minut. Nyní je s průmyslovou automatizací celý proces zajištěn bez pomoci obsluhy. V blízkosti pece je umístěno teplotní čidlo, které hlásí teplotu do počítače. Nyní je k dispozici motorový ventil, který je také řízen počítačem, pro dodávku paliva do trouby. Na základě odečtů teploty ze senzoru počítač otevře ventil, aby bylo na začátku umožněno více paliva. Jakmile je dosaženo požadované teploty, ventil se vypne. Počítač však může ventil otevřít nebo zavřít, a to i za účelem průtoku nejmenšího množství paliva na základě odečtů teploty. Časovač v počítači indikuje, že po uplynutí 30 minut počítač úplně vypne systém. Výše ​​uvedený příklad se může zdát vágní, ale pomáhá pochopit, jak lze implementovat typický systém průmyslové automatizace. Ve výše uvedeném příkladu jsou naprosto nulové lidské zásahy a celý úkol je plně prováděn automatizačním systémem. Motivace pro průmyslovou automatizaci Termín automatizace je vytvořen inženýrem z Ford Motor Company, kteří byli průkopníky v oblasti průmyslové automatizace a výrobní montážní linky . Na začátku je průmyslový výrobní proces založen na očích, rukou a mozku pracovníka, na rozdíl od moderních senzorů, akčních členů a počítačů. Původně je implementace automatizace ve výrobním procesu zaměřena na nahrazení lidského pracovníka nezávislý stroj. Zpočátku musel tyto nezávislé stroje koordinovat lidský supervizor pro hladký výrobní proces, ale s technologickým vývojem analogových a digitálních řídicích systémů, mikroprocesorů a PLC (programovatelných logických automatů) a různých senzorů je velmi snadné synchronizovat několik nezávislých strojů a procesů a dosáhnout skutečné průmyslové automatizace. S nárůstem průmyslové ekonomiky se v průběhu času měnily i obchodní strategie průmyslové automatizace. V současné době jsou základními motivy pro zavádění průmyslové automatizace: Zvýšení výroby Snížení nákladů, zejména nákladů souvisejících s lidmi Zlepšení kvality produktu Efektivní využívání surovin Snížení spotřeby energie Zvýšení zisku z podnikání Existuje několik sekundárních motivací pro použití automatizace v procesu průmyslové výroby jako zajištění bezpečného prostředí pro operátora, snížení znečištění životního prostředí atd. Úrovně procesu průmyslové automatizace Existuje několik způsobů, jak popsat úrovně procesu průmyslové automatizace, ale nejjednodušší ze všeho je následující hierarchický trojúhelník tříúrovňové reprezentace typická aplikace pro průmyslovou automatizaci. Úroveň supervizora Na nejvyšší úrovni hierarchie se supervizorská úroveň obvykle skládá z průmyslového počítače, který je obvykle k dispozici jako stolní počítač nebo panelový počítač nebo počítač namontovaný na stojanu. Tyto počítače běží na standardních operačních systémech se speciálním softwarem, který obvykle poskytuje dodavatel pro řízení průmyslových procesů. Hlavním účelem softwaru je vizualizace procesů a parametrizace. Ke komunikaci se používá speciální průmyslový ethernet, což může být Gigabit LAN nebo jakákoli bezdrátová topologie (WLAN). Úroveň ovládání Řídicí úroveň je střední úroveň v hierarchii a na této úrovni se provádějí všechny programy související s automatizací. Za tímto účelem se obecně používají programovatelné logické řadiče nebo PLC, které poskytují výpočetní schopnost v reálném čase. PLC jsou obvykle implementovány pomocí 16bitových nebo 32bitových mikrokontrolérů a běží na proprietárním operačním systému, aby splňovaly požadavky v reálném čase. PLC lze také propojit s několika I/O zařízeními a mohou komunikovat prostřednictvím různých komunikačních protokolů, jako je CAN. Úroveň pole Koncová zařízení, jako jsou senzory a akční členy, jsou v hierarchii zařazena do úrovně pole. Senzory jako teplota, optika, tlak atd. a akční členy jako motory, ventily, spínače atd. jsou propojeny s PLC prostřednictvím sběrnice Fieldbus a komunikace mezi zařízením Field Level a jeho odpovídajícím PLC je obvykle založena na spojení point-to-point. Ke komunikaci se používají kabelové i bezdrátové sítě a pomocí této komunikace může PLC také diagnostikovat a parametrizovat různé komponenty. Systém průmyslových automatizačních procesů navíc vyžaduje také dva hlavní systémy. Jsou to: Průmyslové napájení Zabezpečení a ochrana Požadavky na napájení různých systémů na různých úrovních hierarchie se mohou velmi lišit. Například PLC obvykle běží na 24 V DC, zatímco těžké motory běží na 1fázovém nebo 3fázovém střídavém proudu. Pro bezproblémový provoz je tedy zapotřebí široký rozsah správného napájecího zdroje. Kromě toho by mělo existovat zabezpečení softwaru používaného k řízení PLC, protože jej lze snadno upravit nebo poškodit. Vzhledem k výše uvedeným úrovním a jejich odpovídajícím komponentám bude mít typický systém průmyslové automatizace následující strukturu. Průmyslové automatizační systémy Nyní, když jsme viděli něco o rozložení typického systému průmyslové automatizace, pokračujme v diskusi o různých typech průmyslových automatizačních systémů. Průmyslové automatizační systémy jsou obvykle rozděleny do čtyř typů. Pevný automatizační systém Programovatelný automatizační systém Flexibilní automatizační systém Integrovaný automatizační systém Pevný automatizační systém V pevném automatizačním systému je výrobní zařízení zafixováno pevnou sadou operací nebo úkolů a jen zřídka dochází k jakýmkoli změnám těchto operací. Fixed Automation System se obvykle používá v procesech s kontinuálním tokem, jako jsou dopravníky a systémy hromadné výroby. Programovatelný automatizační systém V Programmable Automation System lze sekvenci operací a konfiguraci strojního zařízení měnit pomocí elektronických ovládacích prvků. Tento systém vyžaduje značné množství času a úsilí na přeprogramování strojů a obvykle se používá při výrobě dávkových procesů. Flexibilní automatizační systém Flexibilní automatizační systém je obvykle vždy řízen počítači a je často implementován tam, kde se produkt často mění. Příkladem tohoto systému jsou CNC stroje. Kód daný operátorem počítači je jedinečný pro konkrétní úlohu a na základě kódu stroj získává potřebné nástroje a vybavení pro výrobu. Integrovaný automatizační systém Integrovaný automatizační systém je sada nezávislých strojů, procesů a dat, všichni pracují synchronně pod velením jediného řídicího systému pro implementaci automatizačního systému výrobního procesu. CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), počítačem řízené nástroje a stroje, roboti, jeřáby a dopravníky jsou integrovány pomocí komplexního plánování a řízení výroby. Výhody a nevýhody průmyslové automatizace Výhody Úloha prováděná lidskými operátory zahrnující únavné fyzické Lidská obsluha se může vyhnout práci v nebezpečných výrobních prostředích s extrémními teplotami, znečištěním, opojnými prvky nebo radioaktivními látkami. Úkoly, které jsou pro běžného lidského operátora obtížné, lze snadno zvládnout. Mezi tyto úkoly patří zvedání těžkých a velkých břemen, práce s extrémně malými předměty atd. Výroba je vždy rychlejší a náklady na výrobek jsou výrazně nižší (ve srovnání se stejným výrobkem, který se vyrábí s ručním ovládáním). Lze provést několik kontrol kvality integrovány do výrobního procesu, aby poskytovaly konzistenci a jednotnost. Ekonomiku průmyslu lze výrazně zlepšit, což má přímý dopad na životní úroveň. NevýhodyZtráta pracovních míst. Vzhledem k tomu, že většinu práce provádějí stroje, je požadavek na manuální práci mnohem menší. Všechny požadované úkoly nelze pomocí současné technologie automatizovat. Například výrobky s nepravidelnými tvary a velikostmi jsou nejlépe ponechány pro ruční montáž. (Zdá se, že se tento trend mění s pokročilými počítači a algoritmy.) Je možné použít automatizaci pro určitý proces, tj.

Zanechat vzkaz 

Seznam zpráv