Основные определения и задачи автоматизации производства.



Механизация производственного процесса – применение энергии неживой природы в производственном процессе (ПП) или его составных частях, полностью управляемых людьми, и осуществляемое в целях сокращения трудовых затрат и улучшения условий производства.

Автоматизация производственного процесса – применение энергии неживой природы в производственном процессе или его составных частях для их выполнения и управления ими без непосредственного участия человека.

Автоматическими называются процесс, оборудование или производство, не требующие присутствия человека в течение определенного промежутка времени для выполнения ряда повторяющихся рабочих циклов.

Автоматизированным называется такой процесс, часть которого выполняется автоматически, а другая часть требует присутствие рабочего.

Автомат – самостоятельно действующее устройство или совокупность устройств, выполняющее по заданной программе без непосредственного участия человека процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации.

Полуавтомат - это такое устройство, для возобновления рабочего цикла которого требуется вмешательство рабочего.

Рабочий цикл – это последовательность автоматически выполняемых запрограммированных действий.

Уровень АПП определяется необходимой долей участия оператора в управлении этим процессом. Различают автоматизацию производства трех уровней:


  1. Частичная автоматизация – это автоматизация отдельных операций технологического процесса (применение станков с ЧПУ).

  2. Комплексная автоматизация – это АПП изготовления деталей и сборки с использованием автоматических систем машин (автоматическая линия (АЛ), гибкие производственные системы (ГПС)).

  3. Полная автоматизация – это высшая ступень автоматизации, где все функции изготовления, контроля и управления производством выполняются автоматически (автоматический цех, завод). При полной автоматизации присутствие человека не требуется (безлюдный режим работы – это такая степень автоматизации, при которой станок, производственный участок, цех или весь завод могут работать автоматически в течение хотя бы одной смены без участия человека).


Технико-экономические преимущества автоматически управляемых производственных систем по сравнению с ручным управлением следующие:


  1. более высокое быстродействие, позволяющее повышать скорости протекания производственных процессов, а, следовательно, повышать производительность производственного оборудования.

  2. более высокое и стабильное качество управления процессами, обеспечивающее высокое качество продукции при более экономном расходовании материалов и энергии.

  3. возможность работы автоматов в тяжелых, вредных и опасных для человека условиях.

  4. стабильность ритма работы, возможность длительной работы без перерыва вследствие отсутствия утомляемости, присущей человеку.

  5. сокращение периодов времени от начала проектирования до начала выпуска продукции.

  6. возможность расширения производства без увеличения трудовых ресурсов.


Повышение производительности труда при автоматическом производстве достигается следующим образом:


  1. полным использованием календарного времени при круглосуточной автоматической работе оборудования

  2. повышением скорости протекания процессов, которые не ограничиваются возможностями человека.

  3. высвобождением обслуживающего персонала.


Автоматическое регулирование процесса предотвращает потери вследствие поломок инструмента и вынужденного простоя оборудования.

Автоматизация проектирования и изготовления продукции с использованием ЭВМ позволяет значительно сократить количество бумажных документов (чертежей, схем, графиков), необходимых в неавтоматизированном производстве.

 

Классификация элементов автоматики.

Элементы автоматики чрезвычайно разнообразны по выполняемым функциям, конструкции, принципу действия, характеристикам, физической природе преобразуемых сигналов и т.д.

1) В зависимости от того, как элементы получают энергию, необходимую для преобразования входных сигналов, они делятся на пассивные и активные.

Пассивные элементы автоматики – это элементы, у которых входное воздействие (сигнал хвх) преобразуется в выходное воздействие (сигнал хвых) за счёт энергии входного сигнала (например, редуктор).

Активные элементы автоматики для преобразования входного сигнала используют энергию от вспомогательного источника (например, двигатель, усилитель).

2) В зависимости от энергии на входе и выходе элементы автоматики подразделяются на:

  • электрические;
  • гидравлические;
  • пневматические;
  • механические;
  • комбинированные.

3) По выполняемым функциям в системах регулирования и управления элементы автоматики подразделяются на:

  • датчики;
  • усилители;
  • исполнительные устройства;
  • реле;
  • вычислительные элементы;
  • согласующие элементы;
  • вспомогательные элементы и т.д.

Датчики воспринимают поступающую на их вход информацию об управляемой величине объекта управления и преобразуют её в форму, удобную для дальнейшего использования в устройстве автоматического управления. Большинство датчиков преобразует входной неэлектрический сигнал хвх в выходной электрический сигнал хвых. В зависимости от вида входного неэлектрического сигнала хвх выделяют:

  • датчики механических величин (датчики перемещения, датчики скорости, датчики ускорения и т.д.);
  • датчики тепловых величин (датчики температуры);
  • датчики оптических величин (датчики излучения) и т.д.

Часто применяются датчики с двойным преобразованием сигнала, например, входной неэлектрический сигнал хвх сначала преобразуется в перемещение, а затем перемещение преобразуется в выходной электрический сигнал хвых.

Так, например, в системе автоматического регулирования высоты полёта самолёта, изменение барометрического давления, возникающее при изменении высоты полёта, преобразуется сначала в механическое перемещение центра анероидной коробки, а затем в напряжение, измеряемое с помощью потенциометра.

Усилители - это элементы автоматики, которые осуществляют количественное преобразование, усиление мощности входного сигнала хвх. В некоторых случаях одновременно с количественным преобразованием, усилители осуществляют и качественное преобразование (например, преобразование постоянного тока в переменный, в пневматических и гидравлических усилителях осуществляется преобразование перемещения в изменение давления).

В зависимости от вида энергии, получаемой усилителем, последние делятся на:

  • электрические;
  • гидравлические;
  • пневматические;
  • электрогидравлические;
  • электропневматические.

Наибольшее распространение получили электрические усилители, имеющие высокую чувствительность, большой коэффициент усиления и удобные в эксплуатации.

Исполнительные устройства относятся к элементам автоматики, создающим управляющие воздействия на объект управления. Они изменяют состояние или положение регулирующего органа объекта таким образом, чтобы регулируемый параметр соответствовал заданному значению. К исполнительным устройствам, создающим управляющее воздействие в виде силы или вращающего момента, относятся силовые электромагниты, электромагнитные муфты, двигатели.

Двигатели в зависимости от вида применяемой для работы энергии могут быть:

  • электрическими;
  • гидравлическими;
  • пневматическими.