Mi az ipari automatizálás? Típusok, szintek, előnyök

Ebben a cikkben az ipari automatizálás áttekintését fogjuk látni, milyen előnyei vannak az ipari automatizálás hátrányainak, a különböző típusú automatizálási rendszereknek, a tipikus ipari automatizálási alkalmazások különböző szintjeinek és még sok másnak. Ipari automatizálás Motiváció az ipari automatizáláshoz Ipari automatizálási folyamat szintjei Felügyeleti szint Ellenőrzési szint Mezőszint Az ipari automatizálási rendszerek típusai Rögzített automatizálási rendszer Programozható automatizálási rendszer Rugalmas automatizálási rendszer Integrált automatizálási rendszer Az ipari automatizálás előnyei és hátrányai Előnyök Hátrányok Bevezetés hogy segítse az embereket a különböző termelési feladatokban. Az ipari termelési folyamat gépek sorozatából áll, amelyeken keresztül a nyersanyagok kombinációja megy végbe. és átalakul a végtermékké. Itt a „gép” kifejezés lehet bármi, például motor, fúró, szállítószalag stb. amelyek elektromechanikus eszközök vagy vegyi gépek, például sütők, szárítók, vegyi égetési rendszerek stb. hatálya alá tartoznak. Ma az ipari automatizálás átvette a termelési folyamatot az iparban, és nagyon nehéz elképzelni egy gyártósort automatizálási rendszerek nélkül. Számos tényező vezet az automatizálási rendszer bevezetéséhez az ipari termelésben, mint például a kiváló minőségű termékek követelményei, a termékek megbízhatóságával kapcsolatos nagy elvárások, a nagy mennyiségű termelés stb. Mi az ipari automatizálás? ipari berendezések a digitális logikai programozás segítségével, és a gépi berendezések segítségével csökkentik az emberi beavatkozást a döntéshozatalba és a kézi parancskezelési folyamatba. A fenti definíciót biztosan nem egyszerű megérteni, de próbáljuk megérteni, hogy mi az ipari automatizálás egy kis példa segítségével.Példa az ipari automatizálás megértésére Tekintsünk egy kézi ipari gyártási folyamatot, ahol a kezelő egy sütő hőmérsékletét figyeli. Tegyük fel, hogy a feladat egy bizonyos hőmérséklet elérése és ezen a hőmérsékleten tartása körülbelül 30 percig. Tehát a kezelőnek először be kell állítania az üzemanyag mennyiségét a sütőbe egy szelep vezérlésével, hogy a hőmérsékletet a kívánt mennyiségre emelje. A szükséges hőmérséklet elérése után azt a szelep folyamatos állításával kell fenntartani, pl a következő 30 percben a hőmérséklettől függően növelje vagy csökkentse az üzemanyag mennyiségét. Az ipari automatizálásnak köszönhetően az egész folyamat kezelő segítsége nélkül zajlik. Először is, a sütő közelében egy hőmérséklet -érzékelő található, amely a hőmérsékletet egy számítógépnek jelzi. Most van egy motoros szelep, amelyet a számítógép is vezérel, hogy a sütőbe juttassa az üzemanyagot. Az érzékelő hőmérséklet -leolvasása alapján a számítógép kinyitja a szelepet, hogy több üzemanyag legyen az elején. A kívánt hőmérséklet elérése után a szelep elzár. De a számítógép kinyithatja vagy bezárhatja a szelepet, még a legalacsonyabb mennyiségű üzemanyag áramlása érdekében is, a hőmérséklet leolvasása alapján. A számítógép időzítője jelzi, ha 30 perc eltelt, és a számítógép teljesen leállíthatja a rendszert. A fenti példa homályosnak tűnhet, de segít megérteni egy tipikus ipari automatizálási rendszer megvalósítását. A fenti példában teljesen nulla emberi beavatkozás történik, és az egész feladatot teljes mértékben az automatizálási rendszer végzi. Az ipari automatizálás motivációjaAz automatizálás kifejezést a Ford Motor Company mérnöke alkotta meg, aki úttörő volt az ipari automatizálás és a gyártási összeszerelő sor területén. . Kezdetben az ipari termelési folyamat a dolgozók szemén, kezén és agyán alapul, ellentétben a modern érzékelőkkel, működtetőkkel és számítógépekkel. Eredetileg az automatizálás a termelési folyamatokban arra irányult, hogy az emberi munkavállalót helyettesítsék független gép. Kezdetben ezeket a független gépeket emberi felügyelőnek kellett koordinálnia a zökkenőmentes gyártási folyamat érdekében. De az analóg és digitális vezérlőrendszerek, mikroprocesszorok és PLC -k (programozható logikai vezérlők), valamint a különböző érzékelők technológiai fejlődésével nagyon egyszerűvé vált több szinkronizálása független gépeket és folyamatokat, és valódi ipari automatizációt érhet el. Az ipari gazdaság térnyerésével az ipari automatizálás üzleti stratégiái is változtak az idők során. Napjainkban az ipari automatizálás megvalósításának alapvető motivációi a következők: Növelje a termelést Költségcsökkentés, különösen az emberrel kapcsolatos költségek A termék minőségének javítása Hatékony nyersanyag-felhasználás Csökkentse az energiafogyasztást Növelje az üzleti nyereséget Az ipari termelésben az automatizálás néhány másodlagos motivációval rendelkezik mint például a biztonságos környezet biztosítása a kezelő számára, a környezetszennyezés csökkentése stb. Az ipari automatizálási folyamat szintjei Az ipari automatizálási folyamat szintjeinek leírására többféle módszer létezik, de a legegyszerűbb az alábbi hierarchikus háromszög, amely háromszintű tipikus ipari automatizálási alkalmazás. Felügyelői szintA hierarchia tetején található felügyelői szint általában egy ipari PC-ből áll, amely általában asztali PC-ként vagy panelszámítógépként vagy rackbe szerelt PC-ként kapható. Ezek a számítógépek szabványos operációs rendszereken futnak, speciális szoftverrel, amelyet általában a szállító biztosít az ipari folyamatvezérléshez. A szoftver fő célja a folyamat vizualizálása és paraméterezése. A kommunikációhoz speciális ipari ethernetet használnak, amely lehet gigabites LAN vagy bármilyen vezeték nélküli topológia (WLAN). Vezérlési szint A vezérlési szint a hierarchia középső szintje, és ezen a szinten hajtják végre az összes automatizálással kapcsolatos programot. Ebből a célból általában programozható logikai vezérlőket vagy PLC-ket használnak, amelyek valós idejű számítási képességet biztosítanak. A PLC-ket általában 16 vagy 32 bites mikrovezérlők segítségével valósítják meg, és saját operációs rendszeren futnak, hogy megfeleljenek a valós idejű követelményeknek. A PLC-k ezenkívül több I/O eszközzel is összekapcsolhatók, és különféle kommunikációs protokollokon, például CAN-on keresztül tudnak kommunikálni. Field LevelA végberendezések, mint például az érzékelők és a működtetők a hierarchiában a Field Level kategóriába vannak sorolva. Az érzékelők, mint a hőmérséklet, az optikai, a nyomás stb. és hajtóművek, például motorok, szelepek, kapcsolók stb. terepi buszon keresztül kapcsolódnak a PLC-hez, és a Field Level eszköz és a megfelelő PLC közötti kommunikáció általában pont-pont kapcsolaton alapul. Mind a vezetékes, mind a vezeték nélküli hálózatokat használják a kommunikációhoz, és a PLC különböző komponensek diagnosztizálására és paraméterezésére is. Ezenkívül egy ipari automatizálási folyamatrendszerhez két nagy rendszer is szükséges. Ezek a következők: Ipari tápegység Biztonság és védelem A különböző rendszerek energiaszükséglete a hierarchia különböző szintjein rendkívül eltérő lehet. Például a PLC-k általában 24 V egyenfeszültségről, míg a nehéz motorok 1-fázisú vagy 3-fázisú váltakozó áramról működnek. Tehát a problémamentes működéshez megfelelő bemeneti tápegység széles skálája szükséges. Ezenkívül biztonságot kell nyújtani a PLC-k vezérlésére használt szoftver számára, mivel könnyen módosítható vagy megsérülhet. Tekintettel az összes fent említett szintre és azok megfelelő összetevőire, egy tipikus ipari automatizálási rendszer a következő felépítésű lesz. Ipari automatizálási rendszerekMost, hogy egy keveset láttunk egy tipikus ipari automatizálási rendszer elrendezéséről, folytassuk az ipari automatizálási rendszerek különböző típusainak tárgyalását. Az ipari automatizálási rendszereket általában négy típusba sorolják. Rögzített automatizálási rendszer Programozható automatizálási rendszer Rugalmas automatizálási rendszer Integrált automatizálási rendszer Rögzített automatizálási rendszer Rögzített automatizálási rendszerben a gyártóberendezéseket rögzített műveletek vagy feladatok rögzítik, és ezekben a műveletekben ritkán vannak változások. A rögzített automatizálási rendszert általában folyamatos áramlási folyamatokban használják, mint például szállítószalagok és tömegtermelési rendszerek. Programozható automatizálási rendszer A programozható automatizálási rendszerben a műveletek sorrendje, valamint a gépek konfigurációja elektronikus vezérléssel módosítható. Ez a rendszer jelentős időt és erőfeszítést igényel a gépek újraprogramozásához, és általában a kötegelt folyamatok gyártásához használják. Rugalmas automatizálási rendszer A CNC gépek a legjobb példa erre a rendszerre. A kezelő által a számítógépnek adott kód egyedi az adott munkához, és a kód alapján a gép beszerzi a gyártáshoz szükséges eszközöket és berendezéseket. Integrált automatizálási rendszer Az integrált automatizálási rendszer független gépek, folyamatok és adatok összessége, mindegyik szinkronban dolgozik egyetlen vezérlőrendszer parancsnoksága alatt, hogy megvalósítson egy gyártási folyamat automatizálási rendszerét. A CAD (Computer Aided Design), a CAM (Computer Aided Manufacturing), a számítógéppel vezérelt eszközök és gépek, a robotok, a daruk és a szállítószalagok komplex ütemezés és gyártásvezérlés segítségével vannak integrálva. Az ipari automatizálás előnyei és hátrányai Előnyök a munka könnyen cserélhető.Az emberi kezelő elkerülheti a veszélyes, szélsőséges hőmérsékletű, szennyezett, bódító elemekkel vagy radioaktív anyagokkal járó termelési környezetben történő munkát. A tipikus emberi kezelő számára nehéz feladatok könnyen elvégezhetők. Ezek a feladatok magukban foglalják a nehéz és nagy teher felemelését, a rendkívül apró tárgyakkal végzett munkát stb. A gyártás mindig gyorsabb, és a termék költsége lényegesen alacsonyabb (összehasonlítva ugyanazzal a kézi működtetésű termékkel). Számos minőségellenőrzés végezhető el integrálják a gyártási folyamatba, hogy következetességet és egységességet biztosítsanak. Az ipar gazdasága jelentősen javítható, ami közvetlen hatással van az életszínvonalra.HátrányokA munkahelyek elvesztése. Mivel a munka nagy részét gépek végzik, ezért a kézi munka igénye nagyon kicsi. A jelenlegi technológiával nem automatizálható minden kívánt feladat. Például a szabálytalan alakú és méretű termékeket a legjobb kézi összeszerelésre hagyni. (Ez a tendencia a fejlett számítógépekkel és algoritmusokkal megváltozni látszik.) Bizonyos folyamatokhoz, pl.

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista