工艺流程自动化
生产过程的自动化是制造业目前在全球范围内发展的主要方向。以前由人自己完成的一切,他的功能,不仅是身体上的,而且是智力上的,正在逐渐转移到技术上,技术本身执行技术循环并对其进行控制。这是现在现代技术的主流。在许多行业中,人的角色现在被简化为仅是自动控制器之上的控制器。
在一般情况下,术语“过程控制”被理解为启动、停止过程以及保持或改变物理量(过程指标)所需方向所需的一组操作。执行技术过程的需要控制的单个机器、节点、设备、设备、机器和设备的复合体在自动化中称为控制对象或受控对象。托管对象的用途非常多样。
技术过程的自动化——通过提供这种控制的特殊设备的操作(各种参数的调节,在没有人为干预的情况下实现一定的生产率和产品质量)来代替人在机制和机器管理上花费的体力劳动.
生产过程的自动化可以将劳动生产率提高数倍,提高其安全性、环境友好性,提高产品质量,更有效地利用生产资源,包括人力潜力。
技术流程和生产的自动化并不意味着这些流程无需人工即可实现。今天,人类劳动仍然是生产的基础,只是其性质和内容正在发生变化。设计自动设备的功能、定期调整、开发和引入程序都落在一个人身上,这需要高素质的专家,而且一般来说,人的工作变得更加复杂。
每个技术流程的创建和实施都有特定的目的。生产最终产品或获得中间结果。所以自动化生产的目的可以是对产品进行分类、运输、包装。生产自动化可以是完整的、复杂的和部分的。
当以自动模式执行操作或单独的生产周期时,就会出现部分自动化。在这种情况下,允许一个人有限地参与其中。大多数情况下,当过程进行得太快以至于人自己无法完全参与时,就会发生部分自动化,而由电气设备驱动的相当原始的机械设备却可以很好地完成它。
通常,部分自动化用于已经工作的设备,它是对它的补充。然而,当它从一开始就包含在整个自动化系统中时,它显示出最大的有效性——它作为一个组成部分立即被开发、制造和安装。
复杂的自动化应该覆盖一个单独的大生产区,可以是一个单独的车间、电厂。在这种情况下,整个生产以单个互连的自动化综合体的模式进行。生产过程的完全自动化并不总是可取的。它的应用领域是现代高度发达的生产,使用极其可靠的设备。
其中一台机器或单元的故障会立即停止整个生产周期。这种生产必须具有自我调节和自我组织,这是根据先前创建的程序进行的。同时,一个人仅作为永久控制器参与生产过程,监控整个系统及其各个部分的状态,干预启动和启动生产以及在紧急情况下,或与发生这种情况的威胁。
生产过程自动化的最高水平——全自动化……在其中,系统本身不仅对生产过程进行操作,而且还对其进行全面控制,这是由自动控制系统进行的。完全自动化在成本效益高、可持续的生产中具有意义,它具有既定的技术流程和恒定的操作模式。
必须事先预见到所有可能偏离规范的情况,并且必须开发针对这些情况的保护系统。此外,对于可能危及人类生命、健康或在人类无法进入的地方(水下、恶劣环境、太空)进行的工作,也需要完全自动化。
每个系统都由执行特定功能的组件组成。在自动化系统中,传感器获取读数并传输它们以决定如何操作系统,命令已经由设备执行。大多数情况下,这是电气设备,因为在电流的帮助下执行命令更为方便。
有必要将自动化控制系统与自动化分开。在自动控制系统中,传感器将读数传输到操作员的控制面板,而他做出决定后,将命令传输到执行设备。在自动系统中——信号由电子设备分析,它们做出决定后,向执行设备发出命令。
人类参与自动系统是必要的,尽管是作为控制器。他有能力随时干预技术过程,纠正或停止它。
因此温度传感器可能会损坏并给出不正确的读数。在这种情况下,电子设备会认为其数据可靠而不会质疑。
尽管在反应速度方面不如电子设备,但人的思维已多次超越电子设备的能力。操作员可以识别传感器出现故障,评估风险并在不中断过程的情况下将其关闭。同时,他必须绝对确定这不会导致意外。机器无法获得的经验和直觉帮助他做出决定。
如果决策是由专业人员做出的,那么对自动系统进行的这种有针对性的干预不会造成严重的风险。关闭所有自动化并将系统转移到手动控制模式会带来严重的后果,因为一个人无法对情况的变化做出快速反应。
一个典型的例子是切尔诺贝利核电站事故,它成为上个世纪最大的人为灾难。发生这种情况正是因为自动模式的关闭,当时已经制定的紧急预防计划无法影响该站反应堆情况的发展。
早在 19 世纪,各个流程的自动化就开始在工业中出现。只要想起瓦特设计的用于蒸汽机的自动离心式调节器就够了。但只有在工业开始使用电力后,更广泛的自动化才成为可能,而不是单个过程,而是整个技术周期。这是因为以前机械动力是借助传动装置和驱动器。
电力的集中生产及其在整个工业中的应用始于二十世纪——第一次世界大战之前,当时每台机器都配备了自己的电动机。正是在这种情况下,不仅机器本身的生产过程实现了机械化,而且其管理也实现了机械化。这是创建自动机器的第一步……第一个样品出现在 1930 年代初期。然后出现了“自动化生产”这个词。
在俄罗斯,然后在苏联,朝这个方向迈出的第一步是在 1930 年代和 40 年代。首次将自动金属切削机床用于轴承零件的生产。随后出现了世界上第一个用于拖拉机发动机的全自动活塞生产。
技术循环被合并到一个自动化过程中,从原材料的装载开始,到成品零件的包装结束。这要归功于当时现代电气设备的广泛使用,各种继电器、远程开关,当然还有驱动器。
只有第一台电子计算机的出现才可能达到新的自动化水平。现在,技术过程不再仅仅被视为一组必须按特定顺序执行才能获得结果的独立操作。现在整个过程已经成为一个。
目前,自动控制系统不仅进行生产过程,而且对其进行控制,监控紧急情况和紧急情况的发生。他们启动和停止技术设备,监控过载并在发生事故时练习操作。
最近,自动控制系统使改造设备以生产新产品变得更加容易。这已经是一个完整的系统,由连接到中央计算机的各个自动多模式系统组成,中央计算机将它们连接在一个网络中并发布任务以供执行。
每个子系统都是一台独立的计算机,有自己的软件来执行自己的任务。这已经是灵活的生产模块。它们被称为灵活的,因为它们可以重新配置为其他技术流程,从而扩大生产,使其多样化。
自动化制造的巅峰之作是 工业机器人……自动化自上而下渗透到制造业。用于生产原材料供应的运输线自动运行。管理和设计是自动化的。人类的经验和智慧只有在电子无法替代的地方才会发挥作用。
