Apa itu otomatisasi parsial, kompleks, dan penuh

Kemajuan teknologi dicirikan oleh perluasan otomasi produksi yang berkelanjutan — dari otomasi parsial, yaitu pelaksanaan otomatis produksi individual, operasi, hingga otomasi kompleks, dari otomasi kompleks — hingga otomasi penuh dengan transisi yang terus meningkat ke bengkel dan pabrik otomatis, menyediakan efisiensi teknis dan ekonomi tertinggi. …

Otomatisasi sebagian

Prasyarat untuk otomatisasi produksi adalah mekanisasi semua operasi dasar dan tambahan dari proses teknologi. Otomatisasi sebagian adalah fitur khas dari produksi apa pun.

Pengalihan fungsi manusia ke mesin penggerak alat menghilangkan batasan yang dipaksakan oleh kemampuan fisik manusia pada pengembangan produksi dan menyebabkan lompatan tajam dalam tingkat dan skalanya, yang dikenal sebagai revolusi industri pada akhir abad ke-18 dan awal abad ke-19.

Sejak penciptaan mesin otomatis pertama, otomatisasi produksi telah berkembang secara terus menerus dan berkualitas.Menggantikan mesin uap yang besar dengan pengoperasian yang mudah dan ukuran yang kecil motor listrik secara mendasar mengubah prinsip operasi dan desain mesin kerja dan mengubah prinsip manajemen.

Penggerak individu dari badan kerja mesin yang terpisah dan pengenalan sambungan listrik di antara keduanya sangat menyederhanakan kinematika mesin, membuatnya tidak terlalu rumit dan lebih dapat diandalkan.

Dibandingkan dengan koneksi mekanis, lebih fleksibel dan nyaman dalam operasi, koneksi listrik memungkinkan untuk membuat kontrol terprogram listrik dan mekanik gabungan, yang memastikan eksekusi otomatis dari operasi yang jauh lebih kompleks daripada mesin otomatis dengan perangkat pemrograman mekanis (Keuntungan dari sistem otomasi listrik).

Dengan sambungan listrik, tidak hanya urutan pergerakan yang diperlukan dari organ kerja mudah dicapai, tetapi urutan ini mudah diubah untuk memulihkan mesin yang bekerja untuk memproses produk baru. Sebagai contoh, sebuah mesin otomatis modern yang dikendalikan oleh komputer (lih. mesin CNC) dapat menangani bagian dari bentuk apa pun. Untuk memulihkan mesin seperti itu, Anda hanya perlu mengubah program.

Kontrol terprogram listrik tidak hanya dapat melakukan siklus pergerakan benda kerja yang diperlukan tanpa campur tangan manusia, tetapi juga memastikan dimulainya siklus seperti itu secara otomatis ketika kondisi tertentu terpenuhi, misalnya, ketika mesin dilepaskan dari produk yang sudah diproses, ada adalah bagian baru dari materi dan ruangnya yang tepat, yang terletak dalam kaitannya dengan organ kerja ...

Untuk melakukan operasi semacam itu secara otomatis, mesin harus dilengkapi dengan elemen sensitif — sensor yang memantau pemenuhan kondisi individu. Selain itu, sistem kontrol itu sendiri harus dapat memeriksa serangkaian pemenuhan kondisi ini, yaitu menyelesaikan beberapa masalah logis (lihat:Sebuah operasi logis).

Regulator otomatis telah tersebar luas, yang menjalankan fungsinya jauh lebih cepat dan lebih akurat daripada yang dapat dilakukan seseorang, telah memberikan peningkatan yang signifikan dalam indikator teknis dan ekonomi dari banyak industri dan proses.Mereka berfungsi untuk menjaga tegangan konstan generator, revolusi mesin, tekanan uap dan suhu di boiler, ketebalan strip di rolling mills, suhu di tanur listrik, dll.

Tidak ada produksi di mana pengontrol otomatis - perangkat untuk mengontrol sistem kontrol otomatis - tidak digunakan. Dalam beberapa kasus, sistem ini memungkinkan untuk membuat proses dan unit baru yang tidak dapat diimplementasikan secara manual (mis pembangkit listrik tenaga nuklir).

Otomatisasi yang kompleks

Efek terbesar dari penggunaan sistem kontrol otomatis dicapai dengan cakupan otomatisasi yang komprehensif dari semua mesin dan unit teknologi bengkel atau bagian.

Otomasi terintegrasi adalah tahap otomasi produksi di mana seluruh rangkaian operasi pemrosesan bahan, termasuk pengangkutannya, dilakukan melalui sistem mesin dan teknologi otomatis, unit sesuai dengan program dan mode yang telah ditentukan sebelumnya, menggunakan berbagai perangkat otomatis yang disatukan oleh kesamaan sistem manajemen.

Dengan otomatisasi yang kompleks, fungsi manusia dalam mengendalikan proses teknologi direduksi menjadi pemantauan jalannya proses, menganalisis indikatornya dan memilih mode pengoperasian peralatan sebagai serangkaian tugas untuk regulator otomatis dan perangkat lunak yang memiliki indikator terbaik. dicapai dalam kondisi ini.

Otomatisasi terintegrasi yang paling mudah dilakukan dalam produksi berkelanjutan, proses, bagian-bagian terpisah yang dihubungkan secara paksa melalui aliran material tunggal.

Contoh otomatisasi proses yang kompleks adalah jalur otomatis, di mana setiap mesin otomatis, menggunakan perangkat lunak, melakukan urutan gerakan yang telah ditentukan sebelumnya dari organ kerjanya untuk melakukan fase pemrosesan material tertentu, dan seluruh rangkaian mesin linier terhubung. dengan mengoperasikan perangkat pengangkutan secara otomatis - urutan umum fase pemrosesan hingga menerima produk jadi.

Bisnis yang sepenuhnya otomatis adalah segalanya Pembangkit listrik (Pembangkit listrik tenaga nuklir, pembangkit listrik tenaga panas, pembangkit listrik tenaga air). Manajemen peralatan listrik dan mekanik utama di stasiun-stasiun ini dilakukan secara otomatis, dan kendali atas operasinya terkonsentrasi, sebagai aturan, pada satu titik, dari mana operator shift mengatur mode yang diperlukan.

Manajemen operasional harus terpusat dan terkonsentrasi di tangan satu orang. Perlunya sentralisasi semacam itu disebabkan oleh fakta bahwa untuk membuat keputusan tentang pilihan mode unit teknologi individu, gambaran lengkap dari keseluruhan produksi, proses, yaitu pemrosesan semua informasi yang berasal dari semua bagian proses, diperlukan.

Oleh karena itu, di antara sistem kontrol, perangkat menempati tempat yang menonjol, yang tugasnya adalah mengatur komunikasi antara manusia dan mesin, memudahkan seseorang untuk mengontrol proses, meredakan sistem sarafnya, membebaskan otak dari stres dan rutinitas. bekerja.

Selain itu, seseorang seringkali tidak dapat memproses aliran informasi yang besar tentang kemajuan proses tanpa bantuan perangkat tambahan.

Misalnya, dalam kondisi manajemen terpusat dari sistem tenaga bercabang, fungsi pengirim titik kontrol pusat menjadi semakin kompleks, dan pengambilan keputusan biasanya dilakukan dalam kondisi kekurangan waktu yang akut. Semua ini membutuhkan pengumpulan informasi yang beragam dengan cepat untuk menunjukkan kepada seseorang dalam bentuk hasil yang mudah terlihat, yang diperlukan untuk pengambilan keputusan.

Dengan kontrol terpusat, semua produksi dan informasi status proses dipusatkan dengan shift dispatcher atau operator.

Untuk menyampaikan informasi kepada seseorang, terdapat banyak alat penunjuk dan perekam yang terletak di papan pusat kendali di depan operator atau operator. Selain perangkat, ruang kontrol memiliki perangkat teknis yang memungkinkan Anda memantau berbagai area kritis produksi.

Foto menunjukkan ruang kontrol. Ini adalah panel vertikal tempat mereka berada skema mnemonik industri yang dikendalikan, proses, alat ukur dan berbagai indikator alarm dan panel perangkat kontrol otomatis, terkadang juga tombol dan tombol remote control.

Karena di perusahaan dan industri dengan wilayah yang luas, pertukaran informasi antara objek kontrol dan manajemen dan pusat pengiriman dilakukan dengan bantuan sarana teknis telemekanik, perangkat untuk mereproduksi sistem ini ditempatkan pada panel pengiriman.

Seseorang yang mengendalikan proses berdasarkan pengetahuannya tentang sifat dan karakteristiknya menggunakan pandangan ke depan yang luas dan karena itu mampu meningkatkan pengendalian proses secara signifikan. Dalam kerangka sempit proses ini, pengetahuan merupakan model proses dalam otak manusia.

Sebelum memilih satu atau tindakan kontrol lainnya, seseorang, dengan menggunakan "model" ini, secara spekulatif memeriksa apa hasil dari tindakan tersebut pada parameter keluaran dari proses.

Hanya setelah diyakinkan bahwa pengaruh ini akan memaksa proses untuk berubah ke arah yang diinginkan atau mempertahankan jalurnya tidak berubah, seseorang mentransfer pengaruh ini ke proses nyata, terus-menerus membandingkan jalurnya dengan hasil spekulatif yang diperoleh dan menyempurnakan modelnya.

Mirip dengan cara manusia melakukannya, sistem kontrol prediktif otomatis dapat bekerja. Sistem seperti itu harus memiliki model proses, perangkat yang menyediakan penyetelan sendiri parameter model agar sesuai dengan proses aktual, dan perangkat yang secara otomatis mencari model untuk tindakan kontrol yang memberikan kinerja proses terbaik. Pengaruh yang terdeteksi harus secara otomatis ditransfer ke proses yang sebenarnya.

Contoh sistem kontrol otomatis yang kompleks adalah tungku kontinu untuk memanaskan material, dilengkapi dengan pengatur suhu di ruang kerja dan pengatur aliran bahan bakar dan udara yang disuplai ke pembakar tungku.

Pemanasan material yang keluar dari tungku ditentukan oleh suhu ruang kerjanya, kecepatan pergerakan material dan sejumlah faktor lainnya. Pada gilirannya, suhu ruang kerja ditentukan oleh jumlah konsumsi bahan bakar dan rasio konsumsi bahan bakar - udara, serta kecepatan pergerakan material yang dipanaskan.

Masalah pemeliharaan suhu material dalam contoh ini tidak dapat diselesaikan dengan memasang pengontrol suhu dan aliran yang terpisah dan tidak terkait.

Referensi ke pengontrol suhu di tungku perlu ditingkatkan secara otomatis saat kecepatan pergerakan material di dalam tungku meningkat, dan referensi ke pengontrol aliran udara meningkat saat konsumsi bahan bakar meningkat.

Tugas sulit juga muncul dalam pembuatan sistem untuk mengontrol proses dengan banyak konversi energi. Contoh peleburan tanur sembur. Di sini, hukum kontrol menetapkan serangkaian nilai yang diperlukan dari parameter proses individu (suhu, tekanan, laju aliran, dll.), Yang masing-masing dipengaruhi oleh banyak gangguan yang disebabkan oleh faktor eksternal dan internal proses tersebut.

Keberhasilan otomatisasi terintegrasi dari area produksi yang ada ditentukan hampir seluruhnya oleh kesesuaian peralatan dan teknologi yang ada dengan persyaratan kontrol otomatis.

Peralatan sebagian besar perusahaan yang beroperasi dirancang untuk kontrol manual.Oleh karena itu, otomatisasi yang kompleks, sebagai suatu peraturan, harus disertai dengan modernisasi atau penggantian lengkap peralatan, perubahan teknologi dan organisasi produksi, di mana kemungkinan kontrol otomatis dalam hal kecepatan dan akurasi akan digunakan sepenuhnya.

Otomasi lengkap dari setiap area produksi harus didahului dengan analisis teknis dan ekonomi menyeluruh dari seluruh rangkaian tindakan untuk menentukan efisiensi ekonomi. Otomatisasi penuh memungkinkan Anda memusatkan produksi dan manajemen proses, mengurangi personel, meningkatkan produktivitas peralatan, meningkatkan kualitas produk, dan mengurangi biaya.

Untuk proses yang kompleks, sentralisasi manajemen memerlukan penggunaan sistem manajemen otomatis yang memungkinkan pengumpulan informasi tentang kemajuan proses yang dikendalikan dan mengirimkannya ke seseorang dalam bentuk yang nyaman baginya.

Otomatisasi terintegrasi adalah langkah menuju otomatisasi penuh, diakhiri dengan pembuatan bengkel dan pabrik otomatis.

Otomatisasi penuh

Otomatisasi penuh adalah tahap otomatisasi produksi di mana sistem mesin otomatis melakukan, tanpa partisipasi manusia secara langsung, seluruh rentang operasi produksi tertentu, proses, termasuk pemilihan dan penetapan mode kerja yang memberikan kinerja terbaik dalam kondisi tertentu. .

Tugas seseorang direduksi menjadi pemantauan berfungsinya sistem manajemen dan unit individualnya, serta memperkenalkan tugas dan kriteria ke dalam sistem ini yang harus dipenuhi oleh proses tersebut.

Untuk proses sederhana yang berjalan dalam kondisi konstan, setelah dipilih dan disesuaikan, mode optimal dapat dipertahankan untuk waktu yang lama, dan konsep otomatisasi penuh bertepatan dengan konsep otomatisasi kompleks.

Untuk sebagian besar proses yang mengalami gangguan eksternal, perbedaan utama antara otomatisasi penuh dan otomatisasi kompleks adalah pengalihan fungsi pemilihan dan koordinasi mode pengoperasian mesin dan unit individu (termasuk dalam situasi darurat) dari seseorang ke sistem kontrol otomatis.

Dasar untuk transisi ke otomatisasi penuh adalah pencarian otomatis dan pembentukan mode pengoperasian peralatan yang optimal dan otomatisasi manajemen operasional, yaitu koordinasi mode masing-masing mesin dan unit.

Untuk mengatasi masalah tersebut, teknologi komputer banyak digunakan, khususnya mesin kontrol (pengontrol, komputer industri), menganalisis jalannya produksi, proses, mensintesis hukum kontrol dan menentukan kriteria optimalitas. Analisis otomatis aliran teknologi dan sintesis hukum kontrol menentukan kemampuan adaptasi diri sistem untuk otomatisasi penuh.

Sistem otomasi penuh memiliki prinsip konstruksi hierarkis:

• Pada tahap pertama, ada perangkat lunak dan sistem kontrol logis, serta sistem kontrol otomatis;
• pada tahap ke-2 — sistem untuk pengoptimalan otomatis mesin dan unit individual;
• pada tahap ke-3 — sistem otomatis untuk manajemen operasional.

Hierarki kontrol tiga tingkat menentukan struktur fungsional dari sistem otomasi penuh.Resolusi perangkat keras dari sistem ini dapat berbeda, sistem dapat dibangun seperti yang ditunjukkan di atas, tetapi dapat dibangun tanpa pemisahan yang jelas dari fungsi yang dilakukan oleh masing-masing perangkat.

Meningkatnya kompleksitas tugas kontrol mengarah pada peningkatan jumlah dan kompleksitas peralatan dan, sebagai akibatnya, peningkatan kemungkinan gangguan operasi normal sistem.

Intensifikasi proses yang terus menerus dan peningkatan skalanya serta ancaman kecelakaan yang meningkat membuat masalah keandalan menjadi lebih penting dalam otomatisasi produksi. Oleh karena itu, semakin banyak elemen dan metode yang andal untuk koneksinya sedang dikembangkan, serta metode untuk membangun sistem yang andal dari elemen yang kurang andal sedang dicari.

Sistem otomasi penuh adalah sistem kontrol otomatis yang kompleks dan bercabang, yang membutuhkan keandalannya yang tinggi, yang disediakan oleh keandalan elemen individu dan keandalan struktur.

Tugas otomatisasi penuh adalah pembuatan bengkel dan perusahaan otomatis (pabrik otomatis). Efek ekonomi yang besar dari otomatisasi penuh dicapai dengan meningkatkan penggunaan peralatan, memastikan ritme proses dengan produktivitas optimal dan kualitas produk dalam kondisi tertentu.

Lihat: Otomatisasi proses teknologi, Robot industri dalam produksi modern,  Otomasi sistem manajemen catu daya

Pengembangan teknologi kontrol otomatis tidak mungkin tanpa kemajuan dalam peralatan dan terutama pada elemen-elemen dari mana perangkat kontrol dibangun.Masalah terpenting dalam pengembangan peralatan dan sistem kontrol otomatis adalah meningkatkan keandalannya.