Automatizácia technologických procesov
Automatizácia výrobných procesov je hlavným smerom, ktorým sa v súčasnosti výroba vo svete uberá. Všetko, čo predtým vykonával sám človek, jeho funkcie, nielen fyzické, ale aj intelektuálne, postupne prechádza na techniku, ktorá sama vykonáva technologické cykly a vykonáva nad nimi kontrolu. Toto je teraz hlavný prúd moderných technológií. Úloha človeka v mnohých priemyselných odvetviach je teraz zredukovaná len na ovládač nad automatickým ovládačom.
Vo všeobecnosti sa pod pojmom „riadenie procesu“ rozumie súbor operácií potrebných na spustenie, zastavenie procesu, ako aj na udržanie alebo zmenu v požadovanom smere fyzikálnych veličín (ukazovatele procesu). Jednotlivé stroje, uzly, zariadenia, zariadenia, komplexy strojov a zariadení, ktoré je potrebné riadiť, ktoré uskutočňujú technologické procesy, sa v automatizácii nazývajú riadiace objekty alebo riadené objekty. Spravované objekty majú veľmi rôznorodý účel.
Automatizácia technologických procesov — nahradenie fyzickej práce osoby vynaloženej na riadenie mechanizmov a strojov prevádzkou špeciálnych zariadení, ktoré túto kontrolu zabezpečujú (regulácia rôznych parametrov, dosiahnutie určitej produktivity a kvality produktu bez zásahu človeka) .
Automatizácia výrobných procesov umožňuje niekoľkonásobne zvýšiť produktivitu práce, zlepšiť jej bezpečnosť, ekologickosť, zlepšiť kvalitu výrobkov a efektívnejšie využívať výrobné zdroje vrátane ľudského potenciálu.
Automatizácia technologických procesov a výroby neznamená, že tieto procesy sú možné bez ľudskej práce. Ľudská práca dnes zostáva základom výroby, mení sa len jej povaha a obsah. Funkcie navrhovania automatických zariadení, ich pravidelné nastavovanie, vývoj a zavádzanie programov pripadajú na osobu, čo si vyžaduje vysokokvalifikovaných odborníkov a vo všeobecnosti sa práca ľudí stáva zložitejšou.
Každý technologický proces je vytvorený a realizovaný so špecifickým účelom. Výroba konečného produktu alebo na získanie medzivýsledku. Účelom automatizovanej výroby teda môže byť triedenie, preprava, balenie produktu. Automatizácia výroby môže byť úplná, komplexná a čiastočná.
Čiastočná automatizácia nastáva, keď sa operácia alebo samostatný výrobný cyklus vykonáva v automatickom režime. V tomto prípade je povolená obmedzená účasť osoby na ňom.K čiastočnej automatizácii najčastejšie dochádza vtedy, keď proces prebieha príliš rýchlo na to, aby sa na ňom plne podieľal samotný človek, zatiaľ čo celkom primitívne mechanické zariadenia poháňané elektrickými zariadeniami s ním výborne pracujú.
Čiastočná automatizácia sa spravidla používa na už fungujúcom zariadení, je jeho doplnkom. Najväčšiu účinnosť však vykazuje, keď je od začiatku začlenený do celkového automatizačného systému — je okamžite vyvinutý, vyrobený a inštalovaný ako integrálna súčasť.
Komplexná automatizácia by mala pokrývať samostatný veľký výrobný areál, môže ísť o samostatnú dielňu, elektráreň. Celá výroba v tomto prípade funguje v režime jedného prepojeného automatizovaného komplexu. Úplná automatizácia výrobných procesov nie je vždy vhodná. Jeho oblasťou použitia je moderná vysoko rozvinutá výroba, ktorá využíva mimoriadne spoľahlivé zariadenia.
Porucha jedného zo strojov alebo jednotiek okamžite zastaví celý výrobný cyklus. Takáto výroba musí mať samoreguláciu a samoorganizáciu, ktorá sa uskutočňuje podľa vopred vytvoreného programu. Zároveň sa človek zúčastňuje procesu výroby len ako stály kontrolór, sleduje stav celého systému a jeho jednotlivých častí, zasahuje do nábehu a nábehu výroby a v prípade havarijných stavov, príp. hrozbou takejto udalosti.
Najvyšší stupeň automatizácie výrobných procesov — plná automatizácia... V nej samotný systém vykonáva nielen výrobný proces, ale aj plnú kontrolu nad ním, ktorú vykonávajú automatické riadiace systémy.Plná automatizácia má zmysel v nákladovo efektívnej, udržateľnej výrobe so zavedenými technologickými postupmi s konštantným režimom prevádzky.
Všetky možné odchýlky od normy musia byť vopred predvídané a musia byť vyvinuté systémy ochrany proti nim. Plná automatizácia je potrebná aj pri prácach, ktoré môžu ohroziť život, zdravie človeka alebo sa vykonávajú na pre neho neprístupných miestach – pod vodou, v agresívnom prostredí, vo vesmíre.
Každý systém pozostáva z komponentov, ktoré vykonávajú špecifické funkcie. V automatizovanom systéme snímajú senzory údaje a prenášajú ich, aby sa rozhodli, ako systém ovládať, príkaz už vykonáva zariadenie. Najčastejšie ide o elektrické zariadenie, pretože pomocou elektrického prúdu je vhodnejšie vykonávať príkazy.
Je potrebné oddeliť automatizovaný riadiaci systém a automatiku. V automatizovanom riadiacom systéme senzory prenášajú údaje na ovládací panel operátora a on po rozhodnutí odošle príkaz výkonnému zariadeniu. V automatickom systéme - signál analyzujú elektronické zariadenia, ktoré po rozhodnutí dávajú príkaz vykonávajúcim zariadeniam.
Zapojenie človeka do automatických systémov je nevyhnutné, aj keď ako kontrolór. Má možnosť kedykoľvek zasiahnuť do technologického procesu, opraviť ho alebo zastaviť.
Takže snímač teploty sa môže poškodiť a poskytnúť nesprávne údaje. V tomto prípade bude elektronika vnímať svoje údaje ako spoľahlivé bez toho, aby ich spochybňovala.
Ľudská myseľ mnohokrát prevyšuje možnosti elektronických zariadení, hoci je v porovnaní s rýchlosťou reakcie nižšia. Operátor dokáže rozpoznať, že snímač je chybný, posúdiť riziká a jednoducho ho vypnúť bez prerušenia procesu. Zároveň si musí byť úplne istý, že to nepovedie k nehode. Pri rozhodovaní mu pomáhajú skúsenosti a intuícia, ktoré sú pre stroje nedostupné.
Takýto cielený zásah do automatických systémov nepredstavuje vážne riziko, ak o tom rozhoduje odborník. Vypnutie všetkej automatizácie a prepnutie systému do režimu manuálneho ovládania je spojené s vážnymi následkami, pretože človek nemôže rýchlo reagovať na zmenu situácie.
Klasickým príkladom je nehoda v jadrovej elektrárni v Černobyle, ktorá sa stala najväčšou človekom spôsobenou katastrofou minulého storočia. Stalo sa tak práve z dôvodu odstavenia automatického režimu, kedy už vypracované havarijné preventívne programy nedokázali ovplyvniť vývoj situácie v reaktore stanice.
Automatizácia jednotlivých procesov začala v priemysle už v 19. storočí. Stačí pripomenúť automatický odstredivý regulátor pre parné stroje od Watta. Ale až so začiatkom priemyselného využitia elektriny bola možná širšia automatizácia nie jednotlivých procesov, ale celých technologických cyklov, pretože predtým sa mechanická sila prenášala na kovoobrábacie stroje pomocou prevodov a pohonov.
Centralizovaná výroba elektriny a jej využitie v priemysle ako celku sa začalo až v dvadsiatom storočí – pred prvou svetovou vojnou, keď bol každý stroj vybavený vlastným elektromotorom. Práve táto okolnosť umožnila mechanizovať nielen samotný výrobný proces stroja, ale aj mechanizovať jeho riadenie. To bol prvý krok k vytvoreniu automatických strojov... Prvé vzorky z nich sa objavili začiatkom 30. rokov 20. storočia. Potom vznikol samotný pojem „automatizovaná výroba“.
V Rusku, potom v ZSSR, sa prvé kroky týmto smerom urobili v 30. a 40. rokoch 20. storočia. Prvýkrát sa pri výrobe ložiskových dielov používajú automatické stroje na rezanie kovov. Potom prišla na svete prvá plne automatizovaná výroba piestov pre motory traktorov.
Technologické cykly sa spojili do jedného automatizovaného procesu, počnúc nakladaním surovín a končiac balením hotových dielov. To bolo možné vďaka rozšírenému používaniu moderných elektrických zariadení v tej dobe, rôznych relé, diaľkových spínačov a samozrejme pohonov.
A až príchod prvých elektronických počítačov umožnil dosiahnuť novú úroveň automatizácie. Teraz sa technologický proces prestal považovať iba za súbor samostatných operácií, ktoré sa musia vykonať v určitom poradí, aby sa dosiahol výsledok. Teraz sa celý proces stal jedným.
V súčasnosti automatické riadiace systémy nielen vedú výrobný proces, ale ho aj riadia, monitorujú vznik núdzových a havarijných situácií.Spúšťajú a zastavujú technologické zariadenia, sledujú preťaženie a nacvičujú zásahy v prípade havárií.
V poslednej dobe automatické riadiace systémy uľahčujú prestavbu zariadení na výrobu nových produktov. Ide už o celý systém pozostávajúci z jednotlivých automatických multimódových systémov napojených na centrálny počítač, ktorý ich spája do jednej siete a vydáva úlohy na vykonanie.
Každý subsystém je samostatný počítač s vlastným softvérom určeným na vykonávanie vlastných úloh. Toto sú už flexibilné výrobné moduly. Flexibilné sa nazývajú preto, lebo sa dajú prestavovať na iné technologické procesy a tak rozširovať výrobu, diverzifikovať ju.
Vrcholom automatizovanej výroby je priemyselné roboty… Automatizácia prenikla do výroby zhora nadol. Automaticky funguje dopravná linka na dodávku surovín do výroby. Riadenie a dizajn sú automatizované. Ľudské skúsenosti a inteligencia sa využívajú len tam, kde ich elektronika nedokáže nahradiť.