Tự động hóa các quy trình công nghệ

Tự động hóa các quy trình sản xuất là hướng chính mà sản xuất hiện đang di chuyển trên khắp thế giới. Mọi thứ trước đây do chính con người thực hiện, các chức năng của anh ta, không chỉ về thể chất mà còn cả trí tuệ, đang dần chuyển sang công nghệ, chính công nghệ này thực hiện các chu trình công nghệ và kiểm soát chúng. Đây là xu hướng chủ đạo của công nghệ hiện đại bây giờ. Vai trò của con người trong nhiều ngành công nghiệp giờ đây chỉ còn là người điều khiển thay vì bộ điều khiển tự động.

Trong trường hợp chung, thuật ngữ "điều khiển quá trình" được hiểu là một tập hợp các hoạt động cần thiết để bắt đầu, dừng quá trình, cũng như duy trì hoặc thay đổi theo hướng cần thiết các đại lượng vật lý (chỉ báo quá trình). Các máy riêng lẻ, nút, thiết bị, thiết bị, tổ hợp máy và thiết bị cần điều khiển thực hiện các quy trình công nghệ được gọi là đối tượng điều khiển hoặc đối tượng điều khiển trong tự động hóa. Các đối tượng được quản lý rất đa dạng về mục đích.

Tự động hóa các quy trình công nghệ - thay thế sức lao động thể chất của một người dành cho việc quản lý các cơ chế và máy móc thông qua hoạt động của các thiết bị đặc biệt cung cấp khả năng kiểm soát này (điều chỉnh các thông số khác nhau, đạt được năng suất và chất lượng nhất định của sản phẩm mà không cần sự can thiệp của con người) .

Việc tự động hóa các quy trình sản xuất giúp tăng năng suất lao động lên nhiều lần, cải thiện độ an toàn, thân thiện với môi trường, nâng cao chất lượng sản phẩm và sử dụng hiệu quả hơn các nguồn lực sản xuất, bao gồm cả tiềm năng của con người.

Tự động hóa các quy trình công nghệ và sản xuất không có nghĩa là các quy trình này có thể thực hiện được mà không cần đến sức lao động của con người. Lao động của con người ngày nay vẫn là cơ sở sản xuất, chỉ có bản chất và nội dung của nó là thay đổi. Các chức năng thiết kế các thiết bị tự động, điều chỉnh định kỳ, phát triển và giới thiệu các chương trình thuộc về con người, đòi hỏi các chuyên gia có trình độ cao và nói chung, công việc của con người trở nên phức tạp hơn.

Mọi quy trình công nghệ đều được tạo ra và thực hiện với một mục đích cụ thể. Sản xuất sản phẩm cuối cùng hoặc để đạt được kết quả trung gian. Vì vậy, mục đích của sản xuất tự động có thể là phân loại, vận chuyển, đóng gói sản phẩm. Tự động hóa sản xuất có thể hoàn chỉnh, phức tạp và từng phần.

Tự động hóa một phần xảy ra khi một hoạt động hoặc một chu kỳ sản xuất riêng biệt được thực hiện ở chế độ tự động. Trong trường hợp này, sự tham gia hạn chế của một người trong đó được cho phép.Thông thường, tự động hóa một phần diễn ra khi quá trình diễn ra quá nhanh để bản thân người đó có thể tham gia đầy đủ vào nó, trong khi các thiết bị cơ khí khá thô sơ do thiết bị điện điều khiển lại hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ đó.

Tự động hóa một phần thường được sử dụng trên các thiết bị đã hoạt động, nó là một phần bổ sung cho nó. Tuy nhiên, nó cho thấy hiệu quả cao nhất khi được đưa vào hệ thống tự động hóa tổng thể ngay từ đầu — nó ngay lập tức được phát triển, sản xuất và lắp đặt như một phần không thể thiếu.

Tự động hóa phức tạp nên bao phủ một khu vực sản xuất lớn riêng biệt, nó có thể là một xưởng riêng, nhà máy điện. Trong trường hợp này, toàn bộ quá trình sản xuất hoạt động ở chế độ của một tổ hợp tự động được kết nối với nhau. Tự động hóa hoàn toàn các quy trình sản xuất không phải lúc nào cũng được khuyến khích. Lĩnh vực ứng dụng của nó là sản xuất hiện đại phát triển cao sử dụng thiết bị cực kỳ đáng tin cậy.

Sự cố của một trong các máy móc hoặc thiết bị sẽ ngay lập tức dừng toàn bộ chu trình sản xuất. Sản xuất như vậy phải có sự tự điều chỉnh và tự tổ chức, được thực hiện theo một chương trình đã tạo trước đó. Đồng thời, một người chỉ tham gia vào quy trình sản xuất với tư cách là người điều khiển thường trực, giám sát trạng thái của toàn bộ hệ thống và các bộ phận riêng lẻ của nó, can thiệp vào quá trình khởi động và khởi động sản xuất và trong trường hợp khẩn cấp, hoặc với mối đe dọa của một sự xuất hiện như vậy.

Mức độ tự động hóa cao nhất của quy trình sản xuất — tự động hóa hoàn toàn... Trong đó, bản thân hệ thống không chỉ thực hiện quy trình sản xuất mà còn kiểm soát hoàn toàn quy trình đó, được thực hiện bởi các hệ thống điều khiển tự động.Tự động hóa hoàn toàn có ý nghĩa trong sản xuất bền vững, hiệu quả về chi phí với các quy trình công nghệ đã được thiết lập với chế độ hoạt động liên tục.

Tất cả những sai lệch có thể xảy ra so với định mức phải được dự đoán trước và phải phát triển các hệ thống bảo vệ chống lại chúng. Ngoài ra, tự động hóa hoàn toàn là cần thiết cho công việc có thể gây nguy hiểm đến tính mạng, sức khỏe của con người hoặc được thực hiện ở những nơi mà anh ta không thể tiếp cận - dưới nước, trong môi trường hung hãn, trong không gian.

Mỗi hệ thống bao gồm các thành phần thực hiện các chức năng cụ thể. Trong một hệ thống tự động, các cảm biến đọc và truyền chúng để đưa ra quyết định về cách vận hành hệ thống, lệnh đã được thiết bị thực thi. Thông thường, đây là thiết bị điện, vì với sự trợ giúp của dòng điện, việc thực hiện các lệnh sẽ thuận tiện hơn.

Cần tách biệt hệ thống điều khiển tự động và tự động hóa. Trong một hệ thống điều khiển tự động, các cảm biến truyền số đọc đến bảng điều khiển của người vận hành và anh ta, sau khi đưa ra quyết định, sẽ truyền lệnh đến thiết bị điều hành. Trong một hệ thống tự động - tín hiệu được phân tích bởi các thiết bị điện tử, sau khi đưa ra quyết định, chúng đưa ra lệnh cho các thiết bị thực thi.

Sự tham gia của con người vào các hệ thống tự động là cần thiết, mặc dù với tư cách là người điều khiển. Anh ta có khả năng can thiệp vào quy trình công nghệ bất cứ lúc nào, để sửa chữa hoặc ngăn chặn nó.

Vì vậy, cảm biến nhiệt độ có thể bị hỏng và cho kết quả không chính xác. Trong trường hợp này, thiết bị điện tử sẽ coi dữ liệu của nó là đáng tin cậy mà không cần đặt câu hỏi.

Tâm trí con người nhiều lần vượt qua khả năng của các thiết bị điện tử, mặc dù nó thua kém chúng về tốc độ phản ứng. Người vận hành có thể nhận ra rằng cảm biến bị lỗi, đánh giá rủi ro và chỉ cần tắt nó đi mà không làm gián đoạn quá trình. Đồng thời, anh ta phải hoàn toàn chắc chắn rằng điều này sẽ không dẫn đến tai nạn. Kinh nghiệm và trực giác vốn không có ở máy móc giúp anh đưa ra quyết định.

Sự can thiệp có mục tiêu như vậy trong các hệ thống tự động không gây rủi ro nghiêm trọng nếu quyết định được đưa ra bởi một chuyên gia. Tắt tất cả tự động hóa và chuyển hệ thống sang chế độ điều khiển thủ công sẽ gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng do một người không thể phản ứng nhanh với sự thay đổi của tình huống.

Một ví dụ kinh điển là vụ tai nạn tại nhà máy điện hạt nhân ở Chernobyl, trở thành thảm họa nhân tạo lớn nhất trong thế kỷ trước. Điều này xảy ra chính xác là do chế độ tự động tắt, khi các chương trình phòng ngừa khẩn cấp đã được phát triển không thể ảnh hưởng đến sự phát triển của tình hình trong lò phản ứng của nhà ga.

Việc tự động hóa các quy trình riêng lẻ đã bắt đầu trong ngành công nghiệp ngay từ thế kỷ 19. Chỉ cần nhớ lại bộ điều chỉnh ly tâm tự động cho động cơ hơi nước do Watt thiết kế là đủ. Nhưng chỉ khi bắt đầu sử dụng điện trong công nghiệp, việc tự động hóa rộng rãi hơn mới có thể thực hiện được không phải đối với các quy trình riêng lẻ mà đối với toàn bộ chu kỳ công nghệ. ổ đĩa.

Việc sản xuất điện tập trung và việc sử dụng nó trong toàn bộ ngành công nghiệp chỉ bắt đầu từ thế kỷ XX - trước Chiến tranh thế giới thứ nhất, khi mọi máy móc đều được trang bị động cơ điện riêng. Chính hoàn cảnh này đã cho phép cơ giới hóa không chỉ quá trình sản xuất của máy mà còn cơ giới hóa việc quản lý nó. Đây là bước đầu tiên hướng tới việc tạo ra các máy tự động... Những mẫu đầu tiên xuất hiện vào đầu những năm 1930. Sau đó, thuật ngữ "sản xuất tự động" xuất hiện.

Ở Nga, sau đó là Liên Xô, những bước đầu tiên theo hướng này đã được thực hiện vào những năm 1930 và 1940. Lần đầu tiên, máy cắt kim loại tự động được sử dụng trong sản xuất các bộ phận ổ trục. Sau đó là quá trình sản xuất pít-tông hoàn toàn tự động đầu tiên trên thế giới cho động cơ máy kéo.

Các chu kỳ công nghệ được kết hợp thành một quy trình tự động, bắt đầu bằng việc nạp nguyên liệu thô và kết thúc bằng việc đóng gói các bộ phận đã hoàn thành. Điều này trở nên khả thi nhờ vào việc sử dụng rộng rãi các thiết bị điện hiện đại vào thời điểm đó, nhiều loại rơle, công tắc từ xa và tất nhiên là cả ổ đĩa.

Và chỉ sự ra đời của những chiếc máy tính điện tử đầu tiên mới có thể đạt đến một cấp độ tự động hóa mới. Bây giờ quy trình công nghệ đã không còn được coi là chỉ một tập hợp các hoạt động riêng biệt phải được thực hiện theo một trình tự nhất định để thu được kết quả. Bây giờ toàn bộ quá trình đã trở thành một.

Hiện nay, các hệ thống điều khiển tự động không chỉ tiến hành quá trình sản xuất mà còn kiểm soát nó, giám sát sự xuất hiện của các tình huống khẩn cấp và khẩn cấp.Họ khởi động và dừng thiết bị công nghệ, giám sát tình trạng quá tải và thực hành các hành động trong trường hợp xảy ra tai nạn.

Gần đây, các hệ thống điều khiển tự động giúp việc xây dựng lại thiết bị để sản xuất sản phẩm mới trở nên dễ dàng hơn. Đây đã là một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm các hệ thống đa chế độ tự động riêng lẻ được kết nối với một máy tính trung tâm kết nối chúng trong một mạng duy nhất và đưa ra các nhiệm vụ để thực thi.

Mỗi hệ thống con là một máy tính riêng biệt với phần mềm riêng được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ riêng. Đây đã là mô-đun sản xuất linh hoạt. Chúng được gọi là linh hoạt vì chúng có thể được cấu hình lại theo các quy trình công nghệ khác và do đó mở rộng sản xuất, đa dạng hóa nó.

Đỉnh cao của sản xuất tự động là robot công nghiệp… Tự động hóa đã thâm nhập vào quá trình sản xuất từ ​​trên xuống. Dây chuyền vận chuyển cung cấp nguyên vật liệu cho sản xuất hoạt động tự động. Quản lý và thiết kế được tự động hóa. Kinh nghiệm và trí thông minh của con người chỉ được sử dụng khi thiết bị điện tử không thể thay thế chúng.