Представляет собой процедуру, в рамках которой функции контроля и управления, выполнявшиеся человеком, передаются приборам и устройствам. За счет этого существенно повышается результативность труда и качество продукции. Кроме этого, обеспечивается сокращение доли рабочих, привлеченных к разным промышленным сферам. Рассмотрим далее, что собой представляют автоматика и автоматизация производственных процессов.
Историческая справка
Самостоятельно функционирующие приборы - прообразы современных автоматических системы - стали появляться еще в древности. Однако до самого 18 столетия была широко распространена кустарная и полукустарная деятельность. В этой связи такие "самодействующие" устройства не получили практического применения. В конце 18-го - начале 19-го вв. произошел резкий скачок объемов и уровня производства. Промышленная революция создала предпосылки для усовершенствования приемов и орудий труда, приспособления оборудования для замены человека.
Механизация и автоматизация производственных процессов
Изменения, которые вызвала коснулись в первую очередь дерево- и металлообработки, прядильных, ткацких заводов и фабрик. Механизация и автоматизация активно изучались К. Марксом. Он видел в них принципиально новые направления прогресса. Он указывал на переход от использования отдельных станков к автоматизации их комплекса. Маркс говорил о том, что за человеком должны закрепляться сознательные функции контроля и управления. Работник становится рядом с производственным процессом и регулирует его. Главными достижениями того времени стали изобретения русского ученого Ползунова и английского новатора Уатта. Первый создал автоматический регулятор для питания парового котла, а второй - центробежный контроллер скорости паровой машины. Достаточно продолжительное время оставалась ручной. До внедрения автоматизации замена физического труда осуществлялась посредством механизации вспомогательных и основных процессов.
Ситуация сегодня
На современном этапе развития человечества системы автоматизации производственных процессов основываются на использовании компьютеров и различного программного обеспечения. Они способствуют сокращению степени участия людей в деятельности или полностью исключают его. В задачи автоматизации производственных процессов входит повышение качества выполнения операций, сокращение времени, которое на них требуется, снижение стоимости, увеличение точности и стабильности действий.
Основные принципы
Сегодня средства автоматизации производственных процессов внедрены во многие сферы промышленности. Независимо от сферы и объема деятельности компаний, практически в каждой из них используются программные устройства. Существуют различные уровни автоматизации производственных процессов. Однако для любого из них действуют единые принципы. Они обеспечивают условия для эффективного выполнения операций и формулируют общие правила управления ими. К принципам, в соответствии с которыми осуществляется автоматизация производственных процессов, относят:
- Согласованность. Все действия в рамках операции должны сочетаться друг с другом, идти в определенной последовательности. В случае рассогласованности вероятно нарушение хода процесса.
- Интеграция. Автоматизируемая операция должна вписываться в общую среду предприятия. На той или иной стадии интеграция осуществляется по-разному, однако суть этого принципа неизменна. Автоматизация производственных процессов на предприятиях должна обеспечивать взаимодействие операции с внешней средой.
- Независимость исполнения. Автоматизируемая операция должна осуществляться самостоятельно. Участие человека в ней не предусматривается, или оно должно быть минимально (только контроль). Работник не должен вмешиваться в операцию, если она осуществляется согласно установленным требованиям.
Указанные принципы конкретизируются в соответствии с уровнем автоматизации того или иного процесса. Для операций устанавливаются дополнительные пропорциональности, специализации и так далее.
Уровни автоматизации
Их принято классифицировать в соответствии с характером управления компании. Оно, в свою очередь, может быть:
- Стратегическим.
- Тактическим.
- Оперативным.
Соответственно, существует:
- Нижний уровень автоматизации (исполнительский). Здесь управление касается регулярно совершаемых операций. Автоматизация производственных процессов ориентирована на исполнение оперативных функций, поддержание установленных параметров, сохранение заданных режимов работы.
- Тактический уровень. Здесь обеспечивается распределение функций между операциями. В качестве примеров можно привести планирование производства или обслуживания, управление документами или ресурсами и так далее.
- Стратегический уровень. На нем осуществляется управление всей компанией. Автоматизация производственных процессов стратегического назначения обеспечивает решение прогнозных и аналитических вопросов. Она необходима для поддержания деятельности высшего административного звена. Этот уровень автоматизации обеспечивает стратегическое и финансово-хозяйственное управление.
Классификация
Автоматизация обеспечивается за счет использования разнообразных систем (OLAP, CRM, ERP и пр.). Все они разделяются на три основных типа:
- Неизменяемые. В этих системах последовательность действий устанавливается в соответствии с конфигурацией оборудования либо условиями процесса. Она не может изменяться в ходе операции.
- Программируемые. В них возможно изменение последовательности в зависимости от конфигурации процесса и заданной программы. Выбор той или иной цепочки действий осуществляется посредством специального набора инструментов. Они читаются и интерпретируются системой.
- Самонастраиваемые (гибкие). Такие системы могут осуществлять выбор нужных действий по ходу работы. Изменения конфигурации операции происходит в соответствии с информацией о течении операции.
Все эти типы могут использоваться на всех уровнях отдельно либо в комплексе.
Виды операций
В каждой экономической отрасли присутствуют организации, выпускающие продукцию или предоставляющие услуги. Их можно разделить на три категории в соответствии с "удаленностью" в цепи переработки ресурсов:
- Добывающие или производящие - сельскохозяйственные, нефтегазодобывающие предприятия, например.
- Перерабатывающие природное сырье организации. При изготовлении продукции они используют материалы добытые или созданные компаниями из первой категории. К ним, например, относятся предприятия электронной, автомобильной промышленности, электростанции и так далее.
- Обслуживающие компании. Среди них - банки, медицинские, образовательные учреждения, предприятия общепита и пр.
Для каждой группы можно выделить операции, связанные с предоставлением услуг или выпуском продукции. К ним относят процессы:
- Управления. Эти процессы обеспечивают взаимодействие внутри предприятия и способствуют формированию отношений компании с заинтересованными участниками оборота. К последним, в частности, относят надзорные органы, поставщиков, потребителей. В группу бизнес-процессов входят, например, маркетинг и продажи, взаимодействие с покупателями, финансовое, кадровое, материальное планирование и так далее.
- Анализа и контроля. Эта категория связана со сбором и обобщением сведений о выполнении операций. В частности, к таким процессам относят операционное управление, контроль качества, оценку запасов и пр.
- Проектирования и разработки. Эти операции связаны со сбором и подготовкой исходных сведений, реализацией проекта, контролем и анализом результатов.
- Производства. Эта группа включает в себя операции, связанные с непосредственным выпуском продукции. К ним относят, в том числе, планирование потребности и мощности, логистику, обслуживание.
Большая часть этих процессов сегодня автоматизирована.
Стратегия
Необходимо отметить, что автоматизация производственных процессов отличается сложностью и трудоемкостью. Для достижения поставленных целей необходимо руководствоваться определенной стратегией. Она способствует улучшению качества выполняемых операций и получению от деятельности желаемые результаты. Особое значение сегодня имеет грамотная автоматизация производственных процессов в машиностроении. Стратегический план можно коротко представить следующим образом:
Преимущества
Механизация и автоматизация различных процессов позволяет значительно повысить качество товаров и управления производством. Среди прочих преимуществ следует назвать:
- Увеличение скорости выполнения повторяющихся операций. За счет снижения степени участия человека одни и те же действия могут осуществляться быстрее. Автоматизированные системы обеспечивают большую точность и сохраняют работоспособность вне зависимости от продолжительности смены.
- Повышение качества работы. При снижении степени участия людей уменьшается или исключается влияние человеческого фактора. Это существенно ограничивает вариации выполнения операций, что, в свою очередь, предотвращает множество ошибок и повышает качество и стабильность работы.
- Увеличение точности управления. Использование информационных технологий позволяет сохранять и учитывать в дальнейшем больший объем сведений об операции, чем при ручном контроле.
- Ускоренное принятие решений при типовых ситуациях. Это способствует улучшению характеристик операции и предотвращает несоответствия на следующих этапах.
- Параллельность выполнения действий. дают возможность осуществлять несколько операций в одно время без ущерба для точности и качества работы. Это ускоряет деятельность и улучшает качество результатов.
Недостатки
Несмотря на очевидные преимущества, автоматизация может быть далеко не всегда целесообразной. Именно поэтому перед ее осуществлением необходим всесторонний анализ и оптимизация. После этого может сложиться так, что автоматизация не потребуется или будет невыгодна в экономическом смысле. Ручное управление и выполнение процессов может стать более предпочтительным в следующих случаях:
Заключение
Механизация и автоматизация, несомненно, имеют огромное значение для производственной сферы. В современном мире все меньше операций выполняется вручную. Однако и сегодня в ряде отраслей не обойтись без такого труда. Автоматизация особенно эффективна на крупных предприятиях, где выпускается продукция для массового потребителя. Так, например, на автомобильных заводах в операциях участвует минимальное количество людей. При этом они, как правило, осуществляют контроль за ходом процесса, не участвую в нем непосредственно. Модернизация промышленности в настоящее время идет очень активно. Автоматизация производственных процессов и производств считается сегодня наиболее эффективным способом повышения качества продукции и увеличения объема ее выпуска.
Автоматизация производственных
процессов
1.1. Основы, терминология и направления АПП.
Одним из основных направлений деятельности человека является совершенствование процессов производства с целью облегчения тяжёлого физического труда и повышение эффективности процесса в целом – это направление может реализоваться через автоматизацию производственных процессов.
Итак, целью АПП является:
- повышение производительности;
- повышение качества;
- улучшений условий труда.
Цель рождает вопросы, что и как автоматизировать, целесообразность и необходимость автоматизации и др. задачи.
Как известно технологический процесс состоит из трёх основных частей:
- рабочего цикла, - основной тех. процесс;
- холостых ходов, - вспомогательных операций;
- транспортно – накопительных операций.
Основной тех. процесс тесно связан с СПИД. Рассмотрим СПИД:
С – это автоматизация рабочих и холостых ходов всех механизмов станка (авт.гл. движ., подач и вспом. операций).
П – автоматизация установки, фиксации деталей на станке.И – требования АПП к инструменту.
Д – технологические требования АПП к детали. Кроме того,
Вспомогательных операций – это автоматизация загрузки, разгрузки, установки, ориентации, фиксации, транспортировки, накоплению и контролю детали. Из всего выше сказанного видно, что АПП имеет комплексный подход и, не
решив одну задачу, можем не достигнуть необходимого эффекта. Автоматизация – направление развития производства, характеризуемое ос-
вобождением человека не только от мускульных усилий, для выполнения тех или иных движений, но и от оперативного управления механизмами выполняющими эти движения.
Автоматизация может быть частичной или полной.
Частичная автоматизация – автоматизация части операции по управлению производственным процессом при условии, что остальная часть всех операций выполняется автоматически (управление и контроль человеком).
Примером может служить – автом. линия (АЛ), состоящая из нескольких станков автоматов и имеющих автоматическую межоперационную транспортную систему. Управление линии осуществляется одним процессором.
Полная автоматизация – характеризуется автоматическим выполнением всех функций для осуществления производственного процесса без непосредственного вмешательства человека в работу оборудования. В обязанности человека входят настройка машины или группы машин, включение и контроль.
Пример: автоматический участок или цех.
1.2. Организационно – технические особенности автоматизации.
Анализируя тенденцию и историю развития автоматизации произв. процессов, можно отметить четыре основных этапа, на которых решались различные по своей сложности задачи.
Это: 1. Автоматизация рабочего цикла создание машин автоматов и полуавтоматов.
2. Автоматизация систем машин, создание АЛ, комплексов и модулей.
3. Комплексы автоматизации производ. процессов с созданием автоматических цехов и заводов.
4. Создание гибкого автоматизированного производства с автоматизацией серийного и мелкосерийного производства, инженерного и управленческого труда.
1 На первом этапе – модернизировалось универсальное оборудование. Как известно время обработки одного изделия опр-ся по формуле:
T = t Р + tХ
Таким образом, для повышения производительности работы оборудования сокращалось время tР и tХ и совмещалось tР и tХ значит, если машина кроме рабочих ходов (tР ) могут самостоятельно выполнять холостые хода (tХ ), то она представляет собой автомат.
Необходимо учитывать, что под холостыми ходами следует понимать не только перемещение отдельных узлов станка без обработки, но и загрузку, ориентацию детали, их фиксацию. Однако, как показала практика, автоматизация универсальных станков, с точки зрения производительности имеет свои пределы, т.е. рост производительности труда составил не выше 60%. Поэтому в дальнейшем стали создавать специальные станки автоматы с применением новых принципов:
Многоинструментальные и многопозиционные автоматы применялись в поточных линиях, что явилось высшей формой первого этапа автоматизации (структурная схема см. табл.1).
Структурная схема автомата №1
Автомат (прутковый)
Двигательный | Передаточный | Исполнительный |
механизм | механизм | механизим |
Механизм | Механизм | Механизм |
рабочих ходов | холостых ходов | управления |
Продольныйсуппорт Поперечныйсуппорт1 Поперечныйсуппорт2 Поперечныйсуппорт3 Поперечныйсуппорт4 Поперечныйсуппорт5 Резьбонарезноеприспособ. | Механизмподачипрутка Механизмзажима Механизмповорота шпиндельногоблока Механизмфиксации | Распред. вал Механизмобгона Тормоза Механизмвыключения при отсутствиипрутка |
2 На втором этапе – создаётся АЛ (структурная схема см. табл.2).
АЛ называется – автоматическая система машин расположенных в техноло-
гической последовательности, объединённых средствами транспортировки, управления, автоматически выполняющих комплекс операций кроме контроля и наладки.
Создание АЛ потребовало решения более сложных задач. Так одна из них – - Создание автоматической системы межстаночной транспортировки обрабатываемых деталей, с учётом неодинакового ритма работы станков (время на операции разное); а также не совпадение по времени их простоев из-за возникающих неполадок. Система межстаночной транспортировки должна включать не только транспортёры, но и автоматические магазины накопители для создания расходования межоперационных заделов, устройств управления и блокировки системы машин. При этом необходимы не только согласование между собой рабочих циклов отдельных машин, а так же транспортирующих механизмов, но и блокировок на случай всевозможных неполадок (поломки, выход размеров за пределы поля
допуска и т.п.).
На втором этапе автоматизации решается и задача: создание средств автоматизированного контроля , в том числе активного контроля с корректировкой работы станка.
Экономический эффект достигается не только повышением производительности и значительным сокращением затрат ручного труда благодаря автоматизации межстаночной транспортировки, контроля, уборки стружки.
Структурная схема АЛ табл. №2
3 Третьим этапом автоматизации явл-ся комплексная автоматизация производственных процессов – создание автоматических цехов и заводов.
Автоматич. цехом или заводом называется цех или завод, в котором основные производственные процессы осуществляются на АЛ.
Здесь решаются задачи автоматизации межлинейной и межцеховой транспортировки, складирования, уборки и переработки стружки, диспетчерского контроля и управления производством (структура автом. цеха см. схему, рис.3).
Структура автоматического цеха табл. №3
Автомтатический
Автоматические | Системынелинейного | |||||||||
транспорта | управления |
|||||||||
А. линия 1 А. линия 2 | А. линия i- 1 А. линия i | Элеваторы | Транспортёр | Дозаторы | СУ запасн. деталями | СУ аварийной блокировки | СУ подсчёта продукции диспетчеров |
|||
Здесь элементами выполняющие рабочие ходы, являются уже АЛ со своими технологическими роторными машинами, механизмами транспортировки, управления и т.д.
В автом. цехах и заводах межлинейное транспортирование и накопление заделов являются холостыми ходами.
Система управления цеха также выполняет новые более сложные задачи. Важнейшей особенностью комплексной автоматизации производственных процессов как нового этапа технического прогресса явл-ся широкое применение вычислительной техники, которая позволяет решать не только задачу управления
производством, но и гибкого управления тех. процессами.
4 Гибкие автоматизированные системы – какчетвёртый этап автоматизации представляют собой наивысшую четвёртую ступень развития автоматизации тех. процессов. Предназначены для автоматизации тех. процессов со сменным объектом производства, в том числе для единичного и мелкосерийного производства.
Гибкое производство – сложное понятие, включающее в себя целый комплекс компонентов +машинная гибкость – лёгкость перестройки технологических элементов ГАП для производства заданного множества типов деталей.
Гибкость процесса – способность производить заданное множество типов деталей, в том числе из различных деталей, разными способами.
Гибкость по продукту – способность быстрого и экономичного переключения на производство нового продукта.
+ Маршрутная гибкость – способность продолжать обработку заданного множества типов деталей при отказах отдельных технологических элементов ГАП.
Гибкость по объёму – способность ГАП экономически выгодно работать при различных объёмах производства.
Гибкость по расширению – возможность расширения ГАП за счёт введения новых технологических элементов.
Гибкость работы – возможность изменения порядка операции для каждого из типов в детали.
Гибкость по продукции – всё разнообразие изделий, которое способно производить ГАП.
Определяющими явл-ся машинная и маршрутная гибкость. Использование ГАП даёт непосредственный экономический эффект за счёт
высвобождения персонала и увеличения сменности работы и управляющего оборудования.
Обычно в первую смену производится загрузка заготовок, материалов, инструмента, тех заданий, СУ и т.д., это выполняется с участием людей. Вторую и третью смену ГАП работает самостоятельно под наблюдением диспетчера.
Лекция №2
1.3. Технико-экономические особенности автоматизации.
При анализе производства бывает не достаточно знать, на какой стадии механизации или автоматизации находится тот или иной технологический процесс. И тогда степень автоматиз. или механизации (С) определяется уровнем мех.(М) и автом.(А). Оценка уровня М и А осуществляется тремя основными показателями:
- степенью охвата рабочих мех. трудом (С);
- уровнем мех. труда в общих трудозатратах (У Т );
- уровнем мех. и авт. производств. Процессов (У П ). Для мех. обработки и сборки эти показатели:
У Т= | ∑ PA k | ||||||||
У П= | ∑ РО К П М | ||||||||
∑ РО К П М+ Р(1 − | УТ | ||||||||
Процент возрастания производительности труда за счёт его мех. или автоматизации:
(100 − У Т 2 ) (100− У П 1 ) 100 | ||||||
П М (А )= | − 100 | |||||
(100 − У Т 1 ) (100− У П 2 ) | ||||||
где - индекс 1 соответствует показателям, полученным до проведения мех. и автом.;
Индекс 2 после их проведения; РА – число рабочих, выполняющих работу с использованием средств автом.;
РО – общее число рабочих на рассматриваемом участке, цехе;
к – коэффициент механизации, выражающий отношение времени мех. труда
к общим затратам времени на данном рабочем времени.
П – коэф. производительности оборудования, характеризующий отношение трудоёмкости изготовления дет. на универсальном оборуд. с наименьшей производительностью, принятым за базу трудоёмкости изготовления этой детали на действующем оборудовании;
М – коэф. Обслуживания, зависящий от количества единиц оборудования, обслуживаемого одним рабочим (при обслуживании оборудования несколькими рабочими М< 1).
Система трёх основных показателей уровня мех. и автом. производственных процессов позволяет:
- оценивать состояние автом. производства, вскрывать резервы для повышения производительности труда;
- сравнивать уровни М. и А. родственных производств и отраслей;
- сравнивать уровни М. и А. соответствующих объектов по периодам внедрения и тем самым определять направления дальнейшего совершенствования производственных процессов;
- планировать уровень автоматизации.
Наряду с выше приведенными показателями может применяться критерий уровня автоматизации производства, количественно характеризующий, в какой мере на данной стадии М. и А. используются возможности экономии затрат труда, т.е. роста произв. труда:
∆ t ЧА | 100 = | t ПМ− t ЧА | ||||
∆ t ПА | t ПМ− t ПА |
где tПМ – трудоёмкость изготовления изделия при полной (комплексной) механизации;
tЧА и tПА – трудоёмкость изготовления при частичной и полной автом.
1.4. Технологичность деталей для автоматизированного производства.
1.4.1. Особенности конструирования изделий в условиях автоматизации про-
изводства.
Конструкция изделия должна обеспечивать его технологичность в изготовлении и сборке. Применение средств автоматизации предусматривает повышенное внимание конструкции изделий с точки зрения облегчения ориентации, позиционирования, сопрягаемости при сборке.
Большинство средств автом. для транспортировки и ориентации деталей действуют на ощупь, т.е. они используют геометрические характеристики деталей для осуществления ориентации и позиционирования.
Учитывая это, можно сказать, что выбор того или иного средства автом. будет основано на анализе классификации объектов производства по геометрическим параметрам (по их назначению и их относительной величине).
Одной из геометрических характеристик явл-ся симметрия.
В некоторых случаях симметрия деталей способствует автоматизации, а в других – делает её невозможной. Пример рис. А1, все детали расположенные справа – симметричны, что делает ориентирование ненужным; рис. А2 – иллюстрирует другую проблему. Если конструктивные особенности каждой детали трудно обнаружить мех. способом, то решение проблемы состоит в нарушении симметрии.
Детали типа цилиндров и дисков явл-ся наиболее вероятными кандидатами на внесение черт ассимметрии, потому что без ориентирующих признаков они могут принимать неопределённое число положений.
Детали прямоугольгой формы обычно выигрывают от симметрии поскольку они могут иметь небольшое число положений.
Рис А1 Ориентация деталей за счётсимметричности.
Рис А2 Ориентация деталей за счётих ассимметричности. а) затруднена б) улучшена
При этом закон распределения суммы этих случайных величин будет иметь Гаусово или нормальное распределение – рис. А5.
Взаимное сцепление деталей (рис. 3)
При загрузке деталей в накопитель или другое устройство навалом, нередко возникает явление сцепления деталей. Типичный пример – пружины . Многие детали имеют отверстия и выступы функционально не связанные друг с другом и не предназначенные для сопряжения. Соотношение размеров этих элементов деталей должно исключать возможность попадания выступа в отверстие и сцепления деталей. (рис. А3).
В настоящее время очень сложно представить себе промышленное предприятие без автоматизированных систем управления. Автоматизация повышает производительность предприятий, минимизирует человеческий фактор и улучшает качество продукции.
Долгое время производство оставалась частично автоматизированным. Современные технологии позволяют перейти на полностью автоматизированные схемы, где роль человека сводится к выполнению функций оператора.
Автоматизация технологического процесса может быть:
- частичная. На производстве автоматизируют отдельные аппараты и машины. В основном применяется на предприятиях пищевой промышленности, когда человек не может выполнять некоторую работу в связи с ее сложностью или быстротой. Такая автоматизация применяется на объектах легкой и химической промышленности.
- Комплексная. Ярким примером такой автоматизации можно назвать электростанцию. Она функционирует как единый комплекс, человек выполняет только функции оператора.
- Полная. Все функции управления и контроля выполняются машиной. Современные технологии вплотную подошли к полной автоматизации, но, к сожалению, без человеческого фактора пока обойтись не могут. Самый высокий уровень автоматизации применяется в области атомной энергетики.
К основным элементам автоматизации производства относятся:
- Станки с ЧПУ (появились в 1955 году).
- Промышленные роботы (первые модели появились в 1962 году).
- Роботизированные технологические комплексы.
- Автоматизированные складские системы.
- Системы автоматизированного проектирования.
Преимущества автоматизации:
- Большинство управленческих решений принимается автоматически и своевременно. Также с помощью машин можно ввести оперативный учет.
- Автоматизация позволяет максимально эффективно распределять трудовые ресурсы.
- Производственные циклы никогда не дают сбоев.
- Все решения автоматических систем сохраняются в базе данных, что облегчает анализ деятельности предприятия
- Автоматизация производства значительно сокращает оборот документов на предприятии.
- Производство работает стабильно, без видимых отклонений.
Современная оптимизация производства требует участия профессиональных компаний. Одной из лучших можно назвать ООО "Промышленная Автоматизация", которая проводит автоматизацию предприятий на всех уровнях. Эта компания внедряет высокотехнологичные системы на предприятия производства.
Таким образом, качественные изменения в технологии системы управления и автоматизации производства, дают толчок к экономическому развитию, за счет снижения затрат на энергоресурсы и материалы. Компания "Nordengineering" индивидуально подходит к каждому предпринимательству. Компания гарантирует качество своей работы, и экономический рост клиента. Автоматизация производится на всех уровнях начиная от компрессорного, и заканчивая комплексом готовой продукции.
Введение
Чтобы различные технические устройства выполняли требуемые функции, необходимо организовать тот или иной процесс управления. Процесс управления может быть реализован "ручным" способом или с помощью совокупности технических средств, которые, в общем случае, называют системами автоматического управления,
Системы автоматического управления в сельскохозяйственном производстве и переработке продукции призваны управлять режимами работы оборудования, теплиц, холодильных установок и т.п. Особенностью этих систем является работа с биологическими объектами, животными, растениями и продуктами их переработки.
Необходимость внедрения и развитие систем автоматического управления способствовали созданию отдельного научно-технического направления, которое включает элементную базу, теоретические вопросы анализа и синтеза, вопросы проектирования и обеспечения требуемой надёжности. Вместе с тем это отдельное направление имеет тесную связь с электроникой, электротехникой, математикой и другими разделами науки и техники. В развитие систем автоматики внесли вклад ученые Н.Н.Боголюбов, И.Ф.Бородин, Н.Винер, Н.Е.Жуковский, А.Н.Колмогоров, Н.М.Крылов, А.В.Михайлов, Г.Найквист, В.Д.Шеповалов, С.А.Чаплыгин, и многие другие ученые.
Предметом дисциплины "Автоматика" является - теоретические основы и технические средства автоматики.
Основы теории автоматического управления
Лекция 1 . «Принципы построения автоматизированных производств»
Автоматизация производства
Автоматика - отрасль науки и техники, охватывающая теорию и устройства средств и систем автоматического управления машинами и технологическими процессами Она возникла в 19 веке с появлением механизированного производства на базе прядильных и ткацких станков, паровых машин и др., которые заменили ручной труд и дали возможность повысить его производительность.
Автоматизации всегда предшествует процесс полной механизации - такого производственного процесса, в котором человек не затрачивает на выполнение операций физической силы.
По мере развития техники функции управления процессами и машинами расширялись и усложнялись. Человек уже во многих случаях не был в состоянии управлять механизированным производством без специальных дополнительных устройств. Это обусловило возникновение автоматизированного производства, при котором работники высвобождаются не только от физического труда, но и от функций контроля за машинами, оборудованием, производственными процессами и операциями, а также управления ими.
Под автоматизацией производственных процессов понимают комплекс технических мероприятий по разработке новых технологических процессов и создание производства на основе высокопроизводительного оборудования, выполняющего все основные операции без непосредственного участия человека.
Автоматизация способствует значительному повышению производительности труда, улучшению качества продукции и условий труда людей
В сельском хозяйстве, пищевой и перерабатывающей промышленности автоматизируется контроль и управление температурой, влажностью, давлением, регулирование скорости и перемещение, сортирование по качеству, упаковка и многие другие процессы и операции, обеспечивая более высокую их эффективность, экономию труда и средств.
Автоматизированные производства по сравнению с не автоматизированными обладают определенной спецификой:
· для повышения эффективности они должны охватывать большее количество разнородных операций;
· необходима тщательная проработка технологии, анализ объектов производства, маршрутов движения и операций, обеспечения надежности процесса с заданным качеством;
· при широком ассортименте выпускаемой продукции и серости работы технологические решения могут быть многовариатными;
· повышаются требования к четкой и слаженной работе различных служб производства.
При проектировании автоматизированного производства должны быть соблюдены следующие принципы:
1. Принцип завершенности. Следует стремиться к выполнению всехопераций в пределах одной автоматизированной производственной системы без промежуточной передачи полуфабрикатов
в другие подразделения. Для реализации этого принципа необходимо обеспечить:
Технологичность продукта, т.е. на его изготовление должно расхсодоваться минимальное количество материалов, времени и средств:
Унификацию методов обработки и контроля продукта;
Расширение типажа оборудования с повышенными технологическими возможностями для обработки нескольких видов сырьяили полуфабрикатов.
2. Принцип малооперационной технологии. Количество операций промежуточной обработки сырья и полуфабрикатов должно быть сведены к минимуму, а маршруты их подачи - оптими-зированы.
3. Принцип малолюдной технологии. Обеспечение автоматикой работы на протяжении всего цикла изготовления продукта. Для этого необходимо стабилизировать качество входного сырья, повысить надежность оборудования и информационного обеспечения процесса.
4. Принцип безотладочной технологии. Объект управления не должен требовать дополнительных наладочных работ после того, как он пущен в эксплуатацию.
5. Принцип оптимальности. Все объекты управления и службы производства подчинены единому критерию оптимальности, например, выпускать продукцию только высшего качества.
6. Принцип групповой технологии. Обеспечивает гибкость производства, т.е. возможность перехода с выпуска одного продукта на выпуск другого. В основе принципа лежит общность операций, их сочетаний и рецептур.
Для серийного и мелкосерийного производства характерно создание автоматизированных систем из универсального и агрегатного оборудования с межоперационными емкостями. Это оборудование в зависимости от перерабатываемого продукта может переналаживаться.
Для крупносерийного и массового выпуска продукции автоматизированное производство создается из специального оборудования, объединенного жесткой связью. В подобных производствах применяется высокопроизводительное оборудование, например, роторное для разливки жидкостей в бутылки или пакеты.
Для функционирования оборудования необходим промежуточный транспорт для сырья, полуфабрикатов, компонентов, различных сред.
В зависимости от промежуточного транспорта автоматизированные производства могут быть:
Со сквозной транспортировкой без перестановки сырья, полуфабриката или сред;
С перестановкой сырья, полуфабрикатов или сред;
С промежуточной емкостью.
По видам компоновки оборудования (агрегатирования) различают автоматизированные производства:
Однопоточные;
Параллельного агрегатирования;
Многопоточные.
В однопоточном оборудование расположено последовательно по ходу выполнения операций. Для увеличения производительности однопоточного производства операция может выполняться на однотипном оборудовании параллельно.
В многопоточном производстве каждый поток выполняет аналогичные функции, но работает независимо один от другого.
Особенностью сельскохозяйственного производства и переработки продукции является быстрое снижение ее качества, например, после забоя скота или съема плодов с деревьев. Это требует такого оборудования, которое имело бы высокую мобильность (возможность выпуска широкого ассортимента продуктов из однотипного сырья и переработки различных видов сырья на однотипном оборудовании).
Для этого создаются переналаживаемые производственные системы, обладающие свойством автоматизированной переналадки. Организационным модулем таких систем является производственный модуль, автоматизированная линия, автоматизированный участок или цех.
Производственным модулем называют систему, состоящую из единицы технологического оборудования, оснащенного автоматизированным устройством программного управления и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующую и имеющую возможность встраиваться в систему более высокого уровня (рис. 1.1).
1- оборудование для выполнения одной или нескольких операций; 2- управляющее устройство; 3- погрузочно-разгрузочное устройство; 4- транспортно-накопительное устройство (промежуточная емкость); 5- контрольно-измерительная система
Рисунок 1.1 - Структура производственного модуля
Производственный модуль может включать в себя, например, сушильную камеру, контрольно-измерительную систему, погрузочно-разгрузочную и транспортную системы с локальным управлением или смесительную установку с аналогичным добавочным оборудованием.
Частным случаем производственного модуля является производственная ячейка - комбинация модулей с единой системой измерения режимов работы оборудования, транспортно- накопительной и погрузо-разгрузочной системами (рис. 1.2). Производственная ячейка может встраиваться в системы более высокого уровня.
1- оборудования для выполнения одной или нескольких операций; 2- приемный бункер; 3-погрузочно-разгрузочное устройство; 4- конвейер; 5- промежуточная емкость; 6- управляющий компьютер; 7- контрольно-измерительная система.
Рисунок 1.2 - Структура производственной ячейки
Автоматизированная линия - переналаживаемая система, состоящая из нескольких производственных модулей или ячеек, объединенных единой транспортно- складской системой и системой автоматического управления технологического процесса (АСУ ТП). Оборудование автоматизированной линии расположено в принятой последовательности выполнения технологических операций. Структура автоматизированной линии изображена на рис. 1.3.
1,2,3,4- производственные ячейки и модули; 5- транспортная система; 6-склад; 7- управляющий компьютер.
Рисунок 1.3 - Структура автоматизированной линии
В отличие от автоматизированной линии на переналаживаемом автоматизированном участке предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования. Линия и участок могут иметь отдельно функционирующие единицы технологического оборудования. Структура автоматизированного участка приведена на рис. 1.4.
1,2,3- автоматизированные линии; 4- производственные ячейки; 5- производственные модули; 6- склад; 7- управляющий компьютер
Рисунок 1.4 - Структура автоматизированного участка
Решение задач автоматизации
Вопрос 3 Производственный и технологический процессы автоматизированного производства
Следящая система
Следящая система - автоматическая система, в которой выходная величина воспроизводит с определенной точностью входную величину, характер изменения которой заранее не известен.
Следящие системы используют для различных целей. В качестве выходной величины следящей системы можно рассматривать совершенно различные физические величины.Одной из наиболее широко распространенных разновидностей следящих систем являются системы управления положением объектов. Такие системы можно рассматривать как дальнейшее развитие и усовершенствование систем дистанционной передачи угловых или линейных перемещений, в которых регулируемой величиной обычно является угол поворота объекта.
На элемент сравнения (рис. 1, г) от задающего элемента, связанного с входным валом следящей системы, поступает входная величина α ВХ. Сюда же от объекта управления, связанного с выходным валом системы, поступает значение угла обработки а ВЫХ. В результате сравнения этих величин на выходе элемента сравнения появляется рассогласование θ = α ВХ - а ВЫХ.
Сигнал рассогласования с выхода элемента сравнения поступает на преобразователь (Пр), в котором угол θ преобразуется в пропорциональное ему напряжение U 0 - сигнал ошибки.
Однако в подавляющем большинстве случаев мощность сигнала ошибки недостаточна для приведения в действие исполнительного двигателя (М). Поэтому между преобразователем и исполнительным двигателем включают усилитель, обеспечивающий необходимое усиление сигнала ошибки по мощности. Усиленное напряжение с выхода усилителя поступает на М, который приводит в действие объект управления, а перемещение а ВЫХ последнего передается на принимающий элемент измерительной схемы, т. е. на элемент сравнения.
Адаптивная система
Адаптивная (самоприспособляющаяся) система - система автоматического управления, у которой автоматически изменяется способ функционирования управляющей части для осуществления в каком-либо смысле наилучшего управления. В зависимости от поставленной задачи и методов ее решения возможны различные законы управления, поэтому адаптивные системы разделяют на следующие виды:
§ адаптивные системы функционального регулирования, где управляющее воздействие является функцией какого-либо параметра, например, подача - функция одной из составляющих силы резания, скорость резания - функция мощности;
§ адаптивные системы предельного (экстремального) регулирования, которые обеспечивают поддержание предельного значения одного или нескольких параметров в объекте;
§ адаптивные системы оптимального регулирования, в которых учитывается совокупность многих факторов с помощью комплексного критерия оптимальности.
В соответствии с этим критерием осуществляется изменение регулируемых параметров и величин, например, поддержание в станке режима обработки, обеспечивающего максимальную производительность и наименьшую себестоимость обработки, определяется заданием оптимальных значений параметров (скоростей сил резания, температуры и т. д.), от которых зависят производительность и себестоимость процесса обработки.
Технологическая операция
Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте. Следует учитывать, что рабочим местом является элементарная единица структуры предприятия, где размещены исполнители работы, обслуживающие технологическое оборудование, на ограниченное время оснастка и предметы труда. Например, обработку ступенчатого вала можно выполнять в следующей последовательности: на первой операции подрезают торцы и зацентровывают вспомогательные базы, на второй – обтачивают наружную поверхность, на третьей – шлифуют эти поверхности.
Типовой технологической операцией называют технологическую операцию, характеризуемую единством содержания и последовательности технологических переходов для группы изделий с одними конструктивными и технологическими признаками.
Групповой технологической операцией называют технологическую операцию совместного изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.
Виды технологических операций
Технологический процесс можно построить по принципу концентрированных или же дифференцированных технологических операций.
а – последовательная; б – параллельная; в – параллельно-последовательная операции
Рисунок 3.2 - Основные виды концентрации
Концентрированнойтехнологической операцией - операция, включающая в себя большое количество технологических переходов. Как правило, она имеет многоинструментальную наладку. Пределом концентрации операций является полная обработка детали на одной операции.
Дифференцированнойоперацией называют операцию , состоящую из минимального количества переходов. Пределом дифференциации является выполнение технологической операции, состоящей из одного технологического перехода.
Достоинства дифференциации операций состоят в следующем: применяется сравнительно простое и дешевое оборудование, простота и незначительная сложность их наладки, создается возможность применения более высоких режимов обработки.
Недостатки принципа дифференциации операций: удлиняется технологическая линия, увеличивается количество потребного оборудования и производственной площади, увеличивается число рабочих, большое число установок.
Технологический переход
Технологическим переходом называют законченную часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установе. Если при обточке валика сменяли инструмент, то обработка этим инструментом той же поверхности заготовки будет являться новым технологическим переходом. Но сама смена инструмента является вспомогательным переходом.
Вспомогательным переходом называют законченную часть технологической операции, состоящей из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предмета труда, но необходимы для выполнения технологического перехода. Переходы могут быть совмещены во времени за счет одновременной обработки нескольких поверхностей, т. е. могут осуществляться последовательно (черновая, получистовая, чистовая обточка ступенчатого вала или сверления четырех отверстий одним сверлом), параллельно (обточка ступенчатого вала несколькими резцами или сверление четырех отверстий, сразу четырьмя сверлами) или параллельно-последовательно (после обточки ступенчатого вала одновременно несколькими резцами, одновременное снятие фасок несколькими фасочными резцами или сверление четырех отверстий последовательно двумя сверлами).
Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизмененном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы. Поворот деталей на какой-либо угол является новым установом. Если валик вначале обтачивают в трехкулачковом патроне с одного установа, а затем его перевернут и обточат, то это потребует два установа при одной операции (рисунок 3.4).
Рисунок 3.4 - Схема первого (а) и второго (б) установа
Позиция
Установленная и закрепленная на поворотном столе заготовка, подвергаемая сверлению, рассверливанию и зенкерованию, имеет один установ, но с поворотом стола она будет занимать новую позицию.
Позицией называют фиксированное положение, занимаемое жестко закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования при выполнении определенной части операции. На многошпиндельных автоматах и полуавтоматах заготовка при одном ее закреплении занимает различные позиции относительно станка. Заготовка перемещается в новое положение вместе с зажимным устройством.
При разработке технологического процесса обработки заготовок, предпочтительно заменять установы позициями, так как каждый дополнительный установ вносит свои погрешности обработки.
В условиях автоматизированного производства под операцией следует понимать законченную часть технологического процесса, выполняемую непрерывно на автоматической линии, которая состоит из нескольких единиц технологического оборудования, связанных автоматически действующими транспортно-загрузочными устройствами. Кроме основных технологических операций в состав ТП включают ряд необходимых для его осуществления вспомогательных операций (транспортных, контрольных, маркировочных и т.п.).
По компоновочной схеме
По виду транспорта различают автоматические линии:
а) со сквозным транспортированием заготовки между станками (применяется при обработке корпусных заготовок);
б) с боковым транспортированием (применяется при обработке коленчатых валов, гильз и т. д.);
в) с верхним транспортированием (применяется при обработке валов, зубчатых колес, фланцев и т. д.);
г) с комбинированным транспортированием;
д) с роторным транспортированием, используемым в роторных АЛ, в которых все технологические операции выполняются при непрерывном транспортировании заготовок и инструмента.
По степени гибкости:
а) синхронные или жесткие;
б) несинхронные или гибкие.
В синхронных автоматических линиях перемещение заготовок осуществляется через синхронизированные промежутки времени. Время обработки на рабочей позиции равно или кратно такту. Такт – интервал времени, через который периодически производится выпуск изделия определенного типа. Такие линии применяются в крупносерийном и массовом производствах.
В несинхронных автоматических линиях обработанные детали перемещаются по мере готовности выполняемой операции. Так как время обработки на каждой позиции разное, то нужны промежуточные накопители. Эти линии применяются в серийном и опытном производствах.
Вопрос 26 Вспомогательные устройства транспортно-накопительных подсистем: поддоны, палеты, толкатели. устройства поворота и ориентации деталей, устройства деления потоков (назначения, конструкции, обсласть применения)
Делители потока.
Применяются для деления потоков в ветвящихся автоматических линиях (рис. 1.). Делятся по принципу движения заслонок: качающихся, возвратно-поступательных и вращающихся.
Деление осуществляется посредством:
Качающихся заслонок поворачивающейся под действием самой заготовки (рис. 1.,а);
С помощью возвратно – поступательных заслонок (рис. 1.,б,в);
Применяются в том случае когда возникает необходимость в разделении общего потока на несколько самостоятельных потоков между однотипными станками. Устанавливаются между механизмом ориентации и накопителем или между накопителем и питателем. Конструкции разнообразны и зависят от формы и размера деталей и от конструкции накопителей и питателей.
Рис. 1. Делители потоков: а.- с чающимися заслонками; б.в – с помощью возвратно-поступающих заслонок.
Ориентирующие устройства.
Во многих случаях в автоматизированном производстве заготовка или деталь должны быть поданы в рабочую зону или на транспортные системы или к захватным или к поворотным устройствам и т.д. в ориентированном положении. Для этого используются различной конструкции ориентирующие устройства в виде шиберов, секторов с возвратно – поступательными или качающимися движениями, вращающихся дисков, лопатных механизмов, трубок втулок и т.п. Схемы ориентирующих устройств приведены на рис. 2.и 3.
Ориентация деталей возможна также и при их транспортировании При этом используется нессиметричность формы деталей и расположение центра тяжести. Способ ориентирования может быть пассивным и активным.
Пассивные ориентирующие устройства получили широкое распространение при вибрационном транспортировании деталей. Общим в принципе их действия является то, что неправильно ориентированные детали сбрасываются с транспортного устройства и возвращаются к началу потока, а далее следуют лишь правильно ориентированные.
Активные ориентирующие устройства придают детали сложное положение в пространстве в независимости от их исходного положения при поступлении в ориентирующее устройство. Принцип принудительного изменения используют так же при необходимости переориентации. Для несложных деталей малых размеров – применяют простые ориентирующие устройства, для дет. сложных форм или тяжёлых – ориентирующие устройства типа кантователей или универсальных поворотных устройств. Иногда используются действие магнитного поля.
Ориентируемые заготовки условно делят на:
Заготовки простой формы, ориентируемые с помощью вырезов в лотках, скосов, отсекателей;
Заготовки со смещённым центром тяжести, которые ориентируются разом или при повороте во время прохождения их через щель или вырез в лотке;
Симметричные и ассиметричные заготовки, которые ориентируются при провале в спец. окно лотка (ориентация по трафарету).
Заготовки ориентируемые с помощью спец. устройств.
Плоские заготовки типа кругов, колец (рис 2.,а) с d >h , ориентируются с помощью спирального лотка рабочая поверхность которого наклонена по радиусу к центру бункера под b =3-5 0 для обеспечения сброса второго слоя заготовок. Буртик лотка m <h .
Колпачки с d ³ h ориентируются пассивным способом с помощью выреза с язычком (рис 2.,б).
Заготовки ориентированные донышком вниз проходят по язычку не опрокидываясь, т.к. язычок является достаточной опорой для обеспечения устойчивого положения заготовки. Заготовки расположенные отверстием вниз, надавливаются на язычок теряют равновесие и падают в бункер.
Цилиндры с l > d ориентируются пассивным способом (рис. 2., в) для сброса неправильно ориентированных заготовок под лотком установлен скос, расположенным на высоте 1,1 d от поверхности лотка.
Для ориентировании ступенчатых дисков применяют пассивный способ (рис 2.,г) с использованием особенностей формы. Заготовки, расположенные большим диаметром вниз свободно проходят мимо сбрасывателя и перемещаются далее по лотку.
Рис. 2. Схемы ориентирующих устройств.
Заготовки с большим диаметром вверх – сталкиваются сбрасывателем с лотка в бункер.
Заготовки типа стержней с головками (рис 2.,д) ориентируются активным способом при помощи прорези, выполненным на прямолинейном участке лотка.
Для активной ориентации валиков с уступом (рис.3.,а) используют смещение центра тяжести.
Для ориентации тонких заготовок в виде скоб, треугольников, секторов применяют пассивный способ (рис. 3.,б). Для пластин Т образной формы – активный способ (рис.3.,в).
При необходимости переориентации заготовок в ходе техпроцесса применяют способ активной ориентации.
Рис. 3. Схемы ориентирующих устройств.
Поворотные устройства.
Используют в станках для перемещения обрабатываемой детали или инструмента на позицию. Это многопозиционные столы и барабаны, блоки многошпиндельных автоматов, револьверные головки, дисковые магазины и делительные устройства (рис. 4.).
К поворотным устройствам предъявляются требования точности поворота на заданную угловую величину, точности и жесткости фиксации в рабочей позиций, осуществление поворота за минимальное время, при ограничениях на возникающие при этом динамические нагрузки.
Точность поворотных устройств, следует оценивать с вероятностных позиций. Под точностью здесь принять понимать точность углового позиционирования; характеризующуюся текущей погрешностью угла поворота. В лучших системах управления автоматических поворотных устройств, для минимизации погрешностей команды подают с соответствующим упреждением. Точность современных поворотных станков с ЧПУ составляет 3..6 угловых секунд.
Быстродействие характеризуется средней скоростью поворота w ср – до 1,0 с -1 . Универсальность определяется возможным диапазоном числа делений, который в современных автоматических поворотных столах равен 2...20000 и выше.
В качестве привода поворотных устройств используют шаговые двигатели (рис.4,а), позволяющие получать широкую универсальность по диапазону делений, состыковываться с системами управления с ЧПУ или ЭВМ. Поворотные устройства с гидроприводом (рис.4,б) и с мальтийским механизмом (рис.4,в) широко применяются в станках и револьверных головках с постоянным фиксированным углом поворота.
Рис. 4 Схемы поворотных устройств.
Применяют такие схемы с периодическим включением кинематической цепи различными муфтами (рис.4,в,г), и храповые механизмы (рис.4,е)
Транспортным пакетом называется укрупненная грузовая единица, сформированная из штучных грузов в таре и без нее, с применением различных способов и средств пакетирования, сохраняющая форму в процессе обращения и обеспечивающая возможность комплексной механизации погрузочно-разгрузочных и складских операций.
Одним из основных средств пакетирования являются поддоны (плоские, стоечные и ящичные).
Поддоны для гибких автоматизированных производств выбирают в соответствии с теми же методическими принципами, которые изложены выше применительно к созданию механизированных и автоматизированных складов любых типов.
Все поддоны можно классифицировать :
По назначению- транспортные и технологические (кассеты, спутники);
По роду транспортируемых грузов- универсальные (для грузов широкой номенклатуры) и специальные (для определенных грузов);
По конструкции (плоские, стоечные, ящичные, одно- и двухна-стильные, одно- и двухзаходные);
По материалу (металлические - из стали или легких сплавов, деревянные, пластмассовые, картонные, композитные с применением древесно-стружечных плит и других материалов);
По продолжительности использования (разового использования, многооборотные);
По области применения (внутрискладские поддоны, для внутризаводских перевозок, для внешних магистральных перевозок);
По размерам (150 х 200; 200 х 300; 300 х 400; 400 х 600; 600 х 800; 800 х 800; 800 х 1000; 800 х 1200; 1600 х 1000; 1600 х 1200).
Многооборотные поддоны являются частью транспортно-складского оборудования ГАП, участка, цеха, предприятия. Поддоны разового использования можно рассматривать как разновидность транспортной упаковки грузов.
Особенностью специальных технологических поддонов для ГАП является то, что на них определенные грузы (заготовки, полуфабрикаты, детали) располагают в фиксированном положении, а иногда и закрепляют заранее, как, например, на поддонах-спутниках многооперационных сверлильно-фрезерно-расточных станков, и подают на них детали на станок непосредственно в зону обработки.
Поддоны-кассеты и поддоны-спутники изготовляют штампованными, сварными, литыми, и они могут служить самостоятельным устройством для формирования грузовой транспортно-складской единицы, или их укладывают на стандартные поддоны.
Транспортно-складские поддоны универсальны по роду размещаемых в них грузов и могут быть металлическими или пластмассовыми, а по конструкции плоскими, стоечными и ящичными.
Перемещения деталей типа тел вращения в ГПС осуществляются чаще всего с использованием простейших транспортных палет
без закрепления на них изделий. Такие палеты
одновременно выполняют
функции транспортирования и складирования.
Существуют три их разновидности:
1) одиночные палеты, которые перемещаются поодиночке и не могут быть уложены в несколько ярусов;
2) выдвижные палеты, установленные в специальных контейнерах, с возможностью выдвижения-задвижки;
3) многоярусные палеты, которые можно располагать поблизости от РМ одна на другой, в штабелях.
Перспективным является создание универсальных многопредметных палет на основе универсальных модулей. Такие палеты состоят из рамы обеспечивающей возможность обработки различных по форме изделий на различных РМ, вставок, которые используются для установки специальных элементов, служащих для размещения заготовок (деталей); форма и размеры этих элементов определяются формой и размерами заготовок (деталей).
Несущая рама (сварная стальная конструкция) имеет размеры европалет (1200 х 800 мм), хотя могут быть использованы и меньшие габариты. Имея гладкую опорную поверхность, рама может быть установлена на полу либо перемещаться на роликах или с помощью цепных транспортеров. Расположенные поперек или вдоль рамы защитные трубки предохраняют изделия от повреждений в ходе транспортирования. В углах рамы приварены подпорки для укладывания изделий в несколько ярусов. Расстояния между ярусами могут быть изменены с помощью вставляемых мерных стержней.
Для выбора палет можно использовать следующие критерии: соответствие габаритам европалет; масса изделий и палет; количество изделий, размещенных на палете (зависит от размеров и формы изделий); минимальное штучное время обработки одного изделия; требуемое время безлюдной работы ГПС.
Для изделий, имеющих сравнительно малые размеры и длительное время обработки, когда запаса изделий на одной-двух палетах достаточно для обеспечения устойчивой работы ГПС, использовать одиночные палеты;
- для крупногабаритных изделий с малым временем обработки применять выдвижные и многоярусные палеты с дополнительными устройствами для манипулирования ими.
К таким палетам относятся палеты со смонтированными на них крепежными приспособлениями или специальные транспортные палеты. Время, необходимое для замены палет, можно значительно сократить, вынеся действия закрепления-открепления заготовок из рабочей зоны на дополнительный носитель сменных палет, который обеспечивает быстрый их возврат обратно в рабочую зону.
Наиболее распространены станочные (входящие в комплектацию ГПМ), транспортные и вспомогательные палеты.
Чаще всего в ГПС используются палеты, служащие одновременно как для базирования и закрепления деталей, так и для транспортирования и манипулирования ими. Это обеспечивает гибкость транспортной подсистемы, поскольку, с одной стороны, все палеты имеют унифицированную рабочую поверхность, а с другой - столы системы транспортирования и манипулирования приспособлены для использования палет конкретного типа.
В случае использования станочных палет, входящих в ГПМ, заготовка крепится на них вне пределов рабочей зоны, параллельно с обработкой иной детали. После этого она перемещается в рабочую зону, где автоматически фиксируется для обработки.
Вопросы к экзамену по
Вопрос 1 Цель и задачи автоматизации производственных процессов. Виды автоматизации производственных процессов
Основными целями автоматизации технологического процесса являются
:
-- повышение эффективности производственного процесса;
-- повышение безопасности производственного процесса.
Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:
-- улучшение качества регулирования;
-- повышение коэффициента готовности оборудования;
-- улучшение эргономики труда операторов процесса;
-- хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях.
Под термином «автоматизация» понимается совокупность методических, технических и программных средств, обеспечивающих проведение процесса измерения без непосредственного участия человека. Цели автоматизации представлены в табл. 1.
Таблица 1
Цели автоматизации | |||
Научные | Технические | Экономические | Социальные |
1. Повышение эффективности и качества научных результатов за счет более полного исследования моделей 2. Повышение точности и достоверности результатов исследований за счет оптимизации эксперимента. 3. Получение качественно новых научных результатов, невозможных без ЭВМ. | 1. Повышение качества продукции за счет повторяемости операций, увеличения числа измерений и получения более полных данных о свойствах изделий. 2. Повышение надела точности изделий за счет получения более полных данных о процессах старения и их предшественниках. | 1. Экономия трудовых ресурсов за счет замены труда человека трудом машины. 2. Сокращение затрат в промышленности за счет уменьшения трудоемкости работ. 3. Повышение производительности труда на основе оптимального распределения работ между человеком и машиной и ликвидации неполной загрузки при эпизодическом обслуживании объекта. | 1. Повышение интеллектуального потенциала за счет поручения рутинных операций машине. 2. Ликвидация случаев занятости персонала операций в нежелательных условиях. 3. Освобождение человека от тяжелого физического труда и использование сэкономленного времени для удовлетворения духовных потребностей. |
Задачами автоматизации являются:
Устранение или минимизация «человеческого фактора» при выполнении функций системой или прибором;
Достижение заданных показателей качества при реализации автоматизируемых функций.
Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи внедрения современных методов и средств автоматизации. В результате автоматизации технологического процесса создается АСУ ТП.