Automatizace technologických procesů

Automatizace výrobních procesů je hlavním směrem, kterým se v současnosti výroba po celém světě ubírá. Vše, co dříve vykonával člověk sám, jeho funkce, nejen fyzické, ale i intelektuální, postupně přechází na techniku, která sama provádí technologické cykly a vykonává nad nimi kontrolu. To je nyní hlavní proud moderních technologií. Role člověka v mnoha průmyslových odvětvích je nyní redukována na pouhý ovladač nad automatickým ovladačem.

V obecném případě se pod pojmem „procesní řízení“ rozumí soubor operací nutných ke spuštění, zastavení procesu, jakož i k udržení nebo změně v požadovaném směru fyzikálních veličin (ukazatelů procesu). Jednotlivé stroje, uzly, zařízení, zařízení, komplexy strojů a zařízení, které je třeba řídit, které provádějí technologické procesy, se v automatizaci nazývají řídicí objekty nebo řízené objekty. Spravované objekty mají velmi různorodý účel.

Automatizace technologických procesů — náhrada fyzické práce osoby vynaložené na řízení mechanismů a strojů provozem speciálních zařízení, která tuto kontrolu zajišťují (regulace různých parametrů, dosažení určité produktivity a kvality produktu bez zásahu člověka) .

Automatizace výrobních procesů umožňuje několikanásobně zvýšit produktivitu práce, zlepšit její bezpečnost, šetrnost k životnímu prostředí, zlepšit kvalitu výrobků a efektivněji využívat výrobní zdroje včetně lidského potenciálu.

Automatizace technologických procesů a výroby neznamená, že tyto procesy jsou možné bez lidské práce. Lidská práce dnes zůstává základem výroby, mění se pouze její povaha a obsah. Funkce navrhování automatických zařízení, jejich pravidelné seřizování, vývoj a zavádění programů spadají na osobu, což vyžaduje vysoce kvalifikované odborníky a obecně se práce lidí stává složitější.

Každý technologický proces je vytvářen a realizován se specifickým účelem. Výroba konečného produktu nebo k získání mezivýsledku. Účelem automatizované výroby tedy může být třídění, přeprava, balení produktu. Automatizace výroby může být úplná, komplexní a částečná.

K částečné automatizaci dochází, když se operace nebo samostatný výrobní cyklus provádí v automatickém režimu. V tomto případě je povolena omezená účast osoby na něm.Nejčastěji k částečné automatizaci dochází, když proces probíhá příliš rychle na to, aby se na něm mohl plně podílet sám člověk, zatímco vcelku primitivní mechanická zařízení poháněná elektrickými zařízeními s ním odvádějí výbornou práci.

Částečná automatizace se zpravidla používá na již fungujícím zařízení, je jeho doplňkem. Největší účinnost však vykazuje, když je od počátku zahrnuta do celkového automatizačního systému — je okamžitě vyvinuta, vyrobena a instalována jako nedílná součást.

Komplexní automatizace by měla pokrýt samostatný velký výrobní areál, může jít o samostatnou dílnu, elektrárnu. Celá výroba v tomto případě funguje v režimu jednoho propojeného automatizovaného komplexu. Plná automatizace výrobních procesů není vždy vhodná. Oblastí použití je moderní vysoce rozvinutá výroba, která využívá mimořádně spolehlivé zařízení.

Porucha jednoho ze strojů nebo jednotek okamžitě zastaví celý výrobní cyklus. Taková výroba musí mít samoregulaci a sebeorganizaci, která se provádí podle předem vytvořeného programu. Člověk se přitom podílí na výrobním procesu pouze jako stálý kontrolor, sleduje stav celého systému a jeho jednotlivých částí, zasahuje do náběhu a náběhu výroby a v případě havarijních situací, popř. hrozbu takového jevu.

Nejvyšší stupeň automatizace výrobních procesů — plná automatizace... V ní samotný systém vykonává nejen výrobní proces, ale také nad ním plnou kontrolu, kterou provádějí automatické řídicí systémy.Plná automatizace má smysl v nákladově efektivní, udržitelné výrobě se zavedenými technologickými procesy s konstantním režimem provozu.

Všechny možné odchylky od normy musí být předem předvídány a musí být vyvinuty systémy ochrany proti nim. Plná automatizace je také potřebná pro práce, které mohou ohrozit lidský život, zdraví nebo jsou prováděny v místech pro něj nepřístupných – pod vodou, v agresivním prostředí, ve vesmíru.

Každý systém se skládá z komponent, které plní specifické funkce. V automatizovaném systému senzory odebírají údaje a přenášejí je, aby se rozhodly, jak systém ovládat, příkaz je již proveden zařízením. Nejčastěji se jedná o elektrické zařízení, protože pomocí elektrického proudu je účelnější provádět příkazy.

Je nutné oddělit automatizovaný řídicí systém a automatiku. V automatizovaném řídicím systému senzory přenášejí údaje do ovládacího panelu operátora a ten, když se rozhodl, předá příkaz výkonnému zařízení. V automatickém systému - signál analyzují elektronická zařízení, která po rozhodnutí dají příkaz provádějícím zařízením.

Zapojení člověka do automatických systémů je nezbytné, i když jako kontrolor. Má možnost kdykoliv zasáhnout do technologického procesu, opravit jej nebo zastavit.

Teplotní senzor se tak může poškodit a poskytnout nesprávné údaje. V tomto případě bude elektronika vnímat svá data jako spolehlivá, aniž by je zpochybňovala.

Lidská mysl mnohonásobně předčí schopnosti elektronických zařízení, ačkoliv je oproti nim z hlediska rychlosti reakce nižší. Obsluha může rozpoznat, že senzor je vadný, vyhodnotit rizika a jednoduše jej vypnout, aniž by přerušil proces. Zároveň si musí být naprosto jistý, že to nepovede k nehodě. V rozhodování mu pomáhají zkušenosti a intuice, které jsou strojům nedostupné.

Takovýto cílený zásah do automatických systémů nepředstavuje vážné riziko, pokud je rozhodnutí učiněno profesionálem. Vypnutí veškeré automatizace a převedení systému do režimu ručního ovládání je plné vážných následků, protože člověk nemůže rychle reagovat na změnu situace.

Klasickým příkladem je havárie jaderné elektrárny v Černobylu, která se stala největší člověkem způsobenou katastrofou minulého století. Stalo se tak právě z důvodu odstavení automatického režimu, kdy již vypracované havarijní programy prevence nemohly ovlivnit vývoj situace v reaktoru stanice.

Automatizace jednotlivých procesů začala v průmyslu již v 19. století. Stačí připomenout automatický odstředivý regulátor pro parní stroje navržené Wattem. Ale teprve s počátkem průmyslového využití elektřiny byla možná širší automatizace nikoli jednotlivých procesů, ale celých technologických cyklů, a to z toho důvodu, že dříve byla mechanická síla přenášena na obráběcí stroje pomocí převodů a pohony.

Centralizovaná výroba elektřiny a její využití v průmyslu jako celku začalo až ve dvacátém století – před první světovou válkou, kdy byl každý stroj vybaven vlastním elektromotorem. Právě tato okolnost umožnila mechanizovat nejen samotný výrobní proces stroje, ale i mechanizovat jeho řízení. To byl první krok k vytvoření automatických strojů... Jejich první vzorky se objevily na počátku 30. let 20. století. Pak vznikl samotný pojem „automatizovaná výroba“.

V Rusku, poté v SSSR, byly první kroky tímto směrem učiněny ve 30. a 40. letech 20. století. Poprvé jsou při výrobě ložiskových dílů použity automatické obráběcí stroje. Poté přišla na svět první plně automatizovaná výroba pístů pro motory traktorů.

Technologické cykly byly spojeny do jednoho automatizovaného procesu, počínaje nakládkou surovin a konče balením hotových dílů. To bylo možné díky širokému použití tehdejších moderních elektrických zařízení, různých relé, dálkových spínačů a samozřejmě pohonů.

A teprve příchod prvních elektronických počítačů umožnil dosáhnout nové úrovně automatizace. Nyní technologický proces přestal být považován pouze za soubor samostatných operací, které je nutné provést v určitém sledu, aby bylo dosaženo výsledku. Nyní se celý proces stal jedním.

V současné době automatické řídicí systémy nejen provádějí výrobní proces, ale také jej řídí, monitorují výskyt mimořádných událostí a mimořádných situací.Spouštějí a zastavují technologická zařízení, sledují přetížení a procvičují akce v případě havárií.

V poslední době automatické řídicí systémy usnadňují přestavbu zařízení na výrobu nových produktů. Jedná se již o celý systém skládající se z jednotlivých automatických multimódových systémů napojených na centrální počítač, který je spojuje do jedné sítě a vydává úkoly k provedení.

Každý subsystém je samostatný počítač s vlastním softwarem určeným k provádění vlastních úkolů. Jedná se již o flexibilní výrobní moduly. Flexibilní se jim říká proto, že je lze překonfigurovat na jiné technologické procesy a rozšířit tak výrobu, diverzifikovat ji.

Vrcholem automatizované výroby je průmyslové roboty… Automatizace pronikla do výroby shora dolů. Automaticky funguje dopravní linka pro dodávku surovin pro výrobu. Řízení a design jsou automatizované. Lidské zkušenosti a inteligence se využívají pouze tam, kde je elektronika nemůže nahradit.