Автоматизация электроприводов и производственного оборудования

Основные группы оборудования, в которых используются автоматизированные электрические приводы:

1) для физической и химической переработки веществ и содержащие энергоемкие однодвигательные электроприводы с продолжительным режимом работы (насосы, мельницы, дефибреры, смесители, центрифуги);2) металло-, дерево- и камнеобрабатывающие станки;3) прокатное, кузнечное, прессовое и штамповочное металлургическое оборудование;4) резательное (гильотинные, барабанные летучие ножницы, дисковые и ленточные пилы, резательные станки);5) горнодобывающие (роторные и ковшовые экскаваторы, угледобывающие машины, буровое оборудование и др.);6) предназначенное для транспортирования и обработки гибких материалов;7) промышленные роботы и манипуляторы;8) транспортное и подъемно-транспортное оборудование (краны, транспортеры, конвейры, лифты);9) контрольно-испутытальное (измерительные машины, испытательные стенды и т.п. );10) мониторинговое (телевизионые системы наблюдения за техпроцессом, телескопы, радиотелескопы, оптические системы космического наблюдения и прочие)

В каждой группе выделяются типовые функциональные модули-агрегаты, для которых формируется библиотекапрограммных моделей и программных блоков, реализующих алгоритмы управления. Наиболее востребована автоматизация в машиностроении в военно-промышленном комплексе.

Система, технологии и организация полностью автоматизированного производства: что это

При планировании обновления требуется учесть все существующие нюансы. Это нужно для сокращения подготовки и уменьшения затрат. Так основными закономерностями считаются:

• автоматизируемые этапы согласуются между собой;
• проведение всех шагов проходят с минимумом перерывов;
• обеспечение ритмичности;
• параллельный запуск нескольких операций.

Далее следует фаза определения, какие именно действия подлежат автоматизации. Как правило, это производственные, управленческие или планировочные, которые основываются на применении программ для сбора данных, а также прогнозировании. Программное обеспечение основано на заданных параметрах, что позволяет анализировать полученные сведения и достигнуть желаемого результата.

Управленческие манипуляции меньше всего подвержены корректировке, что объясняется принципом принятия решений, то есть на объективных данных и интуиции персонала.

1c:erp

Программное обеспечение соединяет в единое целое все бизнес-процессы, чтобы точно управлять каждым шагом. Подойдет для внедрения на предприятиях различного уровня.

Благодаря этому инструменту выполняются такие задачи, как:

• анализ эффективности деятельности;
• отслеживание изменение;
• планирование (тактическое, стратегическое или оперативное);
• проверка на сбалансированность и корректность.

Продукт дает возможность без лишних сложностей управлять машинным производством, при этом детализировать отдельные операции. На верхней ступени управления производится координация цехов и подразделений, на нижней — контроль работоспособности оборудование и отслеживание выполнения заданий. Также есть пункты, предусматривающие техническое обслуживание, кадровое дело, финансовый анализ и т.д.

Crm как частный случай автоматизации бизнеса

CRM-система — один из самых популярных инструментов автоматизации малого и среднего бизнеса. И если раньше CRM-система автоматизировала только отдел продаж и немножечко маркетинг, то сейчас большинство современных решений на рынке представляют собой универсальные бизнес-комбайны. Например, наша редакция

уже фактически полноценная ERP и может в одной программе: автоматизировать продажи, управление проектами, задачами, KPI, работу с первичными документами, включает в себя почту, телефонию, мультивалютный учёт, логистику, складской учёт, кассовый учёт, многопередельное производство, механизм расчётов, имеет более 100 типовых отчётов, различные конструкторы и, конечно, механизм автоматизации бизнес-процессов.

А кроме этого, раз в 2-3 года выходят мажорные релизы, которые добавляют самые востребованные функции к уже существующим. Вся эта история называется сквозной автоматизацией — самым безопасным и удобным способом автоматизации, когда практически вся компания может работать в одной информационной среде.

CRM-система на сегодняшний день это базовый элемент автоматизации, понятный и остро необходимый, особенно в кризис, особенно для распределённой команды. Да что там говорить — необходимый всегда!

Однако, выбирая CRM, как и любое другое средство автоматизации, нужно помнить о трёх главных правилах:

1. автоматизация не должна быть излишней, нецелесообразной, перегруженной и несопоставимо дорогой по отношению к обороту компании и продукту;
2. автоматизация должна учитывать требования конкретного бизнеса и максимально им соответствовать;
3. автоматизация должна работать и быть результативной.

По разным оценкам экспертов, уровень автоматизации российских компаний составляет где-то от 10 до 15%. Это очень мало. Да и своими глазами мы можем видеть, как, например, доставка Перекрёстка приезжает при терминалах, чековых машинах, всё отлажено и работает как часы, а ресторан в центре города только недавно перестал выдавать рукописные чеки, бронь так до сих пор записана на меловой доске; как небольшие ИТ-компании вкладываются в автоматизацию всего и вся, чтобы быть впереди, а серьёзные торговые компании вручную заполняют счета и акты… Эти перекосы обусловлены и национальными особенностями, и недоверием к технологиям, и переживаниям за себя в пространстве отечественной экономики.

Scada

Необходим для функционирования инфодатчиков, отслеживающих работу приборов при выполнении задач:

• корректировка показателей оператором или автономно;
• хранение информации на серверах;
• отслеживание динамики;
• создание отчетов и группировка анализов с дальнейшим перенаправлением руководству.

Направление команд и получение сведений — основное назначение. Оно осуществляется вне зависимости от установленного оборудования и расстояния между ним и приемником. Однако для корректного взаимодействия потребуется большое количество кабелей, обеспечивающих скоростную деятельность. Однако такой минус полностью устраняется в случае интеграции микропроцессора в контроллер.

Автоматизация производства с помощью робота hanwha

Голландская компания MQ Statieven недавно начала автоматизировать свою производственную линию. MQ Statieven производит штативы для промышленности, земляных работ, строительства и железных дорог. Для автоматизации процессов они выбрали коллаборативного робота Hanwha HCR 12.

В MQ Statieven кобота используют исключительно для загрузки станка. Система захватывает сырье, затем забирает обработанный материал из патрона, на его место помещает сырье, а обработанный материал — на конвейерную ленту. Таким образом, сотрудники освобождаются от скучной работы, что позволяет им уделять время более важным задачам для расширения производства. 

«Мы небольшая, но растущая компания. Нехватка технического персонала — одна из основных проблем, с которой мы сейчас сталкиваемся. С ограниченным количеством людей можно работать в усиленном режиме только некоторое время, но это не решение на долгосрочную перспективу.

Автоматические и автоматизированные системы

Виды и средства для комплексной автоматизации процессов на промышленного производства

В результате постоянного роста спроса и предложения, автоматизирование становится наилучшим решением со стороны руководства, однако это требует внедрения нового довольно дорогого и сложного оборудования и ПО для отдельных шагов или всей линейки. Благодаря совершенствованию удается улучшить производительность, при этом добившись существенной экономии.

В зависимости от ожиданий выделяется несколько вариантов, что и как можно автоматизировать, поэтому рассмотрим более подробно роль, метод и степень автоматизации, а также выясним, что дает контроль производства.

Гибкие fms

Такие системы автоматизации производственных процессов и управления производством разработаны для выполнения целого цикла в условиях постоянно меняющейся среды. Своевременная реакция на новые обстоятельства дает возможность адаптации. Например, при изменении очередности действий возможна корректировка дизайна или упрощения сборки деталей.

При этом метод нельзя назвать бюджетным, так как он требует дорогостоящего оборудования с последующей установкой, найма квалифицированного персонала. Высокая стоимость компенсируется надежностью и иными плюсами (повышение производительности и последующее уменьшение себестоимости).

Гибкость позволяет исключить риск простоя из-за сбоя с эффективным использованием рабочего времени, то есть изготовление изделий продолжается в период ремонта.

К элементам автоматизации производства относят:

• Станки с ЧПУ;
• Промышленные роботы;
• Роботизированные технологические комплексы;
• Комплексные шкафы управления;
• Гибкие производственные системы;
• Автоматизированные складские системы;
• Системы контроля качества на базе ЭВМ;
• Система автоматического проектирования (англ. Computer-aided Design, CAD) используется проектировщиками при разработке новых изделий и технико-экономической документации.

Система автоматизированного проектирования реализует информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.

Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР. Первая советская/российская система автоматизированного проектирования была разработана в конце 80-х годов XX века рабочей группой Челябинского политехнического института, под руководством профессора Кошина.

• Планирование и увязка отдельных элементов плана с использованием ЭВМ – Computer-Aided Process Planning (CAPP), автоматизированная технологическая подготовка производства — это программные продукты, помогающие автоматизировать процесс подготовки производства, а именно планирование (проектирование) технологических процессов.

Автоматизация какого-либо технологического процесса (АСУ ТП) слагается из следующих элементов: автоматизация контроля, регулирования и защиты.

Автоматизация контроля – обеспечивает систематическое наблюдение за ходом процесса при помощи указывающих самопишуших регистрирующих приборов.

Автоматизация управления процессом заключается в автоматическом пуске, останове, изменении скорости и реверсировании механизмов с требуемой последовательностью. Автоматизация управления часто сопровождается блокировкой, которая на допускает неправильных операций.

Автоматизация регулирования осуществляет рациональное протекание процесса в функции технологических параметров с заданной точностью, недостижимой при регулировании вручную. Таково, например, автоматическое регулирование температуры пресс-форм в трикотажном или меховом производстве.

Как выбрать средство автоматизации?

Есть два основных пути выбрать систему автоматизации бизнеса.

1. Приобрести готовое решение у вендора (разработчика) и провести профессиональное внедрение. В конечном итоге это быстрее, дешевле и легче: на рынке представлено такое количество решений, что можно найти что угодно, от систем автоматизации автосервиса, систем автоматизации учебных курсов и салонов красоты до крупных решений автоматизации завода. Вы выиграете по срокам, точности внедрения, корректности обучения и сможете довольно быстро приступить к работе в новой плоскости.
2. Разработать систему самостоятельно и самостоятельно же внедрить. По состоянию на 2020 год это, конечно, путь самурая и не факт, что в конце не будет харакири. Долгий, сложный процесс с подбором стека технологий и исполнителей, затянутыми сроками, откровенными «кидками» от нанятых разработчиков и т.д. Сложно придумать сферу, которой бы подошёл этот вариант. Разве что вы форкнете какой-нибудь опенсорс, сделаете кастомную отраслевую версию и решите стать ИТ-компанией, внедряющей этот софт. Это куда ни шло. А трата времени на собственную разработку, когда вокруг есть всё, сильно смахивает на потребность собрать себе своими руками автомобиль из холодильника «Саратов» и движка от Феррари — по фану, круто, но безумно дорого и проблематично в эксплуатации.  

Конечно, внедрение систем автоматизации несёт риски: например, можно затеять доработки и выйти из бюджета, столкнуться с бойкотом сотрудников, сложностями в обучении, проблемами при рефакторинге бизнес-процессов. Но это те проблемы внедрения, к которым готов любой опытный вендор, а значит, нужно просто начать.

Классификация по степени автоматизации

В разомкнутом электроприводе – все внешние возмущения выходят на выходную координату. Другими словами, разомкнутый привод не может избежать влияния внешних возмущений: все изменения которых отражаются на его работе. По этой причине он не обеспечивает высокого качества регулирования координат, хотя и отличается в то же время простой схемой. Их обычно используют для торможения, пуска и реверса двигателя.

Замкнутый электропривод, как и любая система автоматического регулирования, может быть реализован по принципу отклонения с использованием обратных связей или по принципу компенсации внешнего возмущения. Отличительным признаком замкнутых систем является полное или частичное устранение влияния внешнего возмущения на регулируемую координату привода.

Все виды применяемых в замкнутом электропривода обратных связей делятся на положительные / отрицательные, линейные / нелинейный, жесткие /гибкие.

У положительной сигнал складывается с задающим сигналом, а у отрицательной обратной связи сигнал направлен встречно. Жесткая характеризуется тем, что она действует и в установившемся и в переходном режиме. Гибкая – только в переходных режимах и служит для обеспечения требуемого их качества.

В зависимости от вида регулируемой координаты в электроприводе используются все названные выше связь по скорости, положению, току, напряжению, магнитному потоку и др.

Автоматизиция производства включает автоматизацию информационных и предметных потоков.

Автоматизация предметных потоков – осуществляется с применением автоматических транспортных систем, автоматических складов и накопителей, устройств.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Поясните функциональное назначение преобразователей, образующих систему автоматического управления.
• 2. Каковы принцип действия и назначение конструктивных элементов электромагнитного реле?
• 3. На основе каких признаков классифицируют электрические двигатели?
• 4. Поясните назначение конструктивных элементов двигателей постоянного тока.
• 5. Какой преобразователь носит название бесконтактного двигателя постоянного тока и в чем состоят его основные особенности?
• 6. В чем различие синхронных и асинхронных двигателей переменного тока?
• 7. Приведите функциональное назначение модулей, образующих структуру автоматизированного электропривода.

Машины с числовым управлением (nc)

Это станки, запрограммированные на выполнение определенных задач. С ними операции выполняются под контролем электроники, а необходимость вмешательства работников минимизирована и требуется только для корректировки или обслуживания оборудования, установки или принятия заготовок. Такие операции выполняются одним сотрудником, который одновременно обслуживает сразу несколько установок.

Машины работают автономно, но производят изделия наивысшего качества. Все элементы точно обрабатываются в установленные сроки. Если сравнить их с трудом человека, то в них отсутствует фактор усталости, а также они помогают четко спрогнозировать производительность.

Важно выделить понятие гибкости, то есть возможность изменения программ, которые хранятся и переустанавливаются при необходимости.

Разработка систем полной автоматизации процессов на промышленных предприятиях

Внедрение позволяет повысить эффективность управления и механизмов промобъекта. Сначала надо разработать техническое задание, а также произвести аудит с целью поиска наилучших решений по доступным ресурсам и возможностям. Далее потребуется подключение аппаратуры и настройка. Самый простой проект выглядит так:

• карта расстановки аппаратов;
• чертеж схем для автоконтроля, регулировки и питания;
• прогноз доходов и расходов;
• описание техпостановлений;
• заявка на предоставление техники в случае нехватки;
• расчет возможной прибыли.

Роботы

Роботизация становится все более популярной: машины выполняют сложные операции, а круг их возможных задач довольно широк — от погрузки тяжелых или опасных изделий до упаковочной, сварочной или отделочной деятельности.

Техника может отличаться по типу, функционалу и размерам. Существуют аппараты, требующие обязательного управления человеком, или следующие программе. Однако второй вариант также требует присутствия рабочих, которые обязаны своевременно корректировать выполнение операций.

Системы компьютерного интегрирования (cim)

Методика предполагает использование специализированной программы как для управленческих действий, так и для принятия решений. При этом происходит обмен данных между собой и центром, что в итоге ведет к созданию общей базы. Это, в свою очередь, дает возможность наблюдения за выделенными сегментами.

Метод предназначен для:

• проектирования, планирования и подготовительных действий перед началом производства;
• управление различными участками, складскими помещениями и транспортной линией;
• контролирование выпускаемой продукции;
• регулировка сбыта;
• финансовое распределение.

CIM позволяет охватить всю производственную линейку, при этом все шаги ускоряются, а трудозатраты работников и вероятность ошибок снижаются.

Уровни автоматизации

Различают нижний – полевой – уровень мониторинга производственных процессов.К нему относятся исполнительные механизмы и датчики, автоматические анализаторы и сама полевая сеть, соединяющая контроллер с полевыми приборами (если в них встроен микропроцессор) или контроллер с выносными блоками ввода- вывода.

Срединный уровень – автоматического контроля, сюда относятся микропроцессорные средства автоматизации: контроллер и сетевые комплексы контроллеров, промышленная сеть, сетевой комплекс контоллеров, распределенная система управления или программно-технологический комплекс – сетевой комплекс контроллеров с рабочими станциями.

Верхний уровень – информационный уровень управления – уровень автоматизированного наблюдения за ходом технологического процесса и управляющих воздействий.

На верхнем – информационном уровне управления производственным объектом – уровне автоматизированного наблюдения за ходом технологического процесса и управляющих воздействий 

работает оператор и находятся следующие средства:

рабочая станция оператора – практически это тот или иной персональный компьютер в обычном или промышленном исполнении с одним или несколькими мониторами, с клавиатурой и/ или мышью, реализующими связь оператора с контроллерами.

информационная сеть – сеть соединяющая рабочие станции между собой и сервером, имеющаяч выход на корпоративную сеть предприятия.

сервер – содержит текущую или историческую базы данных компьютера. При клиент-серверной структуре ПТК через него реализуется связь контроллеров с рабочими станциями операторов.

программное обеспечение систем:

1) основные компоненты программного обеспечения системы – операционные системы рабочих станций и операционные системы контроллеров

2) SCADA – программа – находящаяся в рабочей станции программа человеко-машинного интерфейса, связывающая рабочую станцию оператора с контроллерами.

Она обеспечивает оператора всей текущей информацией о состоянии системы и преобразовывает команды оператора в управляющие сигналы, направленные к конкретным средствам.

3) технологические языки контроля и управления – для программирования контроллеров.

4) библиотке типовых модулей – совокупность отдельных программных модулей, обычно занесенных в постоянную память контроллеров, из которых и создаются типовые функции контроля.

5) автоматизированная система управления тех. процессом – АСУ ТП. Это современная система контроля и управления производственным объектом, состоящая из перечисленных технических и программных средств нижнего среднего и верхнего уровней управления и взаимодейсвующих с ними операторов.и т.п.

Функции, структура

В результате исследования технологических и рабочих этапов выявлена необходимость дополнительной сети обмена информацией, которая выстраивается по иерархичности. Таким образом, можно выделить несколько уровней автоматизации производства:

• нулевой, то есть участие работников полностью исключено при осуществлении привычных маневров;
• 1 — автоматизирование цикла не требует присутствия сотрудника при прохождении холостого хода на отдельно взятых аппаратах;
• 2 — предполагает транспортировку, контроль над машинами;
• 3 — затрагивает все производственные этапы от наиболее примитивных и до завершения испытаний/отгрузки изделий.

Процесс комплексной автоматизации предполагает прохождение всех уровней, от самого начального. Такая особенность объясняется сложным техническим оснащением и необходимостью внесения капитала. При этом обновление будет эффективно только при условии разработки объемной программы выпуска товаров.