Автоматизации процессов

Высокий уровень унификации и стандартизации, достигнутый при конструировании ПП, широкое использование систем автоматического проектирования, повышение технического уровня технологии и оборудования, накопленный опыт по механизации и автоматизации отдельных технологических операций позволяют перейти к созданию гибких комплексно-автоматизированных производств на базе самонастраивающихся систем, способных автоматически, без участия человека, определять и поддерживать оптимальный режим их изготовления. Организация ГАП начинается с создания проекта перепрограммируемого производства на уровне завода или цеха, в котором отражается специализация участков, выбор систем управления и вычислительной техники, создания единых транспортно-накопительных потоков и т. п., а внедрение проводится поэтапно — по модулям, линиям, участкам.

Следует отметить ряд второстепенных факторов, усложняющих задачу проектирования оптимальных СМК для мелкосерийного производства, такие как: 1) трудности, связанные с оценкой ущерба от брака, поставленного заказчику; 2) недостаточные размеры партий для отработки технологий; 3) ограниченные возможности механизации и автоматизации отдельных технологических операций и т. п.

В книге приведены сведения о классификации приборов контроля и аппаратуры автоматического регулирования и управления, описаны принцип действия и устройство приборов для измерения температуры, давления, расхода, количества, концентра-ции растворов, уровня, а также приборов для контроля состава, влажности и плот-яости газов. Рассмотрено устройство пневматических, гидравлических и электрических автоматических регуляторов и аппаратуры дистанционного управления. Приведены примеры автоматизации отдельных технологических установок.

ПРИМЕРЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Глава XIII. Примеры автоматизации отдельных технологических установок 132

Приведены способы контроля вещественного состава различных полезных ископаемых. Даны принципы автоматизации отдельных технологических процессов и специальные средства контроля; рассмотрено построение АСУ ТП на обогатительных фабриках и технические средства их реализации. Описаны основные этапы проектирования, содержание проектного задания и рабочих чертежей.

В практике автоматизированного проектирования пока используются отдельные программы (в стране разработано около 2000 программ, относящихся к электрической части проекта). Опыты использования ЭВМ в проектировании показывают, что применение ЭВМ для автоматизации отдельных расчетов не дает необходимого эффекта, так как ряд стадий, связанных в единый процесс проектирования, выполняется традиционным методом. Возрастание требований к проектированию, к обоснованности принятых решений требует взаимной увязки отдельных расчетов, проектных решений. Наиболее эффективным является системный подход, обеспечивающий по минимальному объему исходной информации решение серии технологически связанных задач вплоть до полностью автоматизированного выпуска отдельных частей проекта.

Наличие инвариантных компонентов в большинстве случаев существенно упрощает и удешевляет создание конкретных САПР, а также создает благоприятные предпосылки для тиражирования и адаптации средств автоматизации отдельных САПР на предприятиях. Поэтому использование универсальных компонентов следует считать приоритетным направлением в процессе создания САПР.

Если проследить тенденции развития систем автоматизированного контроля, управления, измерения и других, то можно заметить, что наблюдается переход от автоматизации отдельных машин и агрегатов к более крупным автоматизированным комплексам в промышленности, на транспорте, при проведении экспериментальных исследований. Переход сопровождается увеличением числа и усложнением функций систем, т. е. возрастанием разнообразия информации и количества ее преобразований, усложнением обработки, увеличением информационной емкости, расширением выполняемых функций, повышением «интеллекта» системы, увеличением протяженности сетей связи для передачи информации.

В электроприводах все шире используются электронно-ионные системы управления. С 1949 г. началось массовое внедрение ртутных выпрямителей для управления главными асинхронными двигателями прокатных станов [37]. Начали применяться новые типы электроприводов для автоматизации отдельных машин и для комплексной автоматизации. Так, в 1947—1948 гг. была выпущена новая модель копировально-фрезерного станка системы Т. Н. Соколова. На базе высокоразвитого электропривода уже в первые годы послевоенной пятилетки оказалось возможным пустить в ход автоматические линии станков. Одна из первых линий была разработана ЭНИМС для обработки головки блока цилиндра тракторного двигателя, другая создана станкостроительным заводом имени Орджоникидзе для обработки блока двигателя автомобиля ЗИС-150. К 1950 г. в эксплуатацию вступило уже 26 автоматических

В конце 70-х годов сравнительно быстро начало развиваться новое направление применения ЭВМ в энергетике— использование микропроцессоров и микро-ЭВМ как для автоматизации отдельных функций управления энергетическим оборудованием, так и для создания на их основе сравнительно простых, дешевых и надежных информационно-управляющих подсистем.

За рубежом, в основном в США, развитию неавтономного привода препятствует неэкономичность применения в бурении централизованного электроснабжения. Однако вследствие увеличения глубин бурения скважин, широкого развития бурения на внешних и внутренних водоемах, потребности в передвижных установках и стремления к полной автоматизации процессов бурения промышленность США начала выпускать буровые установки с дизель-электрическим приводом. За последние годы 10% изготовляемых в США буровых установок оснащаются дизель-электрическим приводом.

сятся большой КПД (до 90 %) и высокая надежность и долговечность; надежная автоматическая защита машины от поломок при динамических нагрузках и перегрузках; удобство дистанционного управления с пульта управления, установленного в кабине; простота и удобство изменения направления движения механизмов; возможность автоматизации процессов управления и регулирования скорости рабочего хода; уменьшение габаритных размеров и снижение массы машины с достижением более совершенных форм; улучшение условий труда вследствие уменьшения шума и вибрации, а также применения электрического обогрева и вентиляции.

Совершенствование технологии производства РЭА требует притока новых кадров и существенного усовершенствования системы подготовки инженеров. С другой стороны, темпы развития технологии РЭА и особенно автоматизации процессов ее производства настолько интенсивны, что учебные планы вузов по данному профилю часто меняются, а отечественная литература не всегда успевает отражать происходящие изменения в теории и практике. Поэтому в настоящее время сложилась ситуация, когда при возрастании требований к качеству подготовки инженеров-конструкторов-технологов РЭА вузы оказались без учебника по одной из фундаментальных дисциплин «Технология и автоматизация производства РЭА».

Использование плоских ленточных кабелей (ПЛК) по сравнению с жгутовым монтажом позволяет уменьшить габариты и массу аппаратуры, снизить трудоемкость монтажно-сборочных работ за счет механизации и автоматизации процессов, повысить качество и надежность соединений при различных климатических воздействиях. Технологический процесс монтажа ПЛК включает подготовку ленточных проводов, сборку их с различными соединителями, трассировку кабеля на каркасах несущих конструкций

Основной производственный процесс изготовления изделия в приборостроении состоит из трех основных фаз: заготовительной, обработочной и сборочной. Конкретный вид изготавливаемой продукции определяет состав ТП различных типов (дискретный, непрерывный и т. д.) для каждой фазы производства, что влияет на выбор той или иной схемы системы управления с учетом достигнутого уровня автоматизации производства. Так, рассматривая состав ТП обработочной фазы производства, можно отметить преобладание процессов, управление которыми связано с необходимостью регулирования и поддержания физических параметров процесса в соответствии с заданными требованиями с помощью локальных контуров автоматического управления или программного управления соответствующим технологическим оборудованием (технологическими установками). Для сборочной фазы производства в большей степени характерны задачи автоматизации процессов манипулирования и транспортных операций.

Задача 2.2 включает вопросы автоматизации процессов обслуживания технологического оборудования в ходе выполнения их производственных заданий. Основной круг вопросов обслуживания сводится к решению задач по загрузке и разгрузке оборудования, смене инструмента и деталей. Конструктивное решение устройств обслуживания достаточно велико: от простейших роликовых направляющих до сложных автоматических устройств, управляемых электронными схемами на базе мини-ЭВМ и микропроцессоров. Всю эту группу устройств объединяют под названием «роботы и манипуляторы». Они могут быть составной частью технологического оборудования (входить в состав гибкого технологического модуля) или поставляются самостоятельно для работы в общей технологической линии. В условиях массового и крупносерийного производств управление в РТК осуществляется программным способом. При мелкосерийном производстве и частой смене номенклатуры изготовляемой продукции применяют системы ситуационного управления, что повышает гибкость производства и упрощает процедуры разработки управляющих программ РТК.

Особое значение ЭВМ состоит в том, что впервые с их появлением человек получил орудие для автоматизации процессов обработки информации. Во многих случаях ЭВМ позволяют существенно повысить эффективность умственного труда.

Общие сведения о регулировании частоты вращения электродвигателей. Важнейшая задача современного электропривода — экономичное и плавное регулирование частоты вращения в требуемых пределах, с высокой надежностью. Регулированием называется принудительное изменение частоты вращения электропривода в соответствии с требованиями технологического процесса и независимо от момента статической нагрузки. В условиях автоматизации процессов бурения, добычи и транспорта нефти необходимо обеспечить регулирование частоты вращения многих рабочих машин изменением параметров двигателя (сопротивления, индуктивности, числа пар полюсов) или источника питания (напряжения, частоты). В качестве примера рабочих машин, для которых требуется регулирование частоты вращения, можно привести буровые лебедки, буровые насосы, станки - качалки, компрессоры и др. Регулировочные свойства электроприводов оцениваются следующими показателями.

автоматизации процессов монтажа и сборки; 6) полного исключения ручных операций; 7) полной автоматизации на этапе проектирования устройств на базе типовых оптимизированных конструкций; 8) взаимозаменяемости отдельных функциональных узлов и блоков; 9) ремонта отдельных устройств, простого исправления отдельных дефектов проектирования на этапе изготовления первых серий изделий. Дополнительными требованиями являются: 1) максимальное исключение из конструктивных материалов драгоценных металлов и остродефицитных материалов; 2) максимальное сокращение числа паяных и сварных соединений, герметичных швов, клеевых соединений; 3) уменьшение потерь в СВЧ-трактах. Кроме того, создатели современных микроэлектронных устройств прежде всего должны обеспечить минимальное время прохождения сигнала (минимальные потери) от одного кристалла ИМС к другому. В недалеком прошлом это было существенно лишь для построения СВЧ-устройств. Однако усовершенствование конструкции и технологии изготовления микроэлектронных приборов и схем увеличило как число логических функций, которые можно разместить в одном кристалле, так и скорость выполнения арифметических операций современных ЭВМ и аппаратуры приема и обработки информации. В этом случае быстродействие центральных процессоров многих машин стало определяться временем прохождения между кристаллами. Для уменьшения времени задержки сигналов кристаллы следует располагать как можно ближе друг к другу, а длина соединительных проводников должна быть как можно меньше. Коммутационные платы при этом должны обладать значительно большей плотностью размещения соединительных шин, чем существующие. Кроме того, плотно упакованная матрица кристаллов выделяет значительное количество теплоты, которое нужно отвести: во многих случаях проблема теплоотвода оказывается наиболее сложной (например, для создания вторичных источников питания). Число сигнальных выводов соединений на любом заданном уровне сборочно-монтажной иерархии ( В. 1)

Трудоемкость монтажных операций. Недостатками бескорпусных БИС являются более высокая трудоемкость микромонтажа, высокая доля ручного труда. Это справедливо для ручного микромонтажа с помощью гибких проводников. Однако микромонтаж бескорпусных БИС с помощью жестких организованных выводов менее трудоемок, нежели микромонтаж таких же кристаллов с помощью проволочных выводов (в 5—7 раз). Отмечая невысокую трудоемкость, значительную степень автоматизации процессов присоединения выводов от кристалла к корпусу, хотелось бы обратить внимание на то, что определяющей является трудоемкость изготовления корпуса (с учетом отхода годных корпусов, в к> торых были установлены негодные ИМС).

Любой технологический процесс изготовления детали или сборочной единицы может быть разработан в нескольких вариантах в зависимости от применяемых технологических методов, оборудования, оснастки, последовательности операций, степени механизации и автоматизации процессов. Основным критерием выбора оптимального варианта технологического процесса является технологическая себестоимость годовол программы выпуска изделий: