mozok.click » Трудове навчання » Автоматизація, комп'ютеризація та роботизація сучасних технологічних процесів
Інформація про новину
  • Переглядів: 4768
  • Автор: admin
  • Дата: 11-09-2017, 06:29
11-09-2017, 06:29

Автоматизація, комп'ютеризація та роботизація сучасних технологічних процесів

Категорія: Трудове навчання

1. Яку галузь промисловості називають легкою?

2. Від чого залежить добробут людей?

3. Що забезпечує розвиток та конкурентоспроможність виробництва?

4. У чому полягає суть механізації технологічного процесу?

5. Завдяки чому підвищують якість промислової продукції?

Автоматизація та роботизація технологічних процесів

Рівень розвитку держави та, відповідно, життя кожної людини залежить від того, наскільки ефективно впроваджується у виробництво нова техніка й технології. Сьогодні перспектива розвитку виробництва нерозривно пов’язана з інноваційними процесами, новими знаннями, пошуком нових ідей, запровадженням прогресивних технологій, механізацією й автоматизацією технологічних процесів.

Під механізацією технологічного процесу розуміють заміну фізичної праці людини роботою машин або механізмів. Роль людини в багатьох видах робіт із застосуванням техніки залишається важливою, наприклад, для керування верстатним обладнанням під час виготовлення текстильних виробів, розкроювання виробів, для контролю точності та якості обробки тощо (мал. 10.1).

Перехід до ринкових відносин в економіці та науково-технічний прогрес значно прискорили темпи впровадження інноваційних технологій в усі сфери соціально-економічного життя суспільства. Саме нові технології визначають ефективність підприємства та дозволяють скорочувати витрати й отримувати максимальний прибуток. Сьогодні завдяки впровадженню автоматизації виробничих процесів здійснюється оптимізація всіх ключових управлінських, фінансових і виробничих бізнес-процесів, забезпечується точність планування і якість контролю.

Автоматизація — це напрям розвитку техніки й технологій, що характеризується звільненням людини не тільки від фізичної праці, пов’язаної з виробничими процесами, а й від оперативного керування відповідними механізмами (мал. 10.2).



На сучасних підприємствах більшість виробничих процесів автоматизовані.  Технологічними машинами керують комп’ютери, а виконання трудомістких, монотонних або небезпечних операцій здійснюють спеціальні автоматизовані машини — роботи.

Робот — це машина, що створена людиною та контролюється нею. Залежно від видів виконуваних завдань роботів умовно поділяють на промислових, військових, медичних, космічних тощо (мал. 10.3). Наприклад, на текстильних підприємствах роботи розкроюють тканину, складають її та транспортують до виробничих дільниць. Військові використовують

роботів-саперів для дистанційного розмінування території та для знешкодження снарядів. Медичні міні-роботи допомагають під час хірургічних операцій. Морські роботи виконують різноманітні дії на великій глибині, а космічні — на орбітальних станціях у безкисневому просторі.

Промисловий робот — це автономно функціонуюча машина-автомат, що призначена для відтворення певних рухових функцій людини під час виконання основних і допоміжних виробничих операцій без безпосереднього втручання людини.


За принципом керування промислові роботи поділяють на чотири види (чотири покоління): жорстко вбудовані, програмовані, адаптивні, інтелектуальні.

Жорстко вбудовані роботи — це автомати з двома або кількома ступенями рухомості маніпулятора. «Рука» такого робота жорстко з’єднана з технологічним устаткуванням. Такі роботи застосовують для виконання монотонних робіт під час масового виробництва однотипних деталей, а також у шкідливих чи небезпечних для здоров’я людини умовах.

Програмовані роботи одноманітно повторюють рухи (команди), задані програмою, наприклад, штампування заготовок для надання їм визначеної форми.

Адаптивні роботи в ході виконання технологічної операції за потреби можуть автоматично перепрограмовуватися (адаптовуватися). Наприклад, якщо до верстата надійшла заготовка, що має відхилення від розмірів, робот відбраковує її та бере іншу.

Інтелектуальні роботи можуть аналізувати ситуації, приймати рішення, розв’язувати задачі, навчатися. Їх називають роботами зі штучним інтелектом. Такі роботи можуть використовуватися для дослідження космосу, океану, у зонах високого радіаційного забруднення тощо.

Сьогодні роботи набувають широкого застосування. Вони дають змогу виготовляти продукцію високої якості, знижувати її собівартість, виконувати різні виробничі операції в недоступних місцях. Вони можуть самостійно аналізувати технологічні операції та приймати необхідні рішення. За роботами — майбутнє.

Цікаву інформацію про стародавні механічні пристрої та сучасних роботів ви можете прочитати в додатковому матеріалі до параграфа на сайті.

Застосування автоматичних пристроїв на ВиробництВі й у побуті

Автомат (від грец. automatos — самоді-ючий) — пристрій, що виконує всі операції за заданою програмою, яка не потребує безпосередньої участі людини в процесі отримання, передачі, розподілу (використання) енергії, матеріалів або інформації.

Програму дій автомата можна задавати його конструкцією, як, наприклад, у механічних годинниках, торгових та ігрових автоматах тощо.

Також програма дій автомата може бути створена окремо, записана на носій інформації та відтворена за допомогою комп’ютера або верстата з числовим програмним керуванням.

Розробкою методів і засобів вирішення виробничих завдань із використанням автоматичних пристроїв займається галузь науки й техніки — автоматика.

Упровадження автоматичних пристроїв у виробництво для звільнення людини від оперативного управління виробничим процесом, тобто операцій контролю, керування або регулювання, називають автоматизацією виробничих процесів. Автоматизація, на відміну від механізації, полегшує не тільки фізичну, але й розумову працю людини. Залежно від ступеня заміни розумової праці машинами й пристроями розрізняють часткову, повну та комплексну автоматизацію.

За часткової автоматизації автомати виконують тільки частину операцій, наприклад операції керування, інші операції виконують працівники.

За повної автоматизації всі операції (контроль, керування, регулювання) автоматизовані, тобто виконуються автоматичними пристроями.

Комплексною називають автоматизацію, що поширюється не на одну, а на комплекс операцій, наприклад на обробку деталі, вузла або виробу. Вона може бути здійснена в масштабі всього виробництва, одного або окремих цехів, певних ділянок виробництва.

Кожний автомат складається з окремих елементів, у яких відбуваються перетворення кількісних і якісних фізичних величин або процесів, наприклад розмикання або замикання електричного кола, відкривання або закривання крана у водопроводі, газопроводі тощо. Машину або механізм, яким керує елемент автоматики, називають керованим об’єктом. Керуючий пристрій і об’єкт керування утворюють автоматичну систему керування (скорочено АСК).

Керування автоматичною лінією, а також контроль усіх технологічних операцій здійснюють з пульта керування або за допомогою робота відповідно до заданої програми. Проте будь-яка неполадка вимагатиме припинення технологічного процесу і втручання людини. Наприклад, у разі поломки інструмента виникає необхідність його заміни майстром-опера-тором. Тобто в цьому випадку розмикається коло технологічного процесу. Для автоматичної заміни інструмента або усунення інших неполадок чи налагодження технологічних процесів сконструйовано спеціальні автомати. Вони без втручання людини можуть замінити

інструмент, що вийшов з ладу, на інший, переналагодити автоматичне виконання певного технологічного процесу тощо. Тобто сприймаючий блок зафіксує певну неполадку, автоматично прийме рішення, надасть відповідну команду до керуючого блока, який виконає це рішення щодо усунення несправності. Такі автомати називають автоматами з числовим програмним керуванням.

Більш досконалими автоматами, що забезпечують ритмічність, високий темп випуску продукції, універсальність та можливість швидкого переналагодження для виконання інших технологічних операцій, є гнучкі виробничі системи.

Гнучка виробнича система (ГВС) — це комплекс технологічного й допоміжного устаткування, сполученого єдиною системою автоматичного керування на основі електронної обчислювальної машини (комп’ютера) для виконання різних технологічних операцій. Гнучкі технології є сьогодні основою автоматизованого виробництва.

Можливість зміни програми дії робота дає змогу переходити від виконання однієї технологічної операції до іншої. Наприклад, на лінії з автоматизованими верстатами робот своєю «рукою»-маніпулятором бере заготовку з транспортера і встановлює її на технологічній машині (наприклад, для герметизації пакетів), потім переносить на ділянку кінцевої обробки, а після завершення всіх технологічних операцій переміщує виріб на транспортер (мал. 10.4).

В інших випадках навколо робота встановлюють різні верстати, за допомогою яких відбувається обробка заготовки. Робот передає заготовку з одного верстата на інший доти, доки не будуть виконані всі технологічні операції. Програма дій робота задається пультом.

Складовою автоматизованої системи керування технологічними процесами є візуальні апаратно-програмні засоби (мал. 10.5), що здійснюють контроль і керування виробничими й технологічними процесами. Вони підтримують зворотний зв’язок і впливають на перебіг процесу в разі відхилення його від заданих параметрів.

Автоматизацію широко застосовують не тільки на виробництві, а й у побуті. Чи помічали ви, що під час роботи праскою достатньо виставити температурний режим і праска сама автоматично буде вмикатися й нагріватися, а в разі досягнення певної температури — вимикатися. Своєрідним датчиком тут є біметалічна пластина (мал. 10.6), яка складається з двох шарів з різних металів, що мають різні коефіцієнти

теплового розширення. Під час проходження ними електричного струму пластина нагрівається і вигинається в бік шару з меншим коефіцієнтом розширення. Нагріта до певної температури пластина розмикає контакт. Коли пластина охолоджується, вона повертається до початкового положення (розгинається) і замикає контакт.

Багато сучасних побутових приладів мають автоматичні системи керування й контролю за процесом. Пральні машини будуть прати в заданому режимі та самі вимикатися, мультиварки готуватимуть їжу в заданий час, кавоварки варитимуть каву для чашки певного розміру, мікрохвильові печі готуватимуть їжу в заданому режимі тощо (мал. 10.7).

Більше про автоматичні системи керування ви можете прочитати в додатковому матеріалі до параграфа на сайті.

Використання комп'ютерної техніки В сучасних технологічних процесах

Стрімкий розвиток комп’ютерної техніки і програмного забезпечення — це одна з характерних ознак сучасного періоду розвитку суспільства. Технології, головним компонентом яких є комп’ютер, охоплюють майже всі сфери людської діяльності. Те, що донедавна вважали фантастикою, сьогодні завдяки науково-технічному прогресу стало реальністю. Комп’ютерні технології застосовують на заводах і фабриках, у видавництвах і великих бібліотеках, у парламентах і міністерствах, у банках і на складах, у системах зв’язку, на транспорті, у школах та університетах тощо. Майже неможливо уявити сучасний офіс без комп’ютерного обладнання.


Комп’ютер є неодмінним атрибутом робочого місця працівників багатьох професій.

Підвищується рівень застосування комп’ютерних технологій у медицині: з’являються нові медичні програми, сучасні дослідження неможливі без відповідної техніки, наприклад комп’ютерна томографія, яку проводять із використанням явища ядерно-магнітного резонансу.

Завдяки комп’ютерним технологіям ми можемо отримувати дистанційну освіту, об’єднуватися в групи за професійними, соціальними або культурними інтересами.

Однак у побутовий кондиціонер не можна вмонтувати системний блок звичайного персонального комп’ютера. І у складі так званого смарт-телевізора ми не знайдемо окремого персонального комп’ютера в його звичайному вигляді. Автоматизація такої техніки стала можливою завдяки винаходу мікропроцесора і створенню мікропроцесорних систем.

Мікропроцесори (мікроелектронні програмовані пристрої) і мікроконтролери широко використовують у побутовій техніці, медичних приладах, автомобільній електроніці, системах керування ліфтами, телефонах, аерокосмічній і військовій промисловості та, звичайно, у промисловому виробництві (мал. 10.8).

Ще один тип мікропроцесорних пристроїв, який в останні 30-40 років дістав широке застосування,— це так звані програмовані логічні контролери. Їх використовують у промисловому виробництві для керування складними технологічними процесами.

Програмований логічний контролер (ПЛК) — це спеціалізована мікропроцесорна система, яку використовують для автоматизації технологічних процесів та загальнопромислових установок і комплексів (конвеєрів, рольгангів, підйомних кранів, подрібнювачів, млинів, змішувачів, пакувальників, робототехнічних та гнучких виробничих комплексів тощо).

Фактично ПЛК — це міні-комп’ютер у спеціальному конструктивному виконанні (мал. 10.9). Для створення програм для ПЛК використовують спеціальні «інженерні» мови програмування.

Також ПЛК застосовують у сільському господарстві для створення мікроклімату в тепличних господарствах, на птахофабриках, тваринницьких фермах тощо.

Практична робота

Ознайомлення з автоматичними пристроями

Обладнання: верстатне обладнання навчальних майстерень.

Правила безпечної праці: роботу виконують з дотриманням правил безпечної праці в шкільних майстернях.

Послідовність виконання роботи:

1. Ознайомитися з конструктивними особливостями автоматичних пристроїв, якими оснащена шкільна майстерня.

2. З’ясувати принцип дії ручної та автоматичної системи виконання технологічних операцій.

3. Накреслити блок-схему пристрою для автоматичної подачі робочого інструмента.

4. Оглянути та з’ясувати можливість блокування роботи механізму автоматичного виконання технологічних операцій (за наявності їх у навчальних майстернях).

Ключові слова: автомат, автоматизація, механізація, промисловий робот, маніпулятор, автоматика, автоматична система керування, мікропроцесор, мікроконтролер, програмний логічний контролер.

Контрольні запитання

1. Чим відрізняється автоматизація від механізації виробничих процесів?

2. Який пристрій можна вважати роботом? Які види роботів існують?

3. Чим зумовлена необхідність створення роботів?

4. Яких переваг можна досягти завдяки автоматизації виробництва та науковій організації праці?

5. Що являють собою автоматичні системи управління та контролю?

 

Це матеріал з підручника Трудове навчання 9 клас Ходзицька

 






^