Понимание промышленной автоматизации в Индустрии 4.0

Вы взволнованы тем, что будущее американского производства выглядит ярче из-за решоринга? Мы тоже думаем, что это здорово, но вы заметили что-то другое? Производство изменилось. Есть новые технологии и жаргон, например разговоры об Индустрии 4.0, роботах, сороботах и ​​Интернете вещей (IoT).

В то время как США отодвигались на второй план, другие страны продвигали технологии автоматизации для достижения максимальной эффективности. Американским производителям придется наверстывать упущенное, чтобы продолжать расти и ускорять возможности решоринга.

Если вы хотите стать конкурентоспособными на мировом рынке и перейти к более эффективному оборудованию или системам автоматизации, вам потребуется хотя бы базовое понимание промышленной автоматизации в ее нынешнем виде. Понимание вариантов, терминологии и компонентов облегчит создание первоначальных планов и бюджетов, которые можно более подробно обсудить с членами команды и специалистами по решениям для автоматизации.

Чтобы ввести вас в курс дела, вот базовый обзор автоматизации промышленных предприятий в эпоху сетевых технологий.

Содержание

Что такое промышленная автоматизация?

Типы промышленной автоматизации

Как достигается промышленная автоматизация?

Производство производственных и промышленных систем автоматизации

Почему американским производителям нужна автоматизация

Автоматизация в Индустрии 4.0

Приход к решению для промышленной автоматизации

Что такое промышленная автоматизация?

Вы не одиноки в своем стремлении повысить эффективность производства. Еще до первой промышленной революции лидеры отрасли создали специализированное оборудование, которое может работать быстрее и точнее, чем человек с ручным инструментом. Исторически разработанные для независимой работы с минимальным вмешательством человека, современные системы промышленной автоматизации могут обмениваться данными и работать синхронно с помощью промышленных систем управления и сетевых подключений.

Вы найдете примеры оборудования для промышленной автоматизации, где продукты или компоненты обрабатываются, изготавливаются, упаковываются и/или собираются. С учетом принципов и стандартов автоматизации можно ожидать, что автоматизированное оборудование будет размещено в такой конфигурации системы, которая наиболее эффективно перемещает компоненты с одного этапа на другой.



Типы промышленной автоматизации

Производители автоматизируют работу, требующую выносливости или точности, либо скучную, повторяющуюся и/или требующую небольшого творческого подхода или особого таланта. Снижение стоимости роботов и увеличение затрат на рабочую силу стимулируют автоматизацию в США. Ожидается, что цены на роботов упадут более чем на 65% в течение следующих пяти лет, и ожидается, что автоматизация будет неуклонно расти. Если вы еще этого не сделали, инвестирование в инфраструктуру передачи данных может стать одной из ваших самых больших проблем. Актуальная автоматизация производства зависит от способности машинных сетей обмениваться данными и выполнять задачи по расписанию.

Каковы распространенные типы автоматизации производства?

• Простые инструменты
• Сборка
• Осмотр
• Обработка материалов 

Как достигается промышленная автоматизация?

Промышленные системы управления — это механизм (или мозг), обеспечивающий независимость и движение автоматизированных машин. Это технология, позволяющая автоматизировать производственные процессы. Основным элементом системы управления является контур управления. Примеры систем управления варьируются от самого простого, дискретного контроллера, до сложной системы SCADA, которая управляет всеми уровнями производственных процессов бизнеса и географических местоположений.

Типы промышленных систем управления:

• SCADA-система — компьютерная система, которая контролирует и наблюдает за производственными процессами
• Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД) — управляет системой на основе заданного значения и измеренного значения.
• Программируемые логические контроллеры (ПЛК) — легко программируемый надежный промышленный компьютер с одним микропроцессором, используемый для управления двигателями и другим оборудованием в заводских условиях с помощью логики
• Программируемые контроллеры автоматизации (PAC) — аналогичны ПЛК, но содержат мультипроцессоры и могут работать в многозадачном режиме
• Распределенные системы управления (DCS) — управляют многими узлами в системе с помощью мультипроцессоров с расширенными возможностями, включая множество точек ввода-вывода.
• Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) — позволяет вам взаимодействовать с машиной и быстро просматривать состояние машинных процессов.
• Дискретный контроллер – простое управление включением и выключением, например, таймеры, счетчики и термостаты 
<тд стиль ="ширина:168 пикселей;">



ЧМИ

ПЛК

Счетчик

Как работает промышленная автоматизация:

Этап 1. Промышленная система управления (указана выше) работает совместно с контроллером привода.

Общие контроллеры накопителей включают:
• Частотно-регулируемый привод — контроллер двигателя переменного тока, который использует частоту и напряжение для управления скоростью и крутящим моментом электродвигателя.
• Шаговый привод — схема драйвера, которая управляет шаговым двигателем с током, подаваемым импульсами и фазами.
• Аналоговый сервопривод — это устройство управляет скоростью серводвигателя с помощью сигналов включения и выключения напряжения или импульсов.
• Цифровой сервопривод — аналогичный аналоговому сервоприводу, но с гораздо более высокой частотой импульсов в секунду 

Частотный привод

Этап 2. Контроллер привода управляет исполнительным механизмом, который сообщает движение. .

Общие типы приводов включают:

• Гидравлический привод — давление жидкости перемещает поршень через трубку для создания крутящего момента.
• Пневматический привод. Для управления скоростью и крутящим моментом используется давление воздуха или газа.
• Электропривод (переменный, постоянный, линейный, сервопривод, шаговый) — питание от двигателя, электрическая энергия преобразуется в механический крутящий момент.
• Механический привод – с помощью простых механизмов вращательное движение используется для создания линейного движения 

Пневматические приводы

Непрерывные процессы промышленной автоматизации:

• Датчики обратной связи (энкодеры или резольверы) собирают данные с нагрузки и отправляют их обратно в контроллер.
• Подключения полевой шины и Ethernet поддерживают обмен информацией между базовыми полевыми устройствами и могут передавать данные до уровня предприятия.
• В сочетании с автоматическим управлением работают механические устройства, включая подшипники, редукторы, винты, колеса, оси, кулачки и рычажные механизмы.

Система Fieldbus

Линейный подшипник и рельс

• В дополнение к электромеханическим и механическим устройствам в промышленном оборудовании также используются машинные устройства с гидравлическим приводом. Когда электромеханические методы не дают практических решений, вводится гидравлическая энергия. Сила жидкости обычно управляется электроникой и контролируется датчиками и клапанами.

Технологии гидроэнергетики

• 
  
  Пневматические системы и компоненты:промышленный справочник | Тримантек Руководство по типам резьбы:NPT, BSP, JIS, SAE, метрическая – Trimantec