Последовательность разработки автоматизации.
Анализ затрат штучного времени при ремонте (изготовлении) деталей и узлов подвижного состава показывает, что значительная доля затрат в общем балансе штучного времени приходится на вспомогательные операции, представляющие собой: транспортно-загрузочные операции по установке деталей и узлов в положения, необходимые для очистки, разборки, мойки, ремонта, обработки, сборки, испытания, окраски; операции контроля качества работ, связанные с различными измерениями текущих и предельных значений физических величин, а также меры по обеспечению безопасных условий труда; операции с ручным управлением механизмами (технологическими агрегатами, станками, установками).
В связи с этим главной задачей автоматизации ремонта подвижного состава является всемерное сокращение непроизводительных затрат вспомогательного времени; при этом решение конкретных задач автоматизации существующих ручных и механизированных процессов требует предварительной механизации основных (рабочих) и вспомогательных операций. Из указанных положений следует, что создание автоматизированного технологического агрегата, станка, линии предусматривает автоматизацию следующих операций технологического цикла:
а) автоматизацию загрузки — комплекса действий, осуществляемых механизмами для пространственной ориентации деталей и узлов в необходимом положении и транспортировки их в рабочую зону агрегата (станок, установка, камера мойки, очистки, окраски, сушки и т. д.) для последующей обработки, ремонта или сборки и удаления из нее без вмешательства человека. В случае вмешательства человека при выполнении операции загрузки, например, установка секций холодильника на направляющие рамы моечной установки при помощи тельфера с последующей автоматической подачей их в камеру мойки, будет иметь место полуавтоматическая загрузка;
б) автоматизацию процессов управления агрегатом, устройством — комплекса целенаправленных действий при помощи различных управляющих устройств — программоносителей. В зависимости от принятой системы управления могут использоваться перфокарты, перфоленты, командные электропневматические приборы (КЭП), различные копировальные системы; так, например, автоматизация процессов пропитки и сушки якорей тяговых электродвигателей тепловозов и электроподвижного состава осуществляется при помощи КЭП, а получение профиля бандажей колесных пар подвижного состава при чистовом точении осуществляется в автоматическом режиме при помощи гидрокопировальных устройств (гидросуппортов) на колесотокарных стайках;
в) автоматизацию контроля — комплекса функций наблюдения за ходом технологического процесса без вмешательства человека, например, начиная с контроля правильности фиксации секций холодильника тепловоза на раме моечной установки (защитно-блокировочные устройства), кончая фиксацией текущих и предельных значений параметров рабочей среды (температура и давление моющего раствора в гидравлической системе). Пробой изоляции обмоток возбуждения приводных электрических двигателей также приведет к автоматическому срабатыванию системы защиты и сигнализации.
Задача автоматизации производственных процессов при ремонте подвижного состава решается в такой последовательности:
а) изучение и описание существующего неавтоматизированного технологического процесса и его анализ;
б) выбор и анализ нового, прогрессивного технологического процесса;
в) выбор оборудования — прототипа для автоматизации процесса;
г) разработка конструкции и схемы управления проектируемой автоматизированной установки;
д) описание порядка выполнения работы спроектированной установки;
в) технико-экономическое обоснование внедрения проектируемой установки.
Содержание этапов разработки автоматизации.
Разработку автоматизации производственного процесса начинают с изучения и описания существующего технологического процесса. Производственный процесс описывают по составляющим технологическим операциям; указывают их последовательность, режимы технологических операций, допуски контролируемых параметров и дают характеристику применяемой оснастке, инструментам, приспособлениям. Анализируют существующий технологический процесс и организацию рабочего места с точки зрения возможности применения комплексной механизации и автоматизации работы. При этом учитывают принятые методы технологического процесса, его режимы и применяемые средства малой механизации.
На основе анализа существующего технологического процесса выбирают новый вариант с учетом современных достижений науки и техники с целью создания предпосылок для внедрения комплексной механизации и автоматизации. При сохранении существующего технологического процесса решается задача автоматизации выполняемых операций.
При конструктивной разработке системы и элементов автоматизации необходимо использовать опыт работы аналогично действующего оборудования. Подбор оборудования — прототипа, наиболее полно отвечающего поставленной задаче автоматизации, производят на основе анализа имеющихся типовых устройств, а также учета передового производственно-технического опыта предприятий транспорта и родственных отраслей промышленности. Анализируя конструкцию и принцип действия оборудования-прототипа, ставят задачу: либо его модернизации, либо создания нового оборудования, отвечающего требованиям автоматизации конкретного процесса. При этом предусматривают возможность работы оборудования в составе поточной линии.
После изучения существующего оборудования выбирают принципиальную схему компоновки технологического агрегата с подбором характеристик выбранных узлов (двигатели, редукторы, усилители и т. д.). Необходимые кинематические и силовые расчеты выполняют до выбора конкретных узлов агрегата. После конструктивной проработки отдельных узлов и всего агрегата в целом разрабатывают схему управления с учетом работы агрегата в автоматическом режиме. Система управления агрегатом должна обеспечивать точное и согласованное взаимодействие отдельных механизмов. Для наглядного представления взаимодействия и продолжительности работы отдельных механизмов агрегата составляют циклограмму, которая облегчает разработку структуры и схемы управления. По установленной взаимосвязи в работе отдельных механизмов определяют вид системы управления (степень ее централизации).
Несмотря на простоту и надежность централизованных систем управления (временных), рекомендуется применять комбинированные системы, где центральный командоаппарат управляет работой всего агрегата, а выполнение команд контролируется путевыми датчиками. Далее разрабатывают структурную схему системы автоматического управления, по которой намечают принципиальное построение механизмов управления агрегатом. Выбирают оптимальный вид программоносителя, определяющего конструкцию командоаппарата. Ход технологического процесса контролируется устройствами автоматического контроля, которому подлежат параметры самого объекта работы (размеры, температура и т. д.) и косвенные показатели рабочего процесса (положение исполнительных механизмов, время и т. д.).
После установления основных характеристик и параметров системы управления разрабатывают принципиальную схему (электрическая, гидравлическая и т. д.). Если схема управления смешанная, например электрогидравлическая, то составляют отдельно электрическую и гидравлическую схемы. При разработке схемы автоматики используют типовые приборы и аппараты, выбираемые по каталогам.
Работу агрегата описывают в порядке выполнения операций технологического процесса. При этом рекомендуется показать подробно характер взаимодействия отдельных узлов, в том числе загрузочных устройств и элементов установки со ссылкой на позиции общего вида и на электрические, гидравлические и пневматические схемы управления и контроля. Необходимо показать состояние электрических, электрогидравлических и электропневматических элементов системы автоматики при различных режимах работы установки.
Техническое решение задачи автоматизации производственных процессов должно быть обосновано расчетами экономической эффективности капитальных затрат на внедрение разработанных средств автоматизации. Эффективность определяют подсчетами показателей относительной экономической эффективности методами, установленными типовыми методиками (см. главу IX).