Automation, processtyrning och servomekanismer

Automation eller automatisk styrning, är användningen av olika styrsystem för operativ utrustning såsom maskiner, processer i fabriker, pannor och värmebehandling, ugnar, omkoppling i telefonnät, styrning och stabilisering av fartyg, flygplan och andra applikationer med minimal eller minskad mänsklig inblandning. Vissa processer har helt automatiserats under de senaste åren.

Den största fördelen med automatisering är ofta kostnadsbesparingar genom att man kan reducera personarbete, dock används automatisering även för att spara energi och material och för att förbättra kvaliteten, noggrannhet och precision i olika processer.

Termen automation (som kommer från automat) började användas 1947 när General Motors etablerade avdelningen automation. Det var även under denna tidsperiod som industrin började använda styrenheter, en teknik som utvecklades på 1930-talet.

Automation har uppnåtts genom olika medel, inklusive mekaniska, hydrauliska, pneumatiska, elektriska samt elektroniska med datorer, och ofta i kombination. Komplicerade system, såsom moderna fabriker, industrier, flygplan och fartyg använder ofta flertalet kombinerade tekniker.

Automation som styrsystem

Ett av de enklaste typerna av kontroll är on-off-kontroll. Ett exempel är de termostater som används på t.ex. hushållsapparater. Andra vanliga applikationer är elektromekaniska termostater för på / av-styrning av värme eller kylsystem.

Sekvensstyrning, i vilket en programmerad sekvens utförs, är ofta baserad på systemlogiken och vilket tillstånd en miljö eller ett system befinner sig i. Ett styrsystem i en hiss är ett bra exempel på sekvensstyrning.

Den avancerade typen av automatisering som revolutionerat tillverkning, flygplan, kommunikationer och andra branscher, är s.k. återkopplingsstyrning, som vanligtvis är kontinuerlig och innebär att man gör mätningar med en sensor och beräknar justeringar för att hålla den uppmätta variabeln inom ett visst intervall.

Öppen och sluten slinga

De faktorer som utgör mätning och kontroll av en enda variabel kallas styrslinga. Den kontroll som använder en mätsignal, matar signalen tillbaka och jämför den med ett värde, beräknar och sänder en retursignal för att göra en korrigering. Detta kallas sluten styrning. Om regulatorn inte innehåller återkoppling för att göra en korrigering så är det öppen slinga.

En så kallad loopkontroll utförs med en controller. Den teoretiska grunden för öppen och sluten automationslinga är vad som innefattas i termen reglerteknik.

Sekventiell styrning och logisk sekvens eller systemkontroll

Sekvensstyrning kan vara antingen en fast sekvens eller logisk sekvens som utför olika åtgärder beroende på olika systemtillstånd. Ett exempel på en justerbar men annars fast sekvens är en timer till en sprinkler på en gräsmatta.

De olika lägena hänvisar till de olika förhållanden som kan uppstå i olika tillämpningar av en sekvens i systemet. Ett exempel är en hiss, som använder logik som bygger på att systemet utför vissa åtgärder som svar till olika kommandon. Till exempel om operatören trycker på en knapp, kommer systemet att svara beroende på om hissen stoppas eller rör sig, går upp eller ner, eller om dörren är öppen eller stängd, och andra villkor.

En tidig utveckling av sekvensstyrning var logiska relän genom vilka man kunde engagera elektriska kontakter som antingen startade eller avbröt strömmen till en enhet. Reläer användes först i telegrafnäten innan de utvecklats för att styra andra enheter, till exempel vid start och stopp i industriella stora elmotorer eller för att öppna och stänga magnetventiler.

Att använda reläer för kontrolländamål är lämpligt vid händelsestyrd kontroll, där åtgärder skulle kunna utlösas av en sekvens som svar på externa händelser. När dessa lanserades var dom mer flexibla i sina svar än tidigare singel-sekvens-enheter. Mer komplicerade exempel är att upprätthålla säkra sekvenser för enheter som t.ex. en svängbro:s kontroll, där en låskolv behövde medge urkoppling innan bron kan flyttas, samt att låsbulten inte kan släppas förrän skyddsgrindarna stängts.

I en typisk applikation är en motors start och stopp-funktion en styrkrets. En motor startas genom att trycka på en ”Start” –knapp som aktiverar ett par elektriska reläer. (Startknappen är en normalt öppen kontakt och stoppknappen är normalt sluten kontakt.) Ett annat relä aktiverar en switch som driver motorstartskontakten (tre uppsättningar kontakter för trefas) i huvudströmkretsen . Alla kontakter hålls engagerade av sina respektive elektromagneter tills ”stopp” eller ”off” knappen trycks, vilket de-aktiverar funktionen.

Vanligen används visa givna värden till en styrkrets. Antag att motorn i exemplet driver maskiner som har ett kritiskt behov av smörjning. Då kan en spärr tillsättas för att försäkra att oljepumpen är i drift innan motorn startar. Timers, gränslägesbrytare och elektriska impulser är andra vanliga element i styrkretsar.

Magnetventiler används ofta på tryckluft eller hydraulvätska för att driva ställdon på mekaniska komponenter. Medan motorer används för att tillhandahålla kontinuerlig rotationsrörelse är ställdon oftast ett bättre val för att skapa ett begränsat rörelseområde för en mekanisk komponent, som att flytta olika mekaniska armar, öppna eller stänga ventiler, höja tunga pressvalsar, skapa ett tryck på pressar, osv.

Klicka här för att ladda ner PDF

Kontakta oss för mer information och prisuppgift