Tööstusautomaatika dokumentatsioon ja käsiraamatud: täielik juhend

Informatec Digital » Ressursid » Tööstusautomaatika dokumentatsioon ja käsiraamatud: täielik juhend

Tööstusautomaatika dokumentatsioon ja käsiraamatud ei ole lihtsalt paberitükk, mis tuleb ära panna ja unustada. Need on hästi läbimõeldud, veatu ja ohutu automatiseeritud paigaldise alus, tagades selle tipptasemel toimimise veel aastaid. Igas tänapäevases tootmisliinis, alates esialgsest projektikontseptsioonist kuni lõpliku hooldusaruandeni, sõltub kõik hästi ettevalmistatud tehnilisest dokumentatsioonist.

Tööstusautomaatikast ja robootikast rääkides peame silmas programmeeritavaid loogikakontrollereid (PLC-sid) , sidevõrke, elektrikilpe, elektropneumaatilisi süsteeme, roboteid, andureid, muudetava sagedusega ajameid, jälgimistarkvara ja palju muud. Kõige selle koordineerimine ilma selge dokumentatsioonita oleks võimatu ülesanne. Seetõttu peetakse tööstusautomaatika ja robootika kõrgtaseme tehniku ​​koolituse raames tehnilist dokumentatsiooni võtmemooduliks ning seda käsitletakse põhjalikult, alates projektidokumentide tüüpidest kuni kvaliteedi- ja keskkonnaalaste lisadeni.

Tehnilise dokumentatsiooni olulisus tööstusautomaatikas

Automatiseerimisprojektis mõjutab tehniline dokumentatsioon otseselt tehase üldist jõudlust : seisakuid, tõrkeotsingu lihtsust, muudatuste või laienduste kiirust, operaatori ohutust ja kulude õigustamise võimet. Projektil võib olla suurepärane riist- ja keerukas tarkvara, kuid kui dokumentatsioon on halb, siis raisatakse lõpuks aega ja raha ning riskid suurenevad. Tehase üldine jõudlus sõltub sama palju projektist kui ka tugidokumentatsiooni kvaliteedist.

Kogemus selles sektoris on näidanud, et täielik ja hästi struktureeritud tehniline dokumentatsioon vähendab oluliselt montaaži ajal tekkivaid vigu, väldib osakondade (inseneri-, tootmis-, hooldus-, hangeosakonna) vahelisi mitmetähenduslikke tõlgendusi ning lihtsustab iga uue tehniku ​​jaoks paigalduse mõistmist ilma, et ta peaks alati lootma paigaldajale. See on eriti oluline keerukate tootmisliinide puhul , mis hõlmavad elektripaneele, automatiseerimissüsteeme, pneumaatilisi süsteeme ja koostööroboteid.

Lisaks on dokumentatsioon paljudes tööstusprojektides lepinguline nõue . Lõppklient nõuab minimaalset dokumentide komplekti: aruannet, tehnilisi kirjeldusi, elektri- ja pneumaatikadiagramme, kasutusjuhendit, hooldusjuhendit , varuosade nimekirja, vastavussertifikaate jne. Mittetäielik või halvasti koostatud dokumentatsioon võib kaasa tuua viivitusi paigalduse vastuvõtmisel, rahalisi trahve või vajaduse projekti lõpus märkimisväärne osa dokumentatsioonist ümber koostada.

Haridusvaldkonnas kirjeldavad tööstusautomaatika ja robootika programmide tehnilise dokumentatsiooni erialatööd süstemaatiliselt, kuidas neid dokumente tuleks koostada ja korraldada. Need viited on muutunud standardseks õppe- ja teatmematerjaliks nii kutseõppekeskustes kui ka inseneriteaduskondades, kuna need korrastavad kontseptsioone ja standardiseerivad esituse, sümboolika ja vormingute kriteeriume.

Teisest küljest on oluline meeles pidada, et tehniline dokumentatsioon on samuti ohutuse seisukohalt võtmetähtsusega . Töötervishoiu ja tööohutuse eeskirjad ning masinadirektiivid nõuavad tootjatelt selgete kasutusjuhendite, lukustuse/märgistuse eemaldamise protseduuride, ajakohaste diagrammide ja selgelt nähtavate hoiatuste esitamist. Halb dokumentatsioon võib põhjustada ohtlikke toiminguid, vigu elektrilistes lukustustes või sobimatuid sekkumisi automatiseeritud süsteemidesse.

Automatiseerimisprojekti põhidokumendid

Iga tööstusautomaatika projekti puhul on olemas põhidokumentide kogum, mida peetakse oluliseks paigaldise usaldusväärseks projekteerimiseks, kokkupanekuks, programmeerimiseks ja hooldamiseks. Need dokumendid järgivad struktuuri, mida tavaliselt korratakse enamikus inseneribüroodes.

Esiteks on olemas projekti tehniline aruanne , mis kirjeldab automatiseerimise eesmärki, ulatust, algset olukorda, kasutatud lahendusi, peamisi paigaldusomadusi ja projekteerimiskriteeriume (kohaldatavad standardid, ohutustasemed, tootmisnõuded). See aruanne on üldiseks juhiseks ja viiteks projekti kui terviku mõistmiseks.

Teine oluline element on tehnilised spetsifikatsioonid ja materjalide loetelud . Need kirjeldavad valitud seadmeid (PLC-d, sisend-/väljundmoodulid, muutuva sagedusega ajamid, releed, lahklülitid, kontaktorid, ventiilid, silindrid, andurid, ajamid jne), nende peamisi omadusi, tootjaid ja tootenumbreid. Neid spetsifikatsioone kasutatakse nii ostmiseks kui ka hoolduseks, kuna need võimaldavad vajalike varuosade kiiret leidmist.

Elektri-, elektroonika- ja pneumaatikaskeemid esindavad toite-, juhtimis- ja sidesüsteeme. Need hõlmavad kõike alates üldistest toiteallika ja kaitseskeemidest kuni iga klemmliistu, iga PLC sisend-/väljundmooduli, iga juhtmega anduri ja iga tööstusvõrgu elemendi üksikasjadeni. Ilma nende skeemideta muutub paigaldise osade tõrkeotsing või muutmine palju aeglasemaks ja veaohtlikumaks ülesandeks.

Lisaks joonistele koostatakse ka tööskeemid ja funktsionaalne dokumentatsioon : vooskeemid , järjestuste kirjeldused, signaalide ajastusskeemid, sisend-/väljundtabelid ja kommentaarid juhtimisloogika kohta. See osa on oluline PLC programmeerijatele ja järelevalvesüsteemide operaatoritele, aga ka hoolduspersonalile, kes peab täpselt aru saama, mida iga programm teeb ja millistel tingimustel see töötab.

Lõpuks sisaldab projekti dokumentide komplekt kasutus- ja hooldusjuhendeid . Kasutusjuhend selgitab kasutajale, kuidas paigaldist kasutada: töörežiimid, käsitsi manööverdamine, käivitamise ja seiskamise protseduurid ning igapäevase kasutamise ohutusjuhised. See hõlmab ka kontrolli, puhastamist, reguleerimist, kulunud komponentide vahetamist ning tavaliste rikete haldamist ja diagnoosimist.

Standardsed graafilise kujutamise reeglid ja sümboolika

Selleks, et iga tehnik saaks dokumente õigesti tõlgendada, on oluline järgida standardseid graafilise esituse ja sümboolika konventsioone . Tööstusautomaatikas kasutatakse elektriliste graafiliste sümbolite jaoks rahvusvahelisi viiteid, näiteks IEC 60617 seeriat, lisaks pneumaatika, hüdraulika ja juhtelementide esituse eristandarditele.

Standardiseeritud elektri- ja elektroonikasümbolite järjepidev kasutamine tagab, et erinevate ettevõtete ja riikide tehnikud saavad skeemist aru. Lülitid, kontaktorid, releed, lahklülitid, kaitselülitid, rikkevoolukaitselülitid, trafod, sagedusmuundurid ja PLC-d on kujutatud kokkulepitud sümbolitega, millele on lisatud selged tähistused (nt Q lülitite, K releede, F kaitsmete jms jaoks).

Pneumaatika ja elektropneumaatika valdkonnas kasutatakse spetsiifilisi sümboleid ka ventiilide, silindrite, ajamite ja abikomponentide jaoks . Teede ja asendite diagrammid, voolusuuna nooled ja ajamielemendid (elektrilised, käsitsi, mehaanilised) on esitatud standardiseeritud sümbolitega, mis võimaldavad vooluringi käitumist lühidalt mõista.

Graafilise esituse teine ​​​​oluline osa on seadme tähistuskood , mis määrab igale komponendile unikaalse identifikaatori (näiteks -Q1, -K10, -M3, -B2). Seda koodi korratakse joonistel, materjalide loeteludes ja programmeerimistarkvaras, nii et skeemi, füüsilise seadme ja PLC programmi muutuja vahelist seost saab hõlpsalt jälgida.

Nende graafilise kujutamise standardite järgimine ei ole pelgalt esteetiline küsimus. See lihtsustab projekti läbivaatamist, vähendab segadust, hõlbustab auditeid ja sertifitseerimist ning aitab säilitada järjepidevust eri dokumentide vahel kogu rajatise elutsükli vältel. Lisaks sisaldavad paljud arvutipõhised projekteerimisvahendid standardiseeritud sümbolite teeke, et tagada see järjepidevus.

Graafilise dokumentatsiooni loomine AutoCAD-iga ja kihtide kasutamine

Tööstusautomaatika jooniste loomisel on üks enimkasutatavaid programme AutoCAD , eriti elektriskeemide, korruseplaanide ja montaažidetailide jaoks. Üks selge ja hallatava dokumentatsiooni saamise võtmeid on kihtide intelligentne kasutamine , mis võimaldab teavet elemendi tüübi järgi korraldada.

Levinud tava on eraldada toitejuhtmed, juhtliinid, juhtsignaalid, sisend-/väljundviited ja mõõtmed sõltumatuteks kihtideks . See võimaldab teil vajadusel kuvada või peita teabegruppe, lihtsustades ülevaatamisprotsessi ja hoides ära joonise loetamatuks muutumise liiga paljude samaaegsete detailide tõttu.

Kihte kasutatakse ka olemasolevate ja uute elementide eristamiseks laiendus- või renoveerimisprojektides. Värvi, joone paksuse või joone tüübi muutmise abil on lihtsam tuvastada, milliseid installatsiooni osi muudetakse ja milliseid säilitatakse – see on eriti kasulik töötades tehastes, kus kogu süsteemi ei saa korraga seisata.

Teine oluline aspekt on standardiseeritud sümbolite ja kastide plokkide loomine , mida erinevates projektides taaskasutatakse. See tava ühtlustab kriteeriume, säästab aega ja tagab, et kasutatav sümboolika on alati sama. Automaatikaprojektides sisaldavad need plokid tavaliselt muu hulgas kontaktide, mähiste, klemmliistude, PLC-klemmide, sisend-/väljundkaartide, kaitsereleede ja ühenduskarpide sümboleid.

AutoCADi graafilises dokumentatsioonis pööratakse tähelepanu ka mõõtkavale, teksti suurusele ja joonise hierarhiale . Üldjoonised näitavad üldvaadet (näiteks toiteploki ühejooneline diagramm), detailjoonised aga keskenduvad konkreetsetele paneelidele, põrandapindadele või automatiseerimise alamsõlmedele. Kõik see on korraldatud jooniste registrisse, mis hõlbustab navigeerimist kogu dokumentatsioonis.

Elektripaigaldiste ja automatiseeritud süsteemide tehnilised joonised

Lisaks üldisele CAD-ile on tööstusautomaatikas eriti olulised elektripaigaldiste ja automatiseeritud süsteemide spetsiifilised tehnilised joonised , mis nõuavad väga täpset struktuuri ja sisu. See hõlmab nii võimsusdiagramme kui ka juhtimis- ja sidesüsteemide diagramme.

Võimsusdiagrammid kujutavad trafosid, peajaotuskilpe, kaitseseadmeid, siine, toiteliine ja mootoreid, näidates ära juhtmete ristlõiked, kaitseseadmete nimiväärtused ja käivitusmeetodid (täht-kolmnurk, pehme käivitus, muutuva sagedusega ajam). Need diagrammid on olulised võimsuste arvutamiseks, kaitseseadmete suuruse määramiseks ja paigaldise ohutuse tagamiseks.

Juhtimis- ja tööskeemid hõlmavad kõiki juhtseadmeid (nupud, selektorid, piirlülitid, andurid), releesid, abikontaktoreid ja juhtmega ühendatud loogikat, samuti programmeeritavate loogikakontrollerite (PLC-de) hallatavat juhtimiskomponenti. Paljudes tänapäevastes paigaldistes on juhtmega ühendatud loogika viidud miinimumini ja suurema osa järjestusest haldab PLC tarkvara, kuid juhtimisskeemid on siiski olulised, et mõista, kuidas erinevad elemendid on omavahel ühendatud.

Teine oluline komplekt koosneb programmeeritavate loogikakontrollerite (PLC-de) sisend-/väljunddiagrammidest . Need diagrammid näitavad iga anduri ja ajami määramist füüsilisele sisend-/väljundaadressile: digitaalne, analoog või spetsiaalne (kiirloendurid, kaalumismoodulid jne). Nende diagrammide selgus on ülioluline, kuna need seovad füüsilise maailma otse PLC programmiga, hõlbustades nii kasutuselevõttu kui ka hilisemat tõrkeotsingut.

Elektropneumaatilistes paigaldistes on kaasas pneumaatilised ja elektropneumaatilised skeemid , mis näitavad suruõhuvõrku, jaotusventiile, silindreid, rõhuregulaatoreid, õhu ettevalmistuselemente ja ajameid. Skeemidel on ka üksikasjalikult kirjeldatud, kuidas neid ventiile elektriliselt juhitakse releede või PLC väljundite abil, integreerides seeläbi pneumaatilise juhtimise üldise automatiseerimissüsteemi.

Kõigi nende tehniliste jooniste tõhusaks arendamiseks ja haldamiseks on tavaline kasutada spetsiaalseid elektrotehnika tööriistu, näiteks CADeSIMU või ePLAN Electric , mis pakuvad täiustatud funktsioone skeemide loomiseks, kaablite, klemmliistude ja komponentide loendite automaatseks genereerimiseks ning muudatuste ja versioonide haldamiseks kogu projekti elutsükli vältel.

CADeSIMU ja ePLAN Electrici kasutamine dokumentatsioonis

Spetsialiseeritud tarkvarast, näiteks CADeSIMU ja ePLAN Electric, on saanud automatiseerimistehnikutele asendamatu tööriist, mitte ainult skeemide kujundamiseks, vaid ka tööstuspaigaldiste ajakohase dokumentatsiooni loomiseks ja haldamiseks. Need tööriistad võimaldavad neil minna tavapärasest joonistamisest kaugemale ja töötada väga struktureeritud projektidega.

Näiteks CADeSIMU abil saab didaktilisel viisil luua ja simuleerida elektriskeemid, mis on koolitusel väga kasulik. Kasutajad saavad enne reaalses maailmas rakendamist kokku panna vooluringe, testida nende käitumist ja kontrollida kontaktloogikat. See kinnistab klassikaliste automatiseerimissüsteemide (otsekäivitus, blokeeringud, tagurdamine) mõistmist ja hõlbustab hilisemat üleminekut keerukamatele PLC-juhtimisega süsteemidele.

ePLAN Electric seevastu on suunatud suurematele tööstusprojektidele, võimaldades luua professionaalseid skeeme täiustatud ristviidete haldamise, automaatse kaablite nummerdamise, materjalide loetelu genereerimise ja sellega seotud dokumentatsiooni abil. Peamine eelis on see, et skeem teisendatakse lihtsast joonisest sidusaks tehniliseks andmebaasiks.

Nende tööriistade abil saavad tehnikud automaatselt genereerida kaablite, klemmliistude, PLC-klemmide ja siltide loendeid , vähendades oluliselt transkriptsioonivigu ja dokumenteerimise aega. Lisaks kajastuvad hilisemad muudatused kõigis seotud dokumentides, muutes dokumentatsiooni ajakohasena hoidmise lihtsaks isegi pärast mitut installiuuendust.

Teine eelis on võimalus rakendada ettevõtte standardeid makrode ja mallide abil . Levinud vooluringiplokke, näiteks mootorikäivitid, klapigrupid või ohutusmoodulid, saab salvestada korduvkasutatavate mallidena koos viidete, teksti ja ühendustega, kiirendades disaini ja tagades dokumentide järjepidevuse erinevate projektide ja tehnikute vahel.

Eelarved ja hinnaandmebaasid automatiseerimisprojektides

Automatiseerimisprojekti dokumentatsioon ei piirdu ainult tehniliste aspektidega; see hõlmab ka üksikasjalike eelarvete koostamist . Need eelarved koostatakse tavaliselt hinnaandmebaaside abil , kus on loetletud materjalide, tööjõu, väliste teenuste ja muude paigalduse teostamiseks vajalike kulude maksumus.

Need andmebaasid salvestavad PLC-sid, mooduleid, elektrikilpe, torusid, juhtmestikku, andureid, ajameid, pneumaatilisi komponente ja muid elemente koos igaühe ühikuhinna, kohaldatavate allahindluste ja tarnija viitenumbritega. Neid elemente saab importida tehnilisest projektist ja materjalide arveloenditest, mis on loodud selliste tööriistadega nagu ePLAN, ning määrata neile vastavad hinnad.

Materjalide loendi (BOM) integreerimine eelarvega hoiab ära lahknevused projekti ja hinnapakkumise vahel. Kui projekti käigus komponenti uuendatakse (näiteks draivi tüübi muutmise või täiendavate sisend-/väljundmoodulite lisamise teel), saab eelarvet usaldusväärsemalt ümber arvutada, vältides kuludega seotud üllatusi ja probleeme kliendiga.

Eelarved sisaldavad ka osasid tööjõukulude kohta, mis on seotud montaaži, kaabelduse, programmeerimise ja kasutuselevõtuga . Need arvutatakse tööülesannete hinnangulise töötundide arvu või varasemate andmete põhjal. Hästi struktureeritud tehniline dokumentatsioon aitab neid hinnanguid täpsemalt teha, kuna see illustreerib selgelt paigalduse tegelikku keerukust. Nõuetekohane kasutuselevõtu planeerimine on nii aja kui ka kulude haldamise võti.

Lisaks sisaldavad teatud rajatised täiendavaid majanduslikke lisasid , näiteks investeeringutasuvuse (ROI) analüüsid, erinevate tehnoloogiliste lahenduste võrdlused, valikuliste funktsioonide jaotused ja edasised laienemisplaanid. Kogu see teave on osa projekti dokumentatsioonist ja mõjutab lõppkliendi otsustusprotsessi.

Lisad kvaliteedi, keskkonna ja ennetava hoolduse kohta

Täieliku tööstusautomaatika projektiga kaasnevad tavaliselt lisad ja käsiraamatud kvaliteedijuhtimise , keskkonnajuhtimise ja hoolduskavade kohta. Need elemendid täiendavad puhttehnilist dokumentatsiooni ja on kooskõlas ettevõtte juhtimissüsteemidega (ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 jne).

Kvaliteedi valdkonnas hõlmavad need kontrolliprotseduure, funktsionaalseid katseid, kasutuselevõtu kontroll-lehti ja vastuvõtuprotokolle. Need dokumendid määratlevad, kuidas paigalduse vastavust projekteerimisnõuetele kontrollitakse, milliseid katseid juhtpaneelidel ja kaitseseadmetel tehakse ning milliseid andmeid tuleb säilitada.

Keskkonna seisukohast sisaldab dokumentatsioon jäätmekäitluse juhiseid, ohtlike komponentide (akud, õlisid sisaldavad seadmed, elektroonikakomponendid) käitlemise juhiseid ning soovitusi energiatarbimise ja heitkoguste minimeerimiseks. Automaatikas võib see hõlmata muutuva sagedusega ajamite optimaalset konfigureerimist, energiasäästurežiime seiskamiste ajal ja suure tõhususega seadmete valimist.

Hoolduse osas kirjeldatakse lisades ennetava ja ennustava hoolduse plaane , täpsustades perioodilisi ülesandeid (reguleerimine, ülevaatus, määrimine, filtrivahetus, ühenduste kontrollimine), soovitatavaid sagedusi ja vajalikke ressursse. Täiustatud süsteemides on kaasatud ennustava hoolduse tehnikad, mis kasutavad andurite ja jälgimissüsteemide andmeid mootorite, laagrite või elektroonikakomponentide rikete ennetamiseks.

Need lisad on integreeritud ülejäänud tehnilise dokumentatsiooniga, moodustades sidusa kogumi, mis kirjeldab mitte ainult paigaldise valmistamist, vaid ka seda, kuidas seda tuleks kogu selle kasuliku eluea jooksul ohutult, tõhusalt ja säästvalt käitada , mida tööstusettevõtted ja haldusasutused üha enam hindavad.

Koolituse sisu: tehniline dokumentatsioon automatiseerimise ja tööstusrobootika kõrgema astme tehnikule

Automaatika ja tööstusrobootika kõrgtehniku ​​koolitustsükli raames arendab tehnilise dokumentatsiooni õppeaine või moodul süstemaatiliselt kõiki mainitud kontseptsioone eesmärgiga, et tulevane tehnik valdab nii dokumentatsiooni lugemist kui ka koostamist reaalsetes projektides.

See moodul hõlmab kõike alates tööstusprojekti dokumentide tüüpidest (aruanded, joonised, käsiraamatud, lisad) kuni CAD-tööriistade ja spetsialiseeritud tarkvara praktilise kasutamiseni, sealhulgas sümboolika, esituse ja dokumentide standardiseerimise standardid. Tudengid õpivad kasutama rakendusi nagu AutoCAD üldiste jooniste jaoks ja programme nagu CADeSIMU või ePLAN Electric elektri- ja juhtimissüsteemide jaoks.

Selle teemaga seotud tööd sisaldavad tavaliselt arvukalt jooniseid, illustratsioone ja ühendusskeeme toite-, juhtimis- ja PLC sisendite/väljundite kohta, samuti tabeleid komponentide tähistuste ja lahendatud probleemide näidetega. See teooria ja praktika kombinatsioon võimaldab tehnikutel mitte ainult skeemi "lugeda", vaid ka professionaalse asjatundlikkusega nullist luua.

Lisaks rõhutatakse dokumentatsiooni integreerimist kvaliteedijuhtimise ja hooldusega , selgitades, kuidas koostada ennetava hoolduse lisasid, kuidas kajastada dokumentides ohutusprotseduure ja kuidas struktureerida käsiraamatuid, mis on lõppkasutajale tõeliselt kasulikud, mitte lihtsalt formaalsed dokumendid.

Seda koolitusmeetodit täiendavad muud teabematerjalid, näiteks sissejuhatavad raamatud automatiseerimise ja tööstusautomaatika kohta, mis aitavad dokumentatsiooni kontekstualiseerida juhtimissüsteemide, reguleerimise, robootika ja tööstusliku kommunikatsiooni alaste teadmiste kogumis.

Tööstusautomaatika dokumentatsioon ja käsiraamatud moodustavad tehnilise ja organisatsioonilise aluse, ilma milleta oleks võimatu usaldusväärselt, ohutult ja tõhusalt kavandada, rakendada ja hooldada tänapäevaseid paigaldisi. Selle valdkonna valdamine nii praktiliselt kui ka regulatiivselt on muutunud oluliseks oskuseks iga spetsialisti jaoks, kes soovib arendada karjääri tööstusautomaatika ja robootika valdkonnas.