Automaat

Allikas: Vikipeedia
Disambig gray.svg  See artikkel räägib moodsa tehnika automaadimõistest; vanema ja üldisema mõiste kohta vaata artiklit Automaat (filosoofia); relva kohta vaata artiklit Automaat (relv); matemaatika mõiste kohta vaata artiklit Automaat (matemaatika).

Klaasitehases töötav automaatrobot

Automaat on seade või seadmete kogum, mis iseseisvalt, inimese vahetu osavõtuta sooritab teatud operatsiooni või operatsioonide kompleksi.[1] Teisiti öeldes – isetoimiv seade või robot.

Automaatika[muuda | redigeeri lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Automaatika

Automaatika on teaduse ja tehnika haru, mis käsitleb tootmise automaatse ja automatiseeritud juhtimise teooriat ning selle juhtimise vahendite ja süsteemide ehituspõhimõtteid.[2]

Teadusharuna uurib automaatika tehniliste protsesside kulgemise tingimusi ja juhtimisalgoritme ning nende protsesside seaduspärasusi, loob automaatsüsteemide süsteemi ja analüüsi meetodeid ning automaatsete juhtimissüsteemide ehitamise põhimõtteid. Selles on automaatika tihedalt seotud tehnilise küberneetikaga.[2]

Automaatika all võib mõista ka automaatkontrolli, mis kontrollsüsteemide abil juhib masinaid, teostab tehastes erinevaid protsesse, suunab või stabiliseerib laevu ja lennukeid ning seda kõike inimeste sekkumiseta. Selle suurimaks eeliseks on tööjõu, energia ja materjalide säästlikkus, samuti kõrgem töökvaliteet ja täpsus.

Automaatikasüsteemide töö põhineb süsteemi kuuluvate seadmete ja süsteemiosade seisundit kirjeldaval informatsioonil, mida edastatakse elektriliste, pneumaatiliste, hüdrauliliste, optiliste ja muude signaalide abil, mis tagasisidestatuna saavad protsesse mõjutada. Signaalid juhitavast keskkonnast saadakse mitmesugustest anduritest. Keerukamad süsteemid, näiteks tänapäevased tehased või lennukid, kasutavad kõiki eespool nimetatud vahendeid omavahel kombineerituna.

Termin automaatika sai laiemalt tuntuks 1947. aastal, ajal, mil autotootja General Motors avas esimese automaatikaosakonna.[3] Samal ajal toimus tööstustes ka massiline tagasisideahelaga kontrolleritele üleminek, millest esimesed loodi 1930. aastal.[4]

Automaatika arengut iseloomustab seadmete ja seadiste kiiretoimelisuse ja töökindluse suurenemine ning massi, mõõtmete ja energiatarbe vähenemine.[2]

Automaatide tüübid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kaks üldlevinumat automaadi tüüpi on tagasisideahelaga kontroll, mille töö on tavaliselt pidev ja seisneb jooksvalt korrigeeringute tegemises, ning teine tüüp, mille töö ei ole pidev. Viimane kujutab endast kindlaid diskreetseid samme, mis põhinevad süsteemiloogikal ning mida kontroller läbib vaid juhul, kui temani jõuab vastav signaal. Esimest tüüpi ilmestab väga selgelt näiteks autol kasutatav püsikiirusehoidja. Teist tüüpi on aga poodides kasutatavad makseterminalid.

Tagasiside kontrolleri teoreetiliseks aluseks on kontrollteooria, mis hõlmab enda alla ka üht automaatsüsteemi osa – servomehhanismi.

Tagasiside kontroll[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tagasiside kontrolli teostatakse kontrolleri abiga. Selleks, et töö sujuks korrektselt, viib kontroller sisse pidevaid parandusi, mis säilitab töö stabiilsuse. Stabiilsuse säilitamine ongi üks kontrollteooria peaeesmärke.

Antud tüübi näiteks võib tuua auru jõul töötav spiraalõhksoojendi. Selles paiknev temperatuuriandur mõõdab soojendatud õhutemperatuuri, millest saab mõõdetav muutuja. Muutuja omakorda saadetakse tagasi kontrollerile, mis võrdleb seda etteantud suurusega (eelnevalt ettemääratud konstant). Järgmise sammuna leiab kontroller vahe ehk vea, mille põhjal arvutab välja suuruse, mis on vajalik korrigeerimiseks, ja saadab välja vastava signaali õhurõhu surve muutmiseks membraanile. Membraan liigutab auruventiili asendiregulaatorit, avades või sulgedes seda vastavalt arvutatud suuruse võrra. Kõik elemendid, mis tegelevad muutuja mõõtmise ja kontrollimisega, moodustavad tsükli, mida nimetatakse kontrolltsükliks.

Asja keerukus seisneb aga selles, et protsesse mõjutavad signaalid ja impulsid võivad kõik olla erinevat füüsikalist tüüpi; temperatuuri anduri signaal võib olla elektriline, kontroller ise võib aga rakendada elektrilist, hüdraulilist, pneumaatilist või mehaanilist tüüpi tehnikat, et fikseerida tekkinud vahet ning saata käsk õhurõhu muutmiseks. Esimesed kontrollerid kasutasid analoogsignaali meetodit, et teha vajalike arvutusi ja kontrollteooria võrdlustehteid. Hiljem töötati välja analoogarvutid ja elektroonilised analoogkontrollerid, mille abil leiti lahendus kontroll-tüüpi probleemidele.[4] Üsna varsti vahetati analoogarvutid digitaalarvutite laialdase kasutuselevõtuga välja.

Tagasiside kontrollil põhinevat automaatsüsteemi kasutatakse põhiliselt temperatuuri, rõhu, voo või kiiruse juhtimiseks ja kontrollimiseks. Tagasiside kontrolli nimetatakse ka "suletud tsükliks".

Loogikal põhinev järjestikjuhtimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Järjestikjuhtimine võib olla kas fikseeritud tegevuste jada või lihtsalt mingil loogikal põhinev süsteem, mis teostab erinevaid tegevusi vastavalt süsteemiseisunditele. Fikseeritud tegevustega jadal põhinevat järjestikjuhtimist kasutatakse näiteks vihmuti taimeril, samas kui lift on väga ilmekas näide loogikal põhinevast automaatsüsteemist.

Kõige lihtsam ja tavalisem järjestikjuhtimise meetod on releeloogika, kus elektrilised releed ühendavad omavahel elektrikontakte, mis omakorda võimaldavad või piiravad elektritoite jõudmist seadmeni. Releeloogika töötati välja ajal, kui tehastes käis mootorite käivitamine ja peatamine, solenoidklappide avamine ja sulgemine ning teiste masinate käivitamine ja peatamine releede, taimerite ja muude elektriliste seadmete abil. Keerukamad näited sisaldavad endas eraldi jadasi seadme käivitamise kui ka sulgemise jaoks. Erinevate releede, jadade ja taimerite arv võib erinevates tehastes küündida sadade või isegi tuhandeteni ning sellepärast töötati välja spetsiaalne mikroprotsessor, mida nimetatakse programmeeritavaks loogikakontrolleriks, mis oma multifunktsionaalsusega võimaldas asendada väga palju erinevaid seadmeid ja suurendada ülejäänud seadmete töövõimet.[4]

Tüüpilist mootorit, milles on käivituse ja peatamise vooluring ühendatud juhtmetega (tuntud ka kui juhtlülitusskeem), käivitatakse vajutades nuppu "Start" või "Run", mis aktiveerib elektrilise relee paari, samal ajal "Lock-In" relee lukustab need kontaktid, mis jäävad vooluringi varustama elektrivooluga ka pärast seda, kui käivitusnupp lahti lastakse. Käivitusnupp on tuntud kui n-ö avatud kontaktina ja peatamisnupp suletud kontaktina. Lisaks on eraldi relee, mis võimaldab avariilülitiga kogu vooluringi toite välja lülitada. Kuna tehastes kasutatavad mootorid vajavad tööks kõrget pinget ja suurt voolutugevust, mis on ohuks töölistele, siis selle relee ja lülitiga võidetakse aega kontakti katkestamiseks. Kõiki elektrikontakte hoiavad töös neile vastavad elektromagnetid nii kaua, kui vajutatakse nuppu "käivita" või "peata", mis peatab elektrivoolu jõudmise lukureleele.[4]

Tavaliselt lisatakse juhtahelasse ka teatud blokeerijad/kaitsed. Näiteks mingi teatud mootor käitab masinat, mille tööks on kriitiliselt vajalik õli ja pidev õlitatus. Sel juhul saabki lisada blokeerija, mis kindlustab, et mootor ei käivitu enne, kui õlipump on tööle hakanud. Blokeerijad, taimerid, jagajad ja "elektrilised silmad" on ühed põhilised juhtahela komponendid.

Solenoidklapid on leidnud laialdast kasutust surveõhu või hüdraulilise ülekande abil jõu ja energia väljatöötamisel, millega varustatakse mehhaanilistel komponentidel olevaid aktuaatoreid. Kui mootoreid kasutatakse pideva jõuülekande ja liikumise tekitamiseks, siis aktuaatorid on selgelt parem valik võimaldamaks mingi mehaanilise komponendi vahelduvat ja piiratud liikumist, näiteks mehaanilise õla liigutamine, erinevate klappide avamine/sulgemine, raskete presside tõstmine, surve tekitamine pressile jne.[4]

Juhtahelate koostamisel kasutatakse tihti redelloogikat, mis kannab sellist nime seetõttu, et elektriskeem meenutab redelit.

Arvutikontrollil põhinev automaat[muuda | redigeeri lähteteksti]

Arvuti võimaldab automaadil teostada mõlemat tüüpi automaatikat – nii järjestik- kui ka tagasiside kontrollil põhinevat juhtimist. Tüüpiliselt teostab üks arvuti mõlemat meetodit korraga. Programmeeritav loogikakontroller on eriotstarbeline mikroprotsessor, mis oma tulekuga suutis kohe asendada mitmeid riistvara komponente, näiteks taimereid ja muid releeloogikas kasutatud komponente. Üldotstarbelised protsesse kontrollivad arvutid on jõudsalt asendanud eraldiseisvaid kontrollereid, olles suutlikud täitma korraga sadade kontrollerite tööd korraga. Erinevaid protsesse juhtivad arvutid suudavad töödelda infot ja andmeid, mida nad koguvad üle võrgu programmeeritavalt loogikakontrolleritelt, tööriistadelt või muudelt kontrolleritelt. Nad suudavad korraga töödelda terve hulga eraldiseisvaid muutujaid ning teostada vastavaid kontrollteooriaid, läbi viia võrdlusi, matemaatilisi arvutusi ja keerulisi algoritme. Samuti suudavad nad analüüsida andmeid, luua reaalajas graafikastende masina operaatoritele ning esitada aruandeid inseneridele ja juhtkonnale.[4]

Rahaautomaadi juhtimine on ilmekas näide interaktiivsest protsessist, milles arvuti teostab loogikasamme ning saadab kasutajale vastuseid vastavalt kasutaja sisestatud valikutele ja andmebaasidest saadud infole.

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. [1] EKSS "Eesti keele seletav sõnaraamat"
  2. 2,0 2,1 2,2 Tehnikaleksikon, lk. 41
  3. Rifkin, Jeremy (1995). The End of Work: The Decline of the Global Labor Force and the Dawn of the Post-Market Era. Putnam Publishing Group, 66, 75. ISBN 0-87477-779-8. 
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 Bennett 1993

Kirjandus[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Bennett, S. (1993). A History of Control Engineering 1930–1955. London: Peter Peregrinus Ltd. On behalf of the Institution of Electrical Engineers. ISBN 0-86341-280-7.