Дослідження систем автоматизації виробничих ліній

Харсун, Владислав Ігорович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6431
Title:	Дослідження систем автоматизації виробничих ліній
Authors:	Зубко, Ігор Анатолійович Харсун, Владислав Ігорович
Issue Date:	Jan-2024
Abstract:	У рамках магістерської роботи були досліджені організаційні аспекти впровадження автоматизації виробничих ліній. Інвестиція має потенціал для економії в майбутньому через підвищення продуктивності та зменшення витрат. Впровадження систем автоматизації дозволяє суттєво підвищити ефективність виробничих ліній. Використання сучасних технологій та алгоритмів дозволяє оптимізувати процеси виробництва, раціоналізувати використання ресурсів та максимізувати виробничий потенціал. Дослідження також підтверджує, що автоматизація виробничих ліній сприяє зменшенню витрат, що пов'язані з енергоспоживанням. Застосування систем контролю та управління дозволяє точно регулювати енергетичні процеси, ураховуючи різноманітні умови та потреби виробництва. Системи моніторингу та діагностики дозволяють оперативно виявляти та усувати можливі проблеми, що сприяє зниженню ризиків аварій та витрат на ремонт.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6431
Appears in Collections:	174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
М_174_2023_Харсун+.pdf Restricted Access		2.53 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show full item record
Extracted text
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ 
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ 
КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ 
 
 
 
 
 
 
 
Пояснювальна записка 
до кваліфікаційної роботи 
освітнього ступеню «магістр» 
 
на тему: Дослідження систем автоматизації виробничих ліній   
  
  
 
 
 
 
 
 
 
Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу, групи 
МАКІТ-2209 
спеціальності 151 Автоматизація та 
комп’ютерно-інтегровані технології, 
освітня програма «Комп’ютерно-
інтегровані технологічні процеси і 
виробництва»  
          Владислав Харсун   
(ім’я, ПРІЗВИЩЕ) 
 
Керівник       Ігор Зубко    
( ім’я, ПРІЗВИЩЕ)   
 
Рецензент       
    ( ім’я, ПРІЗВИЩЕ) 
 
 
 
Черкаси 2023 року 
2 
 
  
ЗМІСТ 
 
ВСТУП ................................................................................................................... 3 
1 КОМПЛЕКСНА АВТОМАТИЗАЦІЯ ШИРОКОНОМЕНКЛАТУРНОГО 
ВИРОБНИЦТВА ................................................................................................... 9 
1.1 Передумови до створення ГАВ ................................................................ 9 
1.2 Історія розвитку ГАВ ............................................................................... 14 
1.3 Соціально-технічні та соціально-економічні аспекти гнучкої 
автоматизації виробництва .............................................................................. 18 
1.4 Науково-технічні та технологічні можливості й задачі впровадження 
ГАВ 23 
1.5 Історія створення ГАВ ............................................................................. 26 
1.6 Аналіз вихідних даних та вибір методу реалізації теми проекту ....... 28 
Висновки до 1 розділу: ................................................................................... 40 
2 2 ЗАСОБИ ТА СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ РОЗМІРІВ ТА ОСНОВНИХ 
ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ .............................................................. 42 
2.1 Значення автоматичного контролю у сучасних виробничих процесах 
машинобудівної галузі промисловості ........................................................... 42 
2.2 Основні відомості про автоматичний контроль.................................... 44 
2.3 Вимірювальні прилади для здійснення активного контролю ............. 47 
Висновки до 2 розділу: ................................................................................... 49 
3 СХЕМА УПРАВЛІННЯ ПРИСТРОЄМ РОЗВАНТАЖЕННЯ 
ПРОМИСЛОВОЇ ЛІНІЇ ...................................................................................... 50 
3.1 Розробка структурної (функціональної) схеми та моделі  пристрою. 50 
3.2 Вибір елементної бази пристрою. .......................................................... 51 
3.3 Розробка електричної принципової схеми пристрою. ......................... 61 
3.4 Розрахунок енергії споживання .............................................................. 71 
3.5 Розрахунок надійності пристрою. .......................................................... 72 
3.6 Опис роботи  схеми пристрою. ............................................................... 74 
3.7 Розробка методики налагодження схеми. ............................................. 75 
ВИСНОВКИ ........................................................................................................ 77 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ .......................................................... 79 
 
3 
 
 
ВСТУП 
Гнучкість виробництва полягає в можливості швидко та ефективно 
переходити від виробництва одного типу продукції до іншого. Гнучке 
автоматичне виробництво (ГАВ) включає інтегровані системи, які 
забезпечують автоматизоване виробництво широкого асортименту продукції, 
дозволяючи швидко змінювати типи виробів без значних змін у 
технологічному обладнанні. ГАВС (гнучка автоматична виробнича система) 
складається з численних компонентів, таких як верстати з числовим 
програмним управлінням, промислові роботи, автоматичні транспортні 
засоби та інші, які спільно працюють для досягнення гнучкості та 
ефективності виробництва. ГАВС призначені для скорочення циклу 
виготовлення, підвищення безперервності виробництва, зменшення 
трудовитрат та підвищення продуктивності. 
Автоматичні транспортні засоби використовуються для швидкого 
переміщення матеріалів виробництва. ГАВ включає автоматичні склади, які 
забезпечують зберігання та розподіл продукції. Центральний комп'ютер керує 
системою, виконуючи різноманітні функції, включаючи планування роботи, 
координацію компонентів та контроль за устаткуванням. Впровадження 
ГАВС призводить до зменшення кількості працівників і змінює характер 
їхньої праці, включаючи операторів, допоміжних робітників і технологів-
програмістів. 
Гнучкі автоматичні виробничі системи (ГАВС) можна поділити за 
типами технологічних процесів та виду виробів. Головні види ГАВС 
включають системи для механічної обробки, виготовлення друкованих плат 
та збірки виробів (наприклад, машинобудівні вироби, механічні прилади, 
вироби радіоелектроніки). 
В залежності від розміру та кількості верстатів в системі, ГАВС можна 
поділити на гнучкі автоматичні модулі (ГАМІР), які включають в себе 1-3 
4 
 
верстати з ЧПУ та внутрішній накопичувач, і гнучкі автоматичні ділянки 
(ГАД), які можуть складатися з декількох ГАМІР або 6-8 верстатів, 
транспортно-складської системи та комп'ютера. 
ГАМІР призначені для безлюдної технології та обслуговуються одним 
оператором. Вони застосовуються як мінімальні ГАВС для перших етапів 
впровадження або як модуль для створення більших систем. ГАД є більш 
розширеною версією, можливо, еквівалентною окремій відособленій ділянці 
звичайного виробництва. 
Ці ГАВС використовуються в різних виробничих галузях, забезпечуючи 
гнучкість, ефективність та автоматизацію процесів виготовлення. 
Гнучкий автоматичний цех (ГАЦ) представляє собою високорозвинуту 
форму гнучкої автоматизації виробництва. ГАЦ може складатися з 
технологічно або предметно спеціалізованих гнучких автоматичних ділянок 
(ГАД) або безпосередньо об'єднаних верстатів з ЧПУ та інших компонентів. 
По своїх виробничих можливостях ГАЦ є приблизно еквівалентним 
звичайному цеху, з широкою номенклатурою оброблюваних деталей. 
Робочий процес усієї системи може бути встановлений довільно, включаючи 
численні допоміжні та обслуговуючі операції. Оператори періодично 
спостерігають за роботою системи, виправляють несправності та 
підтримують усі пристрої в необхідному стані. 
Гнучкий автоматичний завод (ГАЗ) є вищою формою гнучкої 
автоматизації. Він передбачає нову концепцію проектування, де управління та 
обслуговування устаткуванням покладені на машини, а не на людей. 
Устаткування ГАЗ повинне забезпечити раціональне виконання всіх функцій 
обробки, збірки, контролю та транспортування виробів, а також швидку 
переналадку на випуск нової продукції. 
За системою управління ГАВС можна розділити на системи з прямим 
управлінням верстатів від центрального комп'ютера та системи з 
комбінованим управлінням, де верстати, роботи та складські системи мають 
5 
 
власні мікропроцесорні системи управління, якими керує центральний 
комп'ютер. 
За пристосуванням до реальних ситуацій ГАВС поділяються на прості, 
де можливості оптимізації режимів обробки відсутні або дуже незначні, та 
адаптивні, де режими обробки і кількість проходів оптимізуються з 
урахуванням різних факторів, таких як припуск, знос інструменту та інші. 
Організація ГАВС включає етапи створення та вдосконалення системи, 
включаючи конструктивно-технологічну класифікацію виробів, яка визначає 
конструктивні та технологічні ознаки, і розподіл деталей на групи. 
1.   Вибір номенклатури виробів: 
o Обрання конкретної групи виробів для виробництва ГАВС. 
o Врахування конструктивно-технологічної близькості, обсягів 
випуску, високої продуктивності та точності виготовлення. 
2. Розробка загальної схеми технологічного процесу: 
o Створення узагальненої типової технології для всіх деталей 
обраної номенклатури. 
o Забезпечення гнучкості, продуктивності та ефективності 
виробництва. 
3. Вибір технологічного оснащення ГАВС: 
o Сформулювання загальних вимог до необхідних верстатів. 
o Вибір оптимальної кількості верстатів з ЧПУ з урахуванням 
раціональної концентрації операцій та економічної ефективності. 
4. Розробка детальної структури технологічного процесу: 
o Детальна розробка структури кожної операції обробки, 
включаючи аналіз варіантів, визначення режимів, набору 
інструментів та траєкторій руху інструменту. 
5. Розробка програм роботи верстатів з ЧПУ: 
o Створення програм для виконання кожної операції обробки 
деталі. 
6 
 
o Включення дій, таких як включення/виключення верстата, 
переміщення інструменту, зміна інструменту. 
6. Просторове планування та транспортно-складська система ГАВС: 
o Аналіз оптимального розміщення верстатів та планування 
простору. 
o Розробка транспортно-складської системи з урахуванням потоків 
та раціональних варіантів. 
7. Вибір устаткування і розробка програм для промислових роботів та 
транспортно-складського устаткування. 
8. Розробка моделі та алгоритмів функціонування ГАВС: 
o Інтеграція потоків предметів виробництва, інструментів та 
інформації. 
o Розробка алгоритмів взаємодії та координації роботи всіх 
одиниць устаткування. 
9. Вибір засобів обчислювальної техніки та розробка програмного 
забезпечення для центральної системи управління ГАВС. 
10. Розробка програмного забезпечення управління всією ГАВС: 
 Забезпечення роботи системи в реальному часі з можливістю 
встановлення різних режимів управління. 
Великосерійне і масове виробництво характеризується обробкою 
обмеженої номенклатури деталей великою кількістю. Автоматична лінія у 
цьому контексті - система верстатів, розташованих за ходом технологічного 
процесу, яка виконує операції автоматично з пересуванням та обробкою 
деталей. Однак вартість автоматизації і ризик великих витрат у випадку 
обробки складних деталей може робити неефективним перетворення поточної 
лінії в автоматичну. У випадку невеликого випуску деталей, більш доцільним 
може бути використання багатосторонніх верстатів у поточній лінії. 
 
  
7 
 
Актуальність теми 
Автоматизація повсюдно рахується головним, найбільш перспективним 
напрямком в розвитку промислового виробництва. Завдяки звільненню 
людини від безпосередньої участі у виробничих процесах, а також високій 
концентрації основних операцій значно поліпшуються умови праці і 
економічні показники виробництва. 
Мета дослідження - підвиження продуктивності на підприємстві за 
рахунок автоматизації 
Для досягнення поставленої мети потрібно вирішити наступні завдання. 
1. Провестии аналіз предметної області дослідження та сформувати 
напрямки покращеня 
2. дослідити основні напрямки автоматизації 
3. розробити схему пристрою  
    Об’єкт дослідження- процес автоматизації виробництва 
  Методи досліджеення- Методи дослідження основані на теорії 
аналізусинтезу,та оптимізації; теорії надійностіі, теорії інформації, теорії 
схемотехніки. 
Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому що : 
1. Проведено аналіз предметної області дослідження та сформульовані 
напрямки удосконалення, це дозволило визначити найбільш 
перспективні рішення для подальшого прототипування. 
2. Досліджено основні методи Автоматизації виробництва за рахунок 
порівняння методик автоматизації 
3. Розроблено Схему пристрою для автоматизації 
 
  
8 
 
Практичне значення отриманих результатів полягає: 
В доведенні отриманих наукових результатів до конкретних інженерних 
рішень: 
Створено схему пристрою розвантаження промислової лінії на виробництві 
Публікація 
1. І.А. Зубко, В.І. Харсун, 2023. Виявлення логічних помилок при 
розробці систем автоматизаціївиробничих ліній. «СУЧАСНІ МЕТОДИ, 
ІНФОРМАЦІЙНЕ, ПРОГРАМНЕ ТА ТЕХНІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ 
СИСТЕМ КЕРУВАННЯОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНІЧНИМИ ТА 
ТЕХНОЛОГІЧНИМИ КОМПЛЕКСАМИ» матеріали X 
МІЖНАРОДНОЇ НАУКОВО-ТЕХНІЧНОЇ INTERNET-
КОНФЕРЕНЦІЇ, КИЇВ НУХТ, С.27-28 
  
9 
 
1 КОМПЛЕКСНА АВТОМАТИЗАЦІЯ 
ШИРОКОНОМЕНКЛАТУРНОГО ВИРОБНИЦТВА 
 
1.1 Передумови до створення ГАВ  
 
В промислово розвинених країнах інтенсивно ведуться роботи зі 
створення автоматизованих систем в металообробці.  
В Японії, США, Швеції та інших передових країнах спостерігається 
загальна тенденція створення високоавтоматизованих систем верстатів, які 
здатні обробляти деталі в будь-якому порядку, незалежно від їхнього розміру 
та в різних обсягах партій. Це інноваційне підход до виробництва дозволяє 
ефективно управляти виробництвом, надаючи можливість віддавати 
пріоритет тим або іншим партіям деталей. В результаті цього можливе значне 
скорочення обсягу незавершеного виробництва, раціоналізація площі 
складських приміщень та зменшення витрат на накопичувачі. 
Проте важливо враховувати, що впровадження автоматизованих систем 
верстатів повинно бути комплексним процесом. Використання новітніх 
технологій повинно оптимально поєднуватися з прогресивними методами та 
організацією праці, високим рівнем наукової експертизи, адекватною 
трудовою та технологічною дисципліною. Важливо також наголосити на 
розвитку бригадних форм організації праці, щоб забезпечити ефективне 
взаємодію та співпрацю між різними сегментами виробництва. Такий 
комплексний підхід є ключем до успішного впровадження автоматизації та 
оптимізації виробничих процесів у цих передових країнах. 
В сучасному світі, де технологічний прогрес швидко набирає обертів, 
країни, такі як Японія, США та Швеція, визнають важливість впровадження 
комплексно автоматизованих систем верстатів. Це не просто технічний крок 
уперед, але і стратегічна стратегія для досягнення максимальної ефективності 
та гнучкості у виробництві. 
10 
 
У цих країнах спостерігається тенденція до створення систем, які 
дозволяють обробляти деталі в різних за розмірами партіях та в довільній 
послідовності. Це забезпечує можливість здійснювати вибірковий підхід до 
виробництва, надаючи підприємствам гнучкість у реагуванні на зміни в 
запитах ринку та оптимізацію виробничих процесів. 
Однак важливо враховувати, що успішна реалізація автоматизованих 
систем верстатів вимагає не лише використання передових технологій, але і 
досконалої наукової організації праці та виробництва. Високий рівень 
професіоналізму та навичок робочого персоналу, дотримання трудової та 
технологічної дисципліни, а також розвиток бригадних форм організації праці 
стають важливими факторами для успіху в цьому контексті. 
Такий підхід визнає необхідність гармонійного поєднання технічних 
інновацій із соціально-економічними аспектами, щоб забезпечити стабільний, 
ефективний та конкурентоспроможний розвиток виробництва. Таким чином, 
країни, які вже застосовують подібні стратегії, визнають важливість 
гармонійного злиття технологічного вдосконалення та людського фактору для 
досягнення справжнього успіху в автоматизації виробничих процесів. 
Ріст рентабельності виробництва та скорочення часу виготовлення 
виробів можливі при таких умовах: 
 Підвищення рівня технології за рахунок застосування групової 
обробки та обладнання з ЧПК.  
 Підвищення рівня керування виробництвом за рахунок 
впровадження обчислюваної техніки для оптимізації 
завантаження робочих місць, виявлення найбільш актуальних 
замовлень на зміну. 
 Організація інтегрованих дільниць виробництва з верстатів з 
ЧПК та ОЦ, оптимізація маршрутів транспорту та системи 
зберігання деталей в проміжних магазинах (складах). 
11 
 
 Створення ГАВ, які забезпечують автоматизацію матеріального 
потоку, керованого центральною ЕОМ.  
В Німеччині, на прикладі Ерфуртського машинобудівного комбінату, 
досягнення двох ключових умов виробництва призвело до революційних змін 
у термінах часу обігу деталей у цехах. Перед впровадженням цих умов час 
знаходження деталей зменшився вражаючим чином - від 75% до 22%. 
Одночасно корисно використаний час збільшився від 25% до вражаючих 78%. 
Цей економічний успіх став можливим завдяки впровадженню гнучких 
автоматичних систем, таких як "Призма-2", "Рота-125", "Рота-200" та інші. Ці 
системи виявилися ключовим чинником в суттєвому скороченні циклу 
виготовлення деталей. Застосування таких передових технологій дозволило 
значно оптимізувати та прискорити виробництво, що сприяє не тільки 
економії часу, але і підвищенню ефективності в цілому. 
Отже, цей приклад з Німеччини підкреслює, як впровадження 
новаторських технологій та оптимізація виробничих умов можуть 
перетворити виробництво, викликаючи значний ріст продуктивності та 
покращення ефективності використання ресурсів. 
В конкретному випадку німецького Ерфуртського машинобудівного 
комбінату, при виконанні двох ключових умов, зафіксованих у виробництві, 
відбулися значущі трансформації, що визначили новий стандарт в організації 
виробничих процесів. Перед упровадженням цих умов, час, який деталі 
проводили в цехах, спадав вражаючим чином – від 75% до 22%. Одночасно 
корисно використаний час високо піднявся від 25% до 78%, що стало 
важливим показником покращення робочої ефективності та оптимізації 
виробничих потоків. 
Цей значущий перелом став можливим завдяки впровадженню 
передових технологічних рішень, зокрема гнучких автоматичних систем, 
таких як "Призма-2", "Рота-125", "Рота-200" та інші. Ці системи виявилися 
критичним елементом у реальному скороченні циклів виготовлення деталей, 
12 
 
дозволяючи ефективно адаптуватися до змін в розмірах партій і послідовності 
виробництва. 
Отже, приклад Ерфуртського комбінату відображає не тільки 
технологічний прогрес, але і стратегічний підхід до вирішення виробничих 
викликів. Забезпечуючи високий ступінь автоматизації та гнучкість у 
виробництві, німецьке підприємство стало прикладом того, як 
високотехнологічні рішення сприяють ефективному управлінню часом і 
ресурсами, забезпечуючи при цьому стійкість та конкурентоспроможність на 
ринку. 
В серійному виробництві продуктивність праці підвищується за 
рахунок автоматизації процесів та інтеграції всього виробництва. В Німеччині 
та інших промислово розвинених країнах розрізняють три ступеня 
автоматизації та інтеграції виробництва в машинобудуванні: 
 Автоматизація процесу обробки із застосуванням верстатів з 
ЧПК (програма вводиться вручну).  
 Автоматизація із застосуванням обробних центрів ОЦ з ЧПК 
(можливе автоматичне завантаження та заміна заготовки при 
керуванні від ЕОМ.  
 Автоматизація виробництва на основі інтегрованої системи 
верстатів з ЧПК (ГАВ). 
 Нині є і інші напрямки – інтеграція робіт на дільниці типових деталей, 
проектування та створення цехів механічної обробки та складання без 
працівників. Матеріали виставок верстатів та індустріальних конференцій 
показують, що вирішення науково-технічних задач з метою підвищення 
продуктивності праці проводиться в таких напрямках: 
 Виявлення оптимальних технологічних можливостей ОЦ для 
конкретного виробництва.  
 Створення та впровадження автоматичних пристроїв і магазинів 
для заміни та збереження деталей.  
13 
 
 Застосування програмних пристроїв з ЕОМ.  
 Застосування безступінчастих приводів для головного руху та 
подач металорізальних верстатів.  
 Запровадження діагностичних систем для контролю різних 
функцій машин, визначення помилок, що виникають, та їх 
компенсації.  
 Створення економічних стійких рішень для контролю процесу 
обробки.  
В серійному виробництві велика частина операцій механічної обробки 
виконуються на верстатах з ЧПК. Виробництво та застосування цих верстатів 
постійно зростає. Багатоопераційні програмні верстати застосовуються з 
початку 60-х років.  
Нині у всіх розвинених країнах вони застосовуються все ширше. 
Більшість цих верстатів мають автоматичну заміну заготовок з додатковим 
столом для закріплення деталей на супутниках, автоматичної подачі їх в 
робочу зону та повернення звідти. Верстати мають від 3 до 5 керованих 
координат, розміщення шпинделя може бути горизонтальним, вертикальним 
та під кутом. За точністю та продуктивністю вони відповідають сучасним 
вимогам.  
З причини постійного змінення потреб замовників починають 
виготовлення верстатів модульної конструкції. Підвищення продуктивності 
суттєво залежить від скорочення часу на заміну інструмента та заготовок. Час 
на наступну заготовку знижується до 30 с при її автоматизації та застосуванні 
пристосувань-супутників.  
Це можливо за таких умов:  
 заміна заготовок проводиться поза місцем обробки і суміщена з 
машинним часом;  
 носій заготовок – супутник (при обробці деталі з 3–4 боків) має бути 
габаритами близьким до деталі;  
14 
 
 подача та повернення супутників при з’єднанні верстатів в систему мають 
виконуватися автоматично;  
Для забезпечення точності обробки (при з’єднанні декількох ОЦ) на 
місці закріплення заготовок необхідно проводити робочі підсилення 
затискання для гарантування точності позиціонування на всіх позиціях 
обробки. Для суміщення роботи із завантаження супутників з роботою 
верстата застосовуються допоміжні столи, з яких деталі із супутниками 
автоматично вводяться в робочу зону ОЦ. Перерахування тенденцій в 
розвитку автоматизації допоміжних операцій – транспортування, складування 
деталей поряд з удосконаленням технологічної підготовки виробництва 
створюють реальні передумови для перетворення автоматизованих дільниць 
верстатів з керуванням від єдиної ЕОМ в дільниці гнучкого автоматизованого 
виробництва. Таким чином передумовами створення ГАВ є:  
 Різке підвищення рівня технологічного проектування (на основі 
САПР).  
 Створення малоопераційної програмованої технології основних та 
допоміжних процесів та керування інформацією. 
 Удосконалення розробок з вирішенням широкого кола питань зі 
стандартизації з метою забезпечення розміщення, з’єднання та 
надійності функціонування всіх компонентів (модулів ГАВ). 
 Перегляд складу, структури, категорій складності та оцінки праці з 
тим, щоб праця ІТР в умовах ГАВ стала невід’ємною частиною 
основного виробничого процесу.  
 Забезпеченість з’єднання та тиражування програм керування, 
швидкого переналагодження та перепрограмування компонентів ГАВ 
1.2 Історія розвитку ГАВ   
 
15 
 
Історія розвитку гнучкого автоматичного виробництва (ГАВ) налічує кілька 
ключових етапів, де відбувалися значні зміни в підходах та технологіях 
виробництва. Розглянемо основні етапи цього еволюційного процесу: 
1. Початок ідеї гнучкості (1950-1960 роки): Концепція гнучкого 
виробництва почала формуватися в 1950-60-х роках. У цей період 
фахівці та науковці досліджували можливості оптимізації виробничих 
процесів, зменшення часу підготовки виробництва та підвищення 
ефективності виробництва. 
2. Ера числового керування (1960-1970 роки): Запровадження 
числового керування (Numerical Control, NC) та комп'ютерів виробило 
значний вплив на автоматизацію виробничих процесів. Це дозволило 
програмувати обладнання для виготовлення різноманітних деталей, що 
покращило гнучкість виробництва. 
3. Поява гнучких систем управління (1970-1980 роки): У цей період 
були введені гнучкі системи управління, які дозволяли реагувати на 
зміни виробничих завдань та забезпечували ефективний перехід від 
виготовлення одного продукту до іншого. 
4. Введення концепції ГАВ (1980-1990 роки): Гнучке автоматизоване 
виробництво стало об'єктом систематичного дослідження та розвитку. 
Принципи гнучкості були впроваджені в різні галузі промисловості, 
зокрема в автомобільному виробництві. 
5. Розвиток та поширення технології ГАВ (1990-сьогодні): У сучасних 
умовах технологія гнучкого автоматизованого виробництва набула 
широкого застосування в багатьох галузях. Використання роботів, 
сучасних систем управління та інших інноваційних технологій дозволяє 
підприємствам ефективно адаптуватися до змін у виробничому 
середовищі. 
16 
 
Усі ці етапи свідчать про поступовий розвиток і вдосконалення гнучкого 
автоматизованого виробництва, що дозволило підприємствам стати більш 
конкурентоспроможними та адаптованими до вимог сучасного ринку. 
 
1. Перша концепція, в основному реалізована у США та СРСР, 
визначалася домінуванням робіт, де великий обсяг фінансування 
спрямовувався на цю сферу. У той час як друга концепція, яку 
переважно реалізовано в Японії, передбачала значний обсяг 
капіталовкладень. Починаючи з 1980-х років, в наукових публікаціях та 
засобах масової інформації за межами країни з'явилися аналітичні 
статті, які висвітлювали поразку США в ключовій галузі - технології 
виробництва. 
2. Другий етап визначається третьою концепцією, яка представляє собою 
об'єднання двох попередніх. Японія випередила США у використанні 
CAD/CAM, оскільки на той час 90% систем САПР, відповідних цій 
технології, було імпортовано в Японію з Сполучених Штатів. Однак 
недоліками CAD/CAM залишалися значний обсяг ручної праці при 
управлінні технологічним процесом, що утримувало їх у категорії 
достатньо жорстких систем, орієнтованих на конкретні проекти. 
Особливості CAD/CAM:  
- будуються на базі ЕОМ у вигляді апаратних та програмних засобів з 
метою технічного проектування, графічного подання інформації, машинного 
аналізу, управління виробництвом;  
- дозволяють створювати, відображати, запам’ятовувати усіляку 
графічну інформацію без застосування ручного креслення, а також 
маніпулювати ним;  
- легко перебудовуються за потреби конкретного користувача завдяки 
модульному принципу побудови; 
17 
 
 - мають багатотермінальний доступ з боку користувача; - дозволяють 
автоматично перетворювати графічну інформацію в команди керування 
засобами виробництва з ЧПК;  
- засвоюються з мінімумом зусиль;  
- мають одночасний контроль точності, якості та надійності як 
технологічного обладнання, так і продукції. 
Подібні системи наз ивають по різному:  
Японія – гнучка автоматизація, ГВК;  
США – ГВС (FMS);  
CIM (виробнича система, інтегрована за допомогою ЕОМ);  
VMS (система зі змінною виробничою задачею);  
VMM (виробництво зі змінною задачею);  
Німеччина – СFF (ГВС);  
СТАМ (автоматизація виробничої системи, інтегрована за допомогою 
ЕОМ);  
Італія – ГВС;  
Франція – гнучкий цех;  
Англія – ASP (автоматизація дрібносерійного виробництва).  
В СРСР такого роду комплекси було прийнято називати гнучкою 
автоматизацією виробництва (ГАВ).  
Основні компоненти гнучкого автоматизованого виробництва (ГАВ) 
почали розроблятися досить давно, але їх часткова реалізація відзначалася в 
кінці 60-х та на початку 70-х років, відповідно до того рівня технологічного 
розвитку, що був характерний для промисловості того періоду. Проте лише в 
листопаді 1978 року був опублікований перший доклад про прогрес у цій 
області в журналі "IRON AGE" під назвою "Представление обществу 
гибкости производства" (Відображення гнучкості виробництва для 
суспільства). Подальший розвиток концепції відбувався динамічно, і вже в 
жовтні 1982 року на першому міжнародному конгресі у місті Брантон (Англія) 
18 
 
обговорювалися не лише аспекти створення гнучких виробничих комплексів, 
але й їхнє інтегрування з системами комп'ютерного проектування (CAD). 
 
1.3 Соціально-технічні та соціально-економічні аспекти гнучкої 
автоматизації виробництва 
 
Впровадження та значне поширення нової техніки та технології 
супроводжується впливом цих процесів на економічні та соціальні аспекти 
діяльності людини. При цьому разом з позитивними впливами виникають і 
негативні наслідки, як правило, зменшуючи корисний ефект від впровадженої 
новизни.  
На жаль, із зростанням масштабу витрат на нову технологію все менше 
можливостей залишається для відмови від нововведення у випадку невдалого 
розвитку ходу подій, тоді компенсувати певною мірою негативний вплив 
можна тільки ціною нових витрат. Однак, не завжди втрати можна виправити, 
особливо коли проблеми мають соціальне значення. Тому, будь-які великі 
виробничо-технологічні проекти потребують ще на початковій стадії 
розвитку ретельного системного розгляду всіх можливих наслідків.  
Для сучасних способів автоматизації промислового виробництва 
характерним є рівень початкових капіталовкладень. ГАВ не є в цьому 
розумінні виключенням. Наприклад, в закордонній практиці витрати на 
проект ГВС для більшої частини розробок мають від 2 млн до 20 млн доларів, 
цінність більш поширених промислових роботів вимірюються в діапазоні від 
40 тис. до 100 тис. доларів. Зрозуміло, що від таких капіталовкладень 
необхідна відповідна віддача. Показником є японська фірма «Ямазакі», на 
якій створили ГВС механічної обробки. В результаті впровадження кількість 
верстатів зменшилась з 68 до 18, звільнена площа збільшилась в 3 рази, 
кількість робітників зменшилася з 215 до 12 чол., технологічний час 
зменшився в середньому з 35 днів до 1,5. Не дивлячись на таке різке 
19 
 
покращення показників, через 2 роки із 18 млн доларів затрат окупились 
тільки 6,9 млн доларів. Це показник того, що поясненням капіталовкладення 
на створення ГАВ мають бути задуми стратегічного характеру, випливаючі із 
комплексного аналізу ефективності ГАВ. Тому аналіз економічної 
ефективності ГАВ є однією з центральних проблем, які вирішуються при 
створенні гнучкого виробництва.  
Комплексний аналіз економічної ефективності ГАВ можна розділити на 
декілька компонентів: - цілісний аналіз витрат та втрати відповідних способів 
виробництва; - цілісний аналіз витрат та економії, отримуваної в результаті 
переходу на гнучке виробництво; - порівняльний кількісний аналіз ГАВ за 
економічними претензіями; - аналіз ринку та чутливості економічних рішень.  
1. Аналіз існуючого способу виробництва – пов’язаний з визначенням 
показників собівартості своєї продукції, ступеня використання 
технологічного обладнання, якості продукції, витрат ручної праці, 
продуктивності обладнання, рівня запасів матеріалів, сировини та ін.  Він 
необхідний як відправна точка для наступного обґрунтування 
капіталовкладень в нову технологію. 
 2. Аналіз витрат та економії від впровадження гнучкої технології – 
оснований на оціненні як кількісних, так і якісних показників виробництва. 
Існує декілька основних категорій таких оцінок: - показники прямої економії, 
здебільшого які мають кількісний характер; - показники непрямої економії, 
які поєднують якісні та кількісні характеристики; - фактори економії, які 
мають якісний характер. Показники прямої економії зазвичай просто 
розраховуються та пов’язані, головним чином, з результатами автоматизації 
виробництва, які супроводжуються заміною звичайного обладнання на 
автоматично працююче. Як правило, нове обладнання більш 
високопродуктивне, що приводить до збільшення обсягів виробництва. 
Використання автоматичного керування сприяє безоператорній роботі із 
збільшенням замінності функціонування обладнання.  
20 
 
Багатофункціональність обладнання зменшує його загальну кількість та 
займану площу.  
Головними статтями економії є менші витрати:  
- на пряму оплату праці;  
- на забезпечення виробництва енергією, паливом, 
обслуговуванням; 
- на рух матеріалів, сировини, обробки відходів і т. ін.; 
- на амортизацію приміщень та обладнання. В ГАВ 
автоматизуються не тільки обладнання та технологічні процеси, 
але і обробка інформації, організація керування, обслуговування 
виробництва.  
Тому більш значною є непряма економія, основні статті якої є 
результатом:  
- прискорення виробництв циклу із зменшенням, головним чином, 
міжопераційних та транспортних затримок;  
- зниження рівня незавершеного виробництва через збільшення 
продуктивності та прискорення виробничого циклу;  
- зниження рівня складських запасів;  
- зменшення витрат на оплату праці в сфері ремонту, обслуговування 
та експлуатації верстатів, але оплата праці може зрости через 
необхідність використання при діагностиці, контролі, 
обслуговуванні більш висококваліфікованого персоналу (інженерів 
та кваліфікованих техніківоператорів, програмістів та спеціалістів з 
електронної техніки); 
- підвищення ефективності обробки інформації, проектування, 
планування, організаційного керування, всіх видів інженерної праці; 
- зниження витрат на реконструкцію та модернізацію виробництва.  
Найбільш складними для використання є якісні фактори економії, 
оскільки їх вплив не піддається оціненню в чисто економічних термінах, а 
21 
 
проявляються вони у формі впливу, яка має, головним чином, соціальне 
значення.  
В цій категорії оцінок економія з’являється в результаті:  
- покращення якості продукції, підвищення її конкурентоздатності та 
можливості для задоволення потреб запиту на більш високому рівні; 
- підвищення гнучкості виробництва до швидкості зміни 
характеристик продукції та споживчих властивостей виробів, а 
також серійності виготовлення продукції; 
- покращення умов праці за рахунок автоматизації фізичних робіт та 
усунення таких форм праці людини, які необхідно здійснювати в 
тяжкому, шкідливому чи загрозливому для здоров’я виробничому 
середовищі; 
- підвищення ефективності міжгалузевих зв’язків та кооперації на 
основі більш динамічних дисциплін взаємних поставок матеріалів, 
сировини, готових виробів; 
- зниження витрат в соціальній сфері із поглибленням автоматизації 
виробництва та зменшення кількості працюючих.  
3. Аналіз ефективності ГАВ за економічними показниками Цей аналіз 
спрямований, насамперед, на визначення собівартості продукції, 
продуктивності праці, термінів окупності капіталовкладень та інших 
показників виробництва. Оцінка виробляється на основі стандартних 
методик, які мають законодавчу силу для окремих підприємств однієї галузі; 
для групи галузей або в народному господарстві в цілому.  
4. Аналіз ризику та чутливості економічних рішень Він необхідний для 
виявлення суттєвих факторів, які можуть підсилювати чи послаблювати 
очікувані ефекти від крупних капіталовкладень у виробництво. При 
інтенсивних методах розвитку способу виробництва аналіз ризику не має 
великого значення та практично не застосовується, оскільки планове 
регулювання інкрементально нарощуваної економіки суттєво зменшує ризик 
22 
 
при прийнятті економічних рішень. Однак з переходом до інтенсивних 
методів господарювання і, зокрема, до гнучкої автоматизації виробництва 
відбувається різке прискорення темпів введення нових чи модернізованих 
потужностей. При цьому, поперше, техніка та способи виробництва 
підлягають не частковим змінам, а повністю витісняються новою технологією 
і, по-друге, значно підвищуються для прогресивної техніки та 
автоматизованих методів керування, що веде до суттєвого збільшення 
початкових капіталовкладень. Згідно з такими новими тенденціями при 
плановому регулюванні інвестицій починає зростати ризик відволікання 
засобів на неоптимальні варіанти та напрямки розвитку. Тому аналіз ризику 
та чутливості стає необхідною ланкою у визначенні та ретельній перевірці 
головних факторів, діючих на ефективність капіталовкладень в нові форми 
автоматизації виробництва. Зокрема, контролю підлягають фактори, які 
впливають на зменшення очікуваного обсягу виробництва, затягування в часі 
введення виробничих потужностей,  збільшення витрат на реалізацію і 
впровадження засобів автоматизації нових поколінь. Діючим інструментом 
аналізу чутливості є імітаційне моделювання гнучкого виробництва в 
комбінації з економічними моделями балансового типу.  
5. Роль зміни характеру праці Зміна характеру праці має вирішальне 
значення для ефективного освоєння нових видів автоматизації та 
інтенсифікації виробництва. Досвід створення гнучкого виробництва свідчить 
про те, що розробити прогресивну техніку буває простіше, ніж її впровадити. 
Необхідною умовою ефективної роботи в умовах ГАВ є знання основ 
обчислювальної техніки, інформатики, мов програмування, а також 
відповідний рівень математичної підготовки спеціалістів. 
 
 
23 
 
1.4 Науково-технічні та технологічні можливості й задачі впровадження 
ГАВ 
 
У сучасному виробництві машинобудівної галузі, залежно від обсягів та 
розмірів виготовлюваних партій продукції, розрізняють два основних типи: 
дрібносерійне та масове виробництво. Цю різницю можна висвітлити більш 
детально. 
Раніше, межа між цими двома видами машинобудівання була визначена 
чіткою ділянкою. Проте, сучасні тенденції свідчать про поступове розмиття 
цього розрізу, що стало наслідком розширення номенклатури виготовлюваної 
продукції. В масовому виробництві, наприклад, у сфері автомобілебудування, 
спостерігається постійне розширення базової моделі, яке відзначається 
випуском різноманітних модифікацій. 
Незважаючи на це, сфера машинобудування зберігає свої особливості 
для дрібносерійного та серійного виробництва. Тут відзначаються 
ускладнення конструкцій виробів, зменшення серійності та збільшення 
трудомісткості виробництва та номенклатури. Часті зміни виробів в процесі 
виробництва також стають типовими явищами, які впливають на динаміку та 
організацію виробничого процесу в цій галузі. 
Сучасна промисловість постала перед завданням вирішення двох 
суперечливих вимог, які визначають різні аспекти оптимізації та 
удосконалення виробничих процесів. З одного боку, потрібно скорочувати час 
підготовки та виготовлення продукції, підвищуючи при цьому серійність 
виробів. З іншого боку, існує завдання зменшення трудомісткості та вартості 
виробництва, при цьому забезпечуючи високу якість виробів. 
Для досягнення першої вимоги необхідно активно розвивати 
універсальність обладнання та систем управління, що дозволяють ефективно 
реагувати на різноманітні ситуації та оперативно переходити до виробництва 
нових продуктів. 
24 
 
З метою вирішення цих суперечливих завдань важливо надати 
виробництву кілька ключових властивостей. Зокрема, гнучкість та 
маневреність, які передбачають здатність швидко адаптуватися до 
виготовлення нових виробів. Високий технічний рівень та сучасне 
обладнання, що забезпечує високу якість, надійність та ресурс продукції. 
Економічність, важливий аспект, що дозволяє ефективно управляти 
витратами та забезпечувати стійку конкурентоспроможність на ринку. 
Зазначені вимоги до сучасного промислового виробництва 
залишаються вкрай актуальними, особливо у контексті швидкого розвитку 
технологій та зростання конкуренції на ринку. Виробники повинні 
поєднувати відповідь на потреби споживачів із здатністю забезпечити 
ефективний виробничий процес. 
Наприклад, для відповіді на вимогу щодо скорочення термінів 
підготовки та виготовлення продукції, підприємства повинні впроваджувати 
гнучкі та універсальні системи, які можуть швидко адаптуватися до нових 
завдань і ринкових вимог. Важливо також забезпечити оптимальну серійність 
виробів, де базові моделі можуть бути розширені різноманітними 
модифікаціями. 
Задоволення цих суперечливих вимог передбачає існування кількох 
ключових характеристик у виробництві. Гнучкість та маневреність 
дозволяють підприємствам оперативно реагувати на зміни у виробництві та 
швидко впроваджувати нові продукти. Високий технічний рівень та сучасне 
обладнання гарантують якість та конкурентоспроможність виробів. 
Економічність, у свою чергу, є важливим аспектом, який дозволяє ефективно 
управляти витратами та забезпечувати стійку конкурентоспроможність на 
ринку. 
В сучасному контексті розвитку машинобудівного виробництва, в 
залежності від обсягів та розмірів виготовлюваних партій продукції, 
виокремлюють два ключових напрямки: дрібносерійне та масове 
25 
 
виробництво. Ця диференціація, яка раніше була відмежована чіткими 
межами, тепер поступово зникає, породжуючи нові тенденції. Наприклад, у 
масовому виробництві, такому як галузь автомобілебудування, 
спостерігається постійне розширення базових моделей, що призводить до 
випуску різноманітних модифікацій. 
Незважаючи на це, галузь машинобудування залишається унікальною у 
своїй специфіці для дрібносерійного та серійного виробництва. Тут властиві 
ускладнення конструкцій виробів, зниження серійності та збільшення 
трудомісткості виробництва та номенклатури. Часті зміни виробів в процесі 
виробництва є різновидом, що впливає на динаміку та організацію 
виробничого процесу. 
В контексті сучасної промисловості виникає потреба у вирішенні двох 
суперечливих вимог, які керують відмінними аспектами оптимізації та 
удосконалення виробничих процесів. З одного боку, існує вимога скорочувати 
час підготовки та виготовлення продукції, збільшуючи при цьому серійність 
виробів. З іншого боку, стоїть завдання зменшення трудомісткості та вартості 
виробництва, забезпечуючи високу якість виробів. 
Для вирішення першої вимоги важливо активно розвивати 
універсальність обладнання та систем управління, які можуть ефективно 
працювати в різних ситуаціях та швидко адаптуватися до виробництва нових 
продуктів. 
З метою вирішення цих суперечливих завдань важливо надати 
виробництву кілька ключових властивостей. Серед них гнучкість та 
маневреність, що передбачають здатність швидко адаптуватися до 
виготовлення нових виробів. Високий технічний рівень та сучасне 
обладнання, що забезпечує високу якість, надійність та ресурс продукції. 
Економічність, яка є важливим аспектом, дозволяючи ефективно управляти 
витратами та забезпечувати стійку конкурентоспроможність на ринку. 
26 
 
Зазначені вимоги до сучасного промислового виробництва 
залишаються вкрай актуальними, особливо в умовах стрімкого розвитку 
технологій та зростання конкуренції на ринку. Виробники повинні вміло 
поєднувати відповідь на потреби споживачів із здатністю забезпечити 
ефективний виробничий процес. 
Наприклад, для відповіді на вимогу щодо скорочення термінів 
підготовки та виготовлення продукції, підприємства повинні впроваджувати 
гнучкі та універсальні системи, які можуть швидко адаптуватися до нових 
завдань та ринкових вимог. Важливо також забезпечити оптимальну 
серійність виробів, де базові моделі можуть бути розширені різноманітними 
модифікаціями. 
Задоволення цих суперечливих вимог передбачає наявність кількох 
ключових характеристик у виробництві. Гнучкість та маневреність 
дозволяють підприємствам оперативно реагувати на зміни у виробництві та 
швидко впроваджувати нові продукти. Високий технічний рівень та сучасне 
обладнання гарантують якість та конкурентоспроможність виробів. 
Економічність, у свою чергу, є важливим аспектом, який дозволяє ефективно 
управляти витратами та забезпечувати стійку конкурентоспроможність на 
ринку. 
 
1.5 Історія створення ГАВ 
 
Для успішного вирішення задач, виникаючих при розробці ГАВ, 
важливою обставиною є правильна оцінка та розуміння основоположних 
принципів створення ГАВ. Розглянемо ці принципи. 
 1. Принцип комбінування високої гнучкості (універсальності) та 
високої продуктивності обладнання. Саме гнучке обладнання – універсальне; 
саме неавтоматизоване обладнання – універсальне; саме продуктивне – 
спеціальне. Комбінування цих протиставних показників на базі ЧПК дає змогу 
27 
 
реалізувати названий принцип у ГАВ. Принцип суміщення припускає 
оптимізацію вибору обладнання з ЧПК на основі техніко-економічного 
аналізу виробництва.  
2. Принцип модульності. В основі побудови ГАВ лежить модуль. Під 
ним розуміють первинний компонент, який виконує такі операції: обробку, 
транспортування, складування, контроль, керування, планування, керування 
виробництвом, керування технологічними процесами, підготовкою 
виробництва і т. ін. Модуль, як компонент ГАВ, сам може складатися із 
модулів більш низького рівня. Декілька одиниць модулів, які об’єднані 
функціонально, створюють модуль більш високого рівня (макромодуль). 
Кожному модулю певного рівня відповідають функції цього рівня.  
3. Принцип ієрархії. ГАВ будується за принципом рівнів структури. 
Нижній рівень – модульні елементи технологічних одиниць, наступний рівень 
– модулі технологічних одиниць (верстат, промисловий робот і т. ін.), далі – 
рівень функціональної інтеграції декількох модулів (верстат, промисловий 
робот, контрольний засіб) із замкненим циклом в більшості випадків – 
технологічний модуль; далі модуль дільниці, цеха, заводу. Кожний більш 
високий рівень має в своєму складі мінімум два модулі більш низького рівня. 
Наприклад, в модуль ГАВ дільниці входять декілька 48 технологічних 
модулів, транспортна модульна підсистема, модуль автоматичної складської 
підсистеми.  
4. Принцип програмного налагодження. При заміні виробів, які 
виготовляються, налагодження на виконання наступних здійснюється шляхом 
введення нових керівних програм. Переналагодження вручну допускається 
при економічно виправданому варіанті виробництва і за відсутності при 
початкових етапах впровадження автоматизованого обладнання.  
5. Принцип максимальної предметної замкненості виробництва на 
можливо нижчому рівні ГАВ. Даний принцип мінімізує затрати на транспорт 
і промислові роботи. При цьому знижується кількість операцій; підвищується 
28 
 
загальна гнучкість ГАВ. Найкращим застосуванням цього принципу є 
предметна замкненість на рівні технологічного модуля. Але поки це не завжди 
досягається; а іноді замкненість виробництва деталей на рівні дільниці, цеха 
економічно ще себе не виправдовує. Для кожного підприємства існує 
оптимальний рівень предметної замкненості, яка визначається предметом 
виробництва, виконанням принципу суміщення високої продуктивності та 
універсальності використовуваного обладнання. Створення ГАВ з 
максимально досяжною предметною замкненістю обумовлює впровадження 
бригадних форм організації праці, підвищення відповідальності персоналу за 
роботу, скорочує витрати на контроль якості виробів.  
6.Принцип застосування групових методів обробки. Впровадження 
групових технологічних процесів скорочує необхідну «гнучкість» приладів 
або, навпаки, дозволяє розширити номенклатуру оброблюваних виробів, 
скорочує необхідну номенклатуру інструменту, оснащення і т. ін. Групова 
обробка – технологічна основа ГАВ!  
7.Принцип інтеграції ГАВ із САПР, АСТПВ та АСКВ. Цей принцип 
дозволяє об’єднати на одній основі програмне керування проектуванням, 
розробку, підготовку виробництва та виготовлення виробів. При інтеграції 
цих систем завжди виникає питання компромісної конструкції та технології 
виготовлення. 
1.6 Аналіз вихідних даних та вибір методу реалізації теми проекту 
 
Згідно теми проекту необхідно, дослідити систему автоматизації 
підприємства  
Основними вимогами до такої системи є її висока чутливість, також 
вона не повина спрацьовувати при змінах навколишнього середовища 
(зміни магнітного поля, сонячного та теплового випромінювання, та інше), 
система повинна мати невисоку вартість, відповідати вимогам техніки 
безпеки та екологічності, що на даний момент є дуже актуальним.  
29 
 
Аналіз роботи пристрою автоматичної передачі виробу.    
Для реалізації цього пристрою необхідно вибрати 3 двигуни АДКЗР: 
М1 – АДКЗР, виконує переміщення крану вгору та вниз.  
М2 – АДКЗР, виконує переміщення крану вперед та назад. 
М3 – АДКЗР, виконує стискання і розтискання тисків крану. 
В даній схемі присутні 35 датчиків: 
Д1 – датчик нульового положення крану. 
Д2 – датчик положення крану зверху. 
Д3 – датчик положення крану знизу. 
Д4 – датчик тиски зажаті. 
Д5 – датчик тиски розжаті. 
Д6-Д14 – датчики положення крану над ящиками на лініях. 
Д15-Д23 – датчики наявності ящика на лінії. 
Д24-Д32 – датчики наповненості ящика. 
Д33 – датчик наявності пустих ящиків на складі. 
Д34 – датчик положення крану над ящиком на складі. 
Д35 – датчик положення крану над конвеєром. 
30 
 
 
Рисунок 3.1 – Загальна схема пристрою 
 
Управління автоматичними режимами роботи обладнання 
реалізується за допомогою багатотактних схем. Найпоширенішими є три 
способи реалізації таких схем:  на логічних елементах, мультиплексорах та 
тригерах. Функції управління і матрицю вхідних сигналів виводяться за 
31 
 
допомогою графів переходів, які відображаюсь стани схеми. Матриця 
вхідних даних складається стовпчик за стовпчиком у наступному порядку:  
Для кожного стовпчика матриці вказується відповідний йому стан на 
граф переході. 
Перевіряється, яка змінна при переході з поточного стану в наступний 
не змінюється і елементом матриці стає значення цієї змінної. 
Якщо значення проміжної змінної при переході з одного стану в 
інший змінюється з 0 на 1, то елементом матриці стає вхідна змінна, що 
викликає цей перехід. Якщо проміжна змінна змінюється з 1 на 0, то 
елементом матриці стає інверсія вхідної змінної, що викликає цей перехід.  
Для мінімізації функцій, що описують роботу комбінаційних 
пристроїв розроблено метод карт Карно.  
Карта Карно зменшує потребу в обширних обчисленнях, 
використовуючи перевагу людської можливості розпізнавання шаблонів, 
дозволяє швидке розпізнавання і виключення потенційних станів. 
В карті Карно змінні переносяться (зазвичай з таблиці істинності) і 
впорядковуються згідно з принципами коду Грея, в якому тільки одна 
змінна змінюється при переході між сусідніми квадратами. Коли таблиця 
згенерована  і у відповідні комірки записані вихідні значення, дані 
організовуються в найбільші можливі групи, що містять 2n комірок 
(n=0,1,2,3...). Далі, працюючи з цими групами, отримують мінімізовану 
функцію. 
Отримання точних даних від різного обладнання, контролерів, ваг, 
лічильників та передача їх до обліково-бухгалтерської системи підприємства 
(SAP, BAAN, 1С). До подібної важливої інформації відносяться різні якісні 
показники цифрових датчиків, змінні звіти, кількість виробленої продукції та 
ін. 
— Можливість оперативної зупинки конвеєрної лінії (а також окремого 
конвеєра та частини лінії) за командами з АРМ диспетчера або за командами 
32 
 
з блоку керування конвеєром — із забезпеченням необхідної послідовності 
включення та вимкнення механічних елементів конвеєра 
— Високий рівень захисту роботи конвеєрних ліній. У різних екстрених 
ситуаціях (знімання огорожі, сходження стрічки, спрацьовування датчика 
температури, зниження швидкості та ін.) відбувається автоматична екстрена 
зупинка конвеєра 
— Надходження всієї інформації безпосередньо на АРМ диспетчера, 
куди потраплятимуть дані про аварійну індикацію захисних відключень, про 
оперативну індикацію режиму роботи, швидкість самої стрічки тощо. 
— Відсутність пошкоджень матеріалу, продукції: повний контроль над 
лінійним прискоренням та уповільненням конвеєра попереджає падіння та 
зісковзування виробів зі стрічки конвеєра 
Ведення щодобових та створення історичних протоколів про значення 
технологічних параметрів та роботу технологічного обладнання, перегляд 
таких даних та їх подальший друк. 
Візуалізація технологічного процесу на автоматизованому робочому 
місці диспетчера. Вся необхідна інформація відображається у цифровому та 
графічному вигляді 
—Побудова багаторівневої архітектури системи, можливість 
дистанційного моніторингу та управління обладнанням через мережу 
(LAN/INTERNET) 
- Управління супутнім обладнанням та контроль його стану 
(загазованість, датчики пожежної сигналізації, моніторинг провітрювання та 
ін.). 
— Наділення звуковим сигналізаційним керуванням (аварійним, 
попереджувальним, викликальним тощо) конвеєрів та всіх видів конвеєрних 
ліній 
- Економія електроенергії: швидкість руху стрічки встановлюється на 
найоптимальнішому рівні потреб виробництва 
33 
 
— Надійний запуск конвеєрних ліній, що виключає завал місць 
перевантажень та передбачає повний контроль швидкості стрічок 
— Ведення добових та формування історичних протоколів аварійних 
повідомлень із зазначенням дати, часу та характеру ч/п 
— Підвищення якості виробів, зниження кількості шлюбу, 
відбраковування, виключення фактів розкрадання та повернення продукції 
— Місцеве автоматизоване керування конвеєром, яке здійснюється з 
блоку керування конвеєром (АРМ оператора) 
— Автоматичне керування обладнанням конвеєрних ліній у ручному, 
дистанційному та автоматичному режимах 
 — Екстрене зупинення обладнання, наприклад, при зміні швидкості 
руху стрічки 
- Повний всебічний контроль стану технічного обладнання 
- Протоколізація дій диспетчера 
- Скорочення ручної праці. 
Конвеєрні лінії мають протиаварійне автоматичне керування. Їх 
параметри безпеки входять, зокрема, сигналізація і гучномовний зв'язок. 
Системи автоматизації технологічних процесів можуть проводити 
самодіагностику та самотестування. 
Автоматизована система управління та контролю конвеєрних ліній, 
розроблена компанією «ЦКТ», може бути використана на промислових 
підприємствах різної галузевої приналежності: починаючи від виробництва 
продуктів харчування, деталей та виробів та закінчуючи металургійними 
комбінатами та іншими підприємствами, у технологічних процесах яких 
беруть участь конвеєрні лінії. 
Функціональні особливості 
До складу основного обладнання для автоматизації конвеєрів входять 
різні цифрові датчики (оптичні датчики, газоаналізатори та ін), керовані 
пристрої, АРМ оператора (комп'ютер), програмне забезпечення та бази даних. 
34 
 
Аварійне відключення приводу конвеєра повинно здійснюватися при 
зниженні швидкості стрічки до 75% від номінальної, при обриві стрічки, при 
пуску, що затягнувся, при завалі перевантажувального пункту і т.п. 
Рішення з автоматизації конвеєрних ліній побудовано настільки гнучко, 
що його можна змінювати у процесі експлуатації. Це справедливо для всіх 
загальних налаштувань конвеєрної лінії, а також індивідуальних налаштувань 
для кожного конвеєра, що унеможливлює несанкціонований доступ. 
Налаштування системи може підлаштовуватись під конфігурацію конвеєрних 
ліній. 
Автоматизований блок управління конвеєром (БУК) функціонує як 
проектно-компоноване рішення під конкретне підприємство — користувач 
сам може вибирати кількість сигналів, що обробляються, виходячи з 
конкретних технічних характеристик кожного конвеєра. Відповідне 
виконання БУК визначається залежно від розташування конвеєра. Наприклад, 
для рудника це буде блок управління конвеєром у вибухозахищеному 
виконанні. Складовою кожного БУК є спеціалізоване програмне 
забезпечення. У ньому повноцінно реалізовано весь спектр функцій керувати 
різними типами конвеєрів. 
Результати від застосування продукту 
Впровадження вдосконаленого комплексу АУК.1М у порівнянні з 
базовою апаратурою дозволяє істотно поліпшити ряд важливих техніко-
економічних показників, а саме: знизити питомі показники енергоємності і 
матеріаломісткості за рахунок введення ряду додаткових функцій 
(забезпечення управління окремим конвеєром пульті управління, можливість 
управління одиночним конвеєром без пульта управління та ін), капітальні 
витрати за рахунок заміни дорогого контрольного кабелю телефонним 
кабелем; зменшити витрати на автоматизоване управління конвеєрними 
лініями (на одиницю довжини) шляхом збільшення опору шлейфу ланцюгів 
35 
 
сигналізації у 3 рази та витримки часу на запуск конвеєра у 2 рази; скоротити 
час простою конвеєрних ліній. 
Досвід експлуатації апаратури автоматизованого управління АУК.1М 
(удосконаленої та неудосконаленої) показує, що найкраще в одній конвеєрній 
лінії використовувати однотипну апаратуру, хоча можливий варіант 
змішаного її використання. У будь-якому варіанті при оцінці ситуації за 
станом світлової індикації слід особливу увагу звертати на правильність 
розшифровки горіння зеленого індикатора в блоці управління, так як ця 
інформація для СУ удосконаленого і неудосконаленого комплексу АУК.1М 
має розшифровку, що різко відрізняється. У першому випадку це свідчить про 
наявність напруги живлення або справності електродного датчика 
заштибування під час роботи конвеєра, а в другому - аварійне відключення, 
яке виробляється людиною, що впливає на кабель-тросовий вимикач КТВ-2 
або на голі дроти. 
Слід також звертати увагу на різну реакцію цих комплексів під час 
замикання на землю проводів 1,2 ланцюгів управління. 
Комплекс автоматизованого управління конвеєрними лініями АУК.2М 
має аналогічне до вдосконаленого комплексу АУК.1М призначення та 
однакову комплектність поставки. 
Технічна характеристика комплексу АУК.2М відрізняється від 
характеристики удосконаленого комплексу АУК.1М великою кількістю 
функцій, що виконуються, витримкою часу на запуск конвеєрної лінії та 
одного конвеєра (табл.6.1). 
У комплексі АУК.2М передбачено можливість повної взаємозамінності 
пульта та блоків управління у зборі (оболонці), а також їх виїмних частин з 
аналогічними апаратами вдосконаленого комплексу АУК.1М. 
 
  
36 
 
До додатково введених нових функцій комплексу АУК.2М належать: 
автоматизоване керування конвеєрною лінією за сигналами 
телемеханіки та технологічних датчиків приймальних пристроїв без 
застосування додаткових апаратів контролю; 
блокування з попереду технологічним ланцюжком, що стоїть, без 
застосування додаткових апаратів контролю; 
блокування, яке виключає роботу конвеєра при несправності блок-
контакту пускача; 
Впровадження вдосконаленого комплексу АУК.1М у порівнянні з 
базовою апаратурою дозволяє істотно поліпшити ряд важливих техніко-
економічних показників, а саме: знизити питомі показники енергоємності і 
матеріаломісткості за рахунок введення ряду додаткових функцій 
(забезпечення управління окремим конвеєром пульті управління, можливість 
управління одиночним конвеєром без пульта управління та ін), капітальні 
витрати за рахунок заміни дорогого контрольного кабелю телефонним 
кабелем; зменшити витрати на автоматизоване управління конвеєрними 
лініями (на одиницю довжини) шляхом збільшення опору шлейфу ланцюгів 
сигналізації у 3 рази та витримки часу на запуск конвеєра у 2 рази; скоротити 
час простою конвеєрних ліній. 
Досвід експлуатації апаратури автоматизованого управління АУК.1М 
(удосконаленої та неудосконаленої) показує, що найкраще в одній конвеєрній 
лінії використовувати однотипну апаратуру, хоча можливий варіант 
змішаного її використання. У будь-якому варіанті при оцінці ситуації за 
станом світлової індикації слід особливу увагу звертати на правильність 
розшифровки горіння зеленого індикатора в блоці управління, так як ця 
інформація для СУ удосконаленого і неудосконаленого комплексу АУК.1М 
має розшифровку, що різко відрізняється. У першому випадку це свідчить про 
наявність напруги живлення або справності електродного датчика 
заштибування під час роботи конвеєра, а в другому - аварійне відключення, 
37 
 
яке виробляється людиною, що впливає на кабель-тросовий вимикач КТВ-2 
або на голі дроти. 
Слід також звертати увагу на різну реакцію цих комплексів під час 
замикання на землю проводів 1,2 ланцюгів управління. 
Комплекс автоматизованого управління конвеєрними лініями АУК.2М 
має аналогічне до вдосконаленого комплексу АУК.1М призначення та 
однакову комплектність поставки. 
Технічна характеристика комплексу АУК.2М відрізняється від 
характеристики удосконаленого комплексу АУК.1М великою кількістю 
функцій, що виконуються, витримкою часу на запуск конвеєрної лінії та 
одного конвеєра (табл.6.1). 
У комплексі АУК.2М передбачено можливість повної взаємозамінності 
пульта та блоків управління у зборі (оболонці), а також їх виїмних частин з 
аналогічними апаратами вдосконаленого комплексу АУК.1М. 
До додатково введених нових функцій комплексу АУК.2М належать: 
автоматизоване керування конвеєрною лінією за сигналами 
телемеханіки та технологічних датчиків приймальних пристроїв без 
застосування додаткових апаратів контролю; 
блокування з попереду технологічним ланцюжком, що стоїть, без 
застосування додаткових апаратів контролю; 
блокування, яке виключає роботу конвеєра при несправності блок-
контакту пускача; 
1. можливість вибору та запуску будь-якого маршруту 
2. оперативне відключення будь-якого відгалуження незалежно від 
інших маршрутів 
3. селективне подання кодового звукового сигналу на будь-яке 
відгалуження та селективний прийом світлових та звукових сигналів 
з будь-якого відгалуження 
38 
 
4. авт. подання попереджувального сигналу тільки відгалуженню, що 
запускається 
5. телеф. і гучномовний зв'язок 
6. розшифровку причин аварії. зупинок 
7. візуальну інформацію про кількість працюючих конвеєрів 
центрального напрямку та відгалужень. 
Впровадження вдосконаленого комплексу АУК.1М у порівнянні з 
базовою апаратурою дозволяє істотно поліпшити ряд важливих техніко-
економічних показників, а саме: знизити питомі показники енергоємності і 
матеріаломісткості за рахунок введення ряду додаткових функцій 
(забезпечення управління окремим конвеєром пульті управління, можливість 
управління одиночним конвеєром без пульта управління та ін), капітальні 
витрати за рахунок заміни дорогого контрольного кабелю телефонним 
кабелем; зменшити витрати на автоматизоване управління конвеєрними 
лініями (на одиницю довжини) шляхом збільшення опору шлейфу ланцюгів 
сигналізації у 3 рази та витримки часу на запуск конвеєра у 2 рази; скоротити 
час простою конвеєрних ліній. 
Досвід експлуатації апаратури автоматизованого управління АУК.1М 
(удосконаленої та неудосконаленої) показує, що найкраще в одній конвеєрній 
лінії використовувати однотипну апаратуру, хоча можливий варіант 
змішаного її використання. У будь-якому варіанті при оцінці ситуації за 
станом світлової індикації слід особливу увагу звертати на правильність 
розшифровки горіння зеленого індикатора в блоці управління, так як ця 
інформація для СУ удосконаленого і неудосконаленого комплексу АУК.1М 
має розшифровку, що різко відрізняється. У першому випадку це свідчить про 
наявність напруги живлення або справності електродного датчика 
заштибування під час роботи конвеєра, а в другому - аварійне відключення, 
яке виробляється людиною, що впливає на кабель-тросовий вимикач КТВ-2 
або на голі дроти. 
39 
 
Слід також звертати увагу на різну реакцію цих комплексів під час 
замикання на землю проводів 1,2 ланцюгів управління. 
Комплекс автоматизованого управління конвеєрними лініями АУК.2М 
має аналогічне до вдосконаленого комплексу АУК.1М призначення та 
однакову комплектність поставки. 
Технічна характеристика комплексу АУК.2М відрізняється від 
характеристики удосконаленого комплексу АУК.1М великою кількістю 
функцій, що виконуються, витримкою часу на запуск конвеєрної лінії та 
одного конвеєра . 
У комплексі АУК.2М передбачено можливість повної взаємозамінності 
пульта та блоків управління у зборі (оболонці), а також їх виїмних частин з 
аналогічними апаратами вдосконаленого комплексу АУК.1М. 
До додатково введених нових функцій комплексу АУК.2М належать: 
 автоматизоване керування конвеєрною лінією за сигналами 
телемеханіки та технологічних датчиків приймальних пристроїв 
без застосування додаткових апаратів контролю; 
 блокування з попереду технологічним ланцюжком, що стоїть, без 
застосування додаткових апаратів контролю; 
 блокування, яке виключає роботу конвеєра при несправності 
блок-контакту пускача; 
 візуальна інформація про наявність напруги живлення на 
кожному апараті, про справність вузла сигналізації, про 
накладення заборони роботи оператором з-під лави, тан попереду 
технологічного ланцюжка, стан ланцюгів управління і 
сигналізації, роботу конвеєрної лінії - оператору під лавою, а 
також візуальна інформація з дублюючою звуковою 
сигналізацією про відключення конвеєра при несправності 
робочого органу або невключенні при запуску (переривчастий 
сигнал). 
40 
 
Висновки до 1 розділу: 
1. Передумови до створення ГАВ: Визначення передумов до створення 
ГАВ вказує на необхідність розгляду не лише технічних аспектів, але й 
соціально-економічних факторів. Забезпечення ефективної гнучкої 
автоматизації виробництва вимагає ретельного вивчення умов та 
потреб сучасного виробництва. 
2. Історія розвитку ГАВ: Огляд історії розвитку ГАВ вказує на 
поступовий еволюційний шлях впровадження гнучких 
автоматизованих систем у виробництво. За століття вдосконалення 
технологій та методик створення ГАВ визначили його значущість для 
модернізації виробництва. 
3. Соціально-технічні та соціально-економічні аспекти гнучкої 
автоматизації: Спрямування уваги на соціально-технічні та 
соціально-економічні аспекти гнучкої автоматизації виробництва 
підкреслює важливість забезпечення синергії між технічними 
інноваціями та соціальними аспектами, щоб досягти належного 
злагодження у процесі автоматизації. 
4. Науково-технічні та технологічні можливості впровадження ГАВ: 
Розгляд науково-технічних та технологічних можливостей 
впровадження ГАВ вказує на широкий спектр інструментів та методів, 
які дозволяють ефективно створювати та впроваджувати гнучкі 
автоматизовані системи. 
5. Методика створення ГАВ: Зосередження на методиках створення 
ГАВ вказує на важливість ретельного планування та структурованого 
підходу до впровадження гнучкої автоматизації. Технологічні рішення 
та наукові методи грають ключову роль у досягненні цієї мети. 
Ці аспекти гнучкої автоматизації виробництва підкреслюють необхідність 
гармонійного поєднання технічних інновацій, наукових досягнень та 
41 
 
аспектів соціально-економічного розвитку для досягнення комплексної та 
ефективної автоматизації у широкономенклатурному виробництві. 
 
42 
 
2 2 ЗАСОБИ ТА СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ РОЗМІРІВ ТА 
ОСНОВНИХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ 
 
2.1 Значення автоматичного контролю у сучасних виробничих процесах 
машинобудівної галузі промисловості 
 
Швидкий розвиток машинобудівної промисловості та зростаючі вимоги 
до точності, якості, геометричної форми й чистоти спряжених поверхонь 
деталей, ставлять задачу широкого запровадження автоматизації контролю 
деталей. Незважаючи на значний прогрес та розвиток машинобудування, 
організація контролю продукції на підприємствах все ж пов’язана з великими 
витратами ручної праці.  
У середньому у сфері машинобудування, обсяг контролю за процесами 
виробництва здійснюється за допомогою приблизно 20% усіх робітників, 
зайнятих у цій галузі, в країнах СНД. Незважаючи на велику кількість 
контролерів, які беруть участь у технічному контролі, важливо відзначити, 
що цей масштабний і дороговартісний підхід не завжди гарантує досягнення 
необхідної якості виробництва. Таким чином, автоматизація процесів 
контролю стає ключовою проблемою для машинобудівельної галузі, оскільки 
вона спрямована на підвищення ефективності та якості виробництва. 
Оптимізація контрольних процедур через впровадження автоматизованих 
систем може виявитися важливим етапом у розвитку сучасного 
машинобудування, сприяючи покращенню якості продукції та ефективності 
виробничих процесів. 
Впровадження активного контролю деталей на машинобудівних 
заводах стає ефективним кроком у покращенні якості виготовлених 
машинних компонентів. Ця ініціатива призводить до автоматизації 
технологічних процесів, що, в свою чергу, призводить до зменшення 
трудомісткості та вартості виробництва деталей. Одночасно цей підхід 
43 
 
дозволяє знизити втрати від браку і скорочує кількість необхідних 
контролерів. 
Особливу важливість отримує факт, що підвищення продуктивності 
праці в машинобудівній галузі прив'язане до впровадження автоматичного 
контролю. Використання активного контролю деталей, які проходять обробку 
на верстатах, не лише підвищує точність заданих розмірів, але й забезпечує 
компенсацію похибок, що виникають внаслідок пружних деформацій 
технологічної системи ВПІД та зношення різального інструменту. 
Необхідно також врахувати, що складові системи ВПІД ініціюють 
розсіювання розмірів деталей, оброблених на металорізальних верстатах. 
Виникаючі похибки обробки, пов'язані з пружними деформаціями 
технологічної системи ВПІД, ускладнюють компенсацію попереднім 
налаштуванням верстата, оскільки ці похибки є випадковими та важко 
передбачуваними. 
Помимо переваг, які приносить впровадження активного контролю 
деталей, важливо зазначити, що ця ініціатива сприяє підвищенню гнучкості 
виробничих процесів. Автоматизований контроль дозволяє швидше реагувати 
на зміни у виробництві, впроваджувати нові технології та оптимізувати 
виробничі потоки. Це особливо актуально в умовах швидко змінюючогося 
ринку та постійного тиску на підвищення ефективності. 
Підвищення точності розмірів деталей, зумовлене активним контролем, 
сприяє також зменшенню відходів матеріалів, що важливо як для екологічних 
аспектів, так і для оптимізації витрат підприємства. Додатково, це може 
призвести до зниження витрат на ремонт та заміну деталей внаслідок 
неналежної якості. 
Окрім цього, важливо враховувати, що автоматичний контроль 
дозволяє збирати величезні обсяги даних, які можна використовувати для 
аналізу та вдосконалення виробничих процесів в реальному часі. Це сприяє 
44 
 
вдосконаленню якості не лише окремих деталей, але і всього виробничого 
циклу в цілому. 
У кінцевому результаті використання активного контролю деталей на 
машинобудівних заводах визначається як стратегічно важлива ініціатива для 
підтримки конкурентоспроможності підприємства в глобальному ринковому 
середовищі. 
 
2.2 Основні відомості про автоматичний контроль 
 
У машинобудуванні застосовують два методи контролю деталей:  
1) технологічний – активний;  
2) післяопераційний – пасивний контроль.  
Активний контроль – контроль деталей виконується в процесі їх 
обробки на верстаті спеціальними вимірювальними пристроями (контроль, 
який керує технологічним процесом обробки деталей).   
Пасивний контроль – контроль деталей виконується після їх обробки на 
верстаті шляхом розбраковки або сортування по групах за допомогою 
контрольних та сортувальних напівавтоматів та автоматів (післяопераційний 
контроль).  
Залежно від призначення засоби активного контролю поділяють на 
чотири групи:  
1) пристрої, які контролюють деталі безпосередньо в процесі їх обробки 
на верстаті;  
2) підналадчики;  
3) блокувальні пристрої;  
4) пристрої, які контролюють деталі перед обробкою на верстаті.  
Перша група включає в себе прилади, які проводять непосредственний 
контроль розмірів деталей та положення різальної кромки інструмента прямо 
під час обробки деталі. Завдяки системі зворотного зв’язку ці прилади мають 
45 
 
здатність високоточно визначати параметри деталей і автоматично видають 
команду на зупинення обробки, якщо досягається задана точність. Такий 
підхід забезпечує миттєву реакцію на будь-які відхилення в розмірах чи 
положенні різального інструменту. 
Друга група включає в себе підналадчики, які, співпрацюючи через 
систему зворотного зв’язку, виконують підналадку верстата або 
вимірювального пристрою, який управляє роботою верстата. У випадку 
виходу контрольованого розміру за припустимі межі, підналадчики 
вживають заходів для виправлення ситуації. Ними не визначаються конкретні 
розміри деталей, але здійснюється постійний моніторинг та регулювання 
процесів виробництва. 
Третя група включає блокувальні пристрої, які представляють собою 
просту, але ефективну форму активного контролю. Ці пристрої проводять 
контроль деталей негайно після завершення обробки на верстаті. Якщо 
розміри деталей не відповідають заданим параметрам, блокувальний 
пристрій видає команду на зупинення подальшої обробки. Цей метод також 
може застосовуватися під час процесу обробки, наприклад, для зупинки 
верстата при перевищенні допустимих значень сил чи потужності різання. 
Захисно-блокувальні пристрої широко використовуються на шліфувальних, 
токарних, свердлильних верстатах і в автоматичних лініях. 
Поглиблюючи розгляд кожної групи, важливо відзначити, що перша 
група приладів, яка контролює розміри деталей та положення різальної 
кромки під час обробки, реалізує інтегровану систему, де відхилення від 
заданих параметрів автоматично та миттєво призводить до припинення 
процесу виготовлення. Це вдосконалення сприяє високій точності та якості 
вироблених деталей, а також дозволяє швидше реагувати на зміни в 
параметрах виробництва. 
У другій групі підналадчиків важливо відзначити їх роль у 
впровадженні корективних заходів для підтримки оптимального 
46 
 
функціонування верстатів та забезпечення стабільної якості виготовлених 
деталей. Ці прилади сприяють уникненню відхилень від припустимих меж і 
важливі для регулювання виробничих процесів у реальному часі. 
У третій групі блокувальних пристроїв можна підкреслити їх простоту 
та надійність. Вони, контролюючи деталі після завершення обробки, 
гарантують, що лише високоякісні вироби продовжують проходити далі по 
виробничому циклу. Блокувальні пристрої не лише забезпечують якість 
продукції, але й важливі для забезпечення безпеки та попередження 
можливих пошкоджень обладнання. 
Загалом, ці групи приладів інтегруються в сучасні виробничі процеси, 
забезпечуючи ефективний контроль, оптимізацію виробництва та високий 
стандарт якості виробленої продукції. 
 
За ступенем автоматизації автоматизовані вимірювальні пристрої для 
післяопераційного контролю поділяють на три групи:  
1) вимірювальні пристрої з автоматичним сигналом;  
2) напівавтоматичні вимірювальні пристрої;  
3) автоматичні вимірювальні пристрої.  
При контролі деталей вимірювальним пристроєм з автоматичним 
сигналом (світловим або звуковим) сигнал подається, коли контрольований 
розмір знаходиться в межах допуску. Контрольний напівавтомат контролює 
деталі автоматично, але встановлення та зняття деталі на позицію 
напівавтомата здійснюється вручну. У контрольному автоматі контроль, 
встановлення та зняття деталі автоматизовані. Вимірювальні пристрої для 
післяопераційного автоматичного контролю розбраковують або сортують 
оброблені деталі по групах та розмірах.  
  
47 
 
2.3 Вимірювальні прилади для здійснення активного контролю  
 
В сучасних системах активного контролю, вимірювальні прилади в 
основному призначені для моніторингу одного конкретного розміру деталі, і 
менше акцентується на одночасному контролі кількох розмірів даної деталі. 
Ці прилади використовують для автоматичного контролю розмірів 
деталей із суцільними та переривчастими поверхнями.  
Застосування тих чи інших засобів автоматичного контролю залежить 
переважно від таких основних факторів:  
1) точності деталей, які вимірюються;  
2) їх форми та розмірів;  
3) кількості параметрів, які контролюються; 
4) потрібної продуктивності;  
5) економічності.  
Оскільки кожний метод вимірювання супроводжується власними 
похибками, при виборі вимірювальних засобів користуються 
співвідношенням між величиною допуску на виготовлення деталі та 
похибкою методу вимірювання.  
Рекомендується допускати похибку методу вимірювання не більше 1/10 
– 1/15 частини допуску розміру контрольованої деталі. В деяких випадках це 
співвідношення можна збільшити до 1/3.  
Як відомо, вимірювальні прилади, зокрема вимірювальні контрольні 
пристрої, поділяються на пристрої, основані на: 
1) прямому методі вимірювання; 
2) непрямому; 
3) комбінованому. 
 При прямому методі вимірювання наконечник контрольного пристрою 
весь час знаходиться в контакті з поверхнею контрольованої деталі та 
безпосередньо контролюється її розмір. За досягнення заданого розміру 
48 
 
контрольний пристрій автоматично подає сигнал про закінчення обробки або 
необхідності зміни її режиму. Контрольні пристрої, які основані на 
непрямому методі вимірювання, не мають безпосереднього дотикання з 
поверхнею деталі, тому що закінчення процесу обробки визначається тут не 
моментом досягнення деталлю заданого розміру, а величиною переміщення 
робочого органу верстата, який несе різальний інструмент. При 
комбінованому методі вимірювання контролюється одночасно положення 
різального інструменту та розмір оброблюваної поверхні. 
Особливі умови роботи засобів активного контролю, які пов’язані з 
вібраціями верстатів та контрольованих деталей, наявністю охолоджувальної 
рідини, абразивного пилу, стружки як у навколишньому середовищі, так і на 
контрольованій поверхні; із силовими та температурними деформаціями 
розмірних технологічних та метрологічних ланцюгів, висувають такі вимоги 
до конструкцій цих засобів:  
2) стійкість проти вологи, абразивного пилу, стружки;  
3) вібростійкість – забезпечення високої точності в умовах вібрацій;  
4) надійність роботи в заданих межах точності;   
5) максимальне виключення у вимірювальному засобі впливу силових та 
температурних деформацій розмірного технологічного ланцюга на 
результати контролю;  
6) видавання певної кількості команд верстату.  
За своїм призначенням датчики, які використовуються в технологічних 
агрегатах (верстатах), поділяють на шляхові, розмірні, силові, швидкісні та 
інші, а за характером сигналів, які створюють, – на механічні, електричні, 
фотоелектричні, пневматичні та гідравлічні. 
 
  
49 
 
Висновки до 2 розділу: 
1. Значення автоматичного контролю в машинобудуванні: 
Автоматичний контроль став необхідною складовою сучасних 
виробничих процесів у машинобудівній галузі. Ефективне 
впровадження автоматизованих систем контролю розмірів та основних 
функціональних параметрів дозволяє підвищити якість виробів та 
оптимізувати виробничі процеси. 
2. Основні відомості про автоматичний контроль: Огляд основних 
відомостей про автоматичний контроль підкреслює важливість 
використання передових технологій та приладів для забезпечення 
точності та надійності у вимірюваннях та контролі розмірів виробів. 
3. Вимірювальні прилади для активного контролю: Розгляд 
вимірювальних приладів для активного контролю підкреслює роль 
технічного обладнання у забезпеченні точності та ефективності 
контролю. Використання сучасних систем контролю дозволяє не лише 
забезпечити відповідність розмірів, але й оптимізувати виробничі 
процеси, зменшуючи час та витрати. 
Ці аспекти автоматичного контролю в машинобудуванні визначають 
його важливість для досягнення високої якості продукції та підтримки 
конкурентоспроможності в сучасному виробничому середовищі. 
  
50 
 
3 СХЕМА УПРАВЛІННЯ ПРИСТРОЄМ РОЗВАНТАЖЕННЯ 
ПРОМИСЛОВОЇ ЛІНІЇ  
 
3.1 Розробка структурної (функціональної) схеми та моделі  пристрою. 
 
Згідно завдання необхідно розробити структурну схему управління 
пристроєм розвантаження лінії нарізання заготовок.  
Отже, для  реалізації цієї мети необхідно спроектувати інтерфейсну 
частину блоку та сам блок  функціональних вузлів пристрою 
(функціональну частину).  
Узагальнена структурна схема пристрою складається з вхідного каскаду, 
схеми формування функцій та вихідного каскаду (Рис.4.1). 
Для розробки електричної принципової схеми пристрою, необхідна 
розгорнута функціональна схема (Рис.4.2). 
 
 
Рисунок 3.1 – Узагальнена структурна схема пристрою. 
 
 
Рисунок 3.2 – Розгорнута структурна схема. 
51 
 
 ПВСДЛ – приймальний вузол сигналів датчиків ліній – приймає 
сигнали з датчиків, що знаходяться на лініях, обробляє цей сигнал і 
спрямовує на схему управління краном. 
 ВАР – вузол автоматичної роботи – призначений для автоматичного 
управління краном, без втручання в їх роботу. 
 СхФФАР – схема формування функцій автоматичної роботи – 
формує функції, що потрібні для виконання роботи в автоматичному 
режимі. 
 ПУ – пульт управління – використовується для перемикання з 
автоматичного режиму на ручний і навпаки, вибіру лінії, а також 
управління функціями. 
 ВАКПУ – вузол аналізу кнопок пульта управління – аналізує кнопки 
пульта управління, яка кнопка натиснута та яку функцію вона 
виконує. 
 ВРУ – вузол ручного управління – призначений для ручного 
управління краном. 
 ВФФРУ – вузол формування функцій ручного управління – формує 
функції необхідні для ручного управління. 
 ФВС – формувач вихідних сигналів – формує вихідні сигнали схеми. 
 ВК – вихідний каскад – необхідний для впевнення в тому, що всі 
функції виконуються. 
 
3.2 Вибір елементної бази пристрою. 
 
Мікросхеми з серіями логічних ТТЛ мікросхем  володіють 
мінімальними  значеннями  швидкодії на розсіювану потужність. 
Конструктивно мікросхеми  виконанні в 14-, 16-, 20- і 24- вивідних  
стандартних пластмасових корпусах  типу 201.141, 238.16-1,  2140.20-8,  
2142.24-2. 
52 
 
Ці мікросхеми мають такі технічні характеристики : стандартні ТТЛ  
вхідні і вихідні рівні сигналів; напруга живлення 5В ±10%; затримка  на 
вентилі 4 нс; потужність споживання на вентилі 1 мВт; тактова частота до 70 
МГц; вихідний струм навантаження низького рівня до 24 мА; вихідний струм  
навантаження  вищого рівня  до – 15 мА; гарантування  статичних та 
динамічних  характеристик при  емності навантаження 50 пФ в діапазоні 
0
температур  від 10 C  до  700C  і напруг живлення 5B 10% ; стійкість  до  
статичної електрики до 200 В; широкий набір типономіналів мікросхем.          
Для розробки схеми управління пристроєм розвантаження лінії 
нарізання заготовок використані мікросхеми серій К155,К555, КР1533 або їх 
аналоги. 
КР531ЛЕ7 – ця мікросхема являє собою, два логічні елементи 5АБО-НІ 
(Рис4.3), кожен з яких працює в відповідності з таблицею. 
Таблиця 3.1 – Таблиця істинності елементу 5АБО-НІ. 
Х1 X1 X2 X3 Y 
0 0 0 0 1 
* * * * 0 
де Xi – вхідні сигнали, 
Y – вихідний сигнал. 
53 
 
 
Рисунок 3.3 – Умовне зображення мікросхеми SN74S260 
 
SN74S260 – ця мікросхема являє собою логічний елемент 8 І-НІ. 
 
Рисунок 3.4 – Умовне зображення та виводи мікросхеми SN74ALS30 
 
SN74ALS00 – ця мікросхема являє собою, чотири логічні елементи 2І-
НІ. 
54 
 
 
Рисунок 3.5 – Умовне зображення та виводи мікросхеми SN74ALS00 
. 
 
 
Рисунок 3.6 – Умовне зображення та виводи мікросхеми SN74LS279 
55 
 
SN74LS279 – ця мікросхема являє собою, чотири RS-тригера. 
Основний режим роботи мікросхеми – режим зберігання, при цьому на 
входах R i S – високий рівень напруги 
Н* - високий рівень на виході зберігається до тих пір, доки на входах 
S1,S2 низький рівень. 
Qo – попередній стан. 
SN74ALS04  –  ця мікросхема являє собою, шість логічних елементів 
НІ. 
 
Рисунок 3.7 – Умовне зображення та виводи мікросхеми SN74ALS04 
SN74ALS05  – ця мікросхема являє собою, шість логічних елементів 
НІ. Мікросхема виконана, з відкритим колектором, допустима напруга на 
виході мікросхеми в стані лог. 1 складає – 5,5, 30, і 15 В. 
 
Рисунок 3.8 – Умовне зображення та виводи мікросхеми 
 SN74ALS05 
 
SN74ALS20  – ця мікросхема являє собою, два логічних елемента 4І-
НІ. 
56 
 
 
Рисунок 3.9 – Умовне зображення та виводи мікросхеми 
SN74ALS12A 
 
SN74ALS32  – ця мікросхема являє собою, чотири логічних елемента      
2АБО-НІ (Рис.2.10). 
 
Рисунок 3.10 – Умовне зображення та виводи мікросхеми 
SN74ALS32 
 
SN74150 – мікросхема являє собою 16-входовій цифровий 
мультиплексор. Він дозволяє завдяки чотирьом адресним входам вибору A-
F передавати данні, що поступають на один із входів D0-D15 до виходу Y. 
Якщо на вхід дозволу С поданий дозвіл високого рівня, на виході Y  також 
з’явиться високий рівень не залежно від адрес інших входів. Напруга 
низького рівня на вході Е дозволяє проходження даних від входів D0-D15. 
57 
 
 
Входи
Вибір Вихід Y
Дозвіл E
F E B A
X X X X H H
L L L L H D0
L L L H H D1
L L H L H D2
L L H H H D3
L H L L H D4
L H L H H D5
L H H L H D6
L H H H H D7
H L L L H D8
H L L H H D9
H L H L H D10
H L H H H D11
H H L L H D12
H H L H H D13
H H H L H D14
H H H H H D15  
Рисунок 3.11 – Умовне зображення, виводи та таблиця істинності 
мікросхеми SN74150 
 
SN74ALS02 – ця мікросхема являє собою, чотири логічних елемента   
2АБО-НІ. 
58 
 
 
Рисунок 3.12 – Умовне зображення та виводи мікросхеми 
SN74ALS02 
 
SN74ALS08 – ця мікросхема являє собою, чотири логічних елемента   2І. 
 
Рисунок 3.13 – Умовне зображення та виводи мікросхеми 
SN74ALS1011A 
59 
 
SN74154 – мікросхема являє собою дешифратор чотиризначного 
двійкового коду, що має спеціально розроблену логіку. При високому рівні 
напруги на входи дозволу Е виходи встановлюються в стан високого рівня 
(Рис.4.14). 
 
Рисунок 3.14 – Умовне зображення та виводи мікросхеми SN74154 
 
SN74ALS10 – ця мікросхема являє собою, три логічних елемента 3І-НІ. 
& 
& 
& 
 
Рисунок 3.15 – Умовне зображення та виводи мікросхеми 
SN74ALS10 
 
Оптопара АОТ 110А – складається  з випромінюючого діоду та фото 
транзистора, в металевому корпусі, призначена для використання в якості 
перемикача в гальванічно розв’язаних електричних ланцюгах 
радіоелектронної апаратури. Вона має вихідний постійний струм 200 мА, 
якого якраз достатньо для  включення реле. 
60 
 
 
Рисунок 3.15 – Технічні характеристики, розміри та вигляд оптопари 
АОТ110А 
В схему пристрою включені також резистори на 0,125 Вт, 
однокілоомні (МЛТ – 0,125).  Конденсатори використовуються 
електролітичні К53-6 чи інші зарубіжні аналоги, а також конденсатори типу 
Н90, Н70 та інші в залежності  від потреб. 
 
 
61 
 
3.3 Розробка електричної принципової схеми пристрою. 
 
Електричну принципову схему розробляємо згідно функціональної 
схеми пристрою розвантаження лінії нарізання заготовок. 
Вузол прийому сигналів датчиків ліній. Для реалізації даного вузла 
застосовуються стандартні вузли системи ЧПУ 2Р22. Цей вузол забезпечує 
надійну роботу і застосовується в багатьох системах ЧПУ (Рис.4.16). 
 
Рисунок 3.16 - Схема вузла прийому сигналів датчиків ліній. 
62 
 
Вузол автоматичної роботи. Щоб реалізувати даний вузол, потрібно 
розробити схему формування функцій автоматичної роботи, що формує 
функції, які потрібні для виконання роботи в автоматичному режимі. Згідно з 
методикою проектування багатотактних схем на мультиплексорах позначимо 
вхідні сигнали і функції схеми управління пристроєм розвантаження лінії 
нарізання заготовок змінними: 
a1-a9 – положення крану над лініями; 
b1-b9 – наявність ящиків на лініях; 
q1-q9 – наповненість ящиків на лініях; 
с (f4) – положення пустих ящиків на складі; 
d (f4) – положення конвеєра; 
е (f1) – рух крану вгору; 
h (f2) – рух крану вниз; 
a (f3) – рух крану вперед; 
m (f6) – тиски крану зажаті; 
l (f5) – тиски крану розжаті; 
r – ручне управління краном; 
k1 – рух крану вгору (ручне управління); 
k2 – рух крану вниз (ручне управління); 
k3 – рух крану вперед (ручне управління); 
k4 – рух крану назад (ручне управління); 
k5 – тиски крану розжаті (ручне управління); 
k6 – тиски крану зажаті (ручне управління). 
Складемо граф переходів станів схеми управління пристроєм 
розвантаження лінії нарізання заготовок в автоматичному режимі. Для 
початку окремо складаємо графи переходів завантаження і розвантаження 
ящиків на лінії (Рис.3.17). 
63 
 
 
Рисунок 3.17 – Графи переходів завантаження і розвантаження ящиків 
на лінії 
Так як графи відрізняються лише двома станами, розробимо для них 
функції, що їх об’єднають. Для цього розробимо таблицю істинності та 
мінімізуємо функції за допомогою карт Карно (Табл.4.1). 
Таблиця 3.2 – Таблиця істинності та кати Карно 
 
                              
 
Функції розвантаження ( ) і завантаження ( )  
матимуть вигляд: 
, 
64 
 
де 
 
 
Отже граф переходів станів схеми управління пристроєм розвантаження 
лінії нарізання заготовок в автоматичному режимі має вигляд: 
 
Рисунок 3.18 – Граф переходів станів схеми управління пристроєм 
розвантаження лінії нарізання заготовок в автоматичному режимі 
Згідно графу переходів складаємо матрицю вхідних сигналів та функції: 
 
65 
 
 
 
 
 
 
 
 
Згідно побудованої матриці та отриманих функцій будуємо схему  
формування функцій автоматичної роботи та схему вузла автоматичного 
управління. (Рис.3.19, Рис.3.20). 
 
Рисунок 3.19 – Схема формування функцій автоматичної роботи 
66 
 
 
Рисунок 3.20 – Схема вузла автоматичної роботи 
 
Вузол ручного управління. Реалізовуємо цей вузол на RS-тригерах.  Для 
цього потрібно реалізувати функції ручного управління. Складаємо графи 
переходів для реалізації функцій ручного управління (Рис.4.21). 
67 
 
 
Рисунок 3.21 – Графи переходів станів схеми в ручному режимі 
 
Згідно графів переходів будуємо вузол  управління ручного управління 
пристроєм розвантаження ліній нарізання заготовок (Рис.4.22). 
 
Рисунок 3.22 – Схема вузла ручного управління 
68 
 
Пульт управління. Реалізовується на кнопках (SB1-SB6), для управління 
краном в ручному режимі, та перемикачем вибору положення (SA1), для 
перемикання роботи схеми з ручного режиму на автоматичний і навпаки. 
(Рис.4.23). 
 
Рисунок 3.23 – Схема вузла пульта управління 
69 
 
Вузол аналізу кнопок пульта управління. Цей вузол розроблений для 
того, щоб на пульті управління було видно, яка кнопка натиснута та яка 
функція виконується. Якщо натиснута певна кнопка – спрацьовує відповідний 
світло діод (Рис.4.24). 
 
Рисунок 3.24 – Схема вузла аналізу кнопок пульта управління 
 
Вихідний каскад.  Схема вихідного каскаду реалізована на оптопарах 
АОТ110А (DA16-DA21) для кожного вихідного сигналу. Принцип роботи 
вимагає  з’єднання  лінії керуючого сигналу з входом оптопари через схему 
формування вихідних сигналів, реалізованої на логічних елементах 2АБО-НІ 
(DD30-DD31) (Рис.4.25). 
70 
 
 
Рисунок 3.25 – Схема вихідного каскаду 
71 
 
3.4 Розрахунок енергії споживання 
 
Розрахунок енергії споживання зводиться до визначення загальної 
потужності, що споживається нашим пристроєм. 
Отже, спочатку визначаємо потужність, що споживають мікросхеми. 
Для цього всі мікросхеми занесемо до таблиці. 
Таблиця 3.3 - Потужність, що споживають мікросхеми пристрою. 
Потужність 
Найменування Кількість Потужність 
Позначення споживання 
мікросхем шт. спож. Pзаг., мВт 
Р, мВт 
DD1;DD2 SN74ALS30 2 185 370 
DD3;DD4 SN74ALS30 2 3,5 7 
DD5-DD10 SN74ALS00 6 9,6 57,6 
DD11;DD12 SN74LS279 2 27,5 48 
DD13-DD18 SN74ALS04 6 12 72 
DD19 SN74ALS05 1 13 13 
DD20-DD23 SN74ALS20 4 4,75 19 
DD24 SN74ALS32 1 44 44 
DD25-DD28 SN74150 4 360 1440 
DD29-DD31 SN74ALS02 3 15,5 46,5 
DD32 SN74ALS08 1 16 16 
DD33 SN74154 1 75 75 
DD34;DD35 SN74ALS10 2 7 14 
Всього: 35  2222,1 
 
Розрахуємо загальну потужність, що споживають мікросхеми : 
Р заг.мс = Р1 + Р2 + Р3 +… +Р13 (3.1) 
Р заг.мс = 370 + 7 + 57,6 + 48 + 72 + 13 + 19 + 44 + 1440 + 46,5 + 16 + 75+ 
14 = = 2222,1 мВт = 2,222 Вт 
72 
 
Визначаємо потужність, що споживають резистори:  
 
Р заг.R = Р R1 + Р R2 + Р R3 + Р R4 + Р R5 + Р R6 +… Р R40 (3.2) 
Р R  =  I сп. R · К, (3.3) 
де  К – коофіцієнт навантаження ; К = 0,6 
Р R1 = 0,125 · 0,6 = 0,075 Вт, аналогічно рахуємо всі інші резистори. 
За формулою 2.2 маємо: 
Р заг.R = 0,075 · 40 = 3 Вт 
Отже, тепер визначаємо загальну потужність, що споживається 
пристроєм: 
Р заг. = Р заг.мс +  Р заг.R (3.4) 
Р заг. =  2,222 + 3 = 5,222 Вт 
Отже, загальна потужність, що споживається пристроєм, дорівнює 5,222 
Вт. 
 
3.5 Розрахунок надійності пристрою. 
 
При уточненому розрахунку надійності враховують вплив умов 
експлуатації, температури та електричного режиму. Розрахунок ймовірності 
безвідмовної роботи на протязі часу t годин проводиться за формулою:    
m
pc(t) = exp ( – t∙ kλ ∙  j N j ) = pc(t) = exp ( – λПР  ∙ t), (3.5) 
j1
m
де                                         λПР = kλ ∙  j N j  
j1
kλ – поправочний коефіцієнт, що враховує умови експлуатації; 
λj – інтенсивність відмов елементів j-тої рівнонадійної групи при 
експлуатації в заданих умовах; 
Nj – кількість елементів j-тої групи. 
λj знаходиться за формулою:  
73 
 
λj = λ0j ∙ αj, (3.6) 
де   λ0j – інтенсивність відмов елементів j-тої рівнонадійної групи при 
експлуатації в номінальному режимі. 
αj – поправочний коефіцієнт інтенсивності відмов j-тої групи, що 
враховує вплив температури оточуючого середовища та електричне 
навантаження елемента. 
Поправочний коефіцієнт kλ знаходиться за формулою:   
λ = kλ1 ∙kλ2 ∙ kλ3 , (3.7) 
де  kλ1 – коефіцієнт, який враховує вплив механічних факторів (вібрації). 
kλ2 – коефіцієнт, який враховує вплив кліматичних факторів 
(температура, вологість). 
kλ3 – коефіцієнт, який враховує умови роботи при зниженому 
атмосферному тиску. 
Напрацювання на відмову пристрою знаходиться за формулою: 
1
Тсер.с =  (3.8) 
m
 j N j
j1
Пристрій керування позиціонуванням знаходиться в приміщенні, тому 
будемо вважати що на протязі часу експлуатації працює в нормальних умовах: 
вібрацій немає, температура від 0 до 20˚С, вологість 60–80 % та атмосферний 
тиск 750–770 мм рт. ст.. Тому поправочні коефіцієнти для пристрою 
становлять kλ1 = 1, kλ2 = 1, kλ3 = 1. Отже, коефіцієнт kλ  дорівнює 1 (kλ = 1 ∙ 1 ∙ 1 
= 1). 
Розраховуємо надійність елементів. 
Коефіцієнт навантаження конденсаторів kн = 0,3...0,7. При kн = 0,5 та 
температурі 20° С поправочний коефіцієнт для конденсаторів становить 0,4, а 
інтенсивність відмов дорівнює 2,3 ∙ 10–6 1/год. Отже 
λС = 2,3 ∙ 10–6 ∙ 0,4 = 0,92 ∙ 10–6 1/год. 
Надійність інтегральних схем (α = 0,2, λ0 = 0,02 ∙ 10–6 1/год): 
74 
 
 λDDA = 0,02 ∙ 10–6 ∙ 0,2 = 0,004 ∙ 10–6 1/год. 
Надійність діодів (α = 0,85, λ0 = 0,5 ∙ 10–6 1/год): 
λVD = 0,5 ∙ 10–6 ∙ 0,85 = 0,425 ∙ 10–6 1/год. 
Надійність резисторів (α = 0,42, λ0 = 0,6 ∙ 10–6 1/год):  
λR = 0,6 ∙ 10–6 ∙ 0,42 = 0,252 ∙ 10–6 1/год. 
Визначимо сумарну інтенсивність відмов схеми пристрою:  
λПР =1∙ (0,92 ∙ 10–6 ∙ 36 + 0,004 ∙ 10–6 ∙ 35 + 0,425 ∙ 10–6 ∙21 + 
+ 0,252 ∙ 10–6 ∙ 40) = 52,22 ∙10–6 (1/год.) 
Розраховуємо ймовірність безвідмовної роботи протягом 500год. всієї 
схеми, що включає 36 конденсатора, 40 резисторів, 25 діодів, 35 мікросхеми. 
pc(t) = exp ( –  52,22 ∙ 10–6 ∙ 500) = exp ( –  0,02611) ≈ 0,99. 
Розраховуємо напрацювання на відмову схеми керування: 
Тсер.с = 1 / (52,22 ∙ 10–6 ) = 19149,75 годин. 
Ймовірність безвідмовної роботи протягом 500год. дорівнює  99%.  
Напрацювання на відмову схеми керування дорівнює 19149,75  годин.  
Інтенсивність відмов схеми пристрою дорівнює 52,22 ∙10–6 1/год. 
 
3.6 Опис роботи  схеми пристрою. 
 
Робота пристрою розвантаження ліній нарізання заготовок, 
розпочинається з приймального вузла сигналів датчиків ліній, реалізованого 
на перемикачах SQ1-SQ15, та на цифровій оптопарі DA1 – DA15 (Рис.3.16). 
Вузол приймає сигнали з датчиків, що знаходяться на лініях, обробляє цей 
сигнал і спрямовує на схему управління пристроєм. Схема передбачає два 
режими роботи – ручний та автоматичний. Для перемикання роботи схеми з 
одного режиму на інший, а також управління пристроєм в ручному режимі 
використовується пульт управління (Рис.3.23). Режим роботи залежить від 
положення тумблера SA1. На пульті є індикація (Рис.3.24), яка вказує на 
виконувану дію в ручному режимі роботи.  
75 
 
Ручний режим роботи реалізований на RS-тригерах та логічних 
елементах, що формують функції ручного управління (Рис.3.22). Управління 
ручним режимом роботи  здійснюється за допомогою кнопок пульта 
управління (SB1-SB6). 
Автоматичний режим роботи реалізований на логічних елементах, що 
формують функції автоматичної роботи(Рис.3.19), мультиплексорах (DD25-
DD28) та дешифраторі (DD33) (Рис.3.20), що формують вузол автоматичної 
роботи.   
На формувач  вихідних сигналів приходять сформовані функції 
автоматичного і ручного режиму роботи (DD30-DD31), та заводяться на 
вихідний каскад реалізований на оптопарах (DA16-DA21) (Рис.4.25). 
 
3.7 Розробка методики налагодження схеми. 
 
Для перевірки схеми управління пристроєм розвантаження лінії 
нарізання заготовок на предмет несправності потрібно розробити блок 
діагностики нашого обладнання. Цей блок повинен імітувати сигнали 
спрацювання датчиків накопичувального пристрою і слідкувати за 
виконанням функцій. В нашій схемі 35 датчиків, тому нам знадобиться 35 
перемикачів, що будуть імітувати датчики. Для контролю роботи 
багатотактної схеми управління пристроєм розвантаження лінії нарізання 
заготовок потрібно отримати сигнали від мультиплексорів, що формують 
вихідні функції, та через дешифратор подати їх на цифровий індикатор, який 
буде вказувати в якому стані знаходиться схема на даний момент. 
Так як семисигментний індикатор може показувати лише стан від 1 до 
9, то для відображення схеми в 12 та 13 станах використовуються спеціальні 
символи: 
« [ »  12 стан; 
« ] » – 13 стан.   
76 
 
 
 
1. Засоби та системи контролю розмірів та основних функціональних 
параметрів: Визначено, що автоматичний контроль виграє ключову 
роль у забезпеченні якості продукції в машинобудівній галузі. Огляд 
основних відомостей про автоматичний контроль та вимірювальних 
приладів підкреслює важливість точності та ефективності виробничих 
процесів. 
2. Комплексна автоматизація широкономенклатурного виробництва: 
Перегляд передумов, історії розвитку та соціально-економічних 
аспектів гнучкої автоматизації виробництва підкреслює потребу в 
комплексному підході до впровадження автоматизованих систем. 
Розгляд технічних можливостей та методик створення ГАВ вказує на 
необхідність належного планування та дослідження. 
3. Аналіз вихідних даних та вибір методу реалізації теми проекту: 
Осмислення аналізу вихідних даних та вибір методу реалізації теми 
проекту служить важливим етапом для успішного впровадження 
автоматизованих рішень. Розгляд схеми управління пристроєм 
розвантаження промислової лінії та етапів його розробки (структурної, 
електричної, енергетичної, надійності та методики налагодження) 
вказує на необхідність комплексного підходу до проектування та 
реалізації. 
Кожен з розділів вносить важливий внесок у розуміння сучасних тенденцій та 
вирішення проблем в області автоматизації та контролю у машинобудівній 
промисловості, викреслюючи ключові аспекти та напрями розвитку у 
відповідних сферах. 
  
77 
 
ВИСНОВКИ 
 
Магістерське дослідження засобів автоматизації виробничих ліній 
виявилося ключовим кроком у вирішенні сучасних викликів технологічного 
та економічного характеру. Застосування автоматизованих систем на 
виробничих лініях дозволяє ефективно вирішувати завдання щодо 
підвищення продуктивності, зниження витрат та поліпшення якості 
виробництва. 
Одним із ключових висновків дослідження є те, що впровадження 
систем автоматизації дозволяє суттєво підвищити ефективність виробничих 
ліній. Використання сучасних технологій та алгоритмів дозволяє 
оптимізувати процеси виробництва, раціоналізувати використання ресурсів 
та максимізувати виробничий потенціал. 
Дослідження також підтверджує, що автоматизація виробничих ліній 
сприяє зменшенню витрат, що пов'язані з енергоспоживанням. Застосування 
систем контролю та управління дозволяє точно регулювати енергетичні 
процеси, ураховуючи різноманітні умови та потреби виробництва. 
Важливим аспектом є також підвищення надійності виробничих ліній 
завдяки автоматизації. Системи моніторингу та діагностики дозволяють 
оперативно виявляти та усувати можливі проблеми, що сприяє зниженню 
ризиків аварій та витрат на ремонт. 
У рамках магістерської роботи були досліджені організаційні аспекти 
впровадження автоматизації виробничих ліній. Несмотря на певні витрати на 
впровадження, виявлено, що це інвестиція має потенціал для економії в 
майбутньому через підвищення продуктивності та зменшення витрат. 
Загальний висновок полягає в тому, що дослідження засобів 
автоматизації виробничих ліній є важливим інструментом для оптимізації 
виробничих процесів у сучасних умовах. Результати роботи можуть бути 
використані для розробки та впровадження ефективних стратегій 
78 
 
автоматизації, що сприятимуть підвищенню конкурентоспроможності 
підприємства. 
   
79  
  
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ  
1. Кухарчук В.В., Кучерук В.Ю., Долгополов В.П., Грумінська Л.В.  
Метрологія та вимірювальна техніка. Вінниця: Універсум-Вінниця, 2004. – 
245 с  
2. Володарський Є.Т., Кухарчук В.В., Поджаренко В.О., Сердюк Г.Б. 
Метрологічне забезпечення вимірювань і контролю. –Вінниця: ВДТУ, 
2001. –219с  
3. Лихтциндер Б.Я., Кузнецов В.Н. Микропроцессоры и 
вычислительные устройства в радиотехнике. – К. : Вища школа, 
1988.–272 с.  
4. Попович Н.Г., Ковальчук А.В., Гаврилюк В.А. Электромеханические 
системы автоматизированного электропривода: Учебное пособие.- К.: 
КПИ, 114 с.  
5. Мікульонок І.О. Механічні, гідромеханічні й масообмінні процеси та 
обладнання хімічної технології / І. Мікульонок. с Навч. Посіб. -2-ге 
вид., переробл. і допов. –К.:ІВЦ «Політехніка»,2002. – 304c.  
6. Дробот В.І. Технологія хлібопекарського виробництва. – К.: „Логос», 
2002. – 365 с  
7. Колонтаєвський Ю. П., Сосков А. Г.Промислова електроніка 
тамікросхемотехніка: Навчальний посібник для студентів вищих 
закладів освіти. - К.: Каравела, 2004. – 432 с. 9. Ельперін І. В. 
Автоматизація виробничих процесів:підр./І.В.Ельперін, О. М.  
Пупена, В. М. Сідлецький, С.М. Швед. – К. Вид-во Ліра К,2015.– 378 с.  
10.Основи автоматики та автоматизації навч. посіб. Є.П.Пістун І. Д. 
Стасюк; Нац. ун-т "Львів. політехніка". - Львів, 2014. - 333 c. - 
Бібліогр.: с. 303-304  
 
80  
  
11.Схемотехніка електронних систем: у 3 кн. Кн.3. Мікропроцесори і 
мікро-контролери Підручник. / В.І.Бойко, А.М.Гуржій, В.Я.Жуйков та 
ін.– 2-е вид.– К.: Вища школа, 2014.– 399с.  
12.Методичні вказівки до курсового проекту з деталей машин Розділ 2,3. 
(для студентів напрямку "Інженерна механіка"). Автори: В.С. 
Ісадченко,П.М. Матеко, В.О. Голдобін, – Донецк: ДонНТУ, 2005 г. – 
36 с.  
13.Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей 
машин. "Вибір електродвигуна та визначення вихідних даних для 
розрахунку приводу". Автори: Оніщенко В. П., Ісадченко В. С., 
Недосекін В. Б., - Донецьк:ДонНТУ,2005. – 36 стор  
14.Методичні вказівки до виконання курсового проекту з деталей 
машин. Розділ 3. Проектування валів та їх опор на підшипниках 
кочення/ Автори: О. В. Деркач, О. В. Лукінов,В.Б. Недосєкін, 
Проскуряков С. В. – Донецьк: ДонНТУ,2005.  
15.Моделювння електромеханічних систем: Підручник / Чорний О.П.,  
Луговой А.В., Д.Й.Родькін, Сисюк Г.Ю., Садовой О.В.–Кременчук, 2001. – 
410 с  
16.Бочаров Л.Ю. Стан і перспективи розвитку  мікроелектромеханічних 
систем за кордоном / Бочаров Л.Ю., Мальцев. П.П. - Штучний 
Інтелект, 2019. - №3. – 599-606 с  
17.Васильєв А. Мікросистемна техніка. Матеріали, технології, елементна база 
Васильєв А., Лучинин В., Мальцев П. -Електронні компоненти, 2020. - № 
4. - 3-11 с  
19.Черемісін М.М. Автоматизація обліку та управління електроспоживання / М.М. 
Черемісін .//Харків. – Факт – 2005.  
20.Антоненко В. М. Сучасні інформаційні системи і технології 
управління знаннями : навч. посібник / В. М. Антоненко, С. Д. 
 
81  
  
Мамченко, Ю. В. Рогушина. – Ірпінь : Нац. університет ДПС України, 
2016. – 212 с  
21.Іванов А. О. Теорія автоматичного керування // Підручник. Дніпро: Дніпровська 
політехніка. — 2003. — 250 с  
22.Є. П. І. Д. Стасюк// Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Львів, 
2014.Пістун Основи автоматики та автоматизації: навч. посіб.  — 333 
c. — Бібліогр.: с. 303—304.  
23.Н. П. Деменков Системы автоматического управления на основе   
программируемых логических контроллеров./ Техническая коллекция 
Schneider Electric. // No16, 2008. – 77 с.  
24.Воронін А. М. Інформаційні системи прийняття рішень: навчальний посібник. / 
Воронін А. М., Зіатдінов Ю. К., Климова А. С. − К. :  
НАУдрук, 2016. − 136с
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
