9 клас 04.03.2024 Використання комп’ютерної техніки в сучасних технологічних процесах
9 клас 04.03.2024
ТЕМА: Використання комп’ютерної техніки в сучасних технологічних процесах
I. Актуалізація опорних знань
- 1. Як розвиток інформаційних технологій впливає на виробничі процеси?
- 2. Назвіть приклади використання інформаційних технологій для керування побутовими процесами.
II. Вивчення нового матеріалу
Сучасне життя, зокрема його ділову та повсякденну складові, важко уявити без використання комп’ютерної техніки, адже жодне підприємство не обходиться без допомоги комп’ютерів. Усі повторювані щоденно операції зберігання даних, оформлення документів, побудови графіків, таблиць, штатних розписів, створення рекламної продукції передбачають застосування електронних обчислювальних машин. Швидкими темпами розвивається та вдосконалюється комп’ютерна техніка в усіх сферах людської діяльності. Найхарактерніше це для таких ключових галузей, як промисловість, медицина, освіта тощо.
Постійно зростає рівень застосування комп’ютерних технологій у медицині, з’являється дедалі більше нових медичних програм, а складні сучасні дослідження в цій сфері неможливі без застосування обчислювальної техніки. До таких досліджень можна зарахувати комп’ютерну томографію, томографію з використанням явища ядерно-магнітного резонансу.
Ми можемо отримувати дистанційну освіту й об’єднуватися у групи за професійними, соціальними або культурними інтересами.
Однак у побутовий кондиціонер не можна вмонтувати системний блок звичайного персонального комп’ютера. І в складі так званого смарт-телевізора ми не знайдемо окремого персонального комп’ютера в його звичайному вигляді. Автоматизація такого роду техніки стала можливою значною мірою завдяки винайденню мікропроцесора і створенню мікропроцесорних систем.
Мікропроцесори (мікроелектронні програмовані пристрої) і мікроконтролери широко використовуються в побутовій техніці, медичних приладах, автомобільній електроніці, системах керування ліфтами, телефонах, аерокосмічній та військовій промисловості і, звичайно ж, у промисловому виробництві (мал. 1).
Мал. 1. Сфера застосування мікроконтролерів
Ще один тип мікропроцесорних пристроїв, що за останні 30...40 років зайняли свою ринкову нішу, - так звані програмовані логічні контролери. їх використовують у промисловому виробництві для керування складними об’єктами технологічного процесу.
Програмований логічний контролер (ПЛК) - це спеціалізована мікропроцесорна система, що використовується для автоматизації технологічних процесів та загальнопромислових установок і комплексів (конвеєрів, підйомних кранів, подрібнювачів, млинів, класифікаторів, змішувачів, пакувальників, робототехнічних та гнучких виробничих комплексів тощо).
Фактично ПЛК - це міні-комп’ютер у спеціальному конструктивному виконанні, який може застосовуватись у несприятливих умовах зовнішнього середовища (мал. 2, а). Для створення програм для ПЛК використовують спеціальні «інженерні» мови програмування, зрозумілі спеціалістам різного профілю: електрикам, механікам, технологам, операторам, - які можуть моніторити процес за допомогою панелей візуалізації (мал. 2, б).
Мал. 2. Технічні засоби автоматизації: а - програмовані логічні контролери; б - панелі візуалізації
На малюнку 3 показано систему автоматизації роботи насосної станції. Візуальний контроль здійснюється за допомогою мобільного телефона через SMS-повідомлення. Для забезпечення мобільного зв’язку з контролером використовують GSM-модем.
Мал. 3. Система автоматизації насосної станції за допомогою ПЛК
Також ПЛК можуть бути застосовані для створення мікроклімату в тепличному господарстві, на птахофабриках, тваринницьких фермах тощо.
Автоматизація технологічних процесів. Основним завданням сучасної промисловості є зростання матеріального рівня життя людей, чому сприяє застосування автоматизації технологічних процесів.
Це вищий рівень розвитку машинної техніки, коли регулювання й управління виробничими процесами здійснюються без участі людини, а лише під її контролем.
Автоматизація виробництва — процес, за якого функції управління й контролю виконують прилади та автоматичні пристрої.
Переваги автоматизації виробництва
Запровадження автоматизації на виробництві дає змогу значно підвищити продуктивність праці, забезпечити стабільну якість продукції, що випускається, зменшити кількість працівників, зайнятих у різних сферах виробництва, тощо. Сучасний стан розвитку автоматизації виробництва привів до появи якісно нової системи технологічних машин з керівними засобами, що базуються на застосуванні електронних обчислювальних машин, програмованих логічних контролерів та інших інтелектуальних засобів вимірювання і контролю.
Мал. 4. Автоматизовані лінії з виробництва: а) триплексу (багатошарового скла); б) зерносумішей; в) будматеріалів
Роботизація технологічних процесів.
Складовою частиною автоматизації та розвитку підприємств є роботизація.
Для сучасного виробництва потрібно чимало механічних рук роботів — для завантаження й транспортування різноманітних штучних об’єктів, виконання зварювальних процесів, контролювання продукції тощо. Промислові роботи створені на основі кібернетики, тобто на базі найпрогресивніших методів науки й техніки.
Робот — автоматичний пристрій, створений за принципом живого організму і призначений для виконання виробничих та інших операцій, який діє за заздалегідь закладеною програмою та отримує інформацію про зовнішній світ від датчиків.
Мал. 5. Зварювальний робот
Мал. 6. Роботизована техніка на заводі Volkswagen
На етапі роботизації неабиякого значення набуває створення групових технологічних процесів виготовлення деталей і складання виробів, що дає змогу істотно зменшити уривчастість виробничих процесів, поліпшити завантаження робочих місць. Застосування прогресивного інструменту і нових методів обробки дає можливість скоротити основний (машинний) час обробки для більшості операцій.
Складовою промислових роботів є маніпулятор, призначений для імітації рухів і робочих функцій руки людини. Ним керує оператор, або він діє автоматично.
Зазвичай роботи запрограмовані на виконання завдань, які не може виконати людина. Як правило, це праця з отруйними речовинами або в небезпечному для життя людини середовищі. Роботи мають справу з радіоактивними матеріалами, працюють під водою, досліджують поверхні інших планет.
- Уперше термін «робот» ужив чеський письменник Карел Чапек у своїй п’єсі «R.U.R» на початку XX ст., називаючи так механічних людей.
- Перший проект людиноподібного робота розробив близько 1495 р. Леонардо да Вінчі, записи якого містили детальні креслення механічного лицаря, здатного сидіти, рухати головою та руками і відкривати забрало.
- Першого робота-андроїда, що грає на флейті, створив у 1738 р. французький механік і винахідник Жак де Вокансон.
- У 2017 р. в Дубаї почали працювати перші роботи-поліцейські, які виконують обов’язки співробітників поліції на місцях у певних ситуаціях.
Також існує безліч типів роботів, здатних вирішити різні повсякденні завдання та допомогти людині впоратися з побутовими домашніми справами. До таких пристроїв належать робот-мийник вікон, робот-пилосос, робот-газонокосарка, робот-чистильник басейнів, робот-офіціант, робот для моніторингу будинку, робот-очищувач повітря тощо.
Мал. 7. Робот-мийник вікон
Мал. 8. Робот-пилосос
Батьком робототехніки вважають американського письменника-фантаста Айзека Азімова (1920-1992). Саме він у своєму оповіданні «Я, робот» (1941) сформулював три так звані закони робототехніки — обов'язкові «правила поведінки» для роботів, які є наскрізною темою його оповідань:
- 1. Робот не може заподіяти шкоду людині або своєю бездіяльністю дозволити, щоб людині було заподіяно шкоду.
- 2. Робот повинен підкорятися наказам людини, окрім тих, які суперечать першому пункту.
- 3. Робот повинен захищати самого себе, якщо тільки його дії не суперечать першому і другому пунктам.
Письменник вигадав особливу професію робопсихолога — спеціаліста, який на основі трьох законів робототехніки інтерпретує поведінку роботів. Айзеку Азімову також належить термін «робототехніка» (англ. Robotics), який переріс сферу наукової фантастики й увійшов у реальне життя.
Наприкінці свого життя в романах із циклу «Заснування» Азімов запровадив четвертий, або нульовий закон робототехніки:
«Робот не може заподіяти своїми діями чи бездіяльністю шкоду людству».
Останнє покоління роботів представлене пристроями зі штучним інтелектом, які можуть діяти розумно без втручання людини.
До негативних факторів роботизації виробництва можна віднести:
- відсутність позитивного економічного ефекту;
- недостатньо високу надійність роботизованих комплексів;
- значні витрати праці на створення математичного та програмного забезпечення.
Неабияку роль комп’ютерні технології відіграють у медицині, де за їх допомогою створюють різні віртуальні моделі розвитку захворювань та величезні бази інформації, на підставі яких винаходять нові лікарські препарати.
Те, що сьогодні наука, — завтра техніка.
Едвард Теллер, американський фізик
У вашу скарбничку
Мікроконтролер - це спеціалізований мікроелектронний програмований прилад, призначений для використання в керуючих пристроях, системах передачі даних та системах керування технологічними процесами.
Мікропроцесор - це мікроелектронний програмований пристрій, призначений для обробки інформації та керування процесами обміну цією інформацією у складі мікропроцесорної системи (комп’ютера).
III. Запитання для самоконтролю
- 1. Назвіть приклади використання комп’ютерів у різних видах технологічних процесів.
- 2. Які особливості використання інформаційних технологій порівняно з традиційними?
IV. Домашнє завдання
Опрацювати новий матеріал. Відповісти на питання(УСНО!).
Практична творча робота (на 12 балів) : Придумати новий автоматичний пристрій, який допомагав би виконувати домашні обов’язки.
Відповіді надсилайте на ел.
адресу irina.кеfala@gmail.com
Не забувайте вказувати число виконаної роботи, прізвище і клас.
Чекаю на письмові роботи, які не передали на перевірку. Виконання домашніх робіт на особливому контролі.
Коментарі
Дописати коментар