اتوماسیون صنعتی, مقالات
اتوماسیون صنعتی و انواع آن
دی
اتوماسیون صنعتی چیست | انواع اتوماسیون صنعتی
فهرست محتوا
- اتوماسیون صنعتی چیست؟
- چرا اتوماسیون صنعتی؟ (مزایای سیستم اتوماسیون)
- سلسله‌مراتب سیستم اتوماسیون صنعتی
- انواع سیستم‌های اتوماسیون صنعتی
- اتوماسیون ثابت یا سخت
- اتوماسیون برنامه‌نویسی شده
- واتوماسیون نرم یا انعطاف‌پذیر
رقابت‌های امروزی برای تقاضاهای صنعتی با کیفیت روز به روز در حال افزایش‌است و سازگارترین محصولات باید دارای رقابتی‌ترین قیمت باشند. اتوماسیون صنعتی
برای حل این چالش صنایع مختلف طراحی‌ها و تکنیک‌های تولید مجتمع موازی مختلف را بااستفاده از دستگاه‌های‌خودکار در نظرمی‌گیرند.
یکی از جنبش‌های تأثیرگذار و مهم برای حل چالش فوق اتوماسیون صنعتی‌است.
اتوماسیون صنعتی کیفیت محصول، اتکاپذیری و نرخ تولید آن را افزایش‌می‌دهد و در عین حال بااستفاده از تکنیک‌ها و سرویس‌های جدید و نوآورانه هزینه‌های طراحی و تولید راکاهش می‌دهد.
اتوماسیون صنعتی چیست؟
واتوماسیون یک گام فراتر از مکانیزاسیون‌است، که از یک مکانیسم ماشینی خاص به کمک اپراتورانسانی برای انجام یک‌کار استفاده می‌کند.
مکانیزاسیون عملیات دستی کاربااستفاده از ماشین‌های قوی‌است که نیازمند تصمیم‌گیری انسانی‌است.
از طرف دیگر، اتوماسیون درگیری‌انسانی را بااستفاده از دستورات برنامه منطقی و ماشین‌های قدرتمند جایگزین‌می‌کند.
اتوماسیون صنعتی یعنی جایگزینی با کامپیوترها و ماشین‌ها با تفکرانسانی. کلمه اتوماسیون به معنی خود تصمیم‌گیری،
و یا حرکت‌خودکار مکانیسم است، که از کلمه‌های یونانی Auto و Matos گرفته شده‌است، Auto یعنی خود و Matos نیز یعنی حرکت.
به صورت خلاصه، اتوماسیون صنعتی را می‌توان به این صورت تعریف کرد: استفاده‌از تکنولوژی ها و دستگاه‌های کنترل‌خودکار که باعث
عملیات و کنترل‌خودکار فرآیندبدون مداخله انسانی‌شده و نسبت به کنترل دستی به عملکرد بسیار خوبی دست پیدامیکند.
این دستگاه‌های اتوماسیون PLC، PC، PAC وغیره می‌شود. تکنولوژی‌ها سیستم‌های ارتباطیِ مختلفی‌می‌شود.
شکل فوق اتوماسیون نیروگاهی برق را نشان‌می‌دهد که برای دستیابی به عملیات اقتصادی، ایمن و زیست‌پذیر توسط زیمنس ارائه شده‌است.
این سیستم اتوماسیون مجتمع کل (TIA) فراهم می‌کند، و تمام قسمت‌های نیروگاه را با دستگاه کنترل، سنسورهای میدانی و دستگاه‌های محرک بهینه‌ای‌خودکار می‌کند.
در این اتوماسیون، ماژول‌های SIMATIC (PLCها) برای دستگاه‌های کنترل و WinCC نیز به عنوان رابط گرافیکی موثر به کار رفته‌است.
چرا اتوماسیون صنعتی (مزیت‌های سیستم اتوماسیون)
-
افزایش بهره‌وری
اتوماسیون تولید یا کارخانه یافرآیند باعث‌می‌شود نرخ تولید با کنترل بهتر افزایش یابد.
اتوماسیون همچنین باکاهش زمان اسمبلی به ازای هر دستگاه و افزایش کیفیت تولید، در تولید انبوه بسیار کمک‌کننده‌است.
بنابراین، با نیروی کار وارد شده مشخص خروجی بسیار زیادی فراهم می‌کند.
-
هزینه عملیات بهینه
یکپارچه‌سازی‌فرآیند‌های مختلف در صنعت با ماشین‌های خودکار، به حداقل رسانی زمان چرخه‌ها و تلاش‌ها، و
بنابراین، کاهش‌نیاز به نیروی کارانسانی. بر این اساس، سرمایه‌گذاری بر روی کارمندان با اتوماسیون‌کاهش پیدامیکند.
-
بهبود کیفیت محصول
چون اتوماسیون درگیری انسانی راکاهش می‌دهد، احتمال خطاهای انسانی نیز حذف می‌شوند.
یکپارچگی و کیفیت محصول‌با اطمینان بیشتری به دست می‌آید، که با کنترل وفق‌پذیر و نظارت برفرآیند صنعتی در تمام مراحل از شروع به کار محصول‌تا محصول نهایی انجام‌می‌شود.
-
کاهش بررسی‌های روتین
اتوماسیون به صورت کامل نیاز به بررسی دستی پارامترهای فرآیندی مختلف را کاهش‌می‌دهد.
بااستفاده از فناوری‌های اتوماسیون، فرآیند‌های صنعتی به صورت‌خودکار با متغیرهای‌فرآیندی مطابقت پیدا می‌کنند و مقادیر مطلوب را بااستفاده از تکنیک‌های کنترل حلقه بسته به دست می‌دهند.
-
افزایش سطح ایمنی
اتوماسیون صنعتی سطح ایمنی پرسنل را با جایگزینی آن‌ها با ماشین‌های خودکار در شرایط کاری خطرناک افزایش‌می‌دهد.
به صورت سنتی، روبات‌های صنعتی و دستگاه‌های روباتیک در مکان‌های خطرناک نصب می‌شدند.
سلسله‌مراتب سیستم اتوماسیون صنعتی
سیستم‌های اتوماسیون صنعتی طبیعت پیچیده‌ای دارند، و دستگاه‌های زیادی به صورت همگام با فناوری‌های اتوماسیون کارمی‌کنند.
شکل زیر آرایش سلسله‌مراتب سیستم اتوماسیون را که از سطوح مختلفی تشکیل شده‌است نشان‌می‌دهد.
سطح میدانی
پایین‌ترین سطح اتوماسیون است که دستگاه‌های میدانی مانند سنسورها و محرک‌هامی‌شود.
اصلی‌ترین کار این دستگاه‌های میدانی انتقال داده فرآیند‌ها و ماشین‌ها برای تحلیل و نظارت به سطح بالاتراست.
این مرحله همچنین کنترل پارامترهای فرآیندی از طریق محرک‌ها می‌شود. برای مثال، این سطح را می‌توانیم چشم‌ها و بازوهای یک فرآیند تعریف کنیم.
سنسورها پارامترهای زمان زنده مانند دما، فشار، جریان، سطح وغیره را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند.
این داده‌های سنسور به کنترلر ارسال می‌شوند که پارامترهای زمان زنده تحت نظارت و تحلیل قرار بگیرد.
برخی از این سنسورها ترموکوپل، سنسورهای مجاورت، RTDها، جریان‌مترها وغیره‌می‌شود.
از طرف دیگر، محرک‌ها سیگنال‌های الکتریکی (از کنترلر) را به روش‌های مکانیکی تبدیل کرده و فرآیند را کنترل می‌کنند.
شیرهای کنترل جریان، شیرهای سلونوئید، محرک‌های پنوماتیک، رله‌ها، موتورهای DC و سروو موتورها نمونه‌هایی از محرک‌ها هستند.
سطح کنترل
این سطح از دستگاه‌های اتوماسیون مختلفی مانند ماشین‌های CNC، PLCها وغیره تشکیل شده‌است، که نیازمند پارامترهای مختلف از سنسورهای مختلف‌است.
کنترلرهای خودکاربر اساس سیگنال‌های سنسور پردازش شده و برنامه یا تکنیک کنترلی محرک‌ها را راه‌اندازی‌می‌کند.
کنترلرهای منطق برنامه‌ای (PLC)
وسیع‌ترین کنترلرهای صنعتی قدرتمند هستند که می‌توانند بر اساس ورودی سنسورها عملکردهای کنترلی خودکاری به‌دست آوردند.
این سیستم از ماژول‌های مختلفی تشکیل شده‌است، مانند CPU، I/O آنالوگ، I/O دیجیتال و ماژول‌های ارتباطی.
این سیستم به اپراتور اجازه می‌دهد یک تابع کنترلی یا استراتژی ایجاد کرده و چند فرآیند یا عملیات خودکار مشخص را انجام دهد.
سطح کنترل تولید و سرپرستی
در این سطح دستگاه‌های‌خودکار و سیستم نظارت، کنترل و مداخله را تسهیل‌می‌کند،
مانند رابط ماشین با انسان (HMI)، نظارت بر پارامترهای مختلف، تنظیم اهداف تولید، آرشیو تاریخی، استارت و خاموشیِ ماشین وغیره.
اکثر اوقات در این سطح از سیستم کنترل توزیع (DCS) یا از HMIهای کنترل سرپرستی و دریافت داده (SCADA) استفاده‌می‌شود.
سطح اطلاعاتی و شرکتی
این بالاترین سطح اتوماسیون صنعتی است که کل سیستم اتوماسیون را کنترل‌می‌کند.
کار این سطح طراحی تولید، تحلیل بازار و مشتری، سفارش‌ها و فروش‌ها وغیره‌است. پس بیشتر به فعالیت‌های تجاری مربوط می‌شود نه جنبه‌های فنی.
همچنین شبکه‌های ارتباطی صنعتی در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی بیشتر از هر چیزی مهم هستند، شبکه‌ای که اطلاعات را از یک سطح به سطح دیگر منتقل می‌کند.
پس این قطعات در تمام سطوح سیستم وجود داشته و جریان پیوسته‌ای از اطلاعات را فراهم‌می‌کند.
این شبکه ارتباطی می‌تواند در هر سطح متفاوت باشد. برخی از شبکه‌ها RS485، CAN، DeviceNet، باس میدان پایه، Profibus و غیره هستند.
از سلسله‌مراتب بالا می‌توان به این نتیجه رسید که جریان اطلاعاتی پیوسته‌ای از سطح بالا به پایین و بالعکس وجود دارد.
اگر این را به صورت‌گرافیکی در نظر بگیریم، مانند هرمی خواهد بود که در آن هرچقدر بالاتر می‌رویم اطلاعات انباشته‌تر می‌شود و هرچقدر پایین می‌رویم اطلاعات دقیق‌تری در مورد فرآیند به دست‌می‌آوریم.
انواع سیستم‌های اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون ثابت یا سخت
این نوع اتوماسیون برای انجام عملیات‌های تکراری و ثابت استفاده می‌شود، که نرخ تولید بالایی به دست آید.
در این نوع اتوماسیون از تجهیزات اختصاصی یا ویژه برای خودکارسازی توالی ثابتی از عملیات‌های پردازشی و اسمبلی استفاده‌می‌کند.
پس از به کار گیری، تغییر آن و یا تغییر طرح محصول‌بسیار دشواراست.
بنابراین برای ارائه تنوع‌محصول انعطاف‌پذیری نخواهد داشت، اما با نرخ تولید بالاتر وکاهش هزینه واحد بهره را افزایش‌می‌دهد.
برخی از این سیستم‌های خودکارناقل‌ها، دستگاه‌های‌نقاشی و رنگ‌رزی، و فرآیند تقطیر هستند.
اتوماسیون برنامه‌ای
در این اتوماسیون، دسته خاصی از تغییرات‌محصول و عملیات‌های فرآیند اسمبلی را می‌توان با اصلاح برنامه تجهیزات اتوماسیون اصلاح کرد.
این نوع اتوماسیون برای فرآیند‌های تولید انبوه مفیداست که در آن حجم تولید متوسط به بالاست.
اما در این حالت، تغییر و پیکربندیِ سیستم برای محصول یا توالی عملیات‌های جدید سخت‌است. بنابراین، محصول جدید یا پیکربندیِ مجدد عملیات‌های متوالی نیازمند تنظیمات طولانی‌مدت‌است.
نمونه‌هایی از این سیستم اتوماسیون عبارتند از ماشین‌های کنترل عددی، میل‌های کاغذی، میل‌های رول استیل، روبات‌های صنعتی و غیره.
اتوماسیون انعطاف‌پذیر
این سیستم اتوماسیون تجهیزات کنترل خودکار به‌دست می‌دهد که برای تغییرات طراحی محصول انعطاف‌پذیری بسیار زیادی دارد.
این تغییرات را می‌توان به سرعت از طریق دستورات ارائه شده به شکل کد توسط اپراتورهای‌انسانی انجام داد.
این نوع اتوماسیون به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد محصولات مختلفی را با بازه‌های مختلفی با ترکیب فرآیند‌های‌تولید، تولید کند، نه فرآیند‌های جداگانه.
چند نمونه از این سیستم‌های اتوماسیون عبارتند از خودروهای هدایت خودکار، اتومبیل، و ماشین‌های CNS چند منظوره.
مقالات مرتبط :
سیستم اسکادا (SCADA System) چیست و چه کاربرد هایی دارد
PLC چیست و کاربرد ها و انواع PLC ها
لینک زبان اصلی مقاله:
What is Industrial Automation | Types of Industrial Automation