اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی چیست ؟

اتوماسیون صنعتی

با توجه به پیشرفت های سریع فن آوری ، کلیه سیستم های پردازش صنعتی ، کارخانه ها ، ماشین آلات ، امکانات آزمایش و غیره از مکانیزه شدن به اتوماسیون صنعتی روی آورده اند. یک سیستم مکانیزاسیون برای بهره برداری از ماشین های دستی که به آن نیاز دارند ، به مداخله انسان نیاز دارد با تکامل فن آوری های کنترل جدید و کارآمد ، کنترل اتوماسیون رایانه ای با نیاز به دقت ، کیفیت ، دقت و عملکرد فرآیندهای صنعتی هدایت می شود.اتوماسیون گامی فراتر از مکانیزه سازی است که باعث می شود از دستگاه های دارای قابلیت کنترل بالا برای فرآیندهای تولید یا تولید کارآمد استفاده شود.

اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون صنعتی استفاده از دستگاه های کنترلی مانند PC / PLCs / PAC و غیره برای کنترل فرآیندهای صنعتی و ماشین آلات با از بین بردن هرچه بیشتر مداخله کار و جایگزینی عملیات مونتاژ خطرناک با دستگاه های خودکار است. اتوماسیون صنعتی ارتباط نزدیکی با مهندسی کنترل دارد .اتوماسیون اصطلاح گسترده ای است که برای هر مکانیسم که به تنهایی حرکت می کند یا خود دیکته می شود ، اعمال می شود. کلمه “اتوماسیون” از کلمات یونانی باستان خودکار (به معنای ” خود “) Matos (به معنای ” حرکت “) گرفته شده است.

در مقایسه با سیستم های دستی ، سیستم های اتوماسیون از نظر دقت ، قدرت و سرعت کارایی عملکرد برتر را ارائه می دهند.در کنترل اتوماسیون صنعتی ، تعداد گسترده ای از متغیرهای فرآیند مانند دما ، جریان ، فشار ، فاصله و سطح مایع را می توان همزمان حس کرد. تمام این متغیرها توسط سیستم های ریزپردازنده پیچیده یا کنترل کننده های پردازش داده های مبتنی بر رایانه شخصی به دست آمده ، پردازش و کنترل می شوند.

سیستم های کنترل یک بخش اساسی یک سیستم اتوماسیون هستند. انواع مختلفی از تکنیک های کنترل حلقه بسته متغیرهای فرایند را برای پیروی از نقاط تعیین شده تضمین می کنند. علاوه بر این عملکرد اصلی ، سیستم اتوماسیون از توابع مختلف دیگری مانند محاسبه نقاط تعیین شده برای سیستم های کنترل ، راه اندازی یا خاموش کردن کارخانه ، نظارت بر عملکرد سیستم ، برنامه ریزی تجهیزات و غیره استفاده می کند. صنعت امکان تولید سیستم انعطاف پذیر ، کارآمد و قابل اعتماد را فراهم می کند.

سیستم خودکار برای اجرای سیستم های کنترل و نظارت نیاز به محصولات سخت افزاری و نرم افزاری اختصاصی ویژه دارد. در سال های اخیر ، تعداد چنین محصولاتی از فروشندگان مختلفی تهیه شده است که محصولات نرم افزاری و سخت افزاری تخصصی خود را ارائه می دهند. برخی از این فروشندگان زیمنس ، ABB ، AB ، National Instrument ، Omron و غیره هستند.
انواع اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی استفاده از سیستم های کمکی رایانه ای و ماشین آلات است تا عملیات مختلف صنعتی را به شیوه ای کنترل شده انجام دهد. سیستمهای اتوماسیون صنعتی به کارکردهای مختلف بستگی دارند و به دو دسته تقسیم می شوند ، یعنی اتوماسیون فرآیند و اتوماسیون ساخت.

 

اتوماسیون گیاهان فرآیند

در صنایع فرآیندی ، محصول حاصل از بسیاری از فرایندهای شیمیایی مبتنی بر برخی مواد اولیه است. برخی از صنایع دارویی ، پتروشیمی ، صنعت سیمان ، صنعت کاغذ و غیره هستند. بنابراین کارخانه فرآیند به طور کامل تولید می شود تا بتواند از کیفیت بالایی ، تولیدی تر و با اطمینان بالایی از متغیرهای فرآیند بدنی برخوردار باشد.

شکل بالا سلسله مراتب سیستم اتوماسیون فرآیند را نشان می دهد. از لایه های مختلفی تشکیل شده است که اجزای گسترده آن را در یک کارخانه فرآیند نشان می دهد.
سطح ۰ یا کارخانه: این سطح از ماشینهایی تشکیل شده است که به فرآیندها نزدیک هستند. در این روش از حسگرها و محرکها برای ترجمه سیگنالهای موجود از ماشینها و متغیرهای فیزیکی به منظور تجزیه و تحلیل و تولید سیگنالهای کنترل استفاده می شود.
کنترل فرآیند مستقیم: در این سطح ، کنترلرهای اتوماتیک و سیستم های مانیتورینگ اطلاعات فرآیند را از حسگرها بدست می آورند و به همین ترتیب سیستم های محرک را هدایت می کنند. برخی از وظایف این سطح :

  • اکتساب داده ها
  • نظارت بر کارخانه
  • دارا چک میکنه
  • کنترل حلقه باز و بسته
  • گزارش نویسی

اتوماسیون صنعتی برق
کنترل نظارت بر کارخانه: این سطح با تنظیم اهداف یا تنظیم نقاط ، به کنترلرهای اتوماتیک فرمان می دهد. به دنبال تجهیزات کنترل برای کنترل بهینه فرایند است. برخی از وظایف این سطح عبارتند از:

  • عملکرد نظارت بر کارخانه
  • کنترل فرآیند بهینه
  • هماهنگی گیاهان
  • تشخیص عدم موفقیت و غیره

زمانبندی و کنترل تولید: این سطح مشکلات تصمیم گیری مانند تخصیص منابع ، هدف تولید ، مدیریت نگهداری و غیره را حل می کند. وظایف این سطح عبارتند از:

  • اعزام تولید
  • کنترل موجودی
  • نظارت بر تولید ، گزارش تولید و غیره
  • مدیریت کارخانه: این سطح بالاتری از اتوماسیون کارخانه فرآیند است. بیشتر به فعالیتهای تجاری می پردازد تا فعالیتهای فنی. وظایف این سطح شامل :
  • تحلیل بازار و مشتری
  • سفارشات و آمار فروش
  • طرح تولید
  • تعادل ظرفیت و سفارش و غیره
  • سیستم اتوماسیون ساخت

اتوماسیون صنعتی در حوزه ی برق

 

صنایع تولیدی این محصول را با استفاده از ماشین آلات / روباتیک از مواد خارج می کنند. برخی از این صنایع تولیدی شامل نساجی و پوشاک ، شیشه و سرامیک ، مواد غذایی و آشامیدنی ، تهیه کاغذ و غیره هستند. گرایشهای جدید در سیستم های تولیدی در هر مرحله از قبیل دستکاری مواد ، ماشینکاری ، مونتاژ ، بازرسی و بسته بندی از سیستم های اتوماسیون استفاده کرده است. با کنترل رایانه ای و سیستم های رباتیک صنعتی ، اتوماسیون ساخت بسیار انعطاف پذیر و کارآمد می شود.
شکل زیر سلسله مراتب سیستم اتوماسیون ساخت را نشان می دهد که در آن تمام سطوح عملکردی با استفاده از ابزارهای مختلف اتوماسیون به صورت خودکار انجام می شود.

در زیر توضیحی در مورد هر سطح در سلسله مراتب سیستم اتوماسیون ساخت آمده است:
سطح ماشین آلات: در این سطح دستگاه های مختلف سنجش و تحریک روند تولید را کنترل می کنند. این یک ابزار دقیق از کنترل دستگاه است. وظایف این سطح شامل جمع آوری داده ها ، بررسی سیگنال و کنترل دستگاه است.
سطح سلول یا گروه: این سطح اتوماسیون دیگری است که در آن کار گروهی از ماشین آلات درون سلولهای تولیدی با هم هماهنگ می شوند. کنترلرهای مختلف اتوماتیک مانند PLC برای چنین کنترل ماشینها به کار می روند.
فروشگاه طبقه طبقه: این یک سطح اتوماتیک نظارتی است که در آن نظارت و هماهنگی چند سلول تولیدی انجام می شود.
سطح کارخانه: این سطح اتوماسیون فعالیتهای نظارت بر تولید ، کنترل و برنامه ریزی را انجام می دهد و غیره. HMI هایی که در این سطح کار می کنند کنترل همه متغیرهای فرایند تولید را از راه دور تسهیل می کنند.
سطح سازمانی: این سطح کلیه فعالیتهای مربوط به مدیریت مانند برنامه ریزی تولید و برنامه ریزی تولید و غیره را انجام می دهد.

تجهیزات اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی (IA) یک سیستم عامل یکپارچه ، انعطاف پذیر و کم هزینه سیستم است که از تجهیزات و عناصر مختلفی تشکیل شده است که عملکردهای متنوعی مانند سنجش ، کنترل ، نظارت و نظارت مربوط به فرآیندهای صنعتی را انجام می دهد. شکل زیر ساختار اتوماسیون صنعتی را نشان می دهد که عناصر مختلف عملکردی IA را توصیف می کند.

 

عناصر سنجش و تحریک

سنسور یا عناصر سنجش از قبیل جریان، فشار، دما، و غیره را به صورت الکتریکی و یا پنوماتیک تبدیل متغیرهای فرایند فیزیکی. سنسورهای مختلفی شامل ترموکوپل ها ، آشکارسازهای دمای مقاومت (RTDs) ، سنجهای کرنش هستندو غیره از سیگنال های این سنسورها برای تولید ، تجزیه و تحلیل و تصمیم گیری به منظور تولید خروجی کنترل استفاده می شود. با مقایسه متغیر فرآیند سنجش جریان با مقادیر تنظیم شده ، تکنیک های مختلف کنترل برای تولید خروجی مورد نیاز به کار می روند. سرانجام ، کنترل کننده ها خروجی های محاسبه شده را تولید می کنند و به عنوان ورودی سیگنال های برقی یا پنوماتیک به عناصر محرک اعمال می شوند. محرکها سیگنالهای برقی یا پنوماتیک را به متغیرهای فرآیند فیزیکی تبدیل می کنند. برخی از محرک ها شامل شیرهای کنترل ، رله ها ، موتورها و غیره هستند.

دسته ویژه این ابزارها ، سازهای هوشمند هستند که سیستمهای یکپارچه ای برای سنجش یا تحریک عناصر با قابلیت برقراری ارتباط با اتوبوس های میدانی هستند. این دستگاه های هوشمند از یک مدار تهویه سیگنال در داخل تشکیل شده اند و اتصال مستقیم به پیوند ارتباطی در سیستم اتوبوس صنعتی را تسهیل می کنند .

تاریخچه اتوماسیون صنعتی
عناصر سیستم کنترل

این کنترلرهای الکترونیکی مبتنی بر ریزپردازنده یا کامپیوترهای ساده صنعتی هستند که سیگنال های حسگرهای مختلف و همچنین سیگنال های فرمان از سیستم های نظارتی یا اپراتورهای انسانی را می پذیرند . این کنترلرها می توانند سیستمهای کنترل مداوم باشند یا کنترل متوالی / منطق به ساختار ماهیت کنترل بستگی دارد. کنترلر مقادیر سنجش و مقادیر نظارتی را پردازش می کند و به ساختار کنترل بستگی دارد ، خروجی کنترل را به دستگاه های مختلف تحریک کننده تولید می کند.
یک نوع کنترل کنترلی مدرن که در سیستم های اتوماسیون مورد استفاده قرار می گیرد ، کنترل کننده Logic Controller (PLC) است. PLC ها با نرم افزار اختصاصی ارائه شده اند به گونه ای که قادر به برنامه ریزی برای انجام عملیات کنترل مربوطه هستند. PLC ها دارای پردازنده های ناهموار ، دیجیتال I / O ، آنالوگ I / O و ماژول های ارتباطی هستند به گونه ای که می توانند در شرایط محیطی صنعت برای کنترل پارامترهای مختلف فرایند کار کنند.

رابط کاربری انسانی یا رابط اپراتور یک رابط گرافیکی برای اپراتورها است که اطلاعات فرایند از قبیل وضعیت متغیر فرآیند ، نتایج گزارش ورود به پایگاه داده ، تولید سیگنال های زنگ دار و غیره را نمایش می دهد. SCADA یکی از رابط های گرافیکی کاربر است که از راه دور عملیات صنعتی را کنترل می کند. . همچنین ، سیستم های کنترل توزیع شده (DCS) HMI مخصوص خود را برای نمایش گرافیکی پارامترهای مختلف صنعتی ارائه می دهند.

عناصر کنترل نظارت

کنترل نظارت کنترل سطح بالاتری را بر روی کنترلرهای اتوماتیک انجام می دهد که کنترل بیشتر سیستم های زیر سیستم را نیز انجام می دهد. عناصر اصلی این سطح رایانه های شخصی ایستگاه فرایند و رابط های ماشین آلات انسانی هستند. این رایانه های شخصی ایستگاه فرایند وظیفه هایی مانند محاسبه های نقطه تنظیم ، نظارت بر عملکرد ، تشخیص ، راه اندازی ، خاموش کردن و سایر موارد اضطراری را بر عهده دارند.

رابط کاربری انسانی یا رابط اپراتور یک رابط گرافیکی برای اپراتورها است که اطلاعات فرایند از قبیل وضعیت متغیر فرآیند ، نتایج گزارش ورود به پایگاه داده ، تولید سیگنال های زنگ دار و غیره را نمایش می دهد. SCADA یکی از رابط های گرافیکی کاربر است که از راه دور عملیات صنعتی را کنترل می کند. . همچنین ، سیستم های کنترل توزیع شده (DCS) HMI مخصوص خود را برای نمایش گرافیکی پارامترهای مختلف صنعتی ارائه می دهند.

مزایای اتوماسیون صنعتی

تولیدکنندگان در چشم انداز امروزی رقابت جهانی با چالش های بسیاری روبرو هستند. برخی از این چالش ها شامل محیط های سخت تولید ( در دنیایی است که به طور فزاینده ای روی ایمنی متمرکز شده است – و به درستی از این رو ) ، زنجیره های عرضه به طور فزاینده پیچیده ، مطابق با آخرین استانداردهای کارآمد در مصرف انرژی و رقابت با شرکت هایی که هزینه های بسیار کمی دارند.
بسیاری از این دلایل تولید کنندگان را به سمت اتوماسیون صنعتی سوق می دهند. مزایای استفاده از اتوماسیون صنعتی عبارتند از:

  • افزایش بهره وری نیروی کارکیفیت محصول بهبود یافته
  • کاهش نیروی کار یا هزینه تولید
  • وظایف دستی معمول را کاهش می دهد
  • ایمنی بهبود یافته
  • کمک حذف نظارت
  • افزایش بهره وری نیروی کار

اتوماسیون با تولید بازده بیشتر برای یک کار نیروی کار داده ، نرخ تولید را افزایش می دهد. برای کارگران انسانی امکان ندارد ساعات طولانی کار کنند بدون اینکه دقت را از دست بدهند. از طرف دیگر ، بدون به خطر انداختن درستی ، سیستم های کنترل خودکار قادر به کار برای ساعتهای طولانی هستند. از این رو افزایش بهره وری و کارآیی در هر ساعت از ورود نیروی کار.

اتوماسیون

کیفیت محصول بهبود یافته

یکی از مهمترین مزایای اتوماسیون این است که کاهش نرخ نقص کسری. با عملکرد دستی فرایند تولید ، ممکن است سازگاری در مشخصات کیفیت محصول ایجاد شود. اما سیستم اتوماسیون عملیات را با انطباق بیشتر و یکنواختی با مشخصات کیفیت انجام می دهد. با استفاده از سیستم های اتوماسیون ، فرایندهای صنعتی در تمام مراحل کنترل و کنترل می شوند تا محصول نهایی کیفی تولید شود.

کاهش نیروی کار یا هزینه تولید

سیستم های خودکار به صنایع کمک می کنند تا در طولانی مدت با جایگزینی ماشین آلات اتوماتیک به جای نیروی انسانی صرفه جویی زیادی را انجام دهند تا هزینه تولید واحد کاهش یابد. تجهیزات اتوماسیون در حال اجرا یکنواخت و یکنواخت ۷ ۲۴ ۲۴ not نه تنها بهره وری را افزایش می دهد ، بلکه منجر به بازده عالی سرمایه گذاری با صرفه جویی در حقوق ، هزینه های نیروی کار ، بازنشستگی و هزینه های کارمندان می شود. سیستم خودکار نیز با جایگزین کردن عملیات خودکار در محل کار ، کمبود نیروی کار را کاهش می دهد.

 

وظایف دستی روتین کاهش یافته است

در بسیاری از کاربردهای صنعتی ، متغیرهای فرآیند مانند دما ، سطح مایع ، فشار و غیره برای حفظ سطح مجموعه خود به صورت دوره ای به عنوان یک کار معمول مورد بررسی قرار می گیرند. بنابراین یک سیستم اتوماسیون با استفاده از سیستم های کنترل حلقه بسته وضعیت کار خودکار را ایجاد می کند.

 

ایمنی بهبود یافته

با انتقال یک سیستم خودکار ، با انتقال کارگر از محل مشارکت فعال در فرآیند به نقش نظارت ، کار ایمن تر می شود. دستگاه های خودکار قادر به کار در محیط های خطرناک و سایر محیط های شدید هستند. همچنین ، این سیستم ها به جای کارگران انسانی بویژه در شرایط تهدید کننده زندگی (شرایط شیمیایی و درجه حرارت بالا) از ربات های صنعتی به جای کارگران انسانی استفاده می کنند. بنابراین یک سیستم اتوماسیون صنعتی از تصادفات و صدمات کارگران جلوگیری می کند.

فواید اتوماسیون صنعتی

کمک به نظارت از راه دور

برای نظارت بر راحت و مسافت طولانی و کنترل متغیرهای فرآیند ، بسیاری از عملیاتهای صنعتی باید از راه دور کنترل شوند. در چنین مواردی ، سیستم های خودکار ارتباط ارتباطی بین منطقه فرآیند و ناحیه نظارت (نظارت و کنترل) ایجاد می کنند و از این طریق به اپراتورها امکان کنترل و نظارت بر فرایندهای صنعتی را از یک مکان دورافتاده فراهم می کنند. بهترین نمونه این ریموت کنترل خودکار شبکه برق است .

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *