اتوماسیون صنعتی چیست؟

در عصر تکنولوژی و دیجیتال محور امروزی رقابت فزاینده‌ ای برای عرضه محصولات بهتر و با کیفیت بیشتر در بین شرکتها و صنعت های مختلف رخ داده است. کیفیت بالا و در عین حال قیمتهای مناسب برای رقابت در بازار محصولات به یکی از ویژه‌ ترین چالشهای مدیران کسب و کارها و صنایع بدل شده است. از همین رو، بسیاری از واحدهای صنعتی کوچک و بزرگ در حال تلاش هستند تا با استفاده از علم روز و  جدید و طراحی محصولات همگام با نیاز روز، به سیستم‌ های خودکار شده رو بیاورند.

معرفی اتوماسیون صنعتی نقش زیادی در تولید به روش امروزی دارد و تقریباً تولید به این شیوه، بدون آن غیرممکن است. ابزاری مثل PLC زیمنسیکی از تکنولوژی‌ های روزآمد برای تشکیل این سیستم است. صاحبان صنایع به دلایل مختلفی مانند افزایش کیفیت کالاها ، افزایش قابلیت اطمینان محصول و بالابردن حجم تولید فرایند کاری خود را به سمت اتوماسیون سوق می دهند. اتوماسیون صنعتی فرایندی برای تولید اتوماتیک، با حداقل دخالت نیروی انسانی است که در آن‌ ترکیبی از مواد، تبدیل به محصول نهایی می‌شوند. از زمان شروع انقلاب صنعتی  محققان همواره توجه زیادی به توسعه تکنیک‌های پیچیده جهت اتوماتیک کردن فرایند تولید کرده اند.

به دلیل پیشرفت سریع تکنولوژی، کلیه سیستم‌ های پردازش صنعتی، کارخانه‌ها، ماشین‌ آلات، تجهیزات آزمایش و غیره، از مکانیزاسیون به اتوماسیون تبدیل شدند. برای پاسخ به این سوال که اتوماسیون صنعتی چیست، بهتر است در ابتدا بگوییم سیستم های مکانیزه چه نیازمندی هایی دارند؟

یک سیستم مکانیزه برای کار با ماشین‌آلات دستی به مداخله انسان نیاز دارد. همزمان با تکامل فن‌آوری‌ های دستگاه‌های کنترلیِ جدید و کارآمد، اتوماسیون به شکل کنترل رایانه‌ای به علت دقت، کیفیت و عملکرد بالای فرآیندهای صنعتی، انجام می‌شود.

اتوماسیون صنعتی گامی فراتر از مکانیزاسیون است که از دستگاه‌های با قابلیت کنترل بالا برای تولید کارآمد یا فرآیندهای تولید استفاده میکند.

از زمان انقلاب صنعتی در انگلیس، همیشه تلاش قابل توجهی برای توسعه تکنیک‌های پیچیده به منظور کمک به افرادی که وظایف مختلف تولیدی دارند، وجود داشته است.

یک فرآیند تولید صنعتی شامل مجموعه‌ای از ماشین‌آلات است که از طریق آن‌ها ترکیبی از مواد اولیه عبور کرده و به محصول نهایی تبدیل می‌شود.

در اینجا، اصطلاح “ماشین” می‌تواند مانند موتور، مته، نوار نقاله و غیره باشد که تحت دستگاه‌های الکترومکانیکییا ماشین‌های شیمیایی مانند کوره‌ها‌، سیستم‌های احتراق شیمیایی و غیره قرار می‌گیرند.

امروزه اتوماسیون صنعتی فرایند تولید در صنایع را به دست گرفته است. به‌‌ نحوی که تصور یک خط تولید بدون سیستم‌های اتوماسیون بسیار دشوار است.

چندین عامل وجود دارد که منجر به اجرای سیستم اتوماسیون در تولیدات صنعتی می‌شود. مانند نیاز به محصولات با کیفیت بالا، انتظارات زیاد در وجود قابلیت اطمینان در محصول، تولید در حجم زیاد و غیره.

تاریخچه اتوماسیون صنعتی

برای اولین بار در سال ۱۹۱۳  شرکت فورد توانست در یکی از خطوط تولید مونتاژ خود از اتوماسیون استفاده کند و به همین دلیل در تاریخچه اتوماسیون فورد جزو پیش روهای این عرصه محسوب می شود. البته قبل از آن نیز مهندسان و کارشناسان این مجموعه بر روی اتوماسیون تحقیقکرده بودند.

استفاده از تکنولوژی های جدید در فرایند تولید ومونتاژ در کارخانه فورد موجب شده که این شرکت در طول مدت کوتاهی به سود و موفقیت های چشمگیری دست پیدا کند. شرکت فورد با استفاده از اتوماسیون برای اولین بار توانست فرایند مونتاژ یکخودرو را از ۱۲ ساعت به ۱ ساعت نیم برسانند که این در آن سالها یک موفقیت بسیار خوب در صنعت خودروسازی به حساب می آمد.

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون صنعتی به مجموعه فناوری‌هایی گفته می‌شود که با استفاده از سیستم‌ها و دستگاه‌های کنترلی مانند نرم‌افزار‌های رایانه‌ای و رباتیک، امکان خودکار کردن فرآیندها و ماشین‌آلات صنعتی را بدون نیاز به اپراتورهای انسانی فراهم می‌کند.

اتوماسیون صنعتی احتمال خطای انسانی را از بین می‌برد، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، باعث صرفه‌جویی در وقت و عملکرد بالاتر می‌شود.

اتوماسیون صنعتی فرآیندی است که بر پایه برنامه‌نویسی منطقی و کاهش مداخله انسان در تصمیم‌گیری ها طراحی شده است. در اتوماسیون صنعتی فرآیند فرماندهی دستی با کمک تجهیزات مکانیزه شده، کار با ماشین‌آلات و سایر تجهیزات صنعتی ساده‌تر می‌شود.

تعریف دقیقتر اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی معادل کنترل و هدایت دستگاهی به صورت خودکار است. هدف از کنترل اتوماتیک تولید، رسیدن به اتوماسیون کامل است اما به دلایل مختلف این کار قابل انجام نیست. عموماً از سیستم‌های نیمه خودکار که کنترل بخشی از دستگاه به دست نیروی انسانی است، استفاده می‌شود.

قبل از ظهور اتوماسیون کارخانه‌های تولیدی از بخش‌های مجزا تشکیل می‌شدند که کاملاً جدا از هم فعالیت کرده و ارتباطات بین دستگاه‌ها توسط اپراتورها انجام می‌شده است. این شکل تولید دردسرهای بسیاری داشته و محدودیت‌های فراوانی دارند. هدف اصلی اتوماسیون ها افزایش راندمان و بهره وری تولید است.

هماهنگی و تناسب میان دستگاه‌ها و ربات‌ها و ایجاد شبکه در نظام تولید با استفاده از فنون اتوماسیون پدید می‌آیند. این فناوری ها می تواند در قالب حسگر ها و اینترنت اشیا باشد که از طریق آنها کل سیستم تولیدی به صورت یکپارچه با هم ادغام شده و تخصیص منابع به بهترین شکل انجام می شود.

اتوماسیون به نحوی عمل می‌کند که پروسه‌ها ردیف و همسو باشند و به صورت یک شبکه یکپارچه از تجهیزات توسط تکنولوژی با هم در ارتباط بوده و هماهنگ عمل می‌کنند.

هماهنگی بین سیستم‌ها و ایستگاه‌های تولیدی می تواند باعث به روزرسانی صحیح و سریع موجودی های حین کار در خط و کنترل بهینه موجودی های انبار شود. اتوماسیون پیش از کنترل فرایند تولید است ولی کارهای تعریف شده ای می‌توان برای هر سیستم اتوماسیون توسط برنامه ریزی تعریف کرد.

در فرایند اتوماسیون صنعتی، اصطلاح “ماشین” می تواند هر چیزی مانند موتور، دریل، تسمه نقاله شیر برقی ، جک پنوماتیک و غیره باشد که تحت دستگاه های الکترومکانیکییا ماشین های شیمیایی مانند کوره ها، خشک کن ها، سیستم های احتراق شیمیایی و غیره قرار می گیرند. امروزه اتوماسیون صنعتی تاثیراساسی در روند تولید دارد و تقریبا تولید بدون این سیستم اتوماسیون دشوار است. ابزارهایی مانند از جمله این ابزارهای اتوماسیون هستند. چندین عامل وجود دارد که منجر به اجرای سیستم اتوماسیون در تولیدات صنعتی می شود:

تولید با حجم بالا

نیاز به کالاهای با کیفیت بالا

انتظارات زیاد در قابلیت اطمینان محصول

چرا اتوماسیون صنعتی ضرورت دارد؟

اتوماسیون صنعتی نه فقط به دلیل تولیدی بودن، بلکه به دلیل ظهور رایانه در فضای صنعتی سرانجام به بسیاری از تولیدکنندگان این امکان را داد تا برای انجام تکراری‌ترین و پرزحمت‌ترین کارها، مراخله انسانی را حذف کرده و به خطوط تولید خود بیش از هر زمان دیگری ارزش اضافه کنند.

اتوماسیون و خودکار شدن تجهیزات

با ظهور صنعت مکانیزه، در درجه اول در قرن نوزدهم، از انسان‌ها خواسته شد که ماشین‌های صنعتی، بسیار قدرتمندتر نسبت به گذشته کار کنند. با این وجود، سرانجام قدرت این ماشین‌ها، بشر را بیش از اینکه به آن تسلط داشته باشند، خدمتکارتر کرد.

با ظهور اتوماسیون صنعتی، کنترل انسانیِ کمتری برای کارهای اساسی تولید صنعتی مورد نیاز بود. این در نهایت باعث از بین رفتن برخی از مشاغل شد، اما همچنین باعث شد کار باقیمانده برای انسان‌ها از مشاغل پیش پا افتاده صنعتی، خلاقیت و پاداش بیشتری داشته باشد.

چه کسانی از اتوماسیون صنعتی استفاده می کنند؟

در حالی که اتوماسیون صنعتی به عنوان یک جنبش از سیستم‌های کنترل خودکارِ ماشین‌های صنعتی خاص در اواخر جنگ جهانی دوم متولد شد، دهه‌های بعد شاهد سیستم‌های خودکار بیشتری بودیم. استفاده از ماشین‌آلات خودکار و ادغام با سیستم‌های رباتیک در کارخانجات به امری عادی تبدیل شد. در دهه ۱۹۸۰، اقتصادهایی مانند ژاپن کاملاً برای محصولات الکترونیکی، اتوماسیونی و رباتیکی شده بودند. روندی که تا به امروز توسط چین و سایر اقتصادهای توسعه یافته دنبال شده است.

نکته مهم این است که بیشتر این اتوماسیون در مناطقی اتفاق افتاده است که انواع خاصی از نیروی کار غیر ماهر نسبتاً زیاد بوده است. به همین ترتیببود که، تولیدکنندگان مواد اولیه در کارخانه‌های خمیر کاغذ، فلزات و غیره به سیستم‌های خودکار اعتماد می‌کردند.

اتوماسیون صنعتی در کارخانه‌ها و واحدهای تولیدی در بخش صنعت و معدن با کنترل دقیق و بدون خطا بر روی تولید، باعث تصحیح نرخ تولید می‌شود. دلیل آن این است که سیستم‌های اتوماسیون باعث کاهش دخالت نیروی انسانی در انجام فرایندهای تکراری و بدون نیاز به عمق فکری می‌شوند. و البته میزان خطاهای انسانی به شدت کاهش پیدا می‌کند. همچنین به میزان بسیار زیادی، نیاز به بررسی پارامترها و متغیرهای معمول در حین فرایند صنعتی، کاهش می‌یابد. نصب اتوماسیون صنعتی در کارگاه ها، با انتقال کارگران از پست‌های پرخطر به بخش نظارت و کنترل، افزایش ایمنی پرسنل را به همراه دارد.

مثال برای درک بهتر اتوماسیون صنعتی

یک فرایند تولید صنعتی دستی را در نظر بگیرید، جایی که اپراتور درجه حرارت اجاق را مشاهده می‌کند. فرض کنید رسیدن به یک درجه حرارت خاص و حفظ آن دما، حدود 40 دقیقه زمان میبرد.

بنابراین، اپراتور باید ابتدا با کنترل یک شیر، میزان سوخت اجاق را تنظیم کند تا دما را به مقدار دلخواه برساند. پس از دستیابی به دمای لازم، باید آن را با تنظیم مداوم شیر حفظ کند، یعنی با توجه به دما تا 40 دقیقه آینده، سوخت را افزایشیا کاهش دهد. اکنون، با اتوماسیون صنعتی، بدون کمک اپراتور به کل این مراحل رسیدگی می‌شود. اول، یک سنسور دما در نزدیکی فر قرار میگیرد که دما را به رایانه گزارش می‌کند.

تاکنون با استفاده از سوپاپ موتور که توسط کامپیوتر نیز کنترل می‌شود، سوخت به کوره عرضه می‌شود. پس از خواندن میزان دما از سنسور، رایانه شیر را باز می‌کند تا در ابتدا سوخت بیشتری داشته باشد. هنگامی که دمای مطلوب حاصل شد، شیر خاموش می‌شود. اما رایانه می‌تواند شیر برقی را باز یا بسته کند، حتی بر اساس میزان دما، اجازه می‌دهد تا کوچکترین مقدار سوخت جریانیابد. تایمر موجود در رایانه نشان می‌دهد که پس از ۳۰ دقیقه، رایانه می‌تواند سیستم را کاملاً خاموش کند.

مثال بالا ممکن است مبهم به نظر برسد اما در درک چگونگی اجراییک سیستم اتوماسیون صنعتی معمولی کمک می‌کند. در مثال فوق، مداخلات انسانی کاملاً صفر است و کل کار توسط سیستم اتوماسیون انجام می‌شود.

سیستم‌های اتوماسیون موجود در صنعت بعضاً می‌توانند پیچیده باشند. عملاً تجهیزات نرم افزاری و مکانیکی زیادی در کنار هم و به طور هماهنگ مشغول به کار اتوماسیونی هستند. این سیستم با توجه به نوع کارکرد دارای سلسله مراتب و سطوح مختلفی است که شامل سطوح اولیه، سطوح کنترلی و نظارتی، سطوح عملیاتی و سطح اطلاعاتی و سرمایه گذاری می‌شود که در همین مقاله جامع به توضیح و تفسیر آنها می‌پردازیم و تصویر روشن و دقیقی از مسئله ارائه می‌دهیم.

کیفیت و انعطاف پذیری را در روند تولید خود افزایش دهید

اوایل، هدف اتوماسیون افزایش بهره‌وری (از آنجا که سیستم‌های خودکار می‌توانند ۲۴ ساعت شبانه‌روز کار کنند) و کاهش هزینه‌های مربوط به اپراتورهای انسانی (یعنی دستمزد و مزایا) بود. با این حال، امروزه تمرکز اتوماسیون به سمت افزایش کیفیت و انعطاف‌پذیری در فرآیند تولید سوق یافته است. در صنعت اتومبیل، نصب پیستون در موتور قبلاً به صورت دستی و با میزان خطای %۱.۵-۱ انجام می شد. در حال حاضر، این کار با استفاده از ماشین‌آلات خودکار با نرخ خطای %۰.۰۰۰۰۱ انجام می‌شود

اتوماسیون صنعتی فواید بسیاری دارد که چند مورد را در زیر توضیح میدهیم:

بهبود کیفیت

بخش‌های خودکار وقتی با اپراتورهای انسانی مقایسه شوند معمولاً کمتر متغیر هستند و کمتر در معرض خطا هستند. دقت ارائه شده توسط اتوماسیون صنعتی منجر به سازگاری و تکرارپذیری بالاتر در طول فرایند تولید می‌شود در نهایت محصولات با کیفیت بالاتر ارائه می‌شود.

• راندمان و توان بالاتر

ربات‌ها می‌توانند ۲۴ ساعت در روز و ۷ روز در هفته کار کنند همچنین به سادگی و سریعتر از اپراتورهای انسانی کار می‌کنند. این زمان کارایی را بالا می‌برد و منجر به تولید بالاتر می‌شود. علاوه بر این، اتوماسیون صنعتی انعطاف‌پذیری را برای کار مورد نظر فراهم می‌کند. به عنوان مثال، اگر کار نیاز به بهینه‌سازییا اصلاحاتی برای محصول جدید داشته باشد، سیستم خودکار می‌تواند دوباره به صورت آفلاین برنامه‌ریزی کند.

• هزینه‌ های کمتر

استفاده از ربات‌ها ارزان‌تر از اپراتورهای انسانی است. پس از پرداخت هزینه اولیهیک ربات، تنها هزینه‌های نگهداری و انرژی مورد نیاز در حین کار را فراهم می‌کنید. با گذشت زمان، پس‌انداز هزینه در مقایسه با حقوق و مزایای اپراتور قابل توجه است. علاوه بر این، ربات‌ها فرآیند را بهینه می‌کنند و کیفیت را بهبود می‌بخشند، در نتیجه زباله کمتری ایجاد می‌شود و میزان صرفه‌جویی در هزینه‌ها بالاتر می‌رود.

• سرعت ورود به بازار افزایش می‌یابد

اتوماسیون صنعتی خط تولید کارآمدتری را فراهم می‌کند که زمان تولید محصول را کاهش می‌دهد و محصول تولید شده، راحت‌تر و سریع‌تر وارد بازار فروش می‌شود.

• ایمنی اپراتور‌ها

بهبود ایمنی اپراتور یکی از بزرگترین مزایای اتوماسیون صنعتی است زیرا اپراتورها دیگر نیازی به انجام کارهای خطرناک مانند کار با مواد شیمیایی خطرناک، برداشتن اجسام سنگین، کار در شرایط نامناسب مانند دمای بالا و انجام کارهای تکراری ندارند. هنگامی که این نوع کارها توسط ربات‌ها و سایر تجهیزات اتوماسیون انجام می‌شود، اپراتورها ایمن‌ترند.

چه چیزی می‌تواند از اتوماسیون صنعتی بهتر باشد؟

ساخت خودکار؛ این ایده و روشی است که امکانات، فرآیندها و بخش‌های تولید کننده می‌توانند بدون محدودیت در مهارت‌ها، منابع یا فرآیندهای موجود، به طور مستقل عمل کنند و در عوض برای دستیابی به بیشترین تولید و بهترین طراحی، تمرکز کنند.

این بدان معنی است که اعم از نیروی کار، مواد اولیهیا حمل و نقل، تأسیسات شما همه چیز را برای تأمین خواسته‌های شما بدون نیاز به عوامل خارجییا چالش‌های داخلی مانند هزینه‌های بیش از حد زیاد تولید، دوباره کاری مکرر و غیر قابل اجتناب، فراهم می‌کند.

این کار ممکن است در مورد همه تولیدکنندگان قابل استفاده نباشد؛ اما هنگام بررسی مراحل تولید، متوجه می‌شوید که ربات‌های خودمختار می‌توانند برای هر کارخانه که می‌خواهد شروع به کار کند، مناسب باشند.

چنین ربات‌هایی می‌توانند به شما کمک کنند تا به روش‌های مختلفی مانند فرآیندهای نزدیک به زمان واقعی و برنامه‌ریزی‌هایی که از بینایی ربات و هوش مصنوعی استفاده می‌کنند، به اهداف خود برسید.

ربات‌های مستقل شما را قادر می‌سازند تا بدون نیاز به نیروی ماهر، دوباره کارییا انواع هزینه‌های مخفی معمول که برای هر پروسه تکمیل صنعتی همراه است، کارهای بیشتری انجام دهید.

برای تولیدکنندگان صنعتی، اینیک توانایی حیاتی است زیرا هم زنجیره‌های تأمین جهانی و هم دستیابی طولانی مدت به نیروی متخصص به طور زیادی نامطمئن می‌شوند. توانایی اضافه کردن رباتی که کار‌های زیادی را انجام می‌دهد، برای حفظ استقلال شما به عنوان تولید کننده و ادامهیافتن فرصت‌های رشد ضروری خواهد بود.

انواع اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی در حال حاضر در میان صنایع بی‌شماری با سیستم‌های خودکار به کار گرفته شده است، از انجام کارهای تولیدی تا کارکرد خودپرداز‌های بانک. سطح پیچیدگی و تعامل انسان با یک سیستم خودکار از نظر کاربرد متفاوت است. در حالی که کاربردهای بی شماری از راه‌‌حل‌های اتوماسیون صنعتی وجود دارد، تقریباً همه در ۱ دسته از ۳ دسته اتوماسیون قرار می‌گیرند: ثابت بودن، قابلیت برنامه‌ریزی و انعطاف‌پذیری. در زیر کمی بیشتر در مورد هر یک از این انواع اتوماسیون صنعتی آورده شده است.

• بر اساس ثابت بودن

نام دیگر اتوماسیون ثابت همان اتوماسیون سخت است. همانطور که از نام ان مشخص است انعطاف پذیری بسیار پایینی دارد و معمولاً از آن برای انجام کارهای تکراری توسط دستگاه‌های اختصاصی استفاده می‌شود. هدف از اتوماسیون ثابت افزایش بهره وری تولید و نرخ تولید است. بعد از راه‌اندازییک سیستم اتوماسیون ثابت معمولا تغییر تنظیمات و تغییر آن کار راحتی نیست. نمی‌توان فرایند را اصلاح یا پیکربندی مجدد روی آن انجام داد. این کار برای سیستم‌های اتوماسیون ثابت چالش بزرگی به شمار می‌آید. اتوماسیون ثابت راه حل بسیار خوبی برای تولیدهستند و با گذشت زمان همچنان ثابت و یکسان به کار خود ادامه می‌دهند. این سیستم‌ها معمولاً حجم بالایی داشته و نمونه‌ای از مثال‌های کاربرد آن خطوط مونتاژ در صنعت خودرو سازی است.

• بر اساس قابلیت برنامه‌ریزی

این نوع اتوماسیون برای دسته محصولاتی که دستورالعمل‌های مربوط به سیستم‌های خودکار، بسته به نوع محصول تولید شده با گذشت زمان تغییر می‌کنند، بهترین نوع است. برنامه کنترل را می‌توان برای هر دسته با مشخصات داده شده و وظایف پردازشی برنامه‌ریزی کرد. این فرآیند تغییر، زمان می‌برد زیرا در بیشتر موارد تجهیزات نیز باید از یک دسته به دسته دیگر پیکربندی شوند. اتوماسیونِ قابل برنامه‌ریزی اغلب برای حجم متوسط استفاده می‌شود اما در صورت توجیه اقتصادی می‌تواند برای حجم کم یا زیاد نیز استفاده شود. ربات‌های صنعتی نمونه‌ای از اتوماسیونِ قابل برنامه‌ریزی هستند.

• بر اساس انعطاف‌پذیری

از این سیستم اغلب به عنوان اتوماسیونِ نرم یاد می‌شود. از آنجا که انعطاف‌پذیری برای تغییر محصول را فراهم می‌کند، مشابه اتوماسیونِ قابل برنامه‌ریزی است. مزیت بزرگ اتوماسیون انعطاف‌پذیر این است که، تغییرات محصول از طریق سیستم کنترل منتقل می‌شود و به سرعت و به طور خودکار اتفاق می‌افتد. از بین بردن زمان مورد نیاز برای پیکربندی مجدد تجهیزات در بین دسته ها، بسیار حائز اهمیت است. دستگاه‌هایCNC نمونه‌ای از اتوماسیون انعطاف‌پذیر است.

انگیزه اتوماسیون صنعتی

اصطلاح اتوماسیون توسط مهندسی از شرکت فورد موتور، که پیشگامان اتوماسیون صنعتی و خط تولید مونتاژ بودند، ابداع شده است. در آغاز، فرآیند تولید صنعتی بر اساس چشم، دست و مغز یک نیروی انسانی بود.

در اصل، اجرای اتوماسیون در یک فرآیند تولید متمرکز بر جایگزینییک کارگر انسانی با یک ماشین مستقل است. در ابتدا، این ماشین‌های مستقل براییک فرآیند تولیدِ روان، باید توسط یک ناظر انسانی هماهنگ می‌شدند.

 

سطح های فرآیند اتوماسیون صنعتی

روش‌های مختلفی برای توصیف سطح یک فرآیند اتوماسیون صنعتی وجود دارد، اما ساده‌ترین روش‌، مثلث سلسله مراتبی زیر است که نشان دهنده نمایش سه سطح یک برنامه اتوماسیون‌ صنعتیِ معمولی است.

• سطح نظارت و سرپرستی

سطح سرپرستی که در بالای سلسله مراتب نشسته است، معمولاً از یک رایانه صنعتی تشکیل شده است که معمولاً به صورت رایانه رومیزییا صفحه پنل نصب شده روی رک است. این رایانه‌های شخصی بر روی سیستم عامل‌های استاندارد با یک نرم‌افزار خاص که معمولاً توسط تامین‌کننده برای کنترل فرآیند صنعتی تهیه می شود، کار می‌کنند.

هدف اصلی این نرم‌افزار تجسم و پارامتر‌سازی فرآیند است. برای ارتباطات از اترنت صنعتی خاصی استفاده می‌شود که می‌تواند. Gigabit LANیا هر توپولوژی بی‌سیم (WLAN) باشد

• سطح کنترل

سطح کنترل در وسط سلسله مراتب است و این همان سطحی است که تمام برنامه‌های مربوط به اتوماسیون در آن اجرا می‌شوند. برای این منظور معمولاً از کنترلرهای منطقی قابل برنامه‌ریزییاPLC استفاده می‌شود که قابلیت محاسبه در زمان واقعی را فراهم می‌کند.

PLCها معمولاً با استفاده از میکروکنترلرهای 16 بیتییا 32 بیتی اجرا می‌شوند و برای تأمین نیازهای زمان واقعی بر روی سیستم عامل اختصاصی اجرا می‌شوند. PLCها همچنین قادر به ارتباط با چندین دستگاه ورودی / خروجی هستند و می‌توانند از طریق پروتکل‌های ارتباطی مختلف مانندCAN ارتباط برقرار کنند.

• سطح پایه

تجهیزات ترمینال‌ها مانند سنسورها و محرک‌ها در سطح پایه سلسله مراتب طبقه‌بندی می‌شوند. سنسورهایی مانند دما، نوری، فشار و غیره. از هر دو شبکه سیمی و بی‌سیم برای ارتباط استفاده می‌شود و با استفاده از این ارتباط، PLC می‌تواند اجزای مختلف را نیز تشخیص و پارامتربندی کند. علاوه بر این،یک سیستم فرآیند اتوماسیون صنعتی نیز به دو سیستم عمده نیاز دارد. آن‌ها به شرح زیر هستند:

مزایا و معایب اتوماسیون صنعتی

مزایا

• اپراتورهای انسانی می‌توانند از کار در محیط‌های خطرناک تولید با درجه حرارت شدید، آلودگی و مواد رادیواکتیو جلوگیری کنند
• وظیفه انجام شده توسط اپراتورهای انسانی که شامل کار فیزیکی خسته‌کننده‌ای است، می‌تواند به راحتی جایگزین شود.
• وظایفی که براییک اپراتور انسانی معمولی دشوار است به راحتی برای سیستم اتوماسیون قابل انجام است. این کارها شامل بلند کردن بارهای سنگین و بزرگ، کار با اشیای بسیار کوچک و غیره است
• دستگاه‌های اتوماسیون به نحو چشم‌گیری به مدیریت بهتر کارگاه یا کارخانه کمک می‌کنند. این دستگاه‌های در صنایع مختلف مانند کارخانه‌ها، سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی، سوئیچینگ‌های شبکه‌های تلفن و ناوبری کشتی و هواپیما‌ها کاربرد بسیار زیادی دارند
• چندین دستگاه کنترل کیفیت می‌تواند در فرآیند تولید ادغام شوند تا ثبات و یکنواختی ایجاد کنند.
• اقتصاد صنعت می‌تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد، که تأثیر مستقیمی بر سطح زندگی دارد

تولید همیشه سریعتر است و هزینه محصول به طور قابل توجهی کمتر است (در مقایسه با همان محصولی که با کار دستی تولید می‌شود)

معایب

باید در نظر داشته باشیم که هر مبحث فرایندی در دنیای امروزه علاوه بر مزیت، معایبی را هم به همراه دارد که با سنجش و مقایسه مزایا و معایب می توان به تصمیم گیری و انتخاب درست منتهی شود.

• با استفاده از فناوریِ روز نمی‌توان تمام کارهای مورد نظر را خودکار کرد. به عنوان مثال، محصولات با اشکال و اندازه‌های نامنظم بهتر است برای مونتاژ، به شکل دستی تولید شوند. (به نظر می‌رسد این روند با رایانه‌ها و الگوریتم‌های پیشرفته در حال تغییر است
• از دست دادن شغل؛ از آنجا که اکثر کارها توسط ماشین انجام می‌شود، نیاز به کار دستی بسیار کمتر می‌شود.
• امکان استفاده از اتوماسیون برای فرآیند‌های خاصی وجود دارد، به عنوان مثال تولید با حجم بالا، محصولات قابل تکرار، به همین منظور برای همه فرآیند ها استفاده نمی‌شود. البته در آینده‌ای نزدیک شاهد این امر هم خواهیم بود.
• یکی از اشکالات مهم در این سیستم، هزینه اولیه سرمایه گذاری بالای آن است که آن نیز با انجام محاسبات اقتصادی و بررسی میزان سود دهی و توجه کاهش مخاطرات مورد توجه نیروی انسانی و اشتباهات در روند انجام کارها، می تواند قابل توجیه باشد.

سیستم ساخت در اتوماسیون

صنایع تولیدی با استفاده از ماشین‌آلات و ربات‌ها، محصولات را از مواد اولیه تولید می‌کنند. برخی از این صنایع تولیدی شامل پوشاک، شیشه و سرامیک، مواد غذایی و نوشیدنی، کاغذسازی و غیره است. با سیستم‌های رباتیکیِ کنترلی و کمک رایانه‌ای، اتوماسیونِ ساخت بسیار انعطاف‌پذیرتر و کارآمدتر می‌شود.

بخش‌های اصلی اتوماسیون صنعتی

به طور کلی هر اتوماسیونیا سیستم کنترلی از سه بخش اصلی تشکیل می‌شود شامل: ورودی، بخش کنترل و خروجی:

• ورودی: دکمه شروع، سوئیچ، سنسور تصویری، سنسور مجاورتی و رمزگذار چرخشی
• کنترلی: رله، تایمر، شمارنده، کنترلر دما و PLC
• خروجی: نمایشگر، سرو موتور، نوار نقاله، شیر برقی و هیتر

اجزای تشکیل‌دهنده

در ادامه اهم تجهیزات و عناصر الکتریکی مورد استفاده در سیستم‌های اتوماسیون معرفی می‌شود:

سوئیچ (Switch)

دو نوع از رایج‌ترین انواع سوئیچ‌ها در بخش ورودی اتوماسیون‌های صنعتی سوئیچ‌های عملیاتی و سوئیچ‌های تشخیصی هستند.

رله (Relay)

وظیفه رله‌ها قطع و وصل کردن یکیا چند کنتاکت است. این قطعات در قالب رابط چندین خروجی را کنترل و جریان‌های بزرگ و کوچک را به یکدیگر تبدیل می‌کنند.

انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی

دسته‌بندی‌های متعددی برای تجهیزات اتوماسیون صنعتی وجود دارد که از آن جمله می‌توان به موضوعات زیر اشاره کرد:

• شبکه‌های عصبی مصنوعی
• سیستم کنترل توزیع
• اسکادا
• واسط ماشین انسان
• کنترل حرکت
• روباتیک
• ابزار دقیق

از انواع تجهیزاتی که در صنعت اتوماسیون استفاده می‌شود می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• انکودر
• کنترلر
• نمایشگر
• سنسور
• تایمر
• منبع تغذیه
• استپ موتور
• رله
• اینورتر
• ابزار دقیق
• واحد مراقبت
• PLC

پی ال سی

پی ال سی ها یکی از مهم ترین بخش های اتوماسیون ها هستند تجهیزات مهمی که مدیریت سنتییک سیستم صنعتی را منسوخ کردند. و آنها را به یک اتوماسیون تبدیل کرده اند. ماشین آلات به وسیله پی ال سی ها کنترل و مدیریت می شوند.

از دیگر مزایای پی ال سی ها می توان به این مورد اشاره کرد که اگر در گذشته قسمتی از اتوماسیون و یا عملکرد کلی آن دچار اختلال و خرابی می شد، شما می بایست تمامی قطعات را بررسی می کردید و تا علت خرابی و مشکل را پیدا کنید. اماوجود پی ال سی ها این مشکل را نیز تا حد زیادی رفع کرده اند..

کنترل فرایند تولید شامل چه بخش‌هایی است؟

کنترل فرایند تولید بخشی از وظایف و کارایی‌های سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است. این فرایند توسط کارشناسان مربوطه تنظیم می‌شود و شامل موارد زیر است:

• تبادل اطلاعات بین بخش‌های مختلف تولید
• جریانیافتن استراتژی کنترلی در تولید
• وجود رابطه کاربری برای مجموعه تحت کنترل

فرایندهای تولید سیستم‌های اتوماسیون

دو فرایند تولید در سیستم اتوماسیون صنعتی وجود دارد:

• فرایندهای پیوسته (واگرا) از قبیل پالایش، پتروشیمی، شیمیائی، غذائی و …
• فرایندهای گسسته (همگرا) از قبیل خودرو، الكترونیك، لوازم خانگی و …

فرایند تولید بسته به نوع محصول، به بخش‌های زیر تقسیم می‌شود:

• تولید
• بسته بندی
• توزیع

اهمیت بخش تولید در این میان، بسیار بیشتر از دو مورد دیگر است. از ربات‌ها برای جابجایی، بررسی کیفیت مواد اولیه، فرایند‌های ابتدایی ساخت تا فرایند‌های نهایی تولید محصول استفاده می‌شود.

تمام محصولات در انتهای خطوط تولید نیاز به بسته بندی دارند. دلیل این امر سادگی حمل، مدت مصرف و مسائل بهداشتی و … است که در نهایت روی کیفیت محصول و توزیع آن در فروش مؤثر است. این قسمت نیازمند نظارت نیروی انسانی است.

زمان بارگیری و نقل و انتقالات در باربری‌ها و بخش حمل و نقل تا زمان عرضه محصولات به فروشگاه‌ها، در بخش توزیع انجام می‌شود. اتوماسیون در بخش ربات‌های ویژه بارگیری و تخلیه که هوشمند عمل می‌کنند، تأثیرات زیادی دارد.

سیستم صنعتی اتوماسیون حتی در سطوح مدیریتی تولید نیز نقش مهمی را ایفا می‌کند. علاوه بر کنترل سیستم، این ربات‌ها قادرند تا با جمع‌آوری، هماهنگ‌سازی و نمایش اطلاعات در سطوح مختلف، مدیریت مجموعه را تسهیل کنند. این سیستم‌ها از راه دور نیز قابل کنترل هستند.

هدف اتوماسیون صنعتی

اصطلاح اتوماسیون توسط مهندسی از شرکت فورد موتور که پیشگامان اتوماسیون و خط تولید مونتاژ بودند، ابداع شده است. در آغاز، فرایند تولید صنعتی بر خلاف حسگرهای مدرن، محرک ها و رایانه ها بر اساس چشم، دست و مغز یک کارگر است.

در اصل، اجرای اتوماسیون در یک فرایند تولید متمرکز بر جایگزینییک کارگر انسانی با یک ماشین مستقل است. در ابتدا، این ماشین های مستقل براییک روند تولید روان باید توسط یک ناظر انسانی هماهنگ می شدند. اما با پیشرفت های تکنولوژیکی در سیستم های کنترل آنالوگ و دیجیتال، ریزپردازنده ها و PLC ها (کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی) و حسگرهای مختلف، همگام سازی چندین ماشین و فرآیند مستقل و دستیابی به اتوماسیون صنعتی واقعی بسیار آسان شده است. با افزایش اقتصاد صنعتی، استراتژی های تجاری اتوماسیون صنعتی نیز با گذشت زمان تغییر کرده اند. هدف های اساسی برای اجرای اتوماسیون عبارت اند از:

• کاهش هزینه، به ویژه هزینه های مربوط به انسان
• بهبود کیفیت محصول
• استفاده موثر از مواد اولیه

افزایش تولید

• کاهش مصرف انرژی
• افزایش سود مشاغل

 

اتوماسیون صنعتی برق چگونه کار می کند؟

اتوماسیون صنعتی برق که توسط یک دستگاه هوشمند کنترل می شود، می تواند از هر مکان، سیستم های الکتریکی فضای تجاری معین را به صورت بی سیم کنترل ند. این به معنای کنترل کامل فردی بر سیستم های زیر و موارد دیگر است:

• روشنایی
• درجه حرارت
• سایه
• لوازم خانگی
• مصرف کلی انرژی

مزایای اتوماسیون صنعتی برق چیست؟

پیشرفت های تکنولوژیکی به ما امکان می دهد جریان کار را به روشی تعیین کنیم که قابل اندازه گیری و بسیار مثمر ثمر باشد. این امر به خصوص در مکان های تجاری در مقیاس بزرگ که در غیر این صورت بهره وری نیرو می تواند یک کار دشوار باشد، بسیار مفید است در اینجا لیستی سریع از برخی دیگر از مزایای اتوماسیون الکتریکی آورده شده است:

صرفه جویی در مصرف انرژی: با اتوماسیون کمی تعیین شده، درک اینکه کجا و چه زمانی می توانید مصرف انرژی را کاهش دهید، آسان است.

صورت حساب های کم مصرف: اتوماسیون برق امکان کار با تایمرهای برق آسان را فراهم می کند. چه زمانی و دقیقا برای مدت زمان روشن بودن چراغ ها، گرم نگه داشتن و کار با وسایل خانه را کنترل کنید.

Key-Pad / Data / Voice Control: با انواع راه حل های کاملا خودکار و قابل تنظیم، ایمنی و امنیت را افزایش دهید.

معیارهای قابل اندازه گیری: حدس و گمان را از بین ببرید. بدانید چه مقدار انرژی در کجا و چه زمانی مصرف می شود.

اتوماسیون صنعتی اسکادا

SCADA (Supervisory Control And Acquisition)یک سیستم کنترل و کنترل از راه دور اتوماسیون است. در هر عملیات اتوماسیون که به کنترل نظارتی و دستیابی به داده های بی درنگ نیاز دارد، قابل اجرا است. در واقع، استفاده از اسکادا در هر محل کار، حتی در خانه شما امکان پذیر است! به عنوان مثال، می توان با استفاده از اسکادا با اجرای اینترنت اشیا، سیستم اتوماسیون خانگییا سیستم هشدار را پیاده سازی کرد.

امروزه،SCADA به طور گسترده ای در میان رشته ها و صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از نمونه های شناخته شده این موارد عبارت اند از:

نفت و گاز

• تصفیه و مدیریت پساب
• محصولات تولید شده
• نیرو و انرژی
• حمل و نقل
• غذا و نوشیدنیی
• اتوماسیون ساختمان

انواع سیستم های اتوماسیون کارخانه کدامند؟

تجهیزات اتوماسیون صنعتی برای صنایع خودرو سازی، کامیون و حمل و نقل طراحی می شود. ماشین آلات ویژه توانایی تحمل چند پوند تا 50 تن را دارند. حتی اگر بسیاری از ماشین ها عملکرد مشابهی داشته باشند، بیشتر آن ها نیازهای خاصی دارند که با توجه به نوع محصول منتقل شده تعریف می شوند

در پایان

تجهیزات اتوماسیون با و توان‌های بالا سر و کار دارند از این رو باید دقت و امنیت بالایی داشته باشند. تجهیزات اتوماسیون صنعتی مانند plc و رله در بهترین حالت باید از شرکت‌های معروف که در این زمینه فعالیت می‌کنند تهیه شود. شرکت‌های مختلفی مانند فیتو، یونی دی، اشنایدر،ABB، فونیکس و … از شرکت‌های معروف در در این زمینه هستند. در میان شرکت‌های عنوان شده شرکت آلمانی زیمنس در واقع یکی از قدیمی‌ترین و برترین شرکت‌های تولیدکننده تجهیزات اتوماسیون صنعتی است