اتوماسیون صنعتی، از سیستم های کنترلی مانند کامپیوترها، ربات ها و فناوری اطلاعات (IT) برای مدیریت فرآیندهای متنوع و ماشین آلات در صنایع به منظور جایگزینی نیروی انسانی استفاده می کند.
نمونه های کنترل کننده مورد نظر در فرایندهای صنعتی عبارتند از: کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی، مدول های I / O مستقل و رایانه ها.
برخی از مزایای این اتوماسیون عبارتست از ایمنی بالا، بهره وری، انعطاف پذیری، کیفیت و دقت.
اتوماسیون صنعتی به معنای انجام فعالیت های صنعتی به طور خودکار و کاهش نیروی انسانی می باشد. در فرآیند رباتیزه کردن از ابزارهایی مانند کامپیوتر به منظور کنترل دستگاه استفاده می شود و دیگر نیاز نیست که انسان با دستگاه تماس مستقیم داشته باشد و با اجرای این فرآیند انسان در مقام نظارت قرار می گیرد. به کارگیری انواع سامانه های کنترلی سرعت و دقت بسیار بالا را در فرآیندهای تولیدی به ارمغان می آورد.
در صنعت جدید با اینکه نیاز به افزایش کیفیت محصول و سرعت تولید بیشتر وجود دارد اما در بسیاری از کارخانجات دستگاه ها و سیستم ها به صورت دستی یا نیمه اتومات هستند. در برخی از پروسه های تولید به علت وجود مواد شیمیایی خطرناک برای انسان و یا وجود مواد با دمای بسیار بالا، لازم و ضروریست که دستگاه های تمام خودکار به جای اپراتور به کار گرفته شوند.
در خطوط تولیدی نیمه خودکار بخش های مختلف تولید به صورت مستقل از یکدیگر عمل می کنند و با یکدیگر ارتباط دائم و صحیح ندارند و حتی در برخی مواقع باعث ایجاد اختلال در کار یکدیگر می شوند. در صورتیکه با اجرای اتوماسیون صنعتی یک ارتباط کاملا هماهنگ بین همه بخش های تولیدی صورت می گیرد تا به بهترین نحو همراه با سرعت بالا فرایند تولید صورت پذیرد و تمامی بخش ها از جمله انبار و قسمت بسته بندی و … در هماهنگی کامل با یکدیگر کار کنند.
مزایای اتوماسیون صنعتی
چرا باید از اتوماسیون صنعتی استفاده کنیم؟
· افزایش بهره وری
اتوماسیون کارخانه، تولید یا فرایند به وسیله کنترل بهتر تولید میزان تولید را بهبود می بخشد. اتوماسیون از طریق کاهش شدید زمان مونتاژ برای هر محصول و افزایش کیفیت تولید به تولید انبوه کمک می کند. بنابراین برای یک مقدار مشخص کار ورودی میزان خروجی بیشتری تولید می شود.
· ارائه هزینه بهینه عملیات
ادغام فرایندهای مختلف در صنعت با ماشین آلات اتوماتیک چرخه زمان و تلاش صورت گرفته را به حداقل رسانده و در نتیجه نیاز به نیروی انسانی را کاهش می دهد. بنابراین به کمک اتوماسیون در سرمایه گذاری برای نیروی انسانی صرفه جویی می شود.
· بهبود کیفیت محصول
از آنجایی که اتوماسیون دخالت انسان را کاهش می دهد، احتمال خطاهای انسانی را نیز از بین می برد. اتوماسیون به وسیله کنترل و نظارت تطبیقی درستی فرایندهای صنعتی در کلیه مراحل از آغاز محصول تا محصول نهایی یکنواختی و کیفیت محصول را به ارمغان می آورد.
·کاهش کنترل های معمول
اتوماسیون به طور کامل نیاز به چکاپ دستی پارامترهای مختلف فرایند را کاهش می دهد. با استفاده از فناوری های اتوماسیون، فرایندهای صنعتی به شکل خودکار متغیرهای فرایند را یا استفاده از تکنیک های کنترل حلقه بسته تنظیم و ارزش های مطلوب را تعیین می کنند.
·افزایش سطح امنیت
اتوماسیون صنعتی از طریق جایگزینی ماشین آلات اتوماتیک به جای انسان ها در شرایط کاری پرخطر، ایمنی پرسنل را افزایش می دهد. به شکل سنتی روبات ها و دستگاه های رباتیک در چنین محیط های پرریسک و خطرناکی مورد استفاده قرار می گیرند.
سلسله مراتب سیستم اتوماسیون صنعتی
سیستم های اتوماسیون صنعتی می توانند ذاتا بسیار پیچیده باشند و دارای تعداد زیادی از دستگاه های مشغول به کار هماهنگ با فناوری های اتوماسیون هستند.
سطح حوزه یا میدان
این سطح، پایین ترین سطح سلسله مراتب اتوماسیون است که شامل ابزار میدانی مانند سنسورها و محرک ها است. وظیفه اصلی این دستگاه های میدانی انتقال داده های فرایندها و ماشین آلات به سطح بالاتر بعدی برای نظارت تجزیه و تحلیل است. و همچنین این سطح شامل کنترل پارامتر فرایند از طریق محرک ها است. به عنوان مثال می توانیم این سطح را به عنوان چشمان و بازوان یک فرایند مشخص در نظر بگیریم.
سنسورها پارامترهای آنی مانند دما، فشار، جریان، سطح و غیره را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند. سپس داده های این سنسور به کنترلر ها منتقل می شوند تا پارامترهای آنی را تجزیه و تحلیل و کنترل کنند. برخی از سنسورها دربرگیرنده ترموکوپل، سنسور مجاورت، RTD ها، جریان سنج و غیره است.
از سوی دیگر محرک ها سیگنال های الکتریکی (دریافتی از کنترلرها) را به یک وسیله مکانیکی برای کنترل فرایندها تبدیل می کنند. دریچه های کنترل جریان، دریچه های الکترومغناطیسی، سوپاپ های پنوماتیک، دستگاه های تقویت نیرو، موتورهای DC و موتورهای فرمان نمونه هایی از این محرک ها هستند.
سطح کنترل
این سطح شامل دستگاه های اتوماسیون متنوع از جمله ماشین های CNC، PLCها و غیره است که پارامترهای فرایند را از سنسورهای گوناگون به دست می آورند. کنترلرهای اتوماتیک محرکها را بر اساس سیگنال های پردازش شده سنسور و برنامه یا تکنیک کنترل به پیش می راند.
کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر یا همان PLCها که مخفف Programmable Logic Controllers است از جمله کنترلرهای صنعتی قوی هستند که به شکل گسترده مورد استفاده قرار می گیرندو قادر به ارایه اتوماتیک توابع کنترل بر مبنای ورودی به دست آمده از سنسورها می باشند. PLC شامل ماژول های گوناگون از جمله CPU، analog I/O، digital I/O و ماژول های ارتباطی است. این کنترلرها به اپراتور این امکان را می دهند که یک عمل کنترل یا استراتژی اجرای یک عملیات خودکار را در فرایند برنامه نویسی کند.
سطح نظارت و کنترل تولید
در این سطح دستگاه های اتوماتیک و سیستم نظارت اعمال مداخله ای و کنترلی مانند رابط انسان و ماشین (HMI)، نظارت بر پارامترهای مختلف، تنظیم اهداف تولید، بایگانی تاریخی، تنظیم روشن و خاموش ماشین و غیره را تسهیل می نمایند. سیستم کنترل توزیع شده (DCS) یا سیستم اسکادا (SCADA) HMI ها عمدتا در این سطح مورد استفاده قرار می گیرند.
سطح سازمانی یا اطلاعات
این بالاترین سطح اتوماسیون صنعتی است که کل سیستم اتوماسیون را مدیریت می کند. وظایف این سطح عبارتند از : برنامه ریزی تولید، تحلیل بازار و مشتری، سفارشات و فروش و … . پس می توان گفت که این سطح بیشتر با فعالیت های تجاری سر و کار دارد تا جنبه های فنی.
به علاوه شبکه های ارتباطی صنعتی بیشترین اهمیت را در سیستم های اتوماسیون صنعتی دارند و اطلاعات را از سطحی به سطح دیگر منتقل می کنند. بنابراین این شبکه ها در کلیه سطوح سیستم اتوماسیون حضور دارند تا جریان دائمی از اطلاعات را برقرار نمایند. این شبکه های ارتباطی می توانند از سطحی به سطح دیگر متفاوت باشند و برخی از آنها عبارتند از : RS485، CAN،DeviceNet ، Field bus، Profibus
از سلسله مراتب بالا می توان نتیجه گرفت که جریان مستمر اطلاعات از سطح بالا به سطح پایین و بالعکس جریان دارد. اگر این جریان را به شکل گرافیکی متصور شویم مانند هرمی است که هر چه به سمت بالا برویم اطلاعات متراکم تر می شوند و با پایین آمدن اطلاعات دقیق تر با جزییات بیشتر در مورد فرایند به دست می آوریم.
کلیپی زیبا از تعریف اتوماسیون صنعتی