اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی یا روباتیزه کردن (Industrial Automation) به معنی استفاده از ابزارهای کنترلی (مثلاً کامپیوتر) به جای انسان به منظور هدایت و کنترل ماشین آلات صنعتی و پروسه‌های تولید است. اتوماسیون به بهره‌گیری از سامانه‌های کنترل (مثل کنترل عددی، کنترل منطقی قابل برنامه ریزی، و دیگر سیستم‌های کنترل صنعتی)، مکانیکی و الکترونیکی به کمک رایانه ها برای پایش (کنترل) خط تولید گفته می‌شود، که در آن هدف، کاهش نیاز به دخالت انسان است.

اتوماسیون از لحاظ لغوی به معنای “کنترل و هدایت دستگاهی بطور خودکار” میباشد. در صنعت امروزی هدف کنترل رسیدن به معنای کامل لغت اتوماسیون است ولی به دلایل متفاوت این هدف امکان پذیر نیست و دربیشتر مواقع یک سیستم نیمه خودکار داریم که بخشی از کنترل توسط اپراتور و بخشی از آن توسط سیستم کنترل تعبیه شده انجام میگیرد.

یکی از مهمترین ارکان تولید صنعتی، اتوماسیون است که تا قبل از پیدایش آن، از دستگاههای مختلفی برای کنترل خطوط تولید استفاده می کردند که هر یک به شکل مجزا عمل می کردند و در آنها محدودیت ها و مشکلات زیادی نیز وجود داشت. هدف از اتوماسیون سازی و استفاده از روبات، افزایش کارایی تجهیزات صنعتی و تولیدی است. هماهنگی و تناسب میان دستگاهها و روباتها و ایجاد شبکه در یک نظام تولید، نتیجه استفاده از تکنولوژی اتوماسیون می باشد.

 سیستم صنعتی اتوماسیون مسئولیتی بیش از کنترل فرایند تولید را بر عهده دارد که توسط کارشناسان مربوطه تنظیم شده و عبارت است از:

1.  تبادل اطلاعات بین قسمت های مختلف تولید
2. برقرار کردن استراتژی های کنترلی در کارخانه
3.  ایجاد یک واسطه بین کاربر و مجموعه تحت کنترل

فرایندهای تولید سیستم های اتوماسیون

سیستم صنعتی اتوماسیون دارای دو فرایند تولید می باشد که عبارت است از

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

فرایند تولید متناسب با نوع محصول مورد نظر به سه بخش تولید، بسته بندی و توزیع تقسیم می شود که مهمترین بخش فرایند ساخت همان تولید است. روباتهای جابه جا کننده و برش دهنده از سنجش کیفیت مواد اولیه، انجام عملیات ابتدائی ساخت روی آنها تا فراوری محصول نهائی و آزمایش های پایانی کنترل محصول، پای ثابت این بخش در اکثر خطوط تولید می باشند. اما از آنجا که تمام فراورده ها و محصولات در پایان فرایند تولید نیاز به بسته بندی دارند و عواملی از قبیل سادگی حمل، مدت مصرف، مسائل بهداشتی، و…. در کیفیت محصول و توزیع فروش آن تأثیر گذارند، نیازمند نظارت نیروی انسانی است. زمان قرار گرفتن محصولات در خودروهای باربری تا عرضه محصول در فروشگاهها بخش توزیع انجام می شود. در این مرحله نیز استفاده از روباتهای ویژه بارگیری و خطوط حمل و نقل هوشمند، یکی از مهمترین دستاوردهای اتوماسیون در بخش توزیع است. 

سیستم صنعتی اتوماسیون حتی در سطوح مدیریتی تولید نیز نقش مهمی را ایفا می کند. این کار به وسیله واسط های ماشین انسان (HMI) صورت می گیرد زیرا علاوه بر کنترل سیستم، جمع آوری، هماهنگ سازی اطلاعات و نمایش آن در سطوح مختلف مدیریتی راحت تر انجام می شود. کنترل سیستم به کمک HMI از راه دور به سادگی امکانپذیر است.

اجزاء کنترل در یک سیستم اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون (خودکاری) از سه قسمت اساسی تشکیل شده است که عبارتند از:

1. اندازه‌گیرها
2. کنترل کننده
3. محرک‌ها که در ادامه هرکدام از این سه قسمت توضیح داده می‌شود.

1- اندازه‌گیرها: اندازه‌گیرها در واقع چشم سیستم‌های کنترل محسوب می‌شوند و با کمی سازی مقادیر فرایندی کنترل کننده را از وضعیت موجود در فرایند آگاه ساخته و در نتیجه کنترل کننده فرمان مورد نیاز را به محرک جهت کنترل فرایند و رسیدن به نقطه تنظیم مورد نظر ارسال می‌نماید. هر دستگاه اندازه‌گیری شامل سه جزء اساسی سنسور، ترانسدیوسر و ترانسمیتر می‌باشد.

–         سنسور (Sensor) سنسور قطعه‌ای است که به پارامترهای فیزیکی نظیر حرکت، حرارت، نور، فشار، الکتریسیته، مغناطیس و دیگر حالات انرژی حساس است و در هنگام تحریک آنها از خود عکس العمل نشان می‌دهد و برای این عکس العمل نیاز به انرژی خارجی ندارد.

–         ترانسدیوسر (Transducer) ترانسدیوسر قطعه‌ای است که وظیفه تبدیل حالات انرژی به یکدیگر را برعهده دارد، سنسور پارامتر مورد اندازه‌گیری را به ترانسدیوسر تحویل می‌دهد، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال قابل درک برای کنترلر تبدیل می‌کند لذا برای انجام این تبدیل نیاز به یک منبع انرژی خارجی دارد.

–         ترانسمیتر (Transmitter) ترانسمیتر وسیله‌ای است که یک سیگنال خروجی ترانسدیوسر را به سیگنال استاندارد قابل انتقال تبدیل می‌نماید. از معروفترین استانداردهای ترانسمیترها می‌توان به استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی آمپر و ۰ تا ۱۰ ولت اشاره نمود.

۲–  کنترل کننده: قسمت دوم ابزاردقیق بخش کنترل می‌باشد. کنترل عبارتست از سوق و نگهداری یک یا چند فرایند به وضعیت یا وضعیت‌های مطلوب یا مورد نظر. این مفهوم در برگیرنده کنترل کمی، کیفی، حفظ ایمنی و محیط زیست می‌باشد که اهداف اساسی کنترل می‌باشند.

۳–  محرک‌ها: محرک‌ها ادواتی هستند که سیگنال خروجی را از قسمت کنترل کننده گرفته و متناسب با این سیگنال‌ها عمل می‌کنند. از عمده ادوات خروجی می‌توان به شیرهای کنترل و الکتروموتورها اشاره کرد. این ادوات با عملکرد خود باعث کنترل پارامترهای اندازه‌گیری شده در مقدار مطلوب و مورد نظر می‌شوند.

کاربرد اتوماسیون

امروزه كاربرد اتوماسيون صنعتي و ابزار دقيق در صنايع و پروسه هاي مختلف صنعتي به وفور به چشم مي خورد. كنترل پروسه و سيستمهاي اندازه گيري پيچيده اي كه در صنايعي همچون نفت ، گاز ، پتروشيمي ، صنايع شيميايي ، صنايع غذايي ، صنايع خودرو سازي و غيره بكار مي آيد نيازمند ابزارالات بسيار دقيق و حساس مي باشند. پيشرفتهاي تكنيكي اخير در كنترل فرايند و اندازه گيري پارامترهاي مختلف صنعتي از قبيل فشار ، دما ، جريان و غيره باعث افزايش كيفيت محصولات و كاهش هزينه هاي توليد گرديده است .

   به طور كلي برخي از مزاياي اتوماسيون صنعتي از اين قبيل اند:

– تكرارپذيري فعاليتها و فرايندها

– افزايش كيفيت محصولات توليدي

– افزايش سرعت توليد (كميت توليد)

– كنترل كيفيت دقيقتر و سريعتر

– كاهش پسماندهاي توليد (ضايعات)

– برهمكنش بهتر با سيستمهاي بازرگاني

– افزايش بهره وري واحدهاي صنعتي

– بالا بردن ضريب ايمني براي نيروي انساني و كاستن از فشارهاي روحي و جسمي

مانيتورينگ

   يكي ديگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسيون صنعتي ، مانيتورينگ مي باشد . امروزه مانيتورينگ يكي از نيازهاي اساسي بسياري از صنايع به خصوص صنايع بزرگ مي باشد. بسياري از صنايع بزرگ مانند صنايع پتروشيمي ، صنايع توليد انرژي ، صنايع شيميايي و … بدون استفاده از سيستم مونيتورينگ مناسب قادر به ادامه كار خود نيستند . مونيتورينگ عبارت است از جمع آوري اطلاعات مورد نظر از بخشهاي مختلف يك واحد صنعتي و نمايش آنها با فرمت مورد نظر براي رسيدن به اهداف ذيل :

– نمايش وضعيت لحظه اي هر يك از ماشين آلات و دستگاهها

– نمايش و ثبت پارمترهاي مهم و حياتي يك سيستم

– نمايش و ثبت آلارمهاي مختلف در زمانهاي بروز خطا در سيستم

– نمايش محل خرابي و زمان وقوع ايراد در هر يك از اجزاي سيستم

– نمايش پروسه هاي توليد با استفاده از ابزارهاي گرافيكي مناسب

– تغيير و اصلاح Set Point ها حين اجراي پروسه توليد

– امكان تغيير برخي از فرايندهاي كنترلي از طريق برنامه مونيتورينگ

– ثبت اطلاعات و پارمترهاي مورد نظر مديران از قبيل زمانهاي كاركرد، ميزان توليد ، ميزان مواد  اوليه مصرفي ، ميزان انرژي مصرفي و …

برندهای صاحب نام در اتوماسیون صنعتی

۱- زیمنس (SIEMENS):

محبوب ترین و با کیفیت ترین شرکت سازنده تجهیزات اتوماسیون صنعتی از نگاه  مردم شرکت زیمنس آلمان است با توجه به این که در بخش های مهندسی پروژه و ساخت و ساز تا تولید هواپیما به عنوان یک شرکت مطرح به شمار می رود در بخش اتوماسیون صنعتی نیز به خوبی این کار را انجام داده است.

شرکت زیمنس علاوه بر خدمات فنی مهندسی که ارائه می دهد،

در حال حاضر موارد زیر را تولید می کند:

• تجهیزات مخابراتی

• تجهیزات نیروگاهی  و تولید انرژی برق
• نورپردازی حرفه ای
• تجهیزات پزشکی
• لوازم خانگی
• تجهیزات تابلو برق صنعتی
• سیستم های اعلام حریق
• سیستم های ریلی

۲-اشنایدر الکتریک (Schneider Electric):

یکی دیگر از کمپانی های سازنده تجهیزات اتوماسیون صنعتی شرکت اشنایدر الکتریک فرانسه است که در ایران به شدت از تجهیزات این برند استفاده می شود ناگفته نماند که مدل های فیک یا تقلبی تجهیزات با این اسم هم به وفور یافت می شود و ما بای د به طور صحیح قدرت  تشخیص اصل از قلابی را داشته باشیم.

شرکت اشنایدر الکتریک در حوزه خدمات نیز فعالیت می کند که از مهم ترین خدمات این شرکت،تاسیس خطوط انتقال، توزیع و تولید انرژی الکتریکی  از طریق راه اندازی نیرو گاه است.

شرکت اشنایدر الکتریک تجهیزات زیر را نیز تولید می کند:

• انواع سنسور ها
• تجهیزات تمام هوشمند اتوماسیون صنعتی
• کنترل کننده های منطقی یا برنامه پذیر
• منابع تغذیه بدون وقفه یا UPS
• مدار شکن های قدرت یا دیژنکتور
• تجهیزات تابلو برق صنعتی

۳-اِی بی بی (ABB):

شرکت ای بی بی یک شرکت مهندسی چند ملیتی است که دو کشور سوئیس و سوئد در این کمپانی سهیم هستند این شرکت هم یکی از نام آشناهای محبوب است که توانسته تجهیزاتی با کیفیت بالا را عرضه کند، شرکت ای بی بی هم مانند زیمنس یک کمپنای قدرتمند است که اتومبیل  های فرمول ۱ را نیز تولید کرده است

برخی از تجهیزاتی که شرکت ای بی بی تولید می کند را در پایین ذکر کرده ایم:

• تجهیزات تابلو برق صنعتی
• تجهیزات نیروگاهی مانند ترانسفورماتور های عظیم
• اتومبیل های فرمول ۱
• هواپیما و بخصوص هواپیما های خورشیدی
• ربات هایی با دقت فوق العاده بالا

۴-جنرال الکتریک (General Electric):

شرکت جنرال الکتریک یکی از قدیمی ترین شرکت های فعال در حوزه برق به شمار می رود که توماس ادیسون یکی از موسسان این شرکت به شمار می رود این شرکت آمریکایی از یک شرکت تولید کننده تجهیزات الکتریکی فراتر رفته و یک برندی است که به عنوان هویت و قدمت آمریکا به شمار می رود.

جنرال الکتریک چندین سال پیاپی است که جزء ۱۰ شرکت بزرگ دنیا قرار دارد،جنرال الکتریک نیز در تولید جدید ترین تجهیزات اتوماسیون صنعتی جزء قدرت مندها به شمار می رود.

حال به برخی از تجهیزات و خدماتی که جنرال الکتریک در آن قدرت را به دست گرفته  معرفی خواهیم کرد:

• یکی اصلی ترین تولید کننده گان موتور های جت
• تولید تجهیزات الکترونیکی
• تولید تجهیزات هواپیمایی
• تولید توربین های بادی
• توزیع انرژی الکتریکی
• تجهیزات تابلو برق
• تجهیزات تصویر برداری پزشکی
• تجهیزات نورپردازی
• تولید تجهیزات جنگی
• تولید الکتروموتور
• تولید لوکوموتیو

۵-ایتن (EATON):

ایتن با قدمت بیش از ۱۰۰ سال در صنعت یکی از نوآور ها بوده و هست که همانند کمپانی های بالا علاوه بر تولید تجهیزات مرتبط با اتوماسیون صنعتی در حوزه های مختلف صنعت نیز فعالیت های درخشانی داشته است.

شرکت ایتون در ایالات متحده آمریکا متولد شد،شرکت عظیم ایتون در سال ۲۰۰۸ شرکت آلمانی مولر را خرید و آن را جزئی از خود کرد مولر نیز یکی از فعالات حوزه برق و تولید کنندهگان تجهیزات برق صنعتی و اتوماسیون صنعتی به شمار می رود.

کمپانی ایتن در چهار حوزه مجزا فعالیت می کند که در پایین ذکر کرده ایم:

• مهندسی برق
• هیدرولیک
• هوانوردی
• صنعت خودرو سازی

۶-اُمرون (OMRON):

شرکت ژاپنی امرون که در سال ۱۹۴۸ میلادی تاسیس شد،در ابتدا به عنوان یک شرکت تولید کننده برق وارد عرصه شد و تا سال ۱۹۹۰ میلادی این خدمت را انجام می داد و پس از آن وارد حوزه الکترونیک نیز شد که در حال حاضر در تولید تجهیزات اتوماسیون صنعتی یکی از مطرح های دنیا یه شمار می رود.

جالب است بدانید کمپانی امرون یکی از اولین تولید کننده گان دستگاه های خود پردازATMبوده که به وسیله کارت های مغناطیسی بانکی کار می کند،به همین خاطر دروازه جدیدی به سمت الکترونیک باز کرد که سازمان  IEEE شرکت امرون را یک نقطه تحول الکترونیک نامید.

به صورت کلی حوزه فعالیت شرکت امرون را درادامه ذکر خواهیم کرد:

• تولید برق
• تولید و فروش تجهیزات اتوماسیون صنعتی
• تولید تجهیزات پزشکی مانند مانیتور فشار خون
• تولید کننده دستگاه های خود پرداز
• مهندسی بخش کنترل در صنایع نفت و گاز

کمپانی امرون توسط سازمان Thomson Reuters یکی ۱۰۰ برند که در نوآوری جهانی نقش اساسی داشته اند نام برده شد.

۷-یاسکاوا (YASKAVA)

شرکت ژاپنی یاسکاوا به صورت تخصصی فقط در حوزه اتوماسیون صنعتی و رباتیک فعالیت دارد که سرو موتور ها و کنترل کننده های دور باکیفیت  را تولید می کند این کمپانی در سال ۱۹۱۵ تاسیس شده و کیفیت تجهیزات این کمپانی کارنامه درخشانی را برای این شرکت در این سال ها  به ارمغان آورده است.

مواردی که کمپانی یاسکاوا تولید می کند به شرح زیر است:

• تجهیزات اتوماسیون صنعتی
• ربات های صنعتی جهت خودکارسازی فرایند
• خدمات مهندسی راه اندازی سیستم های اتوماسیون و خودکار سازی

۸-دلتا (DELTA):

دلتا در سال ۱۹۷۱ متولد شد و هدف این شرکت در همان ابتدای تاسیس راهکارهایی جهت مدیریت انرژی های حرارتی ارائه کرد، از دیگر فعالیت های دلتا تولید برق از انرژی های پاک بوده است،دلتا دریافت کننده مکرر جوایز بین المللی در نوآوری، طراحی و مسئولیت اجتماعی است، پی ال سی و درایو های دلتا در ایران به شدت استفاده می شود و یکی از برندهایی محسوب میشود که با توجه قیمت مناسب،کیفیت مطلوبی نیز دارد.

از جمله خدمات و تولیدات کمپانی دلتا به شرح زیر است:

• اتوماسیون قدرت
• اتوماسیون صنعتی
• قطعات الکترونیکی
• تولید منابع تغذیه یا ups

۹-ال اس (LS):

شرکت ال اس زیر مجموعه شرکت عظیم LG است، ال اس در حوزه های تولید کابل و تجهیزات اتوماسیون صنعتی فعال است، محصولات برند ال اس نیز مانند دلتا از جمله برند هایی است که قیمت تجهیزات آنها نسبت به زیمنس و جنرال الکتریک کمتر بوده ولی کیفیت خود را نیز حفظ کرده است و تجهیزاتی با رنج قیمتی میان رده تولید می کند این شرکت کره ای در ۸۲ سال پیش تاسیس شد.

ال اس نیز همانند سایر برند ها تجهیزاتی بجز اتوماسیون صنعتی تولید می کند،حال به معرفی برخی از فعالیت ها و تولیدات این شرکت می پردازیم:

• تولید کابل های برق و مخابرات
• توزیع گاز های ال پی جی و ال ان جی
• تولید تجهیزات الکتریکی
• خودکار سازی از طریق تجهیزات اتوماسیون

۱۰-میتسوبیشی الکتریک (Mitsubishi Electric)

کمپانی میتسوبیشی همانطور که از نامش هم پیداست دارای زیر مجموعه های بزرگی است که یکی از آنها میتسوبیشی الکتریک است

کمپانی میتسوبیشی جزء چند قدرتمند های اول دنیا به شمار می رود که در سال ۱۸۷۰ میلادی تاسیس شد.

شرکت میتسوبیشی چون دارای زیر مجموعه های خیلی زیادی است، در این مقاله فقط به بخش میتسوبیشی الکتریک بسنده کرده ایم.

این کمپانی بخش های تولیدی و خدماتی دارد که آنها را در پایین نام برده ایم:

• تولید صفحات خورشیدی و تجهیزات جانبی آن
• تولید انواع حسگر ها
• اجرای سیستم های ماهواره ای
• پلکان برقی
• آسانسور
• تولید سیستم های تهویه
• ربات های صنعتی
• ماشین های الکتریکی
• تولید تجهیزات اتوماسیون صنعتی
• تولید لوازم خانگی

منابع:وبسایت های ۱۰کمپانی بالا و ویکی پدیا