30 مارس
اتوماسیون صنعتی

مقدمه

در سال‌های اخیر رقابت در زمینه صنعت و شرکت‌های تولیدی رو به افزایش بوده است. بدیهی است پیروزی در چنین رقابتی مستلزم اتوماسیون صنعتی و تولید تجهیزات و کالاهای با کیفیت و قیمت‌های رقابتی است.یکی از راه‌های دستیابی به موفقیت در صنعت و پیروزی در این رقابت، اتوماسیون صنعتی است. اتوماسیون صنعتی همواره باعث افزایش سرعت تولید و همچنین افزایش کیفیت تجهیزات و کالاهای تولید‌شده خواهد شد. همچنین با استفاده از تکنولوژی‌های به روز، هزینه‌های ناشی از تولید کاهش یافته و لذا مصرف‌کننده، این تجهیزات را با قیمت پایین‌تری خریداری خواهد کرد.

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون یک گام فراتر از مکانیزاسیون است. در مکانیزاسیون از مجموعه‌ای از تجهیزات مکانیکی استفاده می‌شود که برای انجام فعالیت مورد نظر، نیاز به کمک انسان خواهند داشت. اما از سوی دیگر اتوماسیون نقش انسان را در انجام فرآیند حذف کرده و آن را با برنامه‌ریزی‌های منطقی و دستگاه‌‌های هوشمند جایگزین کرده است. در اتوماسیون صنعتی، کامپیوتر و ماشین به جای انسان تفکر و تصمیم‌گیری خواهند کرد.

در مجموع می‌توان گفت اتوماسیون صنعتی از تکنولوژی و کنترل اتوماتیک که باعث عملکرد و کنترل خودکار فرآیندهای صنعتی بدون دخالت مستقیم انسان می‌شود، استفاده می‌کند. این کار، عملکرد مجموعه را به طور چشمگیری بهبود می‌بخشد. تجهیزاتی که در اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از: PLC، PAC، رایانه و … .

دلایل استفاده از اتوماسیون صنعتی
افزایش بهره‌وری
اتوماسیون یک کارخانه یا یک فرآیند تولید می‌تواند با کنترل بهتر و دقیق‌تری که بر فرآیند تولید دارد، نرخ تولید را به طور چشمگیری بهبود بخشد. در واقع زمان صرف شده به ازای تولید هر کالا کاهش خواهد یافت و همچنین کیفیت و دقت در تولید کالا افزایش خواهد یافت.

کاهش هزینه تولید
ترکیب فرآیندهای مختلف در صنعت با استفاده از اتوماسیون همانطور که در بخش قبل ذکر شد زمان تولید را کاهش خواهد داد؛ همچنین نیاز به استفاده از انسان در طول فرآیند را کاهش خواهد داد. لذا هزینه‌های ناشی از تولید کالا بدین صورت کاهش خواهد یافت.

افزایش کیفیت کالا
از آن جائیکه استفاده از اتوماسیون دخالت انسان در فرآیند را کاهش خواهد داد، احتمال وقوع خطاهای انسانی نیز به حداقل خواهد رسید. بدین ترتیب کالاهای تولید شده با استفاده از عملکرد تجهیزات اتوماسیون و بازدید دقیق و کنترل آن‌ها از مرحله طراحی تا ساخت دارای کیفیت بسیار بهتری نسبت به قبل خواهند بود.

افزایش امنیت
اتوماسیون صنعتی با جایگزین کردن ماشین‌های صنعتی با انسان‌ها از حضور انسان در محیط‌های خطرناک جلوگیری کرده و بدین ترتیب امنیت محیط کار را بالا خواهد برد.

بخش‌های مختلف سیستم اتوماسیون صنعتی
سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ذاتا پیچیده بوده و شامل تعداد بسیار زیادی از دستگاه‌ها هستند که از طریق تکنولوژی اتوماسیون در کنار یکدیگر و به طور همزمان مشغول به فعالیت خواهند بود. در تصویر زیر می‌توانید آرایش یک سیستم اتوماسیون صنعتی را مشاهده کنید.

در ادامه هر یک از این بخش‌ها و وظایف آن‌ها به اختصار توضیح داده خواهند شد.

سطح میدانی یا پایه (Field Level)
این قسمت پایین‌ترین سطح از یک سیستم اتوماسیون است که شامل تجهیزات میدانی از جمله سنسورها و عملگرها است. وظیفه اصلی این بخش از سیستم، انتقال اطلاعات فرآیندها و ماشین‌ها به سطح بالاتر برای مانیتور کردن و تحلیل اطلاعات است.
سنسورها داده‌های واقعی و مبتنی بر زمان همانند دما، فشار، جریان، سطح و … را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند. اطلاعات دریافتی توسط سنسور برای تحلیل و انجام دستورهای لازم به قسمت بالادست منتقل خواهد شد.
از سوی دیگر عملگرها سیگنال‌های الکتریکی دریافت شده توسط کنترلرها را به کار مکانیکی تبدیل خواهند کرد. ولوهای کنترل جریان، سلنوئید ولوها، رله‌ها، موتورهای الکتریکی و سروموتورها نمونه‌هایی از عملگرها در سیستم اتوماسیون هستند.

سطح کنترل (Control Level)
این بخش شامل دستگاه‌های اتوماسیون مختلف از جمله ماشین‌های CNC، PLCها و … است که اطلاعات را از حسگرها گرفته و پردازش می‌کند. کنترلرهای اتوماتیک با توجه به این اطلاعات دریافتی، عملگرها را برای انجام فعالیت مورد نیاز، راه انداخته و فرمان لازم را به آن‌ها خواهند داد.
PLC از جمله کنترلرهای قوی و دقیقی است که به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. PLC قادر است تا فرمان‌های کنترلی را بر اساس ورودی‌ای که از سنسورها می‌گیرد ارسال کند. PLC شامل ماژول‌های مختلفی از جمله CPU، I/O دیجیتال، I/O آنالوگ و ماژول‌های ارتباطی است. PLC این قابلیت را دارد که توسط کاربر برنامه‌ریزی شده و اعمال خواسته شده را مطابق انتظار انجام دهد.

سطح نظارت و کنترل تولید (Supervising and Production Control Level)
در این قسمت دستگاه‌های اتوماتیک و سیستم‌های مانیتورینگ، عمل کنترل را تسهیل کرده و فرآیندها را در قالبی که برای انسان قابل تشخیص باشد، نمایش می‌دهند که این کار توسط HMI (Human Machine Interface) صورت می‌پذیرد. از طریق HMI پارامترهای مختلف، آرشیو اطلاعات، روشن و خاموش کردن دستگاه‌ها قابل مشاهده و کنترل است.
سطح اطلاعات (Information Level)
این بخش، مهم‌ترین بخش اتوماسیون صنعتی است که کل سیستم اتوماسیون را تحت کنترل قرار می‌گیرد. وظیفه این قسمت برنامه‌ریزی تولید، تحلیل بازار و مصرف‌کنندگان، سفارشات و فروش و … است. لذا در این بخش، بیشتر از جنبه‌های تخصصی به مسائل تجاری اهمیت داده خواهد شد.
همچنین شبکه‌های ارتباطی اتوماسیون از بخش‌های مهم و جدایی ناپذیر این سیستم است که ارتباط بین تمام سطوح از این طریق برقرار می‌شود. سیستم‌های ارتباطی در تمام سیستم‌های اتوماسیون حضور دارند. این سیستم‌ها می‌توانند در هر سطح متفاوت باشند. برخی از این سیستم‌های ارتباطی عبارتند از: RS485، CAN، DeviceNet، Foundation Field Bus، Profibus و … .
از سطح‌بندی ذکر شده در سیستم اتوماسیون می‌توان دریافت که اطلاعات به طور پیوسته در این مجموعه در حال جابجایی است.

هرم اتوماسیون صنعتی

هرم اتوماسیون صنعتی

سطح سرپرست

این سطح سیستم به طورعمده بر پایه کامپیوتر تعریف می شود که به اصطلاح صنعتی، کامپیوتر باید مجهز به سیستم عامل (برای مثال ویندوز) و برنامه های کاربردی جهت فرایند کنترل باشد. این سیستم به طور کلی به صورت شبکه با پهنای باند گیگا بایت و یا بالاتر قابل اجرا بوده و همچنین توپولوژی بی سیم (WLAN) نیز در ارتباطات صنعتی کاربرد دارد.

دراین سطح جهت نظارت بر سیستم از مانیتورینگ صنعتی استفاده شده و اثری از PLC ها و شبکه های سطح فیلد وجود ندارد و در واقع اطلاعات و دیتای جمع آوری شده اهمیت بالایی دارد.

سطح کنترل در اتوماسیون صنعتی

این سطح به توصیف سیستم های اتوماسیون (کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی PLC) که در آن برنامه اجرا می شوند می پردازد. سیستم های مربوط به این سطح نیاز به قابلیت real-time بالا (همزمان با real-time  اترنت) و بر اساس یک کنترولر خاص با معماری خاص را دارند.ماژولار بودن سیستم های پی ال سی باعث بهینه سازی در روند اتوماسیون صنعتی شده و هر فرایند سفارشی را به اجرا درمی آورد.

سطح فیلد

این سطح توصیف تمام تجهیزات ترمینال مانند سنسور (نوری، مغناطیسی،دیسک حرارتی، و غیره) و (دریچه مغناطیسی، سوئیچ های قدرت، استارت موتور، و غیره) می باشد.

اتوماسیون صنعتی در یک نگاه

برخی از مزایا و ویژگیهای راه اندازی اتوماسیون صنعتی :

  • جاری ساختن استراتژی های کنترلی در خطوط تولید
  • تبادل اطلاعات میان بخش های تولید
  • ایجاد یک واسطه بین کاربر و مجموعه تحت کنترل

سیستم های اتوماسیون در هر دو نوع از فرایندهای تولید که شامل :

  • فرایندهای پیوسته (واگرا) مثل: پالایش، غذائی و …
  • فرایندهای گسسته (همگرا) مثل: خودرو، لوازم خانگی و …

می شود، کاربرد دارند. یک فرایند تولید متناسب با نوع محصول مورد نظر به سه بخش ” تولید، بسته بندی و توزیع ” تقسیم می شود. ” تولید ” مهمترین بخش فرایند ساخت است. از سنجش کیفیت مواد اولیه، انجام عملیات ابتدائی ساخت روی آنها تا فرآوری محصول نهایی و آزمایش های پایانی کنترل محصول. روبات های جا به جا کننده و برش دهنده پای ثابت این بخش در اکثر خطوط تولیدی هستند. اما از آنجا که تمام فرآورده ها و محصولات در پایان فرایند تولید نیاز به بسته بندی دارند و عواملی چون مدت مصرف، مسائل بهداشتی، سادگی حمل و… در کیفیت محصول و توزیع فروش آن تاثیر گذارند، پس توجه به این بخش الزامی است.

دیدگاه بگذارید