- ارسال شده توسط
leila jahani
03خرداد
اتوماسیون صنعتی
با توجه به پیشرفت‌های سریع فن آوری ، کلیه سیستمهای پردازش صنعتی ، کارخانه‌ها ، ماشین آلات ، امکانات آزمایش و غیره از مکانیزه شدن به اتوماسیون صنعتی روی آورده اند. یک سیستم مکانیزاسیون برای بهره برداری از ماشین‌های دستی که به آن نیاز دارند ، به مداخله انسان نیاز دارد با تکامل فن آوری‌های کنترل جدید و کارآمد ، کنترل اتوماسیونرایانه‌‌‌ای با نیاز به دقت ، کیفیت ، دقت و عملکرد فرآیندهای صنعتی هدایت می‌شود. اتوماسیونگامی‌فراتر از مکانیزه سازی است که باعث می‌شود از دستگاه‌های دارای قابلیت کنترل بالا برای فرآیندهای تولید یا تولید کارآمد استفاده شود.
اتوماسیون صنعتی استفاده از دستگاه‌های 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 دستگاه‌های خودکار است. اتوماسیون صنعتیارتباط نزدیکی با مهندسی کنترل دارد .اتوماسیون اصطلاح گسترده‌‌‌ای است که برای هر مکانیسم که به تنهایی حرکت می‌کند یا خود دیکته می‌شود ، اعمال می‌شود. کلمه “اتوماسیون” از کلمات یونانی باستان خودکار (به معنای ” خود “) Matos (به معنای ” حرکت “) گرفته شده است.
در مقایسه با سیستمهای دستی ، سیستمهای اتوماسیون از نظر دقت ، قدرت و سرعت کارایی عملکرد برتر را ارائه می‌دهند.در کنترل اتوماسیون صنعتی، تعداد گسترده‌‌‌ای از متغیرهای فرآیند مانند دما ، جریان ، فشار ، فاصله و سطح مایع را می‌توان همزمان حس کرد. تمام این متغیرها توسط سیستمهای ریزپردازنده پیچیده یا کنترل کننده‌های پردازش داده‌های مبتنی بر رایانه شخصی به دست آمده ، پردازش و کنترل می‌شوند.
سیستمهای کنترل یک بخش اساسی یک سیستم اتوماسیون هستند. انواع مختلفی از تکنیک‌های کنترل حلقه بسته متغیرهای فرایند را برای پیروی از نقاط تعیین شده تضمین می‌کنند. علاوه بر این عملکرد اصلی ، سیستم اتوماسیون از توابع مختلف دیگری مانند محاسبه نقاط تعیین شده برای سیستمهای کنترل ، راه اندازی یا خاموش کردن کارخانه ، نظارت بر عملکرد سیستم ، برنامه ریزی تجهیزات و غیره استفاده می‌کند. صنعت امکان تولید سیستم انعطاف پذیر ، کارآمد و قابل اعتماد را فراهم می‌کند.
سیستم خودکار برای اجرای سیستمهای کنترل و نظارت نیاز به محصولات سخت افزاری و نرم افزاری اختصاصی ویژه دارد. در سال‌های اخیر ، تعداد چنین محصولاتی از فروشندگان مختلفی تهیه شده است که محصولات نرم افزاری و سخت افزاری تخصصی خود را ارائه می‌دهند. برخی از این فروشندگان زیمنس ، ABB ، AB ، National Instrument ، Omron و غیره هستند.
انواع
اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتیاستفاده از سیستمهای کمکی رایانه‌‌‌ای و ماشین آلات است تا عملیات مختلف صنعتی را به شیوه‌‌‌ای کنترل شده انجام دهد. سیستمهای اتوماسیون صنعتی به کارکردهای مختلف بستگی دارند و به دو دسته تقسیم می‌شوند ، یعنی اتوماسیون فرآیند و اتوماسیون ساخت.
سلام صنعت دارای نمایندگی محصولات IFM، نمایندگی محصولات Sick، نمایندگی محصولات اندرس‌هاوزرو نمایندگی محصولات زیمنسمیباشد.
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 می‌شود 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 می‌دهد. از لایه‌های مختلفی تشکیل شده است که اجزای گسترده آن را در یک کارخانه فرآیند نشان می‌دهد.
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 می‌شود.
کنترل فرآیند مستقیم: در این سطح ، کنترلرهای اتوماتیک و سیستمهای مانیتورینگ اطلاعات فرآیند را از حسگرها بدست می‌آورند و به همین ترتیب سیستمهای محرک را هدایت می‌کنند. برخی از وظایف این سطح :
- اکتساب داده‌ها
- نظارت بر کارخانه
- دارا چک میکنه
- کنترل حلقه باز و بسته
- گزارش نویسی
کنترل نظارت بر کارخانه: این سطح با تنظیم اهداف یا تنظیم نقاط ، به کنترلرهای اتوماتیک فرمان می‌دهد. 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 می‌کند. 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 می‌پردازد 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
صنایع تولیدی این محصول را با استفاده از ماشین آلات / روباتیک از مواد خارج می‌کنند. برخی از این صنایع تولیدی شامل نساجی و پوشاک ، شیشه و سرامیک ، مواد غذایی و آشامیدنی ، تهیه کاغذ و غیره هستند. گرایشهای جدید در سیستمهای تولیدی در هر مرحله از قبیل دستکاری مواد ، ماشینکاری ، مونتاژ ، بازرسی و بسته بندی از سیستمهای اتوماسیون استفاده کرده است. با کنترل رایانه‌‌‌ای و سیستمهای رباتیک صنعتی ، اتوماسیون ساخت بسیار انعطاف پذیر و کارآمد می‌شود.
شکل زیر سلسله مراتب سیستم اتوماسیون ساخت را نشان می‌دهد که در آن تمام سطوح عملکردی با استفاده از ابزارهای مختلف اتوماسیون به صورت خودکار انجام می‌شود.
در زیر توضیحی در مورد هر سطح در سلسله مراتب سیستم اتوماسیون ساخت آمده است:
سطح ماشین آلات: در این سطح دستگاه‌های مختلف سنجش و تحریک روند تولید را کنترل می‌کنند. این یک ابزار دقیق از کنترل دستگاه است. وظایف این سطح شامل جمع آوری داده‌ها ، 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 می‌شوند. کنترلرهای مختلف اتوماتیک مانند PLC برای چنین کنترل ماشینها به کار می‌روند.
فروشگاه طبقه طبقه: این یک سطح اتوماتیک نظارتی است که در آن نظارت و هماهنگی چند سلول تولیدی انجام می‌شود.
سطح کارخانه: این سطح اتوماسیون فعالیتهای نظارت بر تولید ، کنترل و برنامه ریزی را انجام می‌دهد و غیره. HMIهایی که در این سطح کار می‌کنند کنترل همه متغیرهای فرایند تولید را از راه دور تسهیل می‌کنند.
سطح سازمانی: این سطح کلیه فعالیتهای مربوط به مدیریت مانند برنامه ریزی تولید و برنامه ریزی تولید و غیره را انجام می‌دهد.
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 می‌دهد. شکل زیر ساختار اتوماسیون صنعتی را نشان می‌دهد که عناصر مختلف عملکردی IA را توصیف می‌کند.
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 ترموکوپل‌ها ، آشکارسازهای دمای مقاومت (RTDs) ، سنجهای کرنش هستندو غیره از سیگنالهای این سنسورها برای تولید ، تجزیه و تحلیل و تصمیم گیری به منظور تولید خروجی کنترل استفاده می‌شود. با مقایسه متغیر فرآیند سنجش جریان با مقادیر تنظیم شده ، تکنیک‌های مختلف کنترل برای تولید خروجی مورد نیاز به کار می‌روند. سرانجام ، کنترل کننده‌ها خروجی‌های محاسبه شده را تولید می‌کنند و به عنوان ورودی سیگنالهای برقی یا پنوماتیک به عناصر محرک اعمال می‌شوند. محرکها سیگنالهای برقی یا پنوماتیک را به متغیرهای فرآیند فیزیکی تبدیل می‌کنند. برخی از محرکها شامل شیرهای کنترل ، رله‌ها ، موتورها و غیره هستند.
دسته ویژه این ابزارها ، سازهای هوشمند هستند که سیستمهای یکپارچه‌‌‌ای برای سنجش یا تحریک عناصر با قابلیت برقراری ارتباط با اتوبوس‌های میدانی هستند. این دستگاه‌های هوشمند از یک مدار تهویه سیگنال در داخل تشکیل شده اند و اتصال مستقیم به پیوند ارتباطی در سیستم اتوبوس صنعتی را تسهیل می‌کنند .
عناصر سیستم کنترل
این کنترلرهای الکترونیکی مبتنی بر ریزپردازنده یا کامپیوترهای ساده صنعتی هستند که سیگنالهای حسگرهای مختلف و همچنین سیگنالهای فرمان از سیستمهای نظارتی یا اپراتورهای انسانی را می‌پذیرند . این کنترلرها می‌توانند سیستمهای کنترل مداوم باشند یا کنترل متوالی / منطق به ساختار ماهیت کنترل بستگی دارد. کنترلر مقادیر سنجش و مقادیر نظارتی را پردازش می‌کند و به ساختار کنترل بستگی دارد ، خروجی کنترل را به دستگاه‌های مختلف تحریک کننده تولید می‌کند.
یک نوع کنترل کنترلی مدرن که در سیستمهای اتوماسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد ، کنترل کننده Logic Controller (PLC) است. PLCها با نرم افزار اختصاصی ارائه شده اند به گونه‌‌‌ای که قادر به برنامه ریزی برای انجام عملیات کنترل مربوطه هستند. PLCها دارای پردازنده‌های ناهموار ، دیجیتال I / O ، آنالوگ I / O و ماژول‌های ارتباطی هستند به گونه‌‌‌ای که می‌توانند 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 سیگنالهای زنگ دار و غیره را نمایش می‌دهد. SCADA یکی از رابط‌های گرافیکی کاربر است که از راه دور عملیات صنعتی را کنترل می‌کند. . همچنین ، سیستمهای کنترل توزیع شده (DCS) HMI مخصوص خود را برای نمایش گرافیکی پارامترهای مختلف صنعتی ارائه می‌دهند.
عناصر کنترل نظارت
کنترل نظارت کنترل سطح بالاتری را بر روی کنترلرهای اتوماتیک انجام می‌دهد که کنترل بیشتر سیستمهای زیر سیستم را نیز انجام می‌دهد. عناصر اصلی این سطح رایانه‌های شخصی ایستگاه فرایند و رابط‌های ماشین آلات انسانی هستند. این رایانه‌های شخصی ایستگاه فرایند وظیفه‌هایی مانند محاسبه‌های 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 سیگنالهای زنگ دار و غیره را نمایش می‌دهد. SCADA یکی از رابط‌های گرافیکی کاربر است که از راه دور عملیات صنعتی را کنترل می‌کند. . همچنین ، سیستمهای کنترل توزیع شده (DCS) HMI مخصوص خود را برای نمایش گرافیکی پارامترهای مختلف صنعتی ارائه می‌دهند.
تولیدکنندگان در چشم انداز امروزی رقابت جهانی با چالش‌های بسیاری روبرو هستند. برخی از این چالش‌ها شامل محیط‌های سخت تولید ( در دنیایی است که به طور فزاینده‌‌‌ای روی ایمنی متمرکز شده است – و به درستی از این رو ) ، زنجیره‌های عرضه به طور فزاینده پیچیده ، مطابق با آخرین استانداردهای کارآمد در مصرف انرژی و رقابت با شرکت‌هایی که هزینه‌های بسیار کمی‌دارند.
بسیاری از این دلایل تولید کنندگان را به سمت
اتوماسیون صنعتیسوق می‌دهند. 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 می‌دهد
- 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 می‌دهد. برای کارگران انسانی امکان ندارد ساعات طولانی کار کنند بدون اینکه دقت را از دست بدهند. از طرف دیگر ، بدون به خطر انداختن درستی ، سیستمهای کنترل خودکار قادر به کار برای ساعتهای طولانی هستند. از این رو افزایش بهره وری و کارآیی در هر ساعت از ورود نیروی کار.
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 می‌دهد. با استفاده از سیستمهای اتوماسیون ، فرایندهای صنعتی در تمام مراحل کنترل و کنترل می‌شوند تا محصول نهایی کیفی تولید شود.
کاهش نیروی کار یا هزینه تولید
سیستمهای خودکار به صنایع کمک می‌کنند 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 می‌دهد ، بلکه منجر به بازده عالی سرمایه گذاری با صرفه جویی در حقوق ، هزینه‌های نیروی کار ، بازنشستگی و هزینه‌های کارمندان می‌شود. سیستم خودکار نیز با جایگزین کردن عملیات خودکار در محل کار ، کمبود نیروی کار را کاهش می‌دهد.
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 دوره‌‌‌ای به عنوان یک کار معمول مورد بررسی قرار می‌گیرند. بنابراین یک سیستم اتوماسیون با استفاده از سیستمهای کنترل حلقه بسته وضعیت کار خودکار را ایجاد می‌کند.
ایمنی بهبود یافته
با انتقال یک سیستم خودکار ، با انتقال کارگر از محل مشارکت فعال در فرآیند به نقش نظارت ، کار ایمن تر می‌شود. دستگاه‌های خودکار قادر به کار در محیط‌های خطرناک و سایر محیط‌های شدید هستند. همچنین ، این سیستم‌ها به جای کارگران انسانی بویژه در شرایط تهدید کننده زندگی (شرایط شیمیایی و درجه حرارت بالا) از ربات‌های صنعتی به جای کارگران انسانی استفاده می‌کنند. بنابراین یک سیستم اتوماسیون صنعتیاز تصادفات و صدمات کارگران جلوگیری می‌کند.
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 ، سیستمهای خودکار ارتباط ارتباطی بین منطقه فرآیند و ناحیه نظارت (نظارت و کنترل) ایجاد می‌کنند و از این طریق به اپراتورها امکان کنترل و نظارت بر فرایندهای صنعتی را از یک مکان دورافتاده فراهم می‌کنند. بهترین نمونه این ریموت کنترل خودکار شبکه برق است .
منبع: اتوماسیون صنعتی چیست ؟