اتوماسیون صنعتی و هر آنچه باید از آن بدانیم

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 چیست

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 صنعتی یکی از مهمترین ارکان تولیدات صنعتی به حساب می آید. تا قبل از روی کارآمدن این نوع سیستم ها از دستگاههای مختلفی برای کنترل خطوط تولید استفاده می شد،که هر کدام به صورت مستقل عمل می کردند و محدودیت های بسیاری داشتند. اما هدف از اتوماسیون سازی و استفاده از روبات، تزریق احساس به پروسه تولید است. هم سویی و هم هدف کردن دستگاهها و روباتها و ایجاد شبکه در یک نظام تولید،حاصل به کارگیری تکنولوژی اتوماسیون است. به عبارت دیگر اتوماسیون وظیفه ای بیش از کنترل فرایند تولید را بر عهده دارد.

وظایف سیستم صنعتی اتوماسیون

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

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 را مرور می کنیم:

١) تکرارپذیری فعالیت‌ها و فرایند‌ها

٢) افزایش کیفیت محصولات تولیدی

٣) افزایش سرعت تولید (افزایش کمیت تولید)

٤) کنترل کیفیت دقیقتر و سریعتر

٥) کاهش پسماند‌های تولید (ضایعات)

٦) واکنش‌های متقابل بهتر با سیستم‌های بازرگانی و اداری و مالی و منابع انسانی

سیستم مانیتورینگ صنعتی

یکی دیگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسیون صنعتی ، مانیتورینگ می باشد . اگر بخواهیم تعریف کلی از این سیستم داشته باشیم می توانیم اینطور بیان کنیم که در این نوع مانیتورینگ، انواع سیستم های صنعتی و وضعیت کارکرد آن ها بررسی می شود و در اینصورت اطلاعات کاملی از بخش های صنعتی موجود در یک مجموعه تولیدی، جمع آوری شده و وقتی این اطلاعات نمایش می یابد کاربر می تواند تصمیم گیری درستی برای عمل خود داشته باشد.

سيستم ماتيتورينگ صنعتي اين امکان را فراهم مي کند که بتوانيد مديريت جامع بر روي تجهيزات خود داشته باشيد واز حداکثر کارايي منابع خود استفاده کنيد، که در نهايت منجر به افزايش درآمد شما مي شود.

دلایل استفاده از سیستم مانیتورینگ صنعتی

• سلامت جسماني کاربران مربوطه سيستم صنعتي
• تهويه مناسب اتاق ها
• طراحي اتاق کنترل به شکل کاملا مهندسي
• جهت کنترل دما، فشار و وزن در نقاط مختلف دستگاه هاي صنعتي
• کم کردن نويزهاي موجود براي صحت اطلاعات دريافتي و ارسالي
• کنترل و دماي رطوبت محيط
• کنترل ميزان تميزي هواي اتاق ها
• امنيت اتاق مانيتورينگ صنعتی

کاربردهای سیستم مانیتورینگ صنعتی

•  امکان گزارشگيري لحظه اي براي مشاهده وضعيت سيستم ها
• قابليت اتصال انواع سنسورها و سيستم هاي کنترلي به دليل ماژولار بودن کامل سيستم شرايط تخصصي اتاق هاي مانيتورينگ
• کنترل از راه دور توسط کاربران مسئول از مسافت دور
• نمايش وضعيت تجهيزات حساس و مهم و اطمينان از عملکرد صحيح آن ها
•  تنظيم نمودن سيستم ها براساس رويه هاي تعيين شده براي اينکه مشکلات موجود حل شود و سيستم به حالت نرمال برگردد.

نمایشگر در مانیتورینگ صنعتی

این نمايشگرها ابزاري براي نشان دادن متغيرات و پارامترهايي مانند : فشار، دما، جريان و … در تابلو برق و ديگر اجزاي صنعتي هستند . همچنین این نمايشگرها عمدتاً داراي رله هايي با قابليت برنامه ريزي مي باشند و با استفاده از اين رله ها مي توان عمليات را به صورت اتوماتيک انجام داد .

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 فرآیندی، کنترل کننده را از وضعیت موجود در فرآیند آگاه ساخته و در نتیجه کنترل کننده فرمان مورد نیاز را به محرک جهت کنترل فرآیند و رسیدن به نقطه تنظیم مورد نظر ارسال می‌نماید. هر دستگاه اندازه‌گیری شامل سه جزء اساسی سنسور، ترانسدیوسر و ترانسمیتر می‌باشد.

-سنسور (Sensor):

قطعه سنسور 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):

این قطعه 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 یک سیگنال خروجی ترانسدیوسر را به سیگنال استاندارد قابل انتقال تبدیل می‌نماید. میتوان از معروفترین استانداردهای ترانسمیترها به استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی آمپر و ۰ تا ۱۰ ولت اشاره نمود.

2)کنترل کننده

کنترل عبارتست از سوق و نگهداری یک یا چند فرآیند 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 است.

3)محرک‌ها

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

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؛ در کنار این کاهش، نیاز به استفاده از انسان در طول فرآیند نیز کم رنگ‌تر می شود. لذا هزینه‌های ناشی از تولید کالا بدین صورت به شکل چشمگیری 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.

فرایندهای تولید سیستم های اتوماسیون

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

۱- فرایندهای پیوسته (واگرا) مثل پالایش، غذائی و …

۲-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 میشود. تولید مهم ترین بخش فرآیند ساخت است. از سنجش کیفیت مواد اولیه، انجام عملیات ابتدائی ساخت روی آنها تا فراوری محصول نهائی و آزمایش های پایانی کنترل محصول. روبات های جابه جا کننده و برش دهنده پای ثابت این بخش دراکثر خطوط تولید هستند؛ اما از آنجا که تمام فراورده 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 تأثیر گذارند، پس توجه به این بخش الزامی است.

از بارگیری محصول در خودرو های باربری تا عرضه محصول در فروشگاهها جزو بخش توزیع قرار می گیرد. استفاده از روبات های ویژه بارگیری و خطوط حمل و نقل هوشمند، از مهمترین دستاوردهای اتوماسیون در بخش توزیع محسوب می شود. اتوماسیون حتی در سطوح مدیریتی تولید نیز کارایی خوبی دارد.

آینده اتوماسیون صنعتی

همانطور که مشاهده نمودید سرعت تکنولوژی به قدری بالاست که عملا نمی شود آن را پیش بینی کرد ولی همواره افرادی خوش ذوق و با فکر باز وجود دارند که می توانند آینده را به نحوه‌ی زیبا پیش بینی یا رقم بزنند.