دانش اتوماسیون

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون صنعتی شامل تکنولوژی طراحی و تولید سیستم های کنترلی و فناوری اطلاعات مانند انواع پردازشگرها و روبات ها برای جایگزینی دخالت انسانی در کنترل انواع فرایندها و ماشین کاری های صنعتی است. واژه اتوماسیون در واقع برگرفته از دو واژه یونانی Auto به معنای خود و Matos به معنای حرکت است. به بیان بسیار ساده اتوماسیون صنعتی معادل خودکارسازی فرایند تولید است.

در حوزه صنعتی سازی، اتوماسیون صنعتی یک مرحله جلوتر از مکانیزه کردن تولید می باشد. مکانیزه کردن تولید مربوط به استفاده از انواع ماشین آلات صنعتی برای بالا بردن بهره وری و منظم سازی تولید است، با این توضیح که کنترل ماشین آلات به صورت غیر اتوماتیک و توسط اپراتورها انجام می پذیرد.

با پیاده سازی اتوماسیون صنعتی، تجهیزات کنترل اتوماتیک، کنترل عملیات تولید را به دست گرفته و فرایند تولید صنعتی بدون دخالت عمده انسانی انجام می شود. بدین ترتیب علاوه بر یکپارچه سازی فرایند تولید، بالا رفتن میزان تولید و نرخ بهره وری، قابلیت تشخیص و عیب یابی نیز فراهم شده و همچنین داده های تولید قابل ثبت و ردیابی خواهند بود.

در سیستم های اتوماسیون صنعتی تعداد زیادی از انواع متغیرهای فرایند مانند دما، فشار، فلو، جابجایی و سطح مایعات به صورت همزمان جمع آوری می شوند. تمامی این داده های جمع آوری شده، توسط انواع کنترلر ها مورد پردازش قرار گرفته و سیگنالهای فرمان کنترلی تولید می شوند.

سیستم های کنترلی بخش بسیار مهمی از اتوماسیون صنعتی هستند. در این سیستم ها انواع مختلف تکنیک های کنترل حلقه بسته باعث می شوند تا مقادیر متغیرهای فرایند نزدیک به مقادیر پیش فرض (ست پوینت) باشند. علاوه بر این، سیستم اتوماسیون صنعتی قابلیت های دیگری مانند محاسبه مقادیر ست پوینت ها، زمان شروع و توقف تولید، مانیتورینگ عملکرد سیستم های تولید و زمان بندی کار تجهیزات را نیز دارا می باشد. استفاده از ترکیب سیستم های کنترل و مانیتورینگ در خطوط تولید، باعث انعطاف پذیری، افزایش کارایی و قابلیت اطمینان سیستم تولید می شود.

در ادامه مهمترین ابزارهای اتوماسیون صنعتی معرفی می شوند.

PLC

PLC مخفف عبارت Programmable Logic Controller و به معنای کنترلر قابل برنامه ریزی منطقی است. یک پی ال سی در واقع یک پردازشگر دیجیتال است که دارای سازگاری بالا برای کار در محیط های صنعتی بوده و به عنوان مغز متفکر عملیات های اتوماتیک در فرایندهای صنعتی عمل می کند. پی ال سی به صورت پیوسته بر اطلاعات فرایند نظارت داشته و با دریافت داده های فرایند از طریق کارت های ورودی خود و انجام پردازش های لازم روی آن ها ، سیگنال های فرمان لازم را تولید کرده و از طریق کارت های خروجی به تجهیزات مختلف فرایند ارسال می کند.

نمایی از تابلو PLC

HMI

کلمه HMI مخفف عبارت Human Machine Interface و به معنای سیستم واسط انسان و ماشین است. یک HMI می تواند به صورت سخت افزار یا نرم افزار یا ترکیبی از هر دو باشد. وظیفه HMI فراهم کردن قابلیت اعمال دستورات از سوی اپراتور به ماشین و کنترل و نظارت بر فرایند تولید است.

HMI یا پنل اپراتور

SCADA

کلمه SCADA مخفف عبارت Supervisory Control and Data Acquisition بوده و به سیستم های سوپروایزری کنترل و جمع آوری داده گفته می شود. سیستم های اسکادا به صورت بلادرنگ (real-time) داده های انواع سنسورها و کنترلرها را جمع آوری کرده و ثبت می کنند. سیستم اسکادا برای آنالیز داده و تضمین تصمیم گیری صحیح با هدف بهینه سازی تولید ضروری می باشد.

نمونه یک سیستم SCADA

DCS

سیستم های کنترل گسترده یا Distributed Control System یک شبکه مرکزی کنترل و نظارت است که خود شامل چندین سیستم کنترل و جمع آوری داده بوده که به هم متصل شده اند.

نمایی از یک سیستم DCS در اتاق کنترل

Robotic

ربات های صنعتی می توانند انواع کارهای پیچیده و حتی خطرناک (برای انسان) را در انواع محیط های صنعتی (ایمن یا پر خطر) به صورت سریع و کارامد به انجام رسانند. استفاده از ربات های صنعتی، علاوه بر بالا بردن میزان تولید، باعث افزایش کیفیت محصولات تولیدی و ایمنی پرسنل هم می شود.

خط تولید تمام اتوماتیک مبتنی بر ربات های صنعتی

سطوح اتوماسیون صنعتی

تقسیم بندی های بسیار متنوعی برای سطوح اتوماسیون صنعتی وجود دارد و کمپانی های مختلف بعضا تقسیم بندی های مخصوص به خود را از سطح بندی اتوماسیون صنعتی ارائه می دهند. اما در یک نگاه کلی می توان مجموعه اتوماسیون صنعتی را به 4 دسته یا سطح تقسیم نمود.

• سطح اندازه گیری
• سطح کنترل فرایند
• سطح نظارت سوپروایزری و کنترل تولید
• سطح پردازش اطلاعات تولید

هرم اتوماسیون صنعتی

سطح اندازه گیری:

پایین ترین سطح هرم اتوماسیون صنعتی شامل سنسورها، اکچویتور ها، ترانسمیترها و ترانسدیوسرها و به طور کلی تجهیزات اندازه گیری و ابزاردقیق می باشد. وظیفه اصلی این سطح، اندازه گیری پارامترهای فرایند مانند دما، فشار، فلو و تبدیل آنها به سیگنال استاندارد قابل پردازش است.

سطح کنترل فرایند:

سطح کنترل فرایند شامل تجهیزات کنترل فرایند مانند پی ال سی و CNC بوده که داده های ارسالی از سطح اندازه گیری را پردازش کرده و تصمیمات کنترلی لازم را تولید و ارسال می کنند.

سطح نظارت سوپروایزری و کنترل تولید:

در این سطح از هرم اتوماسیون، کنترل و مانیتورینگ فرایندهای تولید، ذخیره سازی داده ها، تعیین اهداف تولید و روشن و خاموش کردن ماشین ها انجام می گیرد. سیستم های کنترل گسترده DCS و اسکادا SCADA در این سطح از هرم اتوماسیون صنعتی قرار دارند.

سطح پردازش اطلاعات تولید  Information or Enterprise :

بالاترین سطح هرم اتوماسیون صنعتی برای مدیریت کل مجموعه تولیدی است. اقداماتی مانند تصمیم گیری های تولید، آنالیز بازار و مشتریان، سفارشات، خریدها و .. در این سطح انجام شده و همانطور که در تعریف مشخص است این سطح بیشتر شامل فعالیت های تجاری است تا فعالیت های فنی.