معرفی سیستم اتوماسیون صنعتی
به دلیل پیشرفت سریع تکنولوژی، کلیه سیستمهای پردازش صنعتی، کارخانهها، ماشینآلات، تجهیزات آزمایش و غیره، از مکانیزاسیون به اتوماسیون تبدیل شدند. یک سیستم مکانیزه برای کار با ماشینآلات دستی به مداخله انسان نیاز دارد. همزمان با تکامل فنآوریهای دستگاههای کنترلیِ جدید و کارآمد، اتوماسیون به شکل کنترل رایانهای به علت دقت، کیفیت و عملکرد بالای فرآیندهای صنعتی، انجام میشود. اتوماسیون صنعتی گامی فراتر از مکانیزاسیون است که از دستگاههای با قابلیت کنترل بالا برای تولید کارآمد یا فرآیندهای تولید استفاده میکند.
در حالی که اتوماسیون صنعتی به عنوان یک جنبش از سیستمهای کنترل خودکارِ ماشینهای صنعتی خاص در اواخر جنگ جهانی دوم متولد شد، دهههای بعد شاهد سیستمهای خودکار بیشتری بودیم. استفاده از ماشینآلات خودکار و ادغام با سیستمهای رباتیک در کارخانجات به امری عادی تبدیل شد. در دهه ۱۹۸۰، اقتصادهایی مانند ژاپن کاملاً برای محصولات الکترونیکی، اتوماسیونی و رباتیکی شده بودند. روندی که تا به امروز توسط چین و سایر اقتصادهای توسعه یافته دنبال شده است.
اتوماسیون صنعتی در کارخانهها و واحدهای تولیدی در بخش صنعت و معدن با کنترل دقیق و بدون خطا بر روی تولید، باعث تصحیح نرخ تولید میشود. دلیل آن این است که سیستمهای اتوماسیون باعث کاهش دخالت نیروی انسانی در انجام فرایندهای تکراری و بدون نیاز به عمق فکری میشوند. و البته میزان خطاهای انسانی به شدت کاهش پیدا میکند. همچنین به میزان بسیار زیادی، نیاز به بررسی پارامترها و متغیرهای معمول در حین فرایند صنعتی، کاهش مییابد. نصب اتوماسیون صنعتی در کارگاه ها، با انتقال کارگران از پستهای پرخطر به بخش نظارت و کنترل، افزایش ایمنی پرسنل را به همراه دارد.
انواع سیستم اتوماسیون صنعتی
کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)
PLC یک سیستم کنترل رایانهای صنعتی دیجیتالی است که برای انجام عملیات خودکار در فرآیندهای صنعتی از قبل برنامهریزی شده است. پی ال سی به طور مداوم اطلاعات را از دستگاههای ورودی یا حسگرها کنترل و دریافت میکند، اطلاعات را پردازش میکند و دستگاههای خروجی متصل را تحریک میکند تا کار را در فرآیند صنعتی یا ماشینآلات انجام دهد.
سیستم نظارت و جمع آوری اطلاعات (SCADA)
سیستمهای SCADA فرآیندهای صنعتی را کنترل و نظارت میکنند. در حقیقت سیستم اسکادا به نوعی مانیتورینگ صنعتی را هم به خوبی پوشش میدهد. این سیستم از طریق تعامل مستقیم با دستگاهها، مانند سنسورها و PLC، دادههای زمان واقعی (Real Time) را بدست آورده و پردازش میکند و رویدادها را در یک پرونده ثبت و ضبط میکند. SCADA برای تجزیه و تحلیل دادهها مهم است و تصمیم گیری موثر را برای بهینهسازی در فرآیندهای صنعتی امکان پذیر میکند.
ارتباط ماشین با انسان (HMI)
HMI یک نرمافزار است که امکان تعامل و ارتباط بین اپراتور انسانی و ماشین یا یک سیستم تولید را فراهم میکند. دادههای پیچیده را به اطلاعات در دسترس تبدیل میکند و امکان کنترل بهتر فرآیند تولید و کاربردهای مختلف آن را فراهم میکند.
شبکه هوش مصنوعی (ANN)
ANN یک سیستم محاسباتی است و مانند مغز انسان، شبکهای شامل گرههای عصبی به هم پیوسته میباشد. شبکههای عصبی نحوه تحلیل و پردازش مغز انسان را شبیهسازی میکنند و از آن در حل مسائل استفاده میکنند.
سیستم توزیع کنترل شده (DCS)
DCS یک شبکه نظارت مرکزی است که دستگاهها را برای کنترل عناصر مختلف درون یک سیستم خودکار بهیکدیگر متصل میکند.
سیستمهای رباتیک
رباتها میتوانند در موقعیتهای پیچیده یا خطرناک وظایف را به طور موثر انجام دهند، جریان تولید و کیفیت را بهبود بخشند و ایمنی کارکنان را افزایش دهند. علاوه بر این، رباتها میتوانند زندگی روزمره را بسیار راحتتر کنند.
فواید اتوماسیون صنعتی:
• بهبود کیفیت
بخشهای خودکار وقتی با اپراتورهای انسانی مقایسه شوند معمولاً کمتر متغیر هستند و کمتر در معرض خطا هستند. دقت ارائه شده توسط اتوماسیون صنعتی منجر به سازگاری و تکرارپذیری بالاتر در طول فرایند تولید میشود در نهایت محصولات با کیفیت بالاتر ارائه میشود.
• راندمان و توان بالاتر
رباتها میتوانند ۲۴ ساعت در روز و ۷ روز در هفته کار کنند همچنین به سادگی و سریعتر از اپراتورهای انسانی کار میکنند. این زمان کارایی را بالا میبرد و منجر به تولید بالاتر میشود. علاوه بر این، اتوماسیون صنعتی انعطافپذیری را برای کار مورد نظر فراهم میکند. به عنوان مثال، اگر کار نیاز به بهینهسازی یا اصلاحاتی برای محصول جدید داشته باشد، سیستم خودکار میتواند دوباره به صورت آفلاین برنامهریزی کند.
• هزینه های کمتر
استفاده از رباتها ارزانتر از اپراتورهای انسانی است. پس از پرداخت هزینه اولیه یک ربات، تنها هزینههای نگهداری و انرژی مورد نیاز در حین کار را فراهم میکنید. با گذشت زمان، پسانداز هزینه در مقایسه با حقوق و مزایای اپراتور قابل توجه است. علاوه بر این، رباتها فرآیند را بهینه میکنند و کیفیت را بهبود میبخشند، در نتیجه زباله کمتری ایجاد میشود و میزان صرفهجویی در هزینهها بالاتر میرود.
• افزایش سرعت ورود به بازار
اتوماسیون صنعتی خط تولید کارآمدتری را فراهم میکند که زمان تولید محصول را کاهش میدهد و محصول تولید شده، راحتتر و سریعتر وارد بازار فروش میشود.
• ایمنی اپراتورها
بهبود ایمنی اپراتور یکی از بزرگترین مزایای اتوماسیون صنعتی است زیرا اپراتورها دیگر نیازی به انجام کارهای خطرناک مانند کار با مواد شیمیایی خطرناک، برداشتن اجسام سنگین، کار در شرایط نامناسب مانند دمای بالا و انجام کارهای تکراری ندارند. هنگامی که این نوع کارها توسط رباتها و سایر تجهیزات اتوماسیون انجام میشود، اپراتورها ایمنترند.
مزایای استقرار اتوماسیون صنعتی:
• وظیفه انجام شده توسط اپراتورهای انسانی که شامل کار فیزیکی خستهکنندهای است، میتواند به راحتی جایگزین شود.
• اپراتورهای انسانی میتوانند از کار در محیطهای خطرناک تولید با درجه حرارت شدید، آلودگی و مواد رادیواکتیو جلوگیری کنند.
• وظایفی که برای یک اپراتور انسانی معمولی دشوار است به راحتی برای سیستم اتوماسیون قابل انجام است. این کارها شامل بلند کردن بارهای سنگین و بزرگ، کار با اشیای بسیار کوچک و غیره است.
• تولید همیشه سریعتر است و هزینه محصول به طور قابل توجهی کمتر است (در مقایسه با همان محصولی که با کار دستی تولید میشود.)
• چندین دستگاه کنترل کیفیت میتواند در فرآیند تولید ادغام شوند تا ثبات و یکنواختی ایجاد کنند.
• اقتصاد صنعت میتواند به طور قابل توجهی بهبود یابد، که تأثیر مستقیمی بر سطح زندگی دارد.