اتوماسیون صنعتی چیست؟ کاربردها | انواع | تجهیزات | مزایا (راهنمای جامع 1402)

در عصر تکنولوژی-محور امروزی رقابت فزاینده‌ای برای عرضه محصولات بهتر و با کیفیت بیشتر در بین شرکتها و صنعتهای مختلف رخ داده است. کیفیت بالا و در عین حال قیمتهای مناسب برای رقابت در بازار محصولات به یکی از ویژه‌ترین چالشهای مدیران کسب و کارها و صنایع بدل شده است. از همین رو، بسیاری از واحدهای صنعتی کوچک و بزرگ در حال تلاش هستند تا با استفاده از فناوری‌های جدید و طراحی محصولات همگام با نیاز روز، به سیستم‌های خودکار شده رو بیاورند. و اینجاست که اصطلاح اتوماسیون صنعتی پا به عرصه می‌گذارد. حال سوال اینجاست که دقیقاً اتوماسیون صنعتی چیست؟

معرفی اتوماسیون صنعتی

به دلیل پیشرفت سریع تکنولوژی، کلیه سیستم‌های پردازش صنعتی، کارخانه‌ها، ماشین‌آلات، تجهیزات آزمایش و غیره، از مکانیزاسیون به اتوماسیون تبدیل شدند. برای پاسخ به این سوال که اتوماسیون صنعتی چیست، بهتر است در ابتدا بگوییم سیستم های مکانیزه چه نیازمندی هایی دارند؟

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.

از زمان انقلاب صنعتی در انگلیس، همیشه تلاش قابل توجهی برای توسعه تکنیک‌های پیچیده به منظور کمک به افرادی که وظایف مختلف تولیدی دارند، وجود داشته است.

یک فرآیند تولید صنعتی شامل مجموعه‌ای از ماشین‌آلات است که از طریق آن‌ها ترکیبی از مواد اولیه عبور کرده و به محصول نهایی تبدیل می‌شود.

در اینجا، اصطلاح “ماشین” می‌تواند مانند موتور، مته، نوار نقاله و غیره باشد که تحت دستگاه‌های الکترومکانیکی یا ماشین‌های شیمیایی مانند کوره‌ها‌، سیستم‌های احتراق شیمیایی و غیره قرار می‌گیرند.

چندین عامل وجود دارد که منجر به اجرای سیستم اتوماسیون در تولیدات صنعتی می‌شود. مانند نیاز به محصولات با کیفیت بالا، انتظارات زیاد در وجود قابلیت اطمینان در محصول، تولید در حجم زیاد و غیره.

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون صنعتی به مجموعه فناوری‌هایی گفته می‌شود که با استفاده از سیستم‌ها و دستگاه‌های کنترلی مانند نرم‌افزار‌های رایانه‌ای و رباتیک، امکان خودکار کردن فرآیندها و ماشین‌آلات صنعتی را بدون نیاز به اپراتورهای انسانی فراهم می‌کند.

اتوماسیون صنعتی احتمال خطای انسانی را از بین می‌برد، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، باعث صرفه‌جویی در وقت و عملکرد بالاتر می‌شود.

با استفاده از دستگاه‌های کنترلی مانند PC/PLC/PACprogrammable automation controllersاز نظر عملکردی مانند PLC عمل می‌کند. تفاوت آن‌ها در زبان برنامه‌نویسی است. PAC با زبان‌های C یا ++C برنامه‌نویسی می‌شود. وغیره، راه برای حذف هرچه بیشتر مداخله انسانی هموار‌تر می‌شود.

چرا اتوماسیون صنعتی مهم است؟

اتوماسیون صنعتی نه فقط به دلیل تولیدی بودن، بلکه به دلیل ظهور رایانه در فضای صنعتی سرانجام به بسیاری از تولیدکنندگان این امکان را داد تا برای انجام تکراری‌ترین و پرزحمت‌ترین کارها، مراخله انسانی را حذف کرده و به خطوط تولید خود بیش از هر زمان دیگری ارزش اضافه کنند.

با ظهور صنعت مکانیزه، در درجه اول در قرن نوزدهم، از انسان‌ها خواسته شد که ماشین‌های صنعتی، بسیار قدرتمندتر نسبت به گذشته کار کنند. با این وجود، سرانجام قدرت این ماشین‌ها، بشر را بیش از اینکه به آن تسلط داشته باشند، خدمتکارتر کرد.

با ظهور اتوماسیون صنعتی، کنترل انسانیِ کمتری برای کارهای اساسی تولید صنعتی مورد نیاز بود. این در نهایت باعث از بین رفتن برخی از مشاغل شد، اما همچنین باعث شد کار باقیمانده برای انسان‌ها از مشاغل پیش پا افتاده صنعتی، خلاقیت و پاداش بیشتری داشته باشد.

چه کسانی از اتوماسیون صنعتی استفاده می کنند؟

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 1980، 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.

نکته مهم این است که بیشتر این اتوماسیون در مناطقی اتفاق افتاده است که انواع خاصی از نیروی کار غیر ماهر نسبتاً زیاد بوده است. به همین ترتیببود که، تولیدکنندگان مواد اولیه در کارخانه‌های خمیر کاغذ، فلزات و غیره به سیستم‌های خودکار اعتماد می‌کردند.

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.

مثال برای درک بهتر اتوماسیون صنعتی

یک فرایند تولید صنعتی دستی را در نظر بگیرید، جایی که اپراتور درجه حرارت اجاق را مشاهده می‌کند. فرض کنید رسیدن به یک درجه حرارت خاص و حفظ آن دما، حدود 30 دقیقه زمان میبرد.

بنابراین، اپراتور باید ابتدا با کنترل یک شیر، میزان سوخت اجاق را تنظیم کند تا دما را به مقدار دلخواه برساند. پس از دستیابی به دمای لازم، باید آن را با تنظیم مداوم شیر حفظ کند، یعنی با توجه به دما تا 30 دقیقه آینده، سوخت را افزایش یا کاهش دهد. اکنون، با اتوماسیون صنعتی، بدون کمک اپراتور به کل این مراحل رسیدگی می‌شود. اول، یک سنسور دما در نزدیکی فر قرار میگیرد که دما را به رایانه گزارش می‌کند.

اکنون با استفاده از سوپاپ موتور که توسط کامپیوتر نیز کنترل می‌شود، سوخت به کوره عرضه می‌شود. پس از خواندن میزان دما از سنسور، رایانه شیر را باز می‌کند تا در ابتدا سوخت بیشتری داشته باشد. هنگامی که دمای مطلوب حاصل شد، شیر خاموش می‌شود. اما رایانه می‌تواند شیر را باز یا بسته کند، حتی بر اساس میزان دما، اجازه می‌دهد تا کوچکترین مقدار سوخت جریان یابد. تایمر موجود در رایانه نشان می‌دهد که پس از 30 دقیقه، رایانه می‌تواند سیستم را کاملاً خاموش کند.

مثال بالا ممکن است مبهم به نظر برسد اما در درک چگونگی اجرای یک سیستم اتوماسیون صنعتی معمولی کمک می‌کند. در مثال فوق، مداخلات انسانی کاملاً صفر است و کل کار توسط سیستم اتوماسیون انجام می‌شود.

سیستم‌های اتوماسیون موجود در صنعت بعضاً می‌توانند پیچیده باشند. عملاً تجهیزات نرم افزاری و مکانیکی زیادی در کنار هم و به طور هماهنگ مشغول به کار اتوماسیونی هستند. این سیستم با توجه به نوع کارکرد دارای سلسله مراتب و سطوح مختلفی است که شامل سطوح اولیه، سطوح کنترلی و نظارتی، سطوح عملیاتی و سطح اطلاعاتی و سرمایه گذاری می‌شود که در همین مقاله جامع به توضیح و تفسیر آنها می‌پردازیم و تصویر روشن و دقیقی از مسئله ارائه می‌دهیم.

کیفیت و انعطاف پذیری را در روند تولید خود افزایش دهید

اوایل، هدف اتوماسیون افزایش بهره‌وری (از آنجا که سیستم‌های خودکار می‌توانند 24 ساعت شبانه‌روز کار کنند) و کاهش هزینه‌های مربوط به اپراتورهای انسانی (یعنی دستمزد و مزایا) بود. با این حال، امروزه تمرکز اتوماسیون به سمت افزایش کیفیت و انعطاف‌پذیری در فرآیند تولید سوق یافته است. در صنعت اتومبیل، نصب پیستون در موتور قبلاً به صورت دستی و با میزان خطای %1.5-1 انجام می شد. در حال حاضر، این کار با استفاده از ماشین‌آلات خودکار با نرخ خطای %0.00001 انجام می‌شود.

تجهیزات اتوماسیون صنعتی

در عمل و در کاربردهای صنعتی، طیف گسترده‌ای از تجهیزات اتوماسیون صنعتی مورد نیاز است. این تجهیزات شامل سیستم‌های کنترل مختلفی هستند که دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلفی را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در ادامه تجهیزات اصلی توضیح داده می‌شوند:

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 چیست ؟ HMI (اچ ام آی) 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.

اتوماسیون صنعتی فواید بسیاری دارد که چند مورد را در زیر توضیح میدهیم:

• 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 24 ساعت در روز و 7 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.

• سرعت ورود به بازار افزایش می‌یابد

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.

چه چیزی می‌تواند از اتوماسیون صنعتی بهتر باشد؟

“ساخت خودکار”؛ این ایده و روشی است که امکانات، فرآیندها و بخش‌های تولید کننده می‌توانند بدون محدودیت در مهارت‌ها، منابع یا فرآیندهای موجود، به طور مستقل عمل کنند و در عوض برای دستیابی به بیشترین تولید و بهترین طراحی، تمرکز کنند.

این بدان معنی است که اعم از نیروی کار، مواد اولیه یا حمل و نقل، تأسیسات شما همه چیز را برای تأمین خواسته‌های شما بدون نیاز به عوامل خارجی یا چالش‌های داخلی مانند هزینه‌های بیش از حد زیاد تولید، دوباره کاری مکرر و غیر قابل اجتناب، فراهم می‌کند.

این کار ممکن است در مورد همه تولیدکنندگان قابل استفاده نباشد؛ اما هنگام بررسی مراحل تولید، متوجه می‌شوید که ربات‌های خودمختار می‌توانند برای هر کارخانه که می‌خواهد شروع به کار کند، مناسب باشند.

چنین ربات‌هایی می‌توانند به شما کمک کنند تا به روش‌های مختلفی مانند فرآیندهای نزدیک به زمان واقعی و برنامه‌ریزی‌هایی که از بینایی ربات و هوش مصنوعی استفاده می‌کنند، به اهداف خود برسید.

ربات‌های مستقل شما را قادر می‌سازند تا بدون نیاز به نیروی ماهر، دوباره کاری یا انواع هزینه‌های مخفی معمول که برای هر پروسه تکمیل صنعتی همراه است، کارهای بیشتری انجام دهید.

برای تولیدکنندگان صنعتی، این یک توانایی حیاتی است زیرا هم زنجیره‌های تأمین جهانی و هم دستیابی طولانی مدت به نیروی متخصص به طور زیادی نامطمئن می‌شوند. توانایی اضافه کردن رباتی که کار‌های زیادی را انجام می‌دهد، برای حفظ استقلال شما به عنوان تولید کننده و ادامه یافتن فرصت‌های رشد ضروری خواهد بود.

انواع اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی در حال حاضر در میان صنایع بی‌شماری با سیستم‌های خودکار به کار گرفته شده است، از انجام کارهای تولیدی تا کارکرد خودپرداز‌های بانک. سطح پیچیدگی و تعامل انسان با یک سیستم خودکار از نظر کاربرد متفاوت است. در حالی که کاربردهای بی شماری از راه‌‌حل‌های اتوماسیون صنعتی وجود دارد، تقریباً همه در 1 دسته از 3 دسته اتوماسیون قرار می‌گیرند: ثابت بودن، قابلیت برنامه‌ریزی و انعطاف‌پذیری. در زیر کمی بیشتر در مورد هر یک از این انواع اتوماسیون صنعتی آورده شده است.

• بر اساس ثابت بودن

از این نوع اتوماسیون به عنوان اتوماسیون سخت نیز یاد می‌شود. همانطور که از نام آن پیداست، این شکل از اتوماسیون کمترین انعطاف‌پذیری را دارد و غالباً برای اجرای کارهای تکراری با تجهیزات اختصاصی به منظور بهبود بهره‌وری تولید و بالا بردن نرخ تولید از آن استفاده می‌شود. هنگامی که راه‌حل اتوماسیون ثابت راه‌اندازی شد، اصلاح فرآیند یا پیکربندی مجدد تجهیزات چالش برانگیز شد. راه حل‌های اتوماسیونِ ثابت گزینه‌های خوبی برای تولید هستند که با گذشت زمان ثابت و پایدار هستند و حجم بالایی دارند. نمونه‌هایی از اتوماسیون ثابت، خطوط مونتاژ در صنعت خودرو می‌باشد.

• بر اساس قابلیت برنامه‌ریزی

این نوع اتوماسیون برای دسته محصولاتی که دستورالعمل‌های مربوط به سیستم‌های خودکار، بسته به نوع محصول تولید شده با گذشت زمان تغییر می‌کنند، بهترین نوع است. برنامه کنترل را می‌توان برای هر دسته با مشخصات داده شده و وظایف پردازشی برنامه‌ریزی کرد. این فرآیند تغییر، زمان می‌برد زیرا در بیشتر موارد تجهیزات نیز باید از یک دسته به دسته دیگر پیکربندی شوند. اتوماسیونِ قابل برنامه‌ریزی اغلب برای حجم متوسط ​​استفاده می‌شود اما در صورت توجیه اقتصادی می‌تواند برای حجم کم یا زیاد نیز استفاده شود. ربات‌های صنعتی نمونه‌ای از اتوماسیونِ قابل برنامه‌ریزی هستند.

• بر اساس انعطاف‌پذیری

از این سیستم اغلب به عنوان اتوماسیونِ نرم یاد می‌شود. از آنجا که انعطاف‌پذیری برای تغییر محصول را فراهم می‌کند، مشابه اتوماسیونِ قابل برنامه‌ریزی است. مزیت بزرگ اتوماسیون انعطاف‌پذیر این است که، تغییرات محصول از طریق سیستم کنترل منتقل می‌شود و به سرعت و به طور خودکار اتفاق می‌افتد. از بین بردن زمان مورد نیاز برای پیکربندی مجدد تجهیزات در بین دسته ها، بسیار حائز اهمیت است. دستگاه‌های CNC نمونه‌ای از اتوماسیون انعطاف‌پذیر است.

انگیزه اتوماسیون صنعتی

اصطلاح اتوماسیون توسط مهندسی از شرکت فورد موتور، که پیشگامان اتوماسیون صنعتی و خط تولید مونتاژ بودند، ابداع شده است. در آغاز، فرآیند تولید صنعتی بر اساس چشم، دست و مغز یک نیروی انسانی بود.

در اصل، اجرای اتوماسیون در یک فرآیند تولید متمرکز بر جایگزینی یک کارگر انسانی با یک ماشین مستقل است. در ابتدا، این ماشین‌های مستقل برای یک فرآیند تولیدِ روان، باید توسط یک ناظر انسانی هماهنگ می‌شدند.

اما با پیشرفت‌های تکنولوژیکی در سیستم‌های کنترل آنالوگ و دیجیتال، ریزپردازنده‌ها و PLC‌ها (کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی)، حسگرهای مختلف، همگام‌سازی چندین ماشین، دستیابی به اتوماسیون صنعتی واقعی بسیار آسان شده است.

سطح های فرآیند اتوماسیون صنعتی

روش‌های مختلفی برای توصیف سطح یک فرآیند اتوماسیون صنعتی وجود دارد، اما ساده‌ترین روش‌، مثلث سلسله مراتبی زیر است که نشان دهنده نمایش سه سطح یک برنامه اتوماسیون‌ صنعتیِ معمولی است.

• سطح نظارت و سرپرستی

سطح سرپرستی که در بالای سلسله مراتب نشسته است، معمولاً از یک رایانه صنعتی تشکیل شده است که معمولاً به صورت رایانه رومیزی یا صفحه پنل نصب شده روی رک است. این رایانه‌های شخصی بر روی سیستم عامل‌های استاندارد با یک نرم‌افزار خاص که معمولاً توسط تامین‌کننده برای کنترل فرآیند صنعتی تهیه می شود، کار می‌کنند.

هدف اصلی این نرم‌افزار تجسم و پارامتر‌سازی فرآیند است. برای ارتباطات از اترنت صنعتی خاصی استفاده می‌شود که می‌تواند Gigabit LANGigabit Ethernetدر شبکه‌های کامپیوتری، Gigabit Ethernet اصطلاحی است که برای انتقال فریم‌های اترنت با سرعت یک گیگابیت بر ثانیه به کار می‌رود. یا هر توپولوژی بی‌سیم (WLAN) باشد.

• سطح کنترل

سطح کنترل در وسط سلسله مراتب است و این همان سطحی است که تمام برنامه‌های مربوط به اتوماسیون در آن اجرا می‌شوند. برای این منظور معمولاً از کنترلرهای منطقی قابل برنامه‌ریزی یا PLC استفاده می‌شود که قابلیت محاسبه در زمان واقعی را فراهم می‌کند.

PLC‌ها معمولاً با استفاده از میکروکنترلرهای 16 بیتی یا 32 بیتی اجرا می‌شوند و برای تأمین نیازهای زمان واقعی بر روی سیستم عامل اختصاصی اجرا می‌شوند. PLC‌ها همچنین قادر به ارتباط با چندین دستگاه ورودی / خروجی هستند و می‌توانند از طریق پروتکل‌های ارتباطی مختلف مانند CANController Area Network (CAN bus)شبکه کنترل کننده (CAN bus) یک پروتکل قوی است که به میکروکنترلرها و دستگاه‌ها اجازه می‌دهد بدون برنامه میزبان، با تجهیزات و پروتکل‌های دیگر ارتباط برقرار کنند. ارتباط برقرار کنند.

• سطح پایه

تجهیزات ترمینال‌ها مانند سنسورها و محرک‌ها در سطح پایه سلسله مراتب طبقه‌بندی می‌شوند. سنسورهایی مانند دما، نوری، فشار و غیره. از هر دو شبکه سیمی و بی‌سیم برای ارتباط استفاده می‌شود و با استفاده از این ارتباط، PLC می‌تواند اجزای مختلف را نیز تشخیص و پارامتربندی کند. علاوه بر این، یک سیستم فرآیند اتوماسیون صنعتی نیز به دو سیستم عمده نیاز دارد. آن‌ها به شرح زیر هستند:

• منبع تغذیه صنعتی

• امنیت و حفاظت

نیاز به برق سیستم‌های مختلف در سطوح مختلف سلسله مراتب می‌تواند بسیار متفاوت باشد. به عنوان مثال، PLC‌ها معمولاً با ولتاژ 24 ولت DC کار می‌کنند، در حالی که موتورهای سنگین 1 فاز یا 3 فاز با ولتاژ و جریان AC کار می‌کنند.

بنابراین، برای عملکرد بدون دردسر، طیف گسترده‌ای از منبع تغذیه ورودی مناسب مورد نیاز است. علاوه بر این، برای نرم‌افزار مورد استفاده کنترل PLC باید امنیت وجود داشته باشد زیرا به راحتی قابل اصلاح یا خراب کردن است.

مزایا و معایب اتوماسیون صنعتی

مزایا

• 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.

معایب

باید در نظر داشته باشیم که هر مبحث فرایندی در دنیای امروزه علاوه بر مزیت، معایبی را هم به همراه دارد که با سنجش و مقایسه مزایا و معایب می توان به تصمیم گیری و انتخاب درست منتهی شود.

• از دست دادن شغل؛ از آنجا که اکثر کارها توسط ماشین انجام می‌شود، نیاز به کار دستی بسیار کمتر می‌شود.
• با استفاده از فناوریِ روز نمی‌توان تمام کارهای مورد نظر را خودکار کرد. به عنوان مثال، محصولات با اشکال و اندازه‌های نامنظم بهتر است برای مونتاژ، به شکل دستی تولید شوند. (به نظر می‌رسد این روند با رایانه‌ها و الگوریتم‌های پیشرفته در حال تغییر است).
• امکان استفاده از اتوماسیون برای فرآیند‌های خاصی وجود دارد، به عنوان مثال تولید با حجم بالا، محصولات قابل تکرار، به همین منظور برای همه فرآیند ها استفاده نمی‌شود. البته در آینده‌ای نزدیک شاهد این امر هم خواهیم بود.
• یکی از اشکالات مهم در این سیستم، هزینه اولیه سرمایه گذاری بالای آن است که آن نیز با انجام محاسبات اقتصادی و بررسی میزان سود دهی و توجه کاهش مخاطرات مورد توجه نیروی انسانی و اشتباهات در روند انجام کارها، می تواند قابل توجیه باشد.

در تصویر زیر شاهد مراحل تولید و ساخت هستیم:

سیستم ساخت در اتوماسیون

صنایع تولیدی با استفاده از ماشین‌آلات و ربات‌ها، محصولات را از مواد اولیه تولید می‌کنند. برخی از این صنایع تولیدی شامل پوشاک، شیشه و سرامیک، مواد غذایی و نوشیدنی، کاغذسازی و غیره است. با سیستم‌های رباتیکیِ کنترلی و کمک رایانه‌ای، اتوماسیونِ ساخت بسیار انعطاف‌پذیرتر و کارآمدتر می‌شود.

شکل زیر سیستم اتوماسیونِ ساخت را نشان می‌دهد که در آن تمام سطوح عملکردی با استفاده از ابزارهای مختلف اتوماسیون خودکار می‌شوند.

ظهور فیبر نوری و افزایش قدرت اتوماسیون صنعتی

همانطور که می‌دانید کابل‌های فیبر نوری ارتباط پرسرعت و قابل اعتمادی را بین دستگاه‌های مختلف فراهم می‌کنند و امکان کنترل و نظارت به شکل Real-Time را در سیستم‌های صنعتی مهیا می‌کنند. توانایی آنها در انتقال مقادیر زیادی داده در فواصل طولانی با حداقل تضعیف سیگنال، آنها را برای کاربردهای اتوماسیون کارخانه‌ها، کنترل فرآیند و سایر زمینه‌های بخش صنعتی ایده‌آل می‌کند.

علاوه بر این، کابل‌های فیبر نوری در مقایسه با کابل‌های مسی در برابر تداخل الکترومغناطیسی بادوام‌تر و مقاوم‌تر هستند و امنیت بیشتری را فراهم می‌کنند و زمان خرابی را در عملیات صنعتی کاهش می‌دهند. با استفاده از فناوری فیبر نوری در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، شرکت‌ها می‌توانند به افزایش کارایی، بهبود بهره‌وری و کاهش هزینه‌های نگهداری دست یابند.

سوالات متداول اتوماسیون صنعتی