4.7
(7)

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.

 

سیستم های مکانیزه اتوماسیون صنعتی

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.

امروزه اتوماسیون صنعتی فرایند تولید در صنایع را به دست گرفته است. به‌‌ نحوی که تصور یک خط تولید بدون سیستم‌های اتوماسیون بسیار دشوار است.

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.

ویدئوی معرفی اتوماسیون صنعتی
ویدئوی زیر را ببینید تا تنها در 2 دقیقه به درک بسیار خوبی از اتوماسیون صنعتی برسید:

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

اتوماسیون صنعتی فرآیندی است که بر پایه برنامه‌نویسی منطقی و کاهش مداخله انسان در تصمیم‌گیری ها طراحی شده است. در اتوماسیون صنعتی فرآیند فرماندهی دستی با کمک تجهیزات مکانیزه شده، کار با ماشین‌آلات و سایر تجهیزات صنعتی ساده‌تر می‌شود.

با استفاده از دستگاه‌های کنترلی مانند PC/PLC/PAC 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.

خودکار شدن تجهیزات اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون و خودکار شدن تجهیزات

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.

ویدئوی آشنایی با فرآیند اتوماسیون صنعتی

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.

حتما بخوانید: دیتالاگر چیست؟ راهنمای جامع صفر تا 100

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.

در مورد پی ال سی ها بیشتر بخوانید

PLC چیست ؟ در 20 دقیقه پی ال سی را قورت دهید!

  • سیستم نظارت و جمع آوری اطلاعات (Scada)

سیستم‌های SCADA فرآیندهای صنعتی را کنترل و نظارت می‌کنند. 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.

مفاهیم سیستم اسکادا

پیشنهاد می کنیم برای آشنایی بیشتر با SCADA حتماً راهنمای جامع سیستم اسکادا را ببینید

  • 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.

مفاهیم سیستم های کنترلی توزیع شده

پیشنهاد می کنیم برای آشنایی بیشتر با سیستم های DCS حتماً این مقاله را ملاحظه کنید

  • 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.

نمودار استفاده از سیستم‌های رباتیکی
نمودار استفاده از سیستم‌های رباتیکی

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.

هرم اتوماسیون صنعتی
هرم اتوماسیون صنعتی
  • 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 LAN 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 CAN ارتباط برقرار کنند.

برای آشنایی با محدوده قیمتی پی ال سی ها و خرید PLC پیشنهاد میکنیم این صفحه را ببینید: قیمت PLC
  • 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:

مراحل تولید و ساخت
مراحل تولید و ساخت در یک کارخانه

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.

فلوچارت اتوماسیون صنعتی
فلوچارت اتوماسیون ساخت و تولید

 

 

این مقاله چطور بود؟

میانگین امتیاز 4.7 / 5. تعداد آرا: 7

25 دیدگاه‌ها

  1. برای مهاجرت از طریق مهارت اتوماسیون صنعتی کدوم کشورهای دنیا بهتر هستند؟ یعنی چه کشورهایی الان توی دنیا پیشتاز هستن؟

    • سلام دوست عزیز، البته کشورهای زیادی در دنیا از نسل چهارم صنعت Industry 4 بهره مند شده‌اند ولی کشورهای پیشتاز این حوزه سنگاپور، کره جنوبی، ژاپن، آلمان، سوئد، دانمارک، هنگ کنگ، چین تایپه، آمریکا، بلژیک و لوکزامبورگ هستند.

  2. خیلی به پروتکلهای ارتباطی اشاره نکردید. میشه چند تا از پروتکلهای مهمی که در اتوماسیون صنعتی رایج هست و مهندسین این حوزه بیشتر باید باهاش کار کرده باشند رو بفرمایید

    • سلام دوست گرامی. بله همینطور هست. برای سالیان زیادی 5 سطح و لایه تعریف شده بودند برای اتوماسیون صنعتی، ولی تکنولوژی های جدید و نسل جدید صنعت یعنی Industry4.0 باعث شدند تا برخی سطوح اضافی حذف شوند و به سمت افزایش کارایی کل سیستم حرکت بشه.

  3. اتوماسیون صنعتی ربطی به اینترنت اشیا iot داره ؟؟ انگار شبیه به هم هستن اون هم همین شبکه و سنسور کنترل و.. داره

    • هم آره هم نه
      یه شاخه ای هست به اسم IIOT یا اینترنت اشیا صنعتی که همون iot میشه برای کاربرد های صنعتی. تو IIOT هم نظارت و هم کنترل هست و سیستم های نرم افزاری ثبت و کنترل سیگنال ها رو هم داره ، که عملا کار اتوماسیون صنعتی رو میکنه

  4. سلام. ای کاش در مورد رشته اتوماسیون صنعتی هم کمی صحبت میکردید تا در مورد آینده شغلی این رشته هم دید پیدا کنیم

    • سلام دوست خوبم
      با مطالعه مطالب همین صفحه در مورد آینده این فیلد در دنیا دید بسیار خوبی پیدا میکنید ولی با این حال برای آشنایی بیشتر با این رشته ازتون دعوت میکنم این مقاله ما رو ببینید:
      رشته اتوماسیون صنعتی

    • سلام دوست گرامی. ببینید این شغل به دلیل اینکه بسترش در محیطهای صنعتی و کارخانجات هست خب طبیعتاً یه مقدار سختی های خاص خودش رو داره. البته که در فرآیندهای طراحی و مدیریتی خیلی نیاز به حضور فیزیکی نخواهد بود ولی قطعاً آشنایی و تسلط بر تمامی جنبه ها ضروری هست. البته اگر یه سری به لینکدین بزنید متوجه خواهید شد که خانم های زیادی در ایران تخصص اتوماسیون صنعتی و موارد مشابه و مرتبط رو دارند ولی در نهایت همه چیز به روحیات شما و علاقه هاتون برمیگرده که بتونید انتخاب درستی داشته باشید.

  5. یه سوالی که توی ذهنم اومده اینه که آیا سیستم های اتوماسیون شده همیشه بهتر هستند نسبت به حالت معمول و منیوال؟

    • سلام. ببینید دوست خوبم کلا هدف از اتوماسیون کردن سیستم‌های صنعتی دستیابی به راندمان بالاتر و تولید سریع‌تر و بهینه‌تر هست؛ حالا اگه این وسط اقدام به اتوماسیون کردن سیستمها یا فرآیندهای اشتباهی بشه یا اینکه ظرفیت و پهنای باند این کار در دسترس نباشه، مسلماً نتیجه معکوسی خواهد داشت و اصلا اینکار هیچ توجیهی نداره. پس همیشه هم سیستم‌های خودکار و اتوماسیون شده بهتر از حالت غیرخودکار نیستند! و این موضوع کاملاً به هدف و چرایی انجام این کار، ظرفیت و زیرساختهای موجود و پارامترهای دیگه بستگی داره.

  6. سلام مرسی از شما محتوای کاربردی و آموزنده ای بود.
    فقط یه سوال داشتم. توی ایران و دنیا بیشتر از plc های چه شرکت یا برندی استفاده میشه؟ میدونید منظورم اینه که توی هر منطقه ای بیشتر چه برندی از پی ال سی ها رایج هست؟

    • سلام و تشکر از محبت شما.
      در مورد سوالتون هم عرض کنم که مهمترین برندی که در کل دنیا حساب دیگه ای روش میشه و آمار استفاده زیادی داره زیمنس Siemens هست. ولی خب مثلا توی ایران به جز زیمنس، plc های دلتا Delta هم به دلیل قیمت های مناسب ترشون رایج هستند هر چند خیلی قابلیت اطمینان بالایی ندارند و کاملا بستگی به نوع و حساسیت پروژه دارند.
      در آمریکا هم خیلی از شرکت ها و صنایع از PLCهای آلن بردلی Allen-Bradley استفاده میکنند.
      در مناطق آسیایی هم برندهای مشهور دیگه ای مثل میتسوبیشی Mitsubishi، توشیبا، فوجی Fuji و امرون Omron خیلی پرطرفدار هستند.

  7. سلام. میشه چند تا از بزرگترین کمپانی های تولید کننده تجهیزات اتوماسیون صنعتی رو معرفی کنید؟

    • سلام بله. از معروف ترین تولیدکنندگان تجهیزات اتوماسیون صنعتی در دنیا شرکتهای Siemens زیمنس، ABB، Emerson، شرکت اتوماسیون Rockwell ، اشنایدر الکتریک، Honeywell، میتسوبیشی، Yokogawa و Omron هستند.

  8. سلام خیلی ممنون از این مقاله کامل.
    یه مهندس اتوماسیون صنعتی کار، عملا چه کاری انجام میده؟

    • سلام. ببینید مهندسین اتوماسیون برای خودکارسازی و ساده‌سازی فرآیندهای صنعتی تلاش می‌کنند. تا این اطمینان حاصل بشه که سیستم‌های تولید تا حد امکان کارآمد و مؤثر عمل می‌کنند.
      حالا توی همین خودکارسازی و ساده سازی، موقعیت های شغلی بسیاری هست که میشه گفت بیشتر افراد دخیل، مهندسان اتوماسیون هستند.

  9. سلام اینطور که من متوجه شدم یک سری المان ها مثل plc، نمایشگرهایی مثل hmi ، سامانه هایی مثل Scada و موارد این چنینی دارن شاکله اصلی یه سیستم اتوماسیون صنعتی رو شکل میدن درسته؟
    اگه بتونید لایه های اصلی یه سیستم اتوماسیونی رو در مقالات بعدی بهتر توضیح بدید ممنون میشم

    • سلام بله همینطوره و البته یه سری مورد دیگه که در سرتیتر تجهیزات اتوماسیون صنعتی و مقاله مرتبطش بیشتر توضیح داده شده.
      بله حتما سعی میکنیم ساختار سیستم اتوماسیونی رو در نوشته های بعدی بهتر به تصویر بکشیم. به زودی در مورد هرم اتوماسیون صنعتی خواهیم گفت که دید بهتری به شما خواهد داد

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید