اتوماسیون صنعتی چیست؟
اتوماسیون صنعتی اتوماسیون (automation)در زبان یونان باستان به معنی خود فرمان است.اتوماسيون صنعتي به بهره گيري از رايانه ها بجاي متصديان انساني براي كنترل دستگاه ها و فرايندهاي صنعتي گفته ميشود. اتوماسيون يك گام فراتر از مكانيزه كردن است . مكانيزه كردن به معني فراهم كردن متصديان انساني با ابزار و دستگاه هايي است كه ايشان را براي انجام بهتر كارشان ياري ميرساند. نمايانترين و شناخته شده ترين بخش اتوماسيون صنعتي ربات هاي صنعتي هستند. 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 از اين قبيل اند:
تكرارپذيري فعاليتها و فرايندها
افزايش كيفيت محصولات توليدي
افزايش سرعت توليد (كميت توليد )
كنترل كيفيت دقيقتر و سريعتر
كاهش پسماندهاي توليد (ضايعات)
برهمكنش بهتر با سيستمهاي بازرگاني
افزايش بهره وري واحدهاي صنعتي
بالا بردن ضريب ايمني براي نيروي انساني و كاستن از فشارهاي روحي و جسمي
در حال حاضرارتقاء سطح كيفي محصولات توليدي در صنايع مختلف و در كنار آن افزايش كمي توليد ، هدف اصلي هر واحد صنعتي مي باشد و مديران صنايع نيز به اين مهم واقف بوده و تمام سعي خود را در جهت نيل به اين هدف متمركز نموده اند . لازمه افزايش كيفيت و كميت يك محصول ، استفاده از ماشين آلات پيشرفته و اتوماتيك مي باشد . ماشين آلاتي كه بيشتر مراحل كاري آنها به طور خودكار صورت گرفته و اتكاي آن به عوامل انساني كمتر باشد . چنين ماشين آلاتي جهت كاركرد صحيح خود نياز به يك بخش فرمان خودكار دارند كه معمولا از يك سيستم كنترل قابل برنامه ريزي (به عنوان مثال PLC يامدار منطقي قابل برنامه ريزي) در اين بخش استفاده ميگردد . بخش كنترل قابل برنامه ريزي مطابق با الگوريتم كاري ماشين ، برنامه ريزي شده و مي تواند متناسب با شرايط لحظه اي به عملگر هاي دستگاه فرمان داده و در نهايت ماشين را كنترل كند . همانطور كه گفته شد بخش كنترل در هر سيستم صنعتي بايستي متناسب با شرايط لحظه اي به عملگرها فرمان دهد بنابراين در يك ماشين يا بطوركلي در يك فرايند صنعتي بخش اول يك چرخه كنترلي ، برداشت اطلاعات از فرايند مي باشد .
جمع آوري اطلاعات در فرايندهاي صنعتي با استفاده از سنسورها يا حسگرها صورت مي گيرد . اين حسگرها به منزله چشم و گوش يك سيستم كنترلي عمل مي كنند . امروزه در بسياري از ماشين آلات صنعتي استفاده از سنسورها امري متداول مي باشد تا جاييكه عملكرد خودكار يك ماشين را مي توان با تعداد سنسورهاي موجود در آن درجه بندي كرد . وجود سنسورها ي مختلف در فرايند اتوماسيون به اندازه اي مهم مي باشد كه بدون سنسور هيچ فرايند خودكاري شكل نمي گيرد بنابراين سنسورها يكي از اجزاي لاينفك سيستمهاي اتوماسيون صنعتي مي باشند . در گذشته نه چندان دور بسياري از تابلوهاي فرمان ماشين آلات صنعتي ، براي كنترل پروسه هاي توليد از رله هاي الكترومكانيكي يا سيستمهاي پنوماتيكي استفاده مي كردند و اغلب با تركيب رله هاي متعدد و اتصال آنها به يكديگر منطق كنترل ايجاد مي گرديد . در بيشتر ماشين آلات صنعتي ، سيستمهاي تاخيري و شمارنده ها نيز استفده مي گرديد و با اضافه شدن تعدادي Timer و شمارنده به تابلوهاي كنترل حجم و زمان مونتاژ آن افزايش مي يافت .
اشكال فوق با در نظر گرفتن استهلاك و هزينه بالاي خود و همچنين عدم امكان تغيير در عملكرد سيستم ، باعث گرديد تا از دهه 80 ميلادي به بعد اكثر تابلوهاي فرمان با سيستمهاي كنترلي قابل برنامه ريزي جديد يعني PLC جايگزين گردند .در حال حاضر PLC يكي از اجزاي اصلي و مهم در پروژه هاي اتوماسيون مي باشد كه توسط كمپانيهاي متعدد و در تنوع زياد توليد و عرضه ميگردد . به طور خلاصه سيستمهاي نوين اتوماسيون و ابزار دقيق مبتني بر PLC در مقايسه با كنترل كننده هاي رله اي و كنتاكتوري قديمي داراي امتيازات زير است :
هزينه نصب و راه اندازي آنها پايين مي باشد.
براي نصب و راه اندازي آنها زمان كمتري لازم است .
اندازه فيزيكي كمي دارند.
تعمير و نگه داري آنها بسيار ساده مي باشد.
به سادگي قابليت گسترش دارند .
قابليت انجام عمليات پيچيده را دارند.
ضريب اطمينان بالايي در اجراي فرايندهاي كنترلي دارند .
ساختار مدولار دارند كه تعويض بخشهاي مختلف آن را ساده ميكند.
اتصالات ورودي – خروجي و سطوح سيگنال استاندارد دارند.
زبان برنامه نويسي آنها ساده و سطح بالاست.
در مقابل نويز و اختلالات محيطي حفاظت شده اند.
تغيير برنامه در هنگام كار آسان است.
امكان ايجاد شبكه بين چندين PLC به سادگي ميسر است .
امكان كنترل از راه دور (به عنوان مثال از طريق خط تلفن يا ساير شبكه هاي ارتباطي) قابل حصول است .
امكان اتصال بسياري از تجهيزات جانبي استاندارد از قبيل چاپگر ، باركد خوان و … به PLC ها وجود دارد .
مونيتورينگ
يكي ديگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسيون صنعتي ، مانيتورينگ مي باشد . امروزه مانيتورينگ يكي از نيازهاي اساسي بسياري از صنايع به خصوص صنايع بزرگ مي باشد. بسياري از صنايع بزرگ مانند صنايع پتروشيمي ، صنايع توليد انرژي ، صنايع شيميايي و … بدون استفاده از سيستم مونيتورينگ مناسب قادر به ادامه كار خود نيستند . مونيتورينگ عبارت است از جمع آوري اطلاعات مورد نظر از بخشهاي مختلف يك واحد صنعتي و نمايش آنها با فرمت مورد نظر براي رسيدن به اهداف ذيل :
نمايش وضعيت لحظه اي هر يك از ماشين آلات و دستگاهها
نمايش و ثبت پارمترهاي مهم و حياتي يك سيستم
نمايش و ثبت آلارمهاي مختلف در زمانهاي بروز خطا در سيستم
نمايش محل خرابي و زمان وقوع ايراد در هر يك از اجزاي سيستم
نمايش پروسه هاي توليد با استفاده از ابزارهاي گرافيكي مناسب
تغيير و اصلاح Set Point ها حين اجراي پروسه توليد
امكان تغيير برخي از فرايندهاي كنترلي از طريق برنامه مونيتورينگ
ثبت اطلاعات و پارمترهاي مورد نظر مديران از قبيل زمانهاي كاركرد، ميزان توليد ، ميزان مواد اوليه مصرفي ، ميزان انرژي مصرفي و …
کاربرد اتوماسیون صنعتی
سیستم های اتوماسیون صنعتی در هر دو نوع از فرایندهای تولید که شامل:
1- فرایندهای پیوسته (واگرا) مثل: پالایش، غذائی و …..
2- 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 مهمترین بخش فرایند ساخت است. از سنجش کیفیت مواد اولیه،انجام عملیات ابتدائی ساخت روی آنها تا فراوری محصول نهائی و آزمایش های پایانی کنترل محصول. روباتهای 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 خودروهای باربری تا عرضه محصول در فروشگاهها جزو بخش توزیع قرار می گیرد. استفاده از روباتهای 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 به سزایی دارد. این مهم به کمک واسط های ماشین انسان (HMI) انجام پذیر است. چرا که علاوه بر کنترل سیستم،جمع آوری،هماهنگ سازی اطلاعات و نمایش آن در سطوح مختلف مدیریتی را امکان پذیر می سازد. کنترل سیستم به کمک HMI از راه دور به سادگی امکان پذیر است.
وظایف اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی وظیفه ای بیش از کنترل فرایند تولید را بر عهده دارد. اما وظایف تعریف شده ی یک سیستم اتوماسیون صنعتی که توسط کارشناسان مربوطه تنظیم شده است عبارتند از:
– جاری ساختن استراتژی های کنترلی در کارخانه
– تبادل اطلاعات میان بخش های تولید
– ایجاد یک واسطه بین کاربر و مجموعه تحت کنترل
