اتوماسیون صنعتی چیست و چه کاربردی دارد + فیلم آموزش اتوماسیون صنعتی
این روزها تمامی شرکت‌ها و صنایع مختلف در تلاش هستند تا بهترین خود را به بازار عرضه نموده و از رقبا پیشی بگیرند. در واقع اکثر مدیران برتر و حرفه‌ای در تلاش هستند تا با ارائه کیفیتی عالی و نیز قیمتی مناسب، در بازار قدرت را از آن خود کنند. اهمیت این موضوع سبب شده تا در هر کسب و کار و واحد صنعتی کوچک و بزرگی، همواره از فناوری‌های به روز و جدید و نیز طراحی محصولات متناسب با نیاز روز مردم، برای دستیابی به سیستم‌های خودکار شده استفاده کنند. در این زمان است که اتوماسیون صنعتی به خوبی اهمیت خود را نشان خواهد داد. در این مطلب به طور کامل در مورد اتوماسیون صنعتی صحبت خواهیم کرد؛ همچنین اگر تمایل دارید تا مباحث اتوماسیون صنعتی را به کمک فیلم های آموزشی یاد بگیرید پیشنهاد ما دریافت آموزش اتوماسیون صنعتی فرادرس است؛ برای دریافت این آموزش روی لینک زیر کلیک کنید:
اتوماسیون صنعتی چیست؟
اتوماسیون صنعتی در واقع به فرآیندی گفته میشود که طراحی آن بر پایه برنامه‌نویسی منطقی و کاهش مداخلات انسانی در تصمیم گیری ها انجام شده است. در این روش به جای فرماندهی دستی، از تجهیزات مکانیزه شده، ماشین آلات و دیگر تجهیزات صنعتی بهره گرفته میشود. یا به نوعی می‌توان مجموعه فناوری‌هایی که به کمک سیستمها و دستگاه‌های کنترلی همچون نرم افزارهای رایانه‌ای و رباتیک، سبب شده فرآیندها و ماشین آلات صنعتی بدون نیاز به اپراتورهای انسانی قادر به کار کردن باشند اتوماسیون صنعتی نام دارند. با استفاده از اتوماسیون صنعتی در یک صنعت کوچک و بزرگ، احتمال خطای انسانی به طور کامل از بین خواهد رفت، هزینه زمانی و مالی کمتری مصرف میشود و همچنین راندمان کار افزایش پیدا خواهد نمود. این روزها به طور کامل فرایند تولید در صنایع به تصرف اتوماسیون صنعتی درآمده و کمتر خط تولید موفقی را می‌توان بدون سیستم‌های اتوماسیون پیدا نمود.
دلایل اهمیت اتوماسیون صنعتی
این روزها شاهد راه‌اندازی کسب و کارهای زیادی هستیم که البته در این بین خیلی از آنها با وجود آن که در ابتدا به ظاهر بسیار قدرتمند عمل می‌کنند خیلی زود با مشکلات متعددی رو به رو شده و به ناچار متوقف خواهند شد. یکی از مواردی که این کسب و کارها را با شکست مواجهه می‌سازد عدم استفاده از اتوماسیون صنعتی است. مواردی چون دستی بودن و نیز عدم اتوماتیک بودن سیستم از جمله دلایل مهمی هستند که دیر یا زود باعث فروپاشی بسیاری از مشاغل خواهند شد. عدم استفاده از اتوماسیون صنعتی سبب شده که پروسه تولید به درازا کشیده و زمان و هزینه بیشتری را طلب کند. افراد بسیاری باید هر یک به صورت تکی و انفرادی بر روی کیفیت خروجی کارخانه‌ها نظارت داشته باشند. از این رو بسیار طبیعی است که احتمال بروز خطا به میزان قابل توجهی بالا باشد. این در حالی است که از طریق اتوماسیون صنعتی می‌توان به کمک ماشین آلات و تجهیزات اتوماسیون صنعتی، به طور خودکار، روند تولید را طی کرد و به این شکل می‌توان در کمترین زمان، با صرف کمترین هزینه بیشتر حجم تولیداتی باکیفیت را داشت. با استفاده از اتوماسیون صنعتی همچنین می‌توان بسیاری از کارهایی که انسان به سختی قادر به انجام آنهاست را به راحتی انجام داد. از این رو اتوماسیون صنعتی یکی از مهم‌ترین موارد برای هر کسب و کاری محسوب میشود.
کاربرد اتوماسیون صنعتی
در صنایع مختلفی این روزها از اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق استفاده میشود. در واقع برای صنایع و پروسه‌های مختلف صنعتی به خوبی می‌توان از این سیستم بهره برد و کاربردهای متعددی دارد. از موارد کاربرد اتوماسیون صنعتی می‌توان به کنترل پروسه و سیستم‌های اندازه گیری پیچیده در صنایعی همچون نفت، گاز، پتروشیمی، صنایع غذایی، صنایع شیمیایی، صنایع خودروسازی و… اشاره نمود. با پیشرفته‌ای تکنیکی اتوماسیون صنعتی در زمینه کنترل فرآیند و اندازه گیری پارامترهای مختلف صنعتی همچون فشار، دما، جریان و… می‌توان به خوبی شاهد کیفیت محصولات و به حداقل رسیدن هزینه‌های تولید بود. در واقع از اتوماسیون صنعتی در بسیاری از موارد به خوبی می‌توان بهترین نتیجه را دریافت نمود. تنها کافی است که به شکلی صحیح به اجرا درآید.
مزایای اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی در زمینه‌های مختلف صنعت نظیر تولید، کنترل و… دارای مزایای بسیاری است. در ادامه با هم چند مورد از مزایای مهم اتوماسیون صنعتی را بررسی خواهیم نمود:
به افزایش بهره وری کمک میکند
در کارخانه با استفاده از اتوماسیون صنعتی می‌توان به خوبی شاهد میزان تولید بود. این فرآیند باعث شده در مدتی کوتاه مدیران شاهد تولید محصولات در حجمی انبوه باشند. از طرفی نقش بسیار موثری در بالا بردن کیفیت تولید خواهد داشت. به نوعی می‌توان این گونه گفت که اتوماسیون سبب شده در ازای یک ورودی مشخص، میزان خروجی باکیفیت‌تری داشت.
منجر به تامین هزینه بهینه بهره برداری خواهد شد
زمانی که فرآیندهای مختلف در صنعت به واسطه ماشین آلات اتوماتیک با هم ترکیب شوند به خوبی می‌توان کاهش زمان چرخه تولید و نیز تلاش افراد را به چشم دید. برای همین در یک کارخانه به تعداد نیروهای انسانی کمتری نیز خواهد بود.
کیفیت محصول را بالا میبرد
با سیستم اتوماسیون صنعتی، تعداد افراد موردنیاز کاهش پیدا خواهد کرد. برای همین احتمال بروز خطای انسانی نیز کاهش یافته و در بسیاری مواقع به صفر می‌رسد. با یک مکانیزم دقیق و حساب شده و نیز کنترل و نظارت بر فرآیندهای صنعتی در تمامی مراحل تولید می‌توان یکنواختی و کیفیت محصول را حفظ نمود.
باعث افزایش سطح ایمنی میشود
از طریق جایگزینی اتوماسیون صنعتی با ماشین‌های اتوماتیک می‌توان سطح ایمنی پرسنل را در شرایط خطرناک کار بالا برد.
تجهیزات اتوماسیون صنعتی
در رابطه با کاربردها عملیات صنعتی، به طیف وسیعی از تجهیزات اتوماسیون صنعتی نیاز خواهد بود. این تجهیزات در واقع همان سیستم‌های کنترل مختلف هستند که سبب تحت تأثیر قرار گرفتن دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف می‌شوند. در ادامه تجهیزات اصلی اتوماسیون صنعتی معرفی خواهند شد:
سیستم Scada (نظارت و جمع آوری اطلاعات)
این سیستمها در واقع کنترل کننده فرآیندهای صنعتی هستند. سیستم اسکادا همچنین پوشش دهنده مانیتورینگ صنعتی نیز می‌باشد. این سیستم توانسته به واسطه تعامل مستقیم با دستگاه‌هایی همچون سنسورها و PLC به داده‌های زمان واقعی دست پیدا نموده و آنها را پردازش خواهد کرد. همچنین اسکادا این رویدادها را در پرونده‌ای مورد ثبت و ضبط قرار می‌دهد. با استفاده از سیستم اسکادا به خوبی می‌توان به تجزیه و تحلیل داده‌ها پرداخت و برای بهینه‌سازی در فرآیندهای صنعتی بهترین تصمیم را گرفت.
سیستم PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی)
این سیستم، یک سیستم کنترل رایانه‌ای صنعتی دیجیتالی است که از آن برای انجام عملیات خودکار در فرآیندهای صنعتی استفاده میشود. این سیستم به صورت مداوم، از دستگاه‌های ورودی یا حسگرها اطلاعات را کنترل و دریافت خواهد نمود و بعد از پردازش اطلاعات با تحریک دستگاه‌های خروجی متصل، باعث انجام کار را در فرآیند صنعتی یا ماشین آلات میشود.
سیستم HMI (ارتباط ماشین با انسان)
اچ ام آی نیز نرم افزاری است که به واسطه آن امکان برقراری تعامل و ارتباط بین اپراتور انسانی و ماشین یا یک سیستم تولید فراهم خواهد شد. این برنامه به تبدیل داده‌های پیچیده به اطلاعات می‌پردازد و سبب میشود فرآیند تولید و کاربردهای مختلف آن، به بهترین شکل کنترل شود.
شبکه ANN (هوش مصنوعی)
ANN سیستمی محاسباتی است که به نوعی همچون مغز انسان، یک شبکه با گره‌های عصبی به هم پیوسته است. در این سیستم با شبیه سازی نحوه تحلیل و پردازش مغز انسان، مسائل به شیوه صحیح حل خواهند شد.
سیستم DCS (توزیع کنترل شده)
این سیستم در واقع یک شبکه نظارت مرکزی است که به منظور کنترل عناصر مختلف درون یک سیستم خودکار، دستگاه‌ها را به هم متصل خواهد نمود.
انواع اتوماسیون صنعتی
این روزها اتوماسیون در بین صنایع مختلفی با سیستم خودکار مورداستفاده قرار می‌گیرد. اتوماسیون صنعتی در واقع در تمامی کارهای از جمله کارهای تولیدی تا کارکرد خودپردازهای بانک نقشی مؤثر دارد. میزان پیچیدگی و تعامل انسان با یک سیستم خودکار به لحاظ کاربرد متفاوت می‌باشد. اگر چه از راه حل‌های اتوماسیون صنعتی، کاربردهای متعددی وجود دارد اما در نهایت می‌توان اتوماسیون صنعتی را به سه دسته کلی تقسیم کرد.
در ادامه با انواع اتوماسیون صنعتی آشنا خواهیم شد:
سیستم اتوماسیون صنعتی ثابت
در یک سیستم اتوماسیون ثابت، تجهیزات تولید با مجموعه‌ای از عملکردها یا کارها به طور ثابت قرار گرفته و کمتر امکان بروز تغییر در عملیات آنها وجود خواهد داشت. از این نوع سیستم اتوماسیون معمولاً در فرآیندهای جریان مداوم همچون نوار نقاله و نیز سیستم‌های تولید انبوه بهره گرفته میشود.
سیستم اتوماسیون قابل برنامه ریزی
در این سیستم امکان تغییر توالی عملیات و نیز پیکربندی ماشین آلات به کمک کنترل‌های الکترونیکی وجود خواهد داشت. این سیستم نیازمند زمان و تلاش بیشتری برای برنامه ریزی دوباره ماشین آلات و نیز در تولید فرآیند دسته‌ای است.
سیستم اتوماسیون منعطف
یک سیستم اتوماسیون منعطف، همواره توسط رایانهها تحت کنترل قرار گرفته و به طور معمول در مواردی به کار برده میشود که محصول مدام در حال تغییر است. از بین نمونه‌های شرط بندی این سیستم می‌توان به دستگاه‌های CNC اشاره نمود. در این سیستم برای هر کار خاصی به رایانه کدی خاص توسط اپراتور داده خواهد شد و طبق این کد، دستگاه به ابزار و تجهیزات لازم برای تولید دست پیدا خواهد نمود.
سطوح فرآیند اتوماسیون صنعتی
به منظور توصیف سطح یک فرآیند اتوماسیون صنعتی، روش‌های متعددی پیش رو خواهد بود، اما مثلث سلسله مراتبی زیر یکی از ساده‌ترین روش‌ها برای نمایش سه سطح یک برنامه اتوماسیون صنعتی معمولی می‌باشد:
سطح نظارت و سرپرستی
سطح سرپرستی که در واقع در رأس قرار خواهد گرفت متشکل از یک رایانه صنعتی است که به طور معمول به صورت رایانه رومیزی یا صفحه پنل نصب شده بر روی رک می‌باشد. این رایانه شخصی روی سیستم عامل‌های استاندارد با نرم افزاری خاص و تهیه شده از سوی تأمین کننده برای کنترل فرآیند صنعتی کار خواهد نمود. این نرم افزار با هدف تجسم و پارامتر سازی فرآیند به کار برده میشود. در این سطح به منظور ارتباطات اترنت صنعتی خاصی مورد استفاده قرار گرفته که احتمال داشته Gigabit LAN یا دیگر توپولوژی‌های بی سیم باشد.
سطح کنترل
این سطح در وسط قرار گرفته و تمامی برنامه‌های مرتبط به اتوماسیون در آن اجرا خواهند شد. برای همین در این سطح از کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی یا PLC استفاده شده که قادر به محاسبه در زمان واقعی هستند. به طور معمول PLC ها به کمک میکروکنترلرهای ۱۶ بیتی یا ۳۲ بیتی اجرا شده و به منظور تأمین نیازهای زمان واقعی بر روی سیستم عامل اختصاصی به اجرا در خواهند آمد. PLC ها همچنین این امکان را داشته تا با چندین دستگاه ورودی یا خروجی در ارتباط باشند و همچنین امکان برقراری ارتباط از طریق پروتکل‌های ارتباطی مختلف همچون CAN را خواهند داشت.
سطح پایه
در سطح پایه سلسله مراتب، تجهیزات ترمینال‌ها همچون سنسورها و محرک‌ها طبقه بندی خواهند شد. برای ارتباط از هر دو شبکه سیمی و بی سیم بهره گرفته شده و به کمک این ارتباط، PLC قادر به تشخیص و پارامتر بندی اجزای مختلف است. همچنین یک سیستم فرآیند اتوماسیون صنعتی به دو سیستم عمده زیر نیز نیازمند است:
- امنیت و حفاظت
- منبع تغذیه صنعتی
در سطوح مختلف سلسله مراتب، در سیستم‌های مختلف نیاز به برق نیز کاملاً متفاوت است. برای مثال، PLC ها به طور معمول برای کار کردن به ولتاژ ۲۴ ولت DC نیاز خواهند داشت. این در حالی است که برای کارکرد موتورهای سنگین فاز ۱ یا فاز ۳ باید ولتاژ و جریان AC در اختیار باشد. از این رو برای آن که عملکرد بدون دردسری فراهم باشد باشد بایستی از منبع تغذیه ورودی مناسب، طیف گسترده‌ای در دسترس باشد. همچنین نرم افزار کنترل PLC به امنیت نیاز دارد و باید با تأمین امنیت از خرابی و اصلاح آن جلوگیری نمود.
معایب اتوماسیون صنعتی
طبیعی است که اتوماسیون صنعتی در کنار مزایای بی شماری که داشته با معایبی نیز همراه باشد. اما در این بین با مدیریت صحیح به خوبی این معایب را از میان برداشت. از دست دادن شغل یکی از معایب اتوماسیون صنعتی محسوب میشود. با توجه به انجام اکثر کارها توسط ماشین‌ها و تجهیزات، نیاز به کار دستی به حداقل خواهد رسید. برای همین تعداد افراد کمتری دارای شغل خواهند بود. اما این را باید در نظر داشت که تمامی کارها را نمی‌توان به کمک فناوری خودکار نمود. برای نمونه هنوز هم مونتاژ دستی برای محصولات با اشکال و اندازه‌های نامنظم نتیجه بهتری خواهد داشت. از طرفی اتوماسیون برای فرآیندهای خاصی قابل استفاده است. در واقع به دلیل هزینه بالای اجرای سیستم اتوماسیون صنعتی، تنها برای تولید با حجم بالا، محصولات قابل تکرار و سازگار اجرای این سیستم مقرون به صرفه خواهد بود. امیدوارم از مطالعه این مقاله نهایت استفاده را برده باشید؛ در پایان مایلم آموزش سنتز در اتوماسیون صنعتی را که توسط مجموعه آموزشی فرادرس منتشر شده است به شما معرفی کنم؛ برای دریافت این آموزش روی لینک زیر کلیک کنید.
اگر برای خرید مودم، اینترنت و تجهیزات شبکه سوال داشتید یا نیاز به راهنمایی و کمک دارید؛ کانال تلگرام شبکه‌چی به آی‌دی shabakehchi@ را فالو و پرسش خود را برای مدیر کانال بفرستید تا جواب دهیم.
