بد نیست بدانید که واژه اتوماسیون به معنای خودفرمان بوده که به معنی خودکار شدن عملیات می‌باشد؛ یعنی کارها بدون دخالت مستقیم انسان انجام خواهد شد. در گذشته و پیش از پیدایش اتوماسیون، از دستگاه‌های مختلف جهت کنترل خطوط تولید استفاده می‌شد که محدودیت‌های زیادی داشتند. امروزه هدف از اتوماسیون سازی و استفاده از ربات‌ها، بهبود کارایی تجهیزات صنعتی می‌باشد. هماهنگی میان دستگاه‌ها و ربات‌ها و در نهایت ایجاد شبکه در یک نظام تولید، به علت وجود تکنولوژی اتوماسیون است. امروزه اتوماسیون‌های مختلفی وجود دارد که از پرکاربردترین آنها می‌توان به اتوماسیون صنعتی اشاره کرد. تجهیزات اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق شامل قطعات مختلفی می‌باشد که هر کدام از آنها در پیشرفت پروسه تولید نقش مهمی را ایفا می‌کنند. ما در این مطلب می‌خواهیم در مورد این تجهیزات و ابزار دقیق اتوماسیون صنعتی صحبت کنیم و به طور کلی شما را با این سیستم آشنا نماییم. پس لطفاً ما را همراهی بفرمایید.
اتوماسیون صنعتی چیست؟
اتوماسیون صنعتی به معنی استفاده از سیستم‌های کنترل مانند ربات‌ها، کامپیوترها و تکنولوژی‌های ارتباطی و اطلاعاتی است. این کار برای مدیریت فرایندها و ماشین آلات مختلف در صنعت انجام می‌شود. در حقیقت اتوماسیون صنعتی از تکنولوژی و کنترل به شکل اتوماتیک استفاده کرده که سبب عملکرد خودکار فرایندهای صنعتی بدون دخالت انسان می‌گردد. می‌توان گفت که در اتوماسیون صنعتی کامپیوترها به جای انسان‌ها تفکر و تصمیم‌گیری می‌کنند. در نهایت نیز با استفاده از اتوماسیون صنعتی و حذف نیروی انسانی، خطاها در فرایند تولید به شدت کم می‌شود که همین مسئله منجر به بالا رفتن کیفیت ساخت خواهد شد.
جایگاه اتوماسیون صنعتی در ایران و جهان
با اینکه فعالیت بازار اتوماسیون صنعتی در کشور ایران تقریباً جدید و نوپا است؛ اما خوشبختانه در ایران شاهد فعالیت‌های پژوهشی اتوماسیون صنعتی هستیم. به عنوان مثال در شرکت‌های ایرانی، نوعی ربات بسته‌بندی با هدف افزایش بازده تولید و کاهش خطا طراحی شده است. از این ربات در صنایع غذایی، آرایشی، بهداشتی و مواد شوینده بهره گرفته می‌شود که می‌تواند توسط هوش مصنوعی قدرتمندی که دارد، کیفیت محصولات را کنترل نموده و آنها را با خطوط مختلف تولید کارخانجات تطبیق دهد. بهره‌گیری از این ربات می‌تواند بین ۲۰ تا ۵۰ درصد ظرفیت و سرعت بسته‌بندی را افزایش داده و در نهایت موجب به بیشتر شدن راندمان شود. اگر بخواهیم مواردی از کاربردهای اتوماسیون صنعتی در کشور خودمان را نام ببریم می‌توانیم به سیستم‌های خودکار باز و بسته کردن درب‌های اتوماتیک، سیستم‌های حمل و نقل چمدان‌ها در فرودگاه، سیستم تولید و توزیع برق، سیستم کنترل جرثقیل صنعتی، سیستم نفت و گاز برای کنترل فرایندهای پاکسازی و ده‌ها موارد دیگر اشاره کنیم.
در سطح جهانی نیز آمارها نشان می‌دهد که چند کشور صنعتی بزرگ هم تولید کننده و هم مصرف کننده این فناوری هستند. سه کشور قدرتمند صنعتی جهان آمریکا، ژاپن و آلمان بوده که مجموعا ۲۲ درصد از مصرف سیستم‌های اتوماسیون را به خود اختصاص دادند. به عنوان مثال در ژاپن کارخانه‌هایی وجود دارد که به آن کارخانه‌های تاریک گفته می‌شود و می‌توانند بدون هیچگونه نور و روشنایی فعالیت نمایند و برق مصرف نخواهند کرد. از طرفی شرکت‌های تولید کننده ساخت ربات در این کشور رواج زیادی یافته است و در کارخانجات مختلف فعالیت خواهند کرد.
انواع اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی انواع مختلفی دارند که شامل موارد زیر می‌شوند:
- سیستم‌های اتوماسیون ثابت
- سیستم‌های اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی
- سیستم‌های اتوماسیون تجمیع شده
- سیستم‌های اتوماسیون قابل انعطاف
سیستم اتوماسیون صنعتی چگونه کار می‌کند؟
با استفاده از سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، فرایندهای صنعتی به شکل اتوماتیک کنترل خواهند شد. در این شیوه متغیرهای فرایندی توسط تکنیک کنترل حلقه که بستگی به مقادیر مطلوب دارد، تنظیم خواهد شد. این سیستم زمانی که شرایط کاری برای نیروی انسانی دشوار و خطرناک باشد، وارد عمل شده و ماشین آلات را جایگزین افراد می‌کند تا کارگران بتوانند به شکل غیر مستقیم و در نهایت ایمنی کارها را به انجام برسانند. سیستم‌های اتوماسیون صنعتی خیلی پیچیده هستند؛ اما به ۴ سطح زیر قسیم بندی می‌شوند:
۱ـ سطح پایه: سطح پایه از اتوماسیون صنعتی است که شامل تجهیزاتی مانند سنسورها بوده و وظیفه اصلی آن انتقال اطلاعات ماشین‌ها به سطح بالاتر، برای مانیتور و تحلیل اطلاعات می‌باشد.
۲ـ سطح کنترل: در این سطح دستگاه‌های اتوماسیون، اطلاعات را از حسگرها دریافت کرده پردازش می‌کنند و کنترلرهای اتوماتیک با توجه به اطلاعات دریافت شده، تجهیزات عملگر را برای انجام فعالیت مورد نیاز راه‌اندازی می‌نمایند و دستورات را ابلاغ می‌کنند.
۳ـ سطح نظارت و کنترل تولید: در سطح نظارت و کنترل تولید، دستگاه‌های اتوماتیکهمینطور سیستم‌های مانیتورینگ عمل کنترل را راحت‌تر کرده و فرایندها را طوری که برای انسان قابل تشخیص باشد، نشان می‌دهند.
۴ـ سطح اطلاعات: می‌توان گفت که سطح اطلاعات مهم‌ترین بخش از اتوماسیون صنعتی بوده که سراسر سیستم را تحت کنترل خود قرار می‌دهد. وظیفه سطح اطلاعات تحلیل بازار و مصرف کنندگان و همینطور سفارشات و فروش است.
تجهیزات اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق چیست؟
اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در صنایع گوناگون کاربردهای متنوعی دارند. به عنوان مثال صنایعی مانند پتروشیمی، گاز، صنایع غذایی، صنعت خودروسازی و… را در نظر بگیرید. این صنایع برای کنترل سیستم‌های اندازه‌گیری خود به ابزارآلات بسیار حساس و دقیق احتیاج دارند. در این صنایع موارد مختلفی مانند فشار، دما، جریان و… اندازه‌گیری می‌شود و با در نظر گرفتن اطلاعات به دست آمده از این موارد، تولید صورت می‌پذیرد؛ لذا پیشرفت‌های اخیر در کنترل فرایند و اندازه‌گیری پارامترهای مختلف صنعتی، سبب افزایش کیفیت محصولات و در نهایت کاهش هزینه‌های ساخت شده است. تجهیزات مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی می‌تواند شامل مواردی مانند PLC، PAC، رایانه و… باشد. از طرفی ابزارهای دقیق ابزارهایی هستند که به اندازه‌گیری و کنترل مواردی مانند دما، فشار، جریان گازها یا مایعات، چگالی، پارامترهای شیمیایی مانند ph، هدایت الکتریکی، اکسیژن، غلظت و… پرداخته و آنها را مورد بررسی قرار می‌دهد.
انواع ابزارهای اتوماسیون صنعتی
- کنترل کننده منطقه قابل برنامه‌ریزی
- شبکه عصبی مصنوعی
- ابزار دقیق
- رابط انسان و ماشین
- رباتیک
- کنترل حرکت
- سامانه کنترل سرپرستی و گردآوری اطلاعات
- سیستم کنترل توزیع شده
و…
برندهای معتبر اتوماسیون صنعتی
- وینتک
- امرن
- میتسوبیشی الکتریک
- پاناسونیک
- هیتاچی
- و …
قسمت‌های مختلف تشکیل دهنده ابزار دقیق شامل چه مواردی می‌شوند؟
| اندازه گیرها: اندازه‌گیرها مقدار واقعی عنصر مد نظر را اندازه‌گیری نموده که این اندازه‌گیری می‌تواند شامل مواردی همچون اندازه‌گیری فشار، جریانات سیالات، درجه حرارت و ارتفاعات مایعات باشد. دستگاه‌های اندازه‌گیری شامل سه جزء سنسور، ترانسدیوسر و ترانسمیتر است. قطعه سنسور به مواردی همچون نور، فشار، الکتریسیته، حرارت، حرکت، مغناطیس و… حساس بوده و موظف است در مقابل آنها عکس‌العمل نشان دهد که برای این عکس العمل نیز به انرژی خارجی احتیاج ندارد. از طرف دیگر ترانسدیوسر قطعه‌ای می‌باشد که حالات مختلف انرژی را به یکدیگر تبدیل می‌کند. زمانی که سنسور پارامتر مورد نظر را اندازه‌گیری نموده، به ترانسیوسر تحویل داده و این قطعه آن را به یک سیگنال قابل درک برای کنترلر تبدیل می‌نماید. در نهایت نیز سیگنالی که از ترانستیوسر خارج می‌شود توسط ترانسمیتر به سیگنال استاندارد قابل انتقال تبدیل می‌گردد.
| کنترل کننده: بخش کنترل از چندین فرایند در وضعیت‌های مناسب نگهداری می‌کند. مفهوم کنترل شامل مواردی مانند کنترل کمی، کیفی، حفظ ایمنی و محیط زیست می‌شود.
| محرک‌ها: از انواع محرک می‌توان به شیرهای کنترل و الکتروموتورها نام برد. محرک‌ها شامل قطعاتی می‌شوند که متناسب با سیگنال خروجی قسمت کنترل کننده، کار خود را انجام می‌دهند.
مزایای استفاده از تجهیزات اتوماسیون صنعتی چیست؟
- بهبود کیفیت کالا
- بهتر کردن ایمنی
- کم کردن زمان تولید
- کم نمودن پسماندهای تولید
- کاهش ساعت کاری کارگران و انتقال نیروی کار به سمت کارهای خدماتی
- پایین آمدن هزینه‌های تولید و نصب
- امکان انتقال تجربه و دانش اپراتور به سیستم
- آسان‌تر کردن عیب یابی سیستم و توسعه آن
- بیشتر کردن بهره‌وری واحدهای صنعتی
- امکان مانیتورینگ به شکل متمرکز یا گسترده
- امکان انجام عملیات مهندسی حین انجام کار
معایب اتوماسیون صنعتی چیست؟
- عدم امکان تولید و تعمیر تعدادی از اجزای سیستم
- کم شدن نیروی کار که موجب افزایش بیکاری خواهد شد.
- کاهش قدرت خرید به دلیل بیشتر شدن بیکاری
- نیاز مداوم به بهبود سیستم به علت عدم تولید محصولات قبلی توسط سازندگان
مانیتورینگ در سیستم اتوماسیون صنعتی چیست؟
این سیستم اطلاعات مد نظر را از بخش‌های مختلف یک سیستم اتوماسیون صنعتی جمع آوری نموده و آنها را با فرمت‌هایی خاص برای رسیدن به اهدافی که تعیین شده است، نشان می‌دهد. در واقع می‌توان گفت که سیستم مانیتورینگ، واسطه بین کنترلر و اپراتور است. جالب است بدانید که این سیستم امروزه تبدیل به یکی از نیازهای اساسی بسیاری از صنایع بزرگ مانند پتروشیمی، تولید انرژی، شیمیایی و… است که آنها بدون بهره‌گیری از سیستم مانیتورینگ مناسب، نمی‌توانند به کار خود ادامه دهند.
سوالات متداول
۱ـ بهره‌گیری از تجهیزات اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق چه کاربردی دارد؟
جالب است بدانید که افراد با برخی از نمونه‌های سیستم اتوماسیون صنعتی مانند ماشین‌های لباسشویی، ظرفشویی، یخچال، سیستم تهویه مطبوع، درب‌های اتوماتیک اتوبوس‌ها و… به شکل روزمره سر و کار دارند. از طرف دیگر از این سیستم برای عملکرد تجهیزاتی مانند ماشین آلات، بویلرها، سیستم‌های گرمایشی، متعادل کردن حرکت کشتی‌ها، فرایند تولید کارخانجات و… استفاده خواهد شد. در ضمن برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید به سایت Bsnew.ir مراجعه نمایید.
۲ـ اهداف مانیتورینگ در اتوماسیون صنعتی چیست؟
سیستم مانیتورینگ حین بروز خطا در سیستم هشدارهای ثبت شده، محل خرابی و زمان وقوع ایراد را نمایش داده و پارامترهای مهم و حیاتی را نشان می‌دهد. ضمناً پروسه‌های تولید را توسط ابزارهای گرافیکی نمایش داده و تغییرات و اصلاحات لازم را حین اجرای پروسه، انجام می‌دهد. همچنین امکان تغییر برخی از فرایندهای کنترلی از طریق مانیتورینگ امکان‌پذیر بوده و می‌تواند وضعیت لحظه هر یک از دستگاه‌ها را نشان دهد.