اتوماسیون صنعتی چیست - مراحل اتوماسیون صنعتی - اتوماسیون زیمنس

مقدمه:

امروزه با پیشرفت علم و صنعت ابزار های مختلفی برای بهره مندی بهتر و آسان کردن کار در صنعت در اختیار کاربران قرار گرفته است یکی از این ابزارهای بسیار کاربردی تجهیزات اتوماسیون صنعتی می باشد که با پیشرفت روز افزون خود توانسته است تمامی صنایع جهان را به چالش کشانده و باعث شده که فرآیندهای تولید کارآمدتر شوند همانطور که می‌دانیم یکی از دغدغه های تولید کنندگان که نگرانی­‌های بسیار زیادی درباره‌ی تاثیر اتوماسیون صنعتی بر مهارت اشتغال و بیکاری جوامع بشری خواهد داشت لذا این روزها افراد بسیاری به دنبال این هستند که بدانند اتوماسیون صنعتی چیست ؟و چه مزایایی دارد؟ در این مقاله با توجه به مطالعات علمی و دقیق که در مورد اتوماسیون صنعتی و کاربرد و مزایای آن و تاثیر آن بر صنایع تاکنون انجام شده است در ادامه این مقاله به طور کلی و مفصل در مورد اتوماسیون صنعتی و تجهیزات اتوماسیون صنعتی به طور مفصل پرداخته می شود.

 

وظایف اتوماسیون صنعتی در خطوط تولید

بلاشک وظایف اتوماسیون صنعتی در آنچه گذشت، خلاصه نمی شود و  اتوماسیون صنعتی وظایف بیشتری دارد. اتوماسیون صنعتی می تواند اطلاعات را در بخش های مختلف مبادله کند. همچنین به نوعی واسط کاربر و مجموعه می باشد و ارتباط این دو را برقرار می کند. همچنین با پیاده سازی استراتژی های لازم به کنترل کارخانه کمک می کند. 

فرایند اتوماتیک سازی تولید یک محصول؛ بستگی و تناسب با نوع آن محصول دارد. اما به طور کلی شامل سه بخش تولید، بسته بندی و توزیع می شود که مهم ترین بخش آن تولید است که ربات ها در تمامی این مراحل حضور دارند. اما ربات ها تنها برای این کار کافی نیستند و نیاز به نیروی انسانی برای کارهای دیگر وجود دارد. برای کارهایی مانند حمل و نقل، بسته بندی، زمان مصرف و مسائل بهداشتی به حضور انسان نیاز است. زمانی که محصول به فروشگاه منتقل می شود کار آن را یک انسان انجام می دهد. البته ربات هایی برای خطوط حمل نقل هوشمند و یا توزیع نیز ساخته شده اما هنوز نتوانسته اند جای انسان و نیروی انسانی را بگیرند.

در واحد مدیریت نیز سیستم اتوماسیون با استفاده از واسط ها می توانند به کار گرفته شوند. واسط ها توانایی کنترل سیستم، جمع آوری، هماهنگ سازی اطلاعات و نمایش آن را دارند و می توانند وظیفه ی مدیریت را برای انسان ساده کنند. این واسط ها را می توان از راه دور کنترل کرد و به آن ها فرمان داد.

وظایف اتوماسیون صنعتی چیست

تعریف اتوماسیون صنعتی

در ابتدا باید یک کاربر که در صنعت فعالیت دارد درک درستی از تعریف اتوماسیون صنعتی داشته باشد تا بتواند با درک بالایی از اتوماسیون صنعتی برسد در اینجا به تعریف اتوماسیون صنعتی میپردازیم

 اتوماسیون صنعتی  عبارت است از ارتباط دادن تمامی قسمت ها و اطلاعاتی بخش های مختلف یک سیستم در قالب یک بستر نرم افزاری برای  انتقال اطلاعات آمارها و نتایج و دستورالعمل ها به صورت کاملا یکپارچه و آسان به گونه ای که تمامی تبادل اطلاعات و تنظیم و تصحیح آن درون سیستم به سرعت بالاو به آسانی امکان پذیر باشد با به عبارت ساده تر می توان اتوماسیون را به معنای به کارگیری تمام فناوری ها و ماشین آلات برای انجام کلیه وظایف که در گذشته توسط نیرو انسانی انجام می شد تعریف نمود و یا به طور کلی استفاده از تجهیزات الکترونیکی و ماشین‌ آلات و سیستم­های کامپیوتری برای تست وکنترل و پیاده سازی  پروسه‌ها  بدون دخالت نیرو کار یا با کمترین دخالت نیروی کار تعریف کرد

از این رو با توجه به توضیحات داده شده  می توان نام دیگر اتوماسیون را می توان ربات کردن سیستم  نیز نامید که به معنای استفاده از ابزارهای کنترلی (مثلاً رایانه) به منظور راهنمایی و هدایت و کنترل سیستم و ماشین آلات صنعتی در فرآیندهای تولید است نامید می شود و به صورت کلی اتوماسیون به بهره‌گیری از سیستم و سامانه های کنترل شامل(کنترل عددی، کنترل منطقی قابل برنامه‌ریزی، و دیگر سیستم‌های کنترل صنعتی) و مکانیکی و الکترونیکی گفته می‌شود، که هدف آن کاهش نیاز به نیروی کاری انسانی  می باشد.

تفاوت اتوماسیون و مکانیزاسیون

در این قسمت از مقاله به تفاوت بین اتوماسیون(Automation ) و مکانیزاسیون می پردازیم اتوماسیون یک پله بالاتر از مکانیزاسیون است در مکانیزاسیون از تجهیزات مکانیکی استفاده می‌شود که در آن برای انجام فعالیت مورد نظر نیاز مبرم به نیروی کارانسانی می باشد اما از سوی دیگر اتوماسیون نقش نیروی انسانی رابسیار کم رنگ و در برخی موارد به طور کلی حذف می کند که این کار  با برنامه‌ریزی‌های منطقی و دستگاه‌‌های هوشمند جایگزین کرده است

تفاوت اتوماسیون و مکانیزاسیون

انواع اتوماسیون صنعتی

سیستم های اتوماسیون صنعتی عموما به چهار دسته کلی تقسیم بندی می شوند که در این مقاله به طور مفصل به توضیح هرکدام خواهیم پرداخت.

  • سیستم های اتوماسیون ثابت
  • سیستم های اتوماسیون قابل برنامه ریزی
  • سیستم های اتوماسیون انعطاف پذیر
  • سیستم های اتوماسیون تجمیع شده

در ادامه این مقاله به تعریف مختصری از هر کدام می پردازیم.

سیستم های  اتوماسیون ثابت :

در یک سیستم اتوماسیون ثابت تجهیزات خط تولید که با کارهای ثابت که قبلا برنامه ریزی شده است به کار خود ادامه می دهند و به ندرت تغییراتی در کارایی و کاربرد این نوع سیستم ایجاد می شود از سیستم اتوماسیون ثابت معمولا در مواردی مانند نوار نقاله و سیستم ها تولید انبوه استفاده می شود.

سیستم های  اتوماسیون قابل برنامه ریزی

در سیستم اتوماسیون قابل برنامه ریزی یک برنامه یک سری عملیات و همچنین پیکربندی تجهیزات و ماشین آلات را می توان با استفاده از کنترل های الکترونیکی و برنامه ریزی تغییر  دهد این نوع سیستم به زمان و تلاش قابل بسیاری جهت برنامه ریزی و نیز در فرآیند دسته ای نیاز دارد.

 

سیستم های  اتوماسیون انعطاف پذیر

یک سیستم اتوماسیون انعطاف پذیر همیشه و به طور کلی توسط یک کامپیوتر کنترل می شود و اغلب در مواردی که محصول و خط تولید به طور مکرر تغییر می کند اجرا می شود به عنوان مثال دستگاه های  CNC نمونه از یک سیستم اتوماسیون انعطاف پذیر می باشد کدی که توسط اپراتور به کامپیوتر داده می شود مختص همان کار خاص می باشد.

سیستم های اتوماسیون تجمیع شده

یک سیستم اتوماسیون تجمیع شده  مجموعه ای از ماشین آلات و فرآیندها و داده های مستقل است که همه تحت فرمان یک سیستم کنترل واحد برای اجرای سیستم اتوماسیون فرآیند تولید همزمان کار می کند به عنوان مثال ابزارها و ماشین آلات کنترل شده توسط کامپیوتر، روبات ها، جرثقیل ها و نوار نقاله ها همه با استفاده از برنامه ریزی پیچیده و و سیستم تجمیع شده کار می کنند.

انواع اتوماسیون صنعتی

اجزای کنترل در یک سیستم اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی برای رسیدن به هدف خود از یک سری تجهیزات و اجزایی برای رسیدن به هدف خود استفاده می کند اجزای کنترل در یک سیستم اتوماسیون صنعتی عمدتا به سه دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

1- اندازه گیرها

  • سنسور ها (SENSOR)
  • ترانسدیوسر ها (TRANSDEUSER)
  • ترانسمیتر ها (TRANSMETER)

2- کنترل کننده ها (CONTROLLER)

3-محرک ها (Driver)

در ادامه به توضیح هر کدام از اینم موارد به طور مفصل خواهیم پرداخت.

اندازه گیر ها :

در یک سیستم اتوماسیون تجهیزات اندازه گیری در واقع چشم سیستم‌های کنترل محسوب می‌شوند که با کمیت  سازی مقادیر فرآیند و کنترل کننده ها  را از وضعیت موجود در فرآیند آگاه می کند و در نتیجه کنترل کننده دستورات و فرامین مورد نیاز را به محرک جهت کنترل به سیستم و رسیدن به نقطه دلخواه برای تنظیم و ادامه کار ارسال می کند هر دستگاه اندازه‌گیری شامل سه قسمت اساسی شامل سنسور، ترانسدیوسر و ترانسمیتر می‌باشد که در ادامه به توضیح هر کدام می پردازیم.

سنسور ها:

سنسور یک تجهیزی است که به پارامترهای فیزیکی مانند حرکت حرارت، نور، فشار، الکتریسیته، مغناطیس و دیگر حالات انرژی واکنش و حساس می باشد و در هنگام تحریک آنها از خود عکس العمل نشان می‌دهد و برای این واکنش نیاز به انرژی بیرونی ندارد و این عکس العمل ها به صورت ولتاژ و جریان در خروجی قابل مشاهده می باشد.

ترانسدیوسر (Transducer):

ترانسدیوسر تجهیز دیگری است که وظیفه تبدیل حالتهای انرژی به یکدیگر را عهده دار می باشد سنسور پارامتر اندازه ‌گیری شده را به ترانسدیوسر تحویل می‌دهد و در محله بعد ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال قابل درک برای کنترلر تبدیل می‌کند لذا برای ادامه کار نیاز به یک منبع انرژی بیرونی دارد.

ترانسمیتر (Transmitter):

ترانسمیتر وسیله‌ای است که یک سیگنال خروجی ترانسدیوسر را به سیگنال استاندارد قابل انتقال تبدیل می‌نماید. این سیگنال های استانداردهای در ترانسمیترها به صورت خروجی جریانی بین رنج استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی آمپر وخروچی ولتاژی بین رنج  ۰ تا ۱۰ ولت می باشد.

کنترل کننده ها :

جزء دوم اجزای سیستم کنترل و ابزاردقیق بخش کنترل می‌باشد. کنترل عبارتست از نگهداری یک یا چند فرآیند به وضعیت یا وضعیت‌های قابل قبول و یا مورد نظراین مفهوم در برگیرنده کنترل کمی، کیفی، حفظ ایمنی و محیط زیست می‌باشد که از اهداف اساسی یک سیستم کنترل می‌باشند.

محرک ها:

محرک‌ها تجهیزاتی می باشند که سیگنال خروجی را که قسمت کنترل کننده  می گیرند را که متناسب با این سیگنال‌ها عمل می‌کنند. از عمده ادوات خروجی می‌توان به شیرهای کنترل و الکتروموتورها و سایر تجهیزات اشاره نمود.

اجزای کنترل در یک سیستم اتوماسیون صنعتی.jpg

کاربرد اتوماسیون صنعتی چیست؟

امروزه بسیاری از فعالان صنعت می دانند که گنجاندن اتوماسیون صنعتی کسب وکارشان از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد. این کار باعث کاهش هزینه‌های تولید، افزایش بهره بری و از بین بردن خطاهای نیروی انسانی می‌­شود. یکی از مهم‌­ترین زمینه­‌های کاربرد اتوماسیون صنعتی، ساخت و تولید است، لذا اکثر شرکت‌ها و صنایع، برای ایجاد بهره بری و کارآمدتر و انعطاف‌­پذیر­تر  بیشتر از اتوماسیون صنعتی استفاده می‌کنند از اتوماسیون صنعتی برای راندمان بهتر استفاده و به عنوان قلب هر کسب و کار می توان یاد کرد طی چند سال گذشته، شرکت­‌ها با استفاده از این تکنولوژی، راندمان پروسه ها را بهبود بخشیده و قادر به کنترل متغیرها مانند دما، جریان، سطح، ترکیبات شیمیایی و خطوط تولید اتوماسیون صنعتی، کاربردهای فوق العاده بسیاری دارد از سیستم‌های نوار نقاله ساده گرفته تا پیچیده ترین ماشین آلات صنعتی.

مزایایی و معایب اتوماسیون صنعتی

همان طور که می دانیم هر سیستمی یک سری مزایا و یک سری معایبی دارد و این قانون در سیستم های اتوماسیون صنعتی نیز صادق می باشد از جمله مزایای یک سیستم اتوماسیون می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • صرفه جویی در انرژی
  • افزایش ایمنی و امنیت در سیستم
  • افزایش تولید
  • کاهش هزینه های اپراتور
  • رفع مشکل کمبود نیروی کار متخصص
  • کمک به نظارت از راه دور
  • تکرارپذیری فعالیت ها و فرآیند ها
  • افزایش توان و بهره وری واحد های صنعتی
  • کاهش ضایعات یا همان پس مانده های تولید
  • کنترل کیفیت دقیق تر

از جمله معایب یک سیستم اتوماسیون می توان به موار زیر اشاره نمود:

  • کاهش نیروی کار و افزایش بیکاری
  • هزینه های اولیه بالای برای پیاده سازی یک سیستم اتوماسیون
مزایایی و معایب اتوماسیون صنعتی

محصولات اتوماسیون صنعتی

در ادامه این مقاله یک سری از محصولات اتوماسیون صنعتی را به صورت تیتر وار ارائه می نماییم و در مقالات دیگه به طور مفصل به توضیح هر کدام از این تجهیزات اتوماسیون صنعتی خواهیم پرداخت.

شرکت های ارائه دهنده در زمینه اتوماسیون صنعتی

امروزه با پیشرفت علم و صنعت بسیاری از شرکت ها پا به عرصه اتوماسیون گذاشته اند در این قسمت از مقاله نام و اسامی برخی از شرکت های تولید کننده تجهیزات اتوماسیون را که در جهان از کیفیت بالایی برخوردار می باشد را معرفی می نماییم:

  • زیمنس (SIEMENS)
  • ای بی بی (ABB)
  • اشنایدر (Schneider Electric)
  • هانیول (Honeywell Process Solutions)
  • میتسوپیشی (Mitsubishi Electric)
  • راکول (Rockwell Automation)
شرکت های ارائه دهنده در زمینه اتوماسیون صنعتی