معرفی اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی به فرآیندی گفته میشود که در آن برای کنترل ماشین‌آلات از سیستم‌های خودکار مثل رایانه‌ها یا ربات‌ها استفاده میشود. این فرآیند کارایی و بهره‌وری جریان تولید و سایر عملکرد‌های صنعتی را تا حد زیادی افزایش داده و یک گام مهم در دنیای مدرن محسوب میشود. با روی کار آمدن اتوماسیون صنعتی، نیاز به مدیریت حضوری انسان‌ها کاهش پیدا کرده و در نتیجه از بسیاری از خطا‌ها جلوگیری میشود.
اتوماسیون صنعتی چه کاربردی دارد؟
هم اکنون بسیاری از فرآیند‌های سنتی مربوط به تولید در صنایع گوناگون درحال جایگزین شدن با روش‌های اتوماتیک هستند. بعضی از کاربرد‌های اصلی اتوماسیون صنعتی عبارتند از:
۱. صنایع حمل و نقل
با اتوماسیون صنعتی در زمان بسیار کمتری از فرآیند‌های سنتی می‌توان قطعات وسایل نقلیه را مونتاژ کرد و میزان عرضه آنها را افزایش داد. امروزه تعداد بسیار زیادی از وسایل نقلیه از طریق سیستم‌های اتوماتیک کار می‌کنند و نیاز به مدیریت مستقیم انسان را رفع کرده‌اند.
۲. صنایع کشاورزی
در کشاورزی هوشمند از سیستم‌های خودکار برای سنجش و مراقبت از رشد گیاهان، درختان و سلامت محصولات استفاده میشود. با این روش از به هدر رفتن آب، کود‌ها یا مواد دیگر جلوگیری میشود و هزینه‌های نیروی کار نیز کاهش پیدا می‌کند.
۳. صنایع بهداشتی
فرآیند تولید و بسته‌بندی دارو‌ها و بسیاری از محصولات بهداشتی نیازمند استفاده از تجهیزات و ربات‌های اتوماتیک هستند. جون با استفاده از آنها از ورود آلودگی‌ها به درون محصولات جلوگیری میشود. تولید خود این تجهیزات و سایر دستگاه‌های پزشکی اغلب از طریق فرآیند‌های خودکار انجام میشود.
۴. صنایع ساختمانی
در دنیای مدرن برای ساخت و ساز انواع ساختمان‌ها و سازه‌ها از ربات‌ها و دستگاه‌های خودکار استفاده میشود. انجام وظایفی مثل ریختن بتن، آجرچینی و کنترل ایمنی سازه‌ها از طریق این دستگاه‌ها موجب حفظ بالاترین سطح ایمنی و افزایش سرعت میشود.
۵. صنایع تولیدی
بسیاری از فرآیند‌های تولید و مونتاژ در کارخانه‌های متنوع از طریق ربات‌ها و دستگاه‌های اتوماتیک انجام میشود. آنها دقت خود را با گذر زمان و انجام کار‌های تکراری از دست نمی‌دهند و می‌توانند محصولات دارای نقص را سریع‌تر از انسان‌ها شناسایی کنند.
۶. صنایع معدن
با به میان آمدن دستگاه‌های استخراج اتوماتیک، بسیاری از خطرات و آسیب‌های جانی از انسان‌ها دور شده‌اند. همچنین به وسیله این دستگاه‌ها حجم مواد معدنی استخراج شده نسبت به قبل بیشتر شده است. مراحل زیادی از فرآوری این مواد نیز به وسیله این دستگاه‌ها انجام میشود.
اتوماسیون صنعتی شامل چه تجهیزاتی است؟
اتوماسیون صنعتی برای انجام فعالیت‌ها به صورت خودکار از مجموعه‌ای از تجهیزات استفاده می‌کند. برخی از مهم‌ترین این تجهیزات عبارتند از:
۱. رابط انسان-ماشین یا HMIs
رابط انسان- ماشین نوعی رابط هستند که وظیفه متصل کردن اپراتور‌ها به سیستم اتوماسیون را دارند. آنها از طریق فراهم کردن سریع داده‌ها و گزینه‌های کنترلی، باعث انجام شدن دقیق وظایف اپراتور‌ها مثل نظارت و کنترل وضعیت می‌شوند.
۲. شبکه‌های ارتباطی
حفظ جریان ارتباط میان اجزای داخلی و بیرونی اتوماسیون ضروری است. برای این کار از شبکه‌ها و پروتکل‌های گوناگونی استفاده میشود. برخی از این پروتکل‌ها عبارتند از: PROFINET، EtherCAT، Modbus.
۳. کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر یا PLCs
به این دستگاه‌ها ستون فقرات اتوماسیون صنعتی گفته میشود. آنها در واقع نوعی رایانه‌های دیجیتال هستند که بسیاری از وظایف اتوماسیون‌ها روی آنها برنامه‌ریزی میشود. دقت زیاد آنها باعث شده اتوماسیون‌ها بسیار اعتماد‌پذیر شوند.
۴. دستگاه‌های اینترنت صنعتی اشیاء یا IIoT
این دستگاه‌ها برای اتصال تجهیزات اتوماسیون به اینترنت طراحی شده‌اند. به این ترتیب اتوماسیون صنعتی قابلیت کنترل شدن از راه دور و تحلیل دستور‌های رایانه‌ای را پیدا می‌کند. سنسور‌های هوشمند و عملگر‌های متصل از جمله این دستگاه‌ها هستند.
۵. عملگر‌ها و حسگر‌ها
از عملگر‌ها برای کنترل فرآیند‌هایی مثل مدیریت رفتار موتور‌ها و شیر‌ها استفاده میشود. این موتور‌ها و شیر‌ها می‌توانند در مدل‌های پنوماتیک، هیدرولیک و الکتریکی باشند. حسگر‌ها نیز با تشخیص تغییرات رخ داده در محیط مثل تغییرات فشار یا دما، وظیفه ارسال داده‌های مربوطه به سیستم کنترل را دارند.
۶. سیستم‌های نظارت و جمع‌آوری اطلاعات SCADA
این سیستم وظیفه جمع‌آوری و سپس پردازش انواع داده‌ها را از تمامی دستگاه‌های اتوماسیون دارد. در گام بعدی این داده‌ها به اپراتور نمایش داده می‌شوند. این سیستم‌ها همچنین نقش مهمی در کنترل‌پذیری اتوماسیون صنعتی دارند.
انواع اتوماسیون صنعتی
صنایع گوناگون، به مدل‌های گوناگونی از اتوماسیون صنعتی احتیاج دارند. تنوع در مدل این اتوماسیون‌ها به علت ویژگی‌هایی مثل میزان انعطاف‌پذیری آنها است. شناخت مدل‌های گوناگون اتوماسیون‌ها باعث شناخت بهترین نوع برای استفاده در شرایط مدنظر تولیدکنندگان است. انواع اتوماسیون صنعتی عبارتند از:
۱. اتوماسیون برنامه‌پذیر
این دسته از اتوماسیون‌ها پس از تولید محصولات مشخصی، می‌توانند به طور مجدد برای تولید محصولات دیگری برنامه‌ریزی شوند. میزان تولید اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی می‌تواند چند هزار واحد در زمان معینی باشد. محل استفاده این اتوماسیون‌ها به طور معمول صنایع فلزکاری و تولید قطعات الکترونیک است.
۲. اتوماسیون ثابت یا سخت
این اتوماسیون برای تولید نوع خاصی از محصولات برنامه‌ریزی میشود. تغییر مجدد برنامه‌ریزی این نوع اتوماسیون به دلیل هزینه زیاد و دشواری بالا به سختی انجام میشود. تولید انبوه محصول در کمترین زمان، ویژگی مهم اتوماسیون ثابت است. خطوط مونتاژ قطعات خودرو و کارخانه‌های تولید قوطی به طور معمول از این نوع اتوماسیون استفاده می‌کنند.
۳. اتوماسیون انعطاف‌پذیر یا نرم
در کارخانه‌هایی که محصولات تولیدی آنها متغیر است، این نوع اتوماسیون به دلیل قابلیت سازگاری خود با تغییرات مختلف در برنامه‌ریزی خود بیشتر استفاده میشود. تغییر در برنامه‌ریزی این نوع اتوماسیون تقریبا خودکار است و به میزان کمی از دخالت انسانی نیاز دارد. آنها به شکل بازو‌های رباتیک در صنایعی مانند تولید خودرو یا فرآوری مواد غذایی استفاده می‌شوند.
۴. اتوماسیون یکپارچه
اتوماسیون یکپارچه شامل اجزایی است که به هم متصل هستند. این ویژگی باعث یکپارچه و هماهنگ شدن بخش‌های مختلف فرآیند تولید میشود. اجزای متصل به هم این نوع اتوماسیون توانایی ایجاد و پردازش اطلاعات مربوط به بخش‌های مختلف تولید و نظارت پیشرفته روی آنها را دارند. اتوماسیون یکپارچه معمولا در مراکز تولید پیشرفته که از اینترنت اشیا استفاده می‌کنند، به کار می‌رود.