اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون (automation) در زبان یونان باستان به معنی خود فرمان است.اتوماسیون صنعتی به بهره گیری از رایانه ها بجای متصدیان انسانی برای كنترل دستگاه ها و فرایندهای صنعتی گفته می شود. اتوماسیون یك گام فراتر از مكانیزه كردن است. مكانیزه كردن به معنی فراهم كردن متصدیان انسانی با ابزار و دستگاه هایی است كه ایشان را برای انجام بهتر كارشان یاری میرساند. نمایانترین و شناخته شده ترین بخش اتوماسیون صنعتی ربات های صنعتی هستند. امروزه كاربرد اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در صنایع و پروسه های مختلف صنعتی به وفور به چشم می خورد. كنترل پروسه و سیستمهای اندازه گیری پیچیده ای كه در صنایعی همچون نفت، گاز، پتروشیمی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، صنایع خودرو سازی و غیره بكار می آید نیازمند ابزارالات بسیار دقیق و حساس می باشند. پیشرفت های تكنیكی اخیر در كنترل فرایند و اندازه گیری پارامترهای مختلف صنعتی از قبیل فشار، دما، جریان و غیره باعث افزایش كیفیت محصولات و كاهش هزینه های تولید گردیده است.

 به طور كلی برخی از مزایای اتوماسیون صنعتی از این قبیل اند:

•  تكرارپذیری فعالیت ها و فرایندها
•  افزایش كیفیت محصولات تولیدی
•  افزایش سرعت تولید (كمیت تولید)
• كنترل كیفیت دقیقتر و سریعتر
•  كاهش پسماندهای تولید (ضایعات)
•  برهمكنش بهتر با سیستم های بازرگانی
•  افزایش بهره وری واحدهای صنعتی
•  بالا بردن ضریب ایمنی برای نیروی انسانی و كاستن از فشارهای روحی و جسمی

ارتقا اتوماسیون صنعتی 

در حال حاضرارتقاء سطح كیفی محصولات تولیدی در صنایع مختلف و در كنار آن افزایش كمی تولید، هدف اصلی هر واحد صنعتی می باشد و مدیران صنایع نیز به این مهم واقف بوده و تمام سعی خود را در جهت نیل به این هدف متمركز نموده اند. لازمه افزایش كیفیت و كمیت یك محصول، استفاده از ماشین آلات پیشرفته و اتوماتیك می باشد. ماشین آلاتی كه بیشتر مراحل كاری آن ها به طور خودكار صورت گرفته و اتكای آن به عوامل انسانی كمتر باشد. چنین ماشین آلاتی جهت كاركرد صحیح خود نیاز به یك بخش فرمان خودكار دارند كه معمولا از یك سیستم كنترل قابل برنامه ریزی (به عنوان مثال PLC یامدار منطقی قابل برنامه ریزی) در این بخش استفاده می گردد. بخش كنترل قابل برنامه ریزی مطابق با الگوریتم كاری ماشین، برنامه ریزی شده و می تواند متناسب با شرایط لحظه ای به عملگر های دستگاه فرمان داده و در نهایت ماشین را كنترل كند. همانطور كه گفته شد بخش كنترل در هر سیستم صنعتی بایستی متناسب با شرایط لحظه ای به عملگرها فرمان دهد بنابراین در یك ماشین یا بطوركلی در یك فرایند صنعتی بخش اول یك چرخه كنترلی، برداشت اطلاعات از فرایند می باشد.
جمع آوری اطلاعات در فرایندهای صنعتی با استفاده از سنسورها یا حسگرها صورت می گیرد. این حسگرها به منزله چشم و گوش یك سیستم كنترلی عمل می كنند. امروزه در بسیاری از ماشین آلات صنعتی استفاده از سنسورها امری متداول می باشد تا جاییكه عملكرد خودكار یك ماشین را می توان با تعداد سنسورهای موجود در آن درجه بندی كرد. وجود سنسورها ی مختلف در فرایند اتوماسیون به اندازه ای مهم می باشد كه بدون سنسور هیچ فرایند خودكاری شكل نمی گیرد بنابراین سنسورها یكی از اجزای لاینفك سیستم های اتوماسیون صنعتی می باشند. در گذشته نه چندان دور بسیاری از تابلوهای فرمان ماشین آلات صنعتی، برای كنترل پروسه های تولید از رله های الكترومكانیكی یا سیستم های پنوماتیكی استفاده می كردند و اغلب با تركیب رله های متعدد و اتصال آن ها به یكدیگر منطق كنترل ایجاد می گردید. در بیشتر ماشین آلات صنعتی، سیستم های تاخیری و شمارنده ها نیز استفده می گردید و با اضافه شدن تعدادی Timer و شمارنده به تابلوهای كنترل حجم و زمان مونتاژ آن افزایش می یافت.

• هزینه نصب و راه اندازی آن ها پایین می باشد.
• برای نصب و راه اندازی آن ها زمان كمتری لازم است.
• اندازه فیزیكی كمی دارند.
•  تعمیر و نگه داری آن ها بسیار ساده می باشد.
•  به سادگی قابلیت گسترش دارند.
•  قابلیت انجام عملیات پیچیده را دارند.
• ضریب اطمینان بالایی در اجرای فرایندهای كنترلی دارند.
•  ساختار مدولار دارند كه تعویض بخش های مختلف آن را ساده میكند.
• اتصالات ورودی-خروجی و سطوح سیگنال استاندارد دارند.
•  زبان برنامه نویسی آن ها ساده و سطح بالاست.
• در مقابل نویز و اختلالات محیطی حفاظت شده اند.
• تغییر برنامه در هنگام كار آسان است.
• امكان ایجاد شبكه بین چندین PLC به سادگی میسر است.
•  امكان كنترل از راه دور (به عنوان مثال از طریق خط تلفن یا سایر شبكه های ارتباطی) قابل حصول است.
•  امكان اتصال بسیاری از تجهیزات جانبی استاندارد از قبیل چاپگر، باركد خوان و... به PLC ها وجود دارد.

یكی دیگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسیون صنعتی، مانیتورینگ می باشد. امروزه مانیتورینگ یكی از نیازهای اساسی بسیاری از صنایع به خصوص صنایع بزرگ می باشد. بسیاری از صنایع بزرگ مانند صنایع پتروشیمی، صنایع تولید انرژی، صنایع شیمیایی و... بدون استفاده از سیستم مونیتورینگ مناسب قادر به ادامه كار خود نیستند. مونیتورینگ عبارت است از جمع آوری اطلاعات مورد نظر از بخش های مختلف یك واحد صنعتی و نمایش آن ها با فرمت مورد نظر برای رسیدن به اهداف ذیل:

• نمایش وضعیت لحظه ای هر یك از ماشین آلات و دستگاه ها
• نمایش و ثبت پارمترهای مهم و حیاتی یك سیستم
• نمایش و ثبت آلارم های مختلف در زمانهای بروز خطا در سیستم
• نمایش محل خرابی و زمان وقوع ایراد در هر یك از اجزای سیستم
• نمایش پروسه های تولید با استفاده از ابزارهای گرافیكی مناسب
• تغییر و اصلاح Set Point ها حین اجرای پروسه تولید
• امكان تغییر برخی از فرایندهای كنترلی از طریق برنامه مونیتورینگ
•  ثبت اطلاعات و پارمترهای مورد نظر مدیران از قبیل زمان های كاركرد، میزان تولید، میزان مواد اولیه مصرفی، میزان انرژی مصرفی و...

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 می شود. 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. روبات های 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 فروشگاه ها جزو بخش توزیع قرار می گیرد. استفاده از روبات های 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.

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