اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسيون صنعتي به بهره گيري از رايانه ها بجاي متصديان انساني براي كنترل دستگاه ها و فرايندهاي صنعتي

گفته ميشود. اتوماسيون يك گام فراتر از مكانيزه كردن است . مكانيزه كردن به معني فراهم كردن متصديان انساني

با ابزار و دستگاه هايي است كه ايشان را براي انجام بهتر كارشان ياري ميرساند. نمايانترين و شناخته شده ترين

بخش اتوماسيون صنعتي ربات هاي صنعتي هستند.

   امروزه كاربرد اتوماسيون صنعتي و ابزار دقيق در صنايع و پروسه هاي مختلف صنعتي به وفور به چشم مي

خورد . كنترل پروسه و سيستمهاي اندازه گيري پيچيده اي كه در صنايعي همچون نفت ، گاز ، پتروشيمي ، صنايع

شيميايي ، صنايع غذايي ، صنايع خودرو سازي و غيره بكار مي آيد نيازمند ابزارالات بسيار دقيق و حساس مي

باشند . پيشرفتهاي تكنيكي اخير در كنترل فرايند و اندازه گيري پارامترهاي مختلف صنعتي از قبيل فشار ، دما ،

جريان و غيره باعث افزايش كيفيت محصولات و كاهش هزينه هاي توليد گرديده است .

   به طور كلي برخي از مزاياي اتوماسيون صنعتي از اين قبيل اند:

 

- تكرارپذيري فعاليتها و فرايندها

- افزايش كيفيت محصولات توليدي

- افزايش سرعت توليد (كميت توليد )

- كنترل كيفيت دقيقتر و سريعتر

- كاهش پسماندهاي توليد (ضايعات)

- برهمكنش بهتر با سيستمهاي بازرگاني

- افزايش بهره وري واحدهاي صنعتي

- بالا بردن ضريب ايمني براي نيروي انساني و كاستن از فشارهاي روحي و جسمي

   در حال حاضرارتقاء سطح كيفي محصولات توليدي در صنايع مختلف و در كنار آن افزايش كمي توليد ، هدف

اصلي هر واحد صنعتي مي باشد و مديران صنايع نيز به اين مهم واقف بوده و تمام سعي خود را در جهت نيل به

اين هدف متمركز نموده اند .

   لازمه افزايش كيفيت و كميت يك محصول ، استفاده از ماشين آلات پيشرفته و اتوماتيك مي باشد . ماشين

آلاتي كه بيشتر مراحل كاري آنها به طور خودكار صورت گرفته و اتكاي آن به عوامل انساني كمتر باشد . چنين

ماشين آلاتي جهت كاركرد صحيح خود نياز به يك بخش فرمان خودكار دارند كه معمولا از يك سيستم كنترل قابل

برنامه ريزي (به عنوان مثال PLC يامدار منطقي قابل برنامه ريزي) در اين بخش استفاده ميگردد . بخش كنترل

قابل برنامه ريزي مطابق با الگوريتم كاري ماشين ، برنامه ريزي شده و ميتواند متناسب با شرايط لحظه اي به

عملگر هاي دستگاه فرمان داده و در نهايت ماشين را كنترل كند .

   همانطور كه گفته شد بخش كنترل در هر سيستم صنعتي بايستي متناسب با شرايط لحظه اي به عملگرها فرمان

دهد بنابراين در يك ماشين يا بطوركلي در يك فرايند صنعتي بخش اول يك چرخه كنترلي ، برداشت اطلاعات از

فرايند مي باشد .

   جمع آوري اطلاعات در فرايندهاي صنعتي با استفاده از سنسورها يا حسگرها صورت مي گيرد . اين حسگرها به

منزله چشم و گوش يك سيستم كنترلي عمل مي كنند . امروزه در بسياري از ماشين آلات صنعتي استفاده از

سنسورها امري متداول مي باشد تا جاييكه عملكرد خودكار يك ماشين را مي توان با تعداد سنسورهاي موجود در

آن درجه بندي كرد . وجود سنسورها ي مختلف در فرايند اتوماسيون به اندازه اي مهم مي باشد كه بدون سنسور

هيچ فرايند خودكاري شكل نمي گيرد بنابراين سنسورها يكي از اجزاي لاينفك سيستمهاي اتوماسيون صنعتي مي

باشند .

   در گذشته نه چندان دور بسياري از تابلوهاي فرمان ماشين آلات صنعتي ، براي كنترل پروسه هاي توليد از رله

هاي الكترومكانيكي يا سيستمهاي پنوماتيكي استفاده مي كردند و اغلب با تركيب رله هاي متعدد و اتصال آنها به

يكديگر منطق كنترل ايجاد مي گرديد . در بيشتر ماشين آلات صنعتي ، سيستمهاي تاخيري و شمارنده ها نيز

استفده مي گرديد و با اضافه شدن تعدادي Timer و شمارنده به تابلوهاي كنترل حجم و زمان مونتاژ آن افزايش

مي يافت .

   اشكال فوق با در نظر گرفتن استهلاك و هزينه بالاي خود و همچنين عدم امكان تغيير در عملكرد سيستم ،

باعث گرديد تا از دهه 80 ميلادي به بعد اكثر تابلوهاي فرمان با سيستمهاي كنترلي قابل برنامه ريزي جديد يعني

PLC جايگزين گردند .در حال حاضر PLC يكي از اجزاي اصلي و مهم در پروژه هاي اتوماسيون مي باشد كه توسط

كمپانيهاي متعدد و در تنوع زياد توليد و عرضه ميگردد . به طور خلاصه سيستمهاي نوين اتوماسيون و ابزار دقيق

مبتني بر PLC در مقايسه با كنترل كننده هاي رله اي و كنتاكتوري قديمي داراي امتيازات زير است :

- هزينه نصب و راه اندازي آنها پايين مي باشد.

- براي نصب و راه اندازي آنها زمان كمتري لازم است .

- اندازه فيزيكي كمي دارند.

- تعمير و نگه داري آنها بسيار ساده مي باشد.

- به سادگي قابليت گسترش دارند .

- قابليت انجام عمليات پيچيده را دارند.

- ضريب اطمينان بالايي در اجراي فرايندهاي كنترلي دارند .

- ساختار مدولار دارند كه تعويض بخشهاي مختلف آن را ساده ميكند.

- اتصالات ورودي - خروجي و سطوح سيگنال استاندارد دارند.

- زبان برنامه نويسي آنها ساده و سطح بالاست.

- در مقابل نويز و اختلالات محيطي حفاظت شده اند.

- تغيير برنامه در هنگام كار آسان است.

- امكان ايجاد شبكه بين چندين PLC به سادگي ميسر است .

- امكان كنترل از راه دور (به عنوان مثال از طريق خط تلفن يا ساير شبكه هاي ارتباطي) قابل حصول است .

- امكان اتصال بسياري از تجهيزات جانبي استاندارد از قبيل چاپگر ، باركد خوان و ... به PLC ها وجود دارد .

 

مونيتورينگ

   يكي ديگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسيون صنعتي ، مانيتورينگ مي باشد . امروزه مانيتورينگ يكي از

نيازهاي اساسي بسياري از صنايع به خصوص صنايع بزرگ مي باشد. بسياري از صنايع بزرگ مانند صنايع

پتروشيمي ، صنايع توليد انرژي ، صنايع شيميايي و ... بدون استفاده از سيستم مونيتورينگ مناسب قادر به ادامه

كار خود نيستند . مونيتورينگ عبارت است از جمع آوري اطلاعات مورد نظر از بخشهاي مختلف يك واحد صنعتي و

نمايش آنها با فرمت مورد نظر براي رسيدن به اهداف ذيل :

- نمايش وضعيت لحظه اي هر يك از ماشين آلات و دستگاهها

- نمايش و ثبت پارمترهاي مهم و حياتي يك سيستم

- نمايش و ثبت آلارمهاي مختلف در زمانهاي بروز خطا در سيستم

- نمايش محل خرابي و زمان وقوع ايراد در هر يك از اجزاي سيستم

- نمايش پروسه هاي توليد با استفاده از ابزارهاي گرافيكي مناسب

- تغيير و اصلاح Set Point ها حين اجراي پروسه توليد

- امكان تغيير برخي از فرايندهاي كنترلي از طريق برنامه مونيتورينگ

- ثبت اطلاعات و پارمترهاي مورد نظر مديران از قبيل زمانهاي كاركرد، ميزان توليد ، ميزان مواد  اوليه مصرفي ، ميزان انرژي مصرفي و ...

مزایای اتوماسیون صنعتی

• افزایش تولید

• کاهش هزینه­ ی­ اپراتوری

• رفع مشکل کمبود نیروی متخصص

• انتقال نیروی کار به سمت کارهای خدماتی

• بهبود ایمنی: جایگزین شدن با انسان‎ها در انجام کارهایی است که باید در محیط‎های خطرناک انجام شود (یعنی

• آتش، فضا، آتشفشان، تأسیسات هسته‎ای، زیر آب، و غیره)

• افزایش کیفیت کالا

• کاهش زمان تولید

• کاهش انبارهای موقت

• تکرارپذیری

• کنترلکیفیت دقیق‌تر

• کاهشپسماندها

• برهمکنشبه‌تر با سامانه‌های بازرگانی

• بهره‌وری بالا و کاهش فشار کار

• جایگزینی اپراتورهای انسانی در انجام وظایف خسته کننده.

• انجام کارهایی که فراتر از توانایی‌های بشر است، مانند حمل بارهای بسیار سنگین، اشیاء خیلی بزرگ، خیلی

• داغ یا خیلی سرد و یا مواد مورد نیاز به چیزهایی بیش از حد سریع یا بیش از حد آهسته‌است.

• بهبود اقتصاد: گاهی اوقات و برخی از انواع اتوماسیون، اقتصاد سازمانها، جامعه، و بسیاری از انسانها را بهبود

• می‌بخشد؛ برای مثال، وقتی که تشکیلاتی اقتصادی سرمایه‎گذاری در فن‎آوری‎های اتوماسیون خود را بهبود

• می‎بخشد و یا هنگامی که یک ایالت و یا دولت به واسطه اتوماسیون درآمدها را افزایش می‎دهند (مانند آلمان یا

• ژاپن در قرن ۲۰ام) و یا زمانی که انسان از اینترنت استفاده می‎کند، که به نوبه خود استفاده از ماهواره‌ها و

• سایر موتورهای خودکار را شامل می‎شود.

 

خودکار سازی

خودکارسازی (اتوماسیون) (automation)در زبان یونان باستان به معنی خود فرمان است. رباتیزه کردن یا

اتوماسیون صنعتی(Industrial Automation) به معنی استفاده از ابزارهای کنترلی (مثلاً کامپیوتر) به منظور هدایت و

کنترل ماشین آلات صنعتی و پروسه‌های تولید است.^[۱] اتوماسیون به بهره‌گیری از سامانه‌های کنترل (مثل کنترل

عددی، کنترل منطقی قابل برنامه ریزی، و دیگر سیستم‌های کنترل صنعتی)، مکانیکی، الکترونیکی به کمک رایانه ها

[CAM، CAD، CAX] برای پایش (کنترل) خط تولید گفته می‌شود، که در آن هدف، کاهش نیاز به دخالت انسان

است. خودکارسازی یک گام فراتر از مکانیزه کردن است. مکانیزه کردن به معنی فراهم کردن متصدیان انسانی با

ابزار و دستگاه‌هایی است که ایشان را برای انجام بهتر کارشان یاری می‌رساند. نمایان‌ترین و شناخته‌شده‌ترین

بخش خودکارسازی رباتهای صنعتی هستند.

اتوماسیون بطور فزاینده، نقش مهمی را در اقتصاد جهانی و در آزمایش و تجربه روزانه ایفا می‌کند. مهندسان تلاش

می‌کنند دستگاه‌های خودکار را با ابزار ریاضی و سازمانی ترکیب کنند، تا بوسیله ایجاد سیستم‌های پیچیده، پاسخ

گوی نیازهای به سرعت در حال گسترشی از برنامه‌ها و فعالیت‌های انسانی باشند.

کامپیوتر مرکزی تخصیص یافته در کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLCها)، غالباً برای همزمان سازی پالس

ورودی از حسگرها و اتفاقات (فیزیکی) با پالس خروجی به عملگرها و وقایع استفاده می‌شود. این اقدامات به

عملکردهای به دقت کنترل شده منجر می‌شود، که کنترل دقیقی از تقریباً هر فرایند صنعتی را ایجاب می‌کند.

اتوماسیون تا به حال تأثیر قابل توجهی فراتر از تصور انسان، در طیف وسیعی از صنایع داشته‌است. اپراتورهای

تلفن موجود، تا حد زیادی توسط برد انتخاب خودکار تلفن و دستگاه‌های پاسخ خودکار جایگزین شده‌است.

فرایندهای پزشکی مانند غربالگری اولیه در الکتروکاردیوگرافی و رادیوگرافی و تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی از

ژن‌های انسانی، سرم، سلول و بافت، با سرعت و دقت بسیار بیشتری توسط سیستم خودکار به اجرا درمی‌آید.

دستگاه‌های خودپرداز، نیاز به مراجعه به بانک برای به دست آوردن پول و انجام معاملات را کاهش می‌دهد. به

طور کلی، اتوماسیون عامل اصلی انتقال در اقتصاد جهانی از کشاورزی به صنعتی در قرن نوزدهم و از صنعتی به

خدماتی در قرن بیستم بود.

منتقدان ادعا می‌کنند که افزایش اتوماسیون صنعتی باعث افزایش نرخ بیکاری می‌شود، این نگرانی از فشاری بود

که در طول سال ۱۹۸۰ ایجاد شد. یک استدلال این است که این موضوع بطور ناملموسی در سال‌های اخیر اتفاق

افتاده‌است، بطوریکه واقعیت به این صورت است که بسیاری از مشاغل تولیدی در ایالات متحده که در اوایل

سال ۱۹۹۰ بود، توسط افزایش عظیم شغل در مدیریت و فناوری اطلاعات جبران شد