اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون صنعتی به بهره گیری از رایانه ها بجای متصدیان انسانی برای کنترل دستگاه ها و فرایندهای صنعتی

گفته میشود. اتوماسیون یک گام فراتر از مکانیزه کردن است . مکانیزه کردن به معنی فراهم کردن متصدیان انسانی

با ابزار و دستگاه هایی است که ایشان را برای انجام بهتر کارشان یاری میرساند. نمایانترین و شناخته شده ترین

بخش اتوماسیون صنعتی ربات های صنعتی هستند.

   امروزه کاربرد اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در صنایع و پروسه های مختلف صنعتی به وفور به چشم می

خورد . کنترل پروسه و سیستمهای اندازه گیری پیچیده ای که در صنایعی همچون نفت ، گاز ، پتروشیمی ، صنایع

شیمیایی ، صنایع غذایی ، صنایع خودرو سازی و غیره بکار می آید نیازمند ابزارالات بسیار دقیق و حساس می

باشند . پیشرفتهای تکنیکی اخیر در کنترل فرایند و اندازه گیری پارامترهای مختلف صنعتی از قبیل فشار ، دما ،

جریان و غیره باعث افزایش کیفیت محصولات و کاهش هزینه های تولید گردیده است .

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

 

- تکرارپذیری فعالیتها و فرایندها

- افزایش کیفیت محصولات تولیدی

- افزایش سرعت تولید (کمیت تولید )

- کنترل کیفیت دقیقتر و سریعتر

- کاهش پسماندهای تولید (ضایعات)

- برهمکنش بهتر با سیستمهای بازرگانی

- افزایش بهره وری واحدهای صنعتی

- بالا بردن ضریب ایمنی برای نیروی انسانی و کاستن از فشارهای روحی و جسمی

   در حال حاضرارتقاء سطح کیفی محصولات تولیدی در صنایع مختلف و در کنار آن افزایش کمی 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 متمرکز نموده اند .

   لازمه افزایش کیفیت و کمیت یک محصول ، استفاده از ماشین آلات پیشرفته و اتوماتیک می باشد . ماشین

آلاتی که بیشتر مراحل کاری آنها به طور خودکار صورت گرفته و اتکای آن به عوامل انسانی کمتر باشد . چنین

ماشین آلاتی جهت کارکرد صحیح خود نیاز به یک بخش فرمان خودکار دارند که معمولا از یک سیستم کنترل قابل

برنامه ریزی (به عنوان مثال PLC یامدار منطقی قابل برنامه ریزی) در این بخش استفاده میگردد . بخش کنترل

قابل برنامه ریزی مطابق با الگوریتم کاری ماشین ، برنامه ریزی شده و میتواند متناسب با شرایط لحظه ای به

عملگر های دستگاه فرمان داده و در نهایت ماشین را کنترل کند .

   همانطور که گفته شد بخش کنترل در هر سیستم صنعتی بایستی متناسب با شرایط لحظه ای به عملگرها فرمان

دهد بنابراین در یک ماشین یا بطورکلی در یک فرایند صنعتی بخش اول یک چرخه کنترلی ، 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 یک سیستم کنترلی عمل می کنند . امروزه در بسیاری از ماشین آلات صنعتی استفاده از

سنسورها امری متداول می باشد تا جاییکه عملکرد خودکار یک ماشین را می توان با تعداد سنسورهای موجود در

آن درجه بندی کرد . وجود سنسورها ی مختلف در فرایند اتوماسیون به اندازه ای مهم می باشد که بدون سنسور

هیچ فرایند خودکاری شکل نمی گیرد بنابراین سنسورها یکی از اجزای لاینفک سیستمهای اتوماسیون صنعتی می

باشند .

   در گذشته نه چندان دور بسیاری از تابلوهای فرمان ماشین آلات صنعتی ، برای کنترل پروسه های تولید از رله

های الکترومکانیکی یا سیستمهای پنوماتیکی استفاده می کردند و اغلب با ترکیب رله های متعدد و اتصال آنها به

یکدیگر منطق کنترل ایجاد می گردید . در بیشتر ماشین آلات صنعتی ، سیستمهای تاخیری و شمارنده ها نیز

استفده می گردید و با اضافه شدن تعدادی Timer و شمارنده به تابلوهای کنترل حجم و زمان مونتاژ آن افزایش

می یافت .

   اشکال فوق با در نظر گرفتن استهلاک و هزینه بالای خود و همچنین عدم امکان تغییر در عملکرد سیستم ،

باعث گردید تا از دهه ۸۰ میلادی به بعد اکثر تابلوهای فرمان با سیستمهای کنترلی قابل برنامه ریزی جدید یعنی

PLC جایگزین گردند .در حال حاضر PLC یکی از اجزای اصلی و مهم در پروژه های اتوماسیون می باشد که توسط

کمپانیهای متعدد و در تنوع زیاد تولید و عرضه میگردد . به طور خلاصه سیستمهای نوین اتوماسیون و ابزار دقیق

مبتنی بر PLC در مقایسه با کنترل کننده های رله ای و کنتاکتوری قدیمی دارای امتیازات زیر است :

- هزینه نصب و راه اندازی آنها پایین می باشد.

- برای نصب و راه اندازی آنها زمان کمتری لازم است .

- اندازه فیزیکی کمی دارند.

- تعمیر و نگه داری آنها بسیار ساده می باشد.

- به سادگی قابلیت گسترش دارند .

- قابلیت انجام عملیات پیچیده را دارند.

- ضریب اطمینان بالایی در اجرای فرایندهای کنترلی دارند .

- ساختار مدولار دارند که تعویض بخشهای مختلف آن را ساده میکند.

- اتصالات ورودی - خروجی و سطوح سیگنال استاندارد دارند.

- زبان برنامه نویسی آنها ساده و سطح بالاست.

- در مقابل نویز و اختلالات محیطی حفاظت شده اند.

- تغییر برنامه در هنگام کار آسان است.

- امکان ایجاد شبکه بین چندین PLC به سادگی میسر است .

- امکان کنترل از راه دور (به عنوان مثال از طریق خط تلفن یا سایر شبکه های ارتباطی) قابل حصول است .

- امکان اتصال بسیاری از تجهیزات جانبی استاندارد از قبیل چاپگر ، بارکد خوان و ... به PLC ها وجود دارد .

 

مونیتورینگ

   یکی دیگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسیون صنعتی ، مانیتورینگ می باشد . امروزه مانیتورینگ یکی 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

کار خود نیستند . مونیتورینگ عبارت است از جمع آوری اطلاعات مورد نظر از بخشهای مختلف یک واحد صنعتی و

نمایش آنها با فرمت مورد نظر برای رسیدن به اهداف ذیل :

- نمایش وضعیت لحظه ای هر یک از ماشین آلات و دستگاهها

- نمایش و ثبت پارمترهای مهم و حیاتی یک سیستم

- نمایش و ثبت آلارمهای مختلف در زمانهای بروز خطا در سیستم

- نمایش محل خرابی و زمان وقوع ایراد در هر یک از اجزای سیستم

- نمایش پروسه های تولید با استفاده از ابزارهای گرافیکی مناسب

- تغییر و اصلاح Set Point ها حین اجرای پروسه تولید

- امکان تغییر برخی از فرایندهای کنترلی از طریق برنامه مونیتورینگ

- ثبت اطلاعات و پارمترهای مورد نظر مدیران از قبیل زمانهای کارکرد، میزان تولید ، میزان مواد  اولیه مصرفی ، میزان انرژی مصرفی 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