اتوماسیون صنعتی چیست؟
اتوماسیون صنعتی در واقع به معنای استفاده از سیستم‌های کنترلی (مانند ربات یا کامپیوتر) و فناوری اطلاعات، برای اجرای فرآیندهای مختلف و مدیریت ماشینآلات در صنایع است که با هدف جایگزینی نیروی انسانی انجام می‌گیرد. اتوماسیون، دومین قدم پس از فرآیند مکانیزه کردن صنایع است.
یکی از مهمترین ارکان تولید صنعتی، اتوماسیون است. تا پیش از پیدایش اتوماسیون صنعتی، دستگاه‌های مختلفی برای کنترل خطوط تولید مورد استفاده قرار می‌گرفت که هر یک عملکردی مجزا داشتند، همچنین محدودیت و مشکلات زیادی نیز در آن‌ها وجود داشت. هدف از اتوماسیون و استفاده از ماشینآلات هوشمند، افزایش کارایی تجهیزات صنعتی و تولیدی است. هماهنگی و تناسب میان دستگاه‌ها و روبات‌ها و ایجاد شبکه در یک سیستم تولیدی، نتیجه استفاده از تکنولوژی اتوماسیون است.
نمونه‌ای ساده از یک سیستم اتوماسیون صنعتی
هدف از اتوماسیون در ابتدا افزایش نرخ تولید بود زیرا سیستم‌های اتوماسیون صنعتی قادر هستند به صورت شبانه‌روزی فعال باشند. همچنین کاهش هزینه‌های مربوط به نیروی انسانی اعم از حقوق و مزایا و درصد خطای بالا و ... نیز از جمله اهداف اولیه اتوماسیون صنعتی بوده است.
با این وجود، تمرکز اتوماسیون صنعتی امروز بر موضوعات دیگری است. افزایش کیفیت و انعطاف پذیری در فرآیندهای ساخت و تولید از جمله این اهداف است. برای مثال در یک کارخانه خودرو سازی در گذشته، نصب کردن پیستون‌ها داخل موتور توسط نیروی انسانی با خطای 1-1.5% انجام می‌شد. در حالی که امروزه با ماشینآلات اتومات با خطایی در حدود 0.00001% اجرا میگردد.
از دیگر مزایای استفاده از سیستم‌های اتوماسیون صنعتی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- کاهش هزینه عملیاتی و اپراتوری
- قابلیت تکرارپذیری
- افزایش نرخ تولید
- کیفیت تولید بالا
- انعطاف پذیری و سازگاری بیشتر برای ایجاد تغییرات و گسترش خطوط تولید
- دقت بالای اطلاعات
- وجود امکان کنترل از راه دور
- کاهش دورریز و ضایعات
- افزایش ایمنی
مزایای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی
وظایف یک سیستم اتوماسیون صنعتی صرفا محدود به کنترل فرآیند نمی‌شود. دیگر کارکردهای اتوماسیون که توسط افراد کارشناس تعریف می‌شود عبارت است از:
- تبادل اطلاعات میان بخش‌های مختلف خط تولید
- برقرار نمودن استراتژی‌های کنترلی در کارخانه
- ایجاد واسطه بین کاربر و مجموعه تحت کنترل
انواع فرآیندهای قابل خودکارسازی:
پروسه‌ها در سیستم صنعتی اتوماسیون به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- فرایندهای پیوسته (واگرا) از قبیل پالایش، پتروشیمی، شیمیائی، غذائی و ...
- فرایندهای گسسته (همگرا) از قبیل تولید خودرو، قطعات الكترونیك، لوازم خانگی و ...
تفاوت میان این دو نوع، در قدرت انعطاف پذیری بالای مدل گسسته است. با استفاده از این ویژگی، به طور مثال می‌توان در یک روز چند شیفت کاری کاملا متفاوت را در یک کارگاه، کارخانه یا واحد تولیدی و… پیاده نمود.
برای درک بهتر این تفاوت یک کارخانه خودرو سازی را در نظر بگیرید. بر اساس نیاز بازار و تقاضای محصولات مختلف، ممکن است در مقطعی از زمان، یک قسمت از خط تولید محصول x برای مدتی در خط تولید محصول y مورداستفاده قرار گیرد. این سیستم یک مثال از فرآیند گسسته اتوماسیون است که اجازه تولید و ساخت انواع محصولات را در یک کارخانه به کاربر می‌دهد.
در مقابل مدل اتوماسیون پیوسته، سیستمی است که صرفا برای ساخت و تولید یک محصول طراحی شده است. یعنی کاملا اختصاصی برای یک محصول مشخص مورد استفاده قرار می‌گیرد و امکان جداسازی یا تفکیک بخش‌های مختلف آن از یکدیگر وجود ندارد.
اجزا طراحی اتوماسیون صنعتی:
سیستم‌های اتوماسیون از سه قسمت اساسی تشکیل شده‌اند:
- المان‌های اندازه‌گیری
- بخش کنترل‌کننده
- اکچویتور یا عملگر
سطح بندی بخش‌های مختلف یک سیستم اتوماسیون صنعتی و ارتباط آن‌ها با یکدیگر
1- المان‌های اندازه گیری:
اندازه‌گیرها در واقع رابط سیستم‌های کنترل با محیط محسوب می‌شوند. این جزء از ماشینآلات صنعتی با کمی سازی پارامترهای یک فرآیند، کنترل کننده را از وضعیت موجود در فرآیند آگاه می‌سازند. پس از آن، کنترلر، فرمان مورد نیاز را به عملگر جهت کنترل فرآیند و اجرای خروجی موردنظر ارسال می‌کند. قسمت اندازه گیر در هر سیستم شامل بخش‌های زیر است:
- حسگر(Sensor): سنسور قطعه‌ای است که به پارامترهای فیزیکی نظیر حرکت، حرارت، نور، فشار، الکتریسیته، میدان مغناطیسی و دیگر کمیت‌ها حساس است. در هنگام تغییر در پارامتر مورد سنجش، از خود عکس العمل نشان می‌دهد و برای این عکس العمل نیاز به انرژی خارجی ندارد.
- ترانسدیوسر(Transducer): این قطعه قابلیت تبدیل سیگنال یک حالت از انرژی را به سیگنال حالت دیگری از انرژی را داراست. سازوکار ترانسدیوسر به این صورت است که سیگنال پارامتر تشخیص داده شده توسط سنسور را به یک سیگنال قابل خوانش توسط کنترلر تبدیل می‌کند.
- ترانسمیتر (Transmitter) ترانسمیتر می‌تواند سیگنال خروجی ترانسدیوسر را به سیگنال استاندارد قابل انتقال تبدیل نماید. از رایج‌ترین استانداردهای ترانسمیترها می‌توان به استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی آمپر و ۰ تا ۱۰ ولت اشاره نمود.
۲- کنترلر:
قسمت دوم ابزاردقیق بخش کنترل می‌باشد. کنترل عبارت است از جهت دهی و نگهداری یک یا چند فرآیند در وضعیت مطلوب از پیش تعیین شده. کنترل کمی یا کیفی پارامترها، حفظ ایمنی و حفظ محیط زیست و ... در حوزه عملکرد این بخش هستند.
۳- عملگرها:
این جزء شامل ادواتی‌ست که سیگنال خروجی را از قسمت کنترل کننده گرفته و متناسب با این سیگنال‌ها عمل می‌کنند. عملگرهای رایج معمولا از خانواده شیرهای کنترلی و موتورهای الکتریکی هستند. عملگرهای خروجی با کارکرد خود، پارامترهای اندازه‌گیری شده را در سطح مطلوب و موردنظر کاربر حفظ می‌کنند.
آموزش اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون امکان اجرا و پیاده سازی برخی از فعالیت هایی که ممکن است به شدت برای انسان ها مضر باشد را فراهم می کند، با این وجود باعث کاهش استفاده از نیروی انسانی در صنایع و شغل های کم خطر نظیر بسته بندی، توزیع درون کارخانه ای، کنترل و … نیز میگردد. با توجه به این مسائل بهترین گزینه برای نیروی کار، به روز رسانی مهارت‌ها و توسعه توانمندی‌های فردی است تا بنوانند در بازار کار موقعیت خود را حفظ کنند. به این ترتیب یادگیری اصول و روش های اتوماسیون صنعتی و فعالیت به عنوان تکنسین یا کارشناس در این زمینه می‌تواند تا حد خوبی آینده و موقعیت شغلی افراد را تضمین کند.
یادگیری اتوماسیون صنعتی و تضمین آینده شغلی
از این رو در جهت افزایش اطلاعات در زمینه اتوماسیون صنعتی و یادگیری مقدماتی و پیشرفته اتوماسیون می‌توانید فایلی که در انتهای این مقاله قرار دارد را مطالعه نمایید. این فایل شامل 40 درس در قالب PDF برای آموزش مبانی اتوماسیون صنعتی از سطح مبتدی تا پیشرفته است که توسط سایت بین‌المللی nptel در اختیار عموم قرار داده شده است. همچنین برای تهیه دستگاه‌ها و اطلاع از قیمت قطعات مورد استفاده در سیستم‌های اتوماسیون می‌توانید به سایت پارتینه و قسمت قطعات صنعتی مراجعه کنید و قطعه مورد نظر خود را به صورت آنلاین مقایسه و خریداری نمایید.