اتوماسیون صنعتی چیست ؟ 

مفهوم اتوماسیون صنعتی (به انگلیسی : industrial automation)، استفاده از تکنولوژی و سیستم‌های کامپیوتری برای کنترل و مدیریت فرایندها، عملیات و سیستم‌های صنعتی است. افزایش بهره‌وری، کاهش خطاها، بهبود کیفیت، کاهش هزینه‌ها و افزایش ایمنی در محیط‌های صنعتی، بزرگترین اهداف این صنعت به شمار می آیند.

سیستم‌های اتوماسیون در صنعت می‌توانند شامل ترکیبی از سنسورها، محرک‌ها، کنترلرها، اجزاء الکترومکانیکی، رابط‌های کاربری و نرم‌افزارهای کنترلی باشند. این سیستم‌ها به صورت خودکار عملیات و فرایندهای مختلف را کنترل و مدیریت می‌کنند. تمامی مراحل، بدون مداخله مستقیم انسانی صورت می‌گیرد.

کاربرد اتوماسیون صنعتی به تولید، پالایشگاه‌ها، صنایع نفت و گاز، خودروسازی، فولاد و فلزات، صنعت شیمیایی محدود نمی شود. ردپای آن، در تمامی صنایع مشاهده شده است. توانایی کنترل داده ها به صورت پیوسته و دقیق را دارند. داده‌ها را جمع‌آوری و تحلیل کنند. تصمیمات نهایی براساس، این داده ها صورت می گیرد.

به طور کلی، اتو ماسیون در صنعت به دست‌یابی بهره‌وری بیشتر، بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌ها در صنایع کمک می‌کند. جهت کسب اطلاعات بیشتر تا انتهای مطلب، همراه نوین پارت باشید. می توانید اتوماسیون صنعتی PDF  را دانلود بفرمایید.

مواردی که در ادامه خواهید خواند.

• تاریخچه
• کاربردها
• ابزارهای کلیدی اتوماسیون
• انواع
• هدف
• تجهیزات اتوماسیون
• شرکت های برتر در این زمینه

تاریخچه و وضعیت فعلی اتوماسیون

در گذشته نه چندان دور، تابلوهای کنترل ماشین های صنعتی اغلب از رله های الکترومکانیکی یا سیستم های پنوماتیک برای مدیریت فرآیندهای تولید استفاده می کردند. منطق کنترل معمولاً با اتصال رله‌های متعدد ساخته می‌شد. سیستم‌های تاخیر و شمارنده‌ها معمولاً برای افزایش حجم تولید و زمان مونتاژ در ماشین‌های صنعتی گنجانده می‌شدند. با این حال، به دلیل مصرف و هزینه بالا و همچنین ناتوانی در اصلاح عملکرد سیستم، در دهه 1980 شاهد انتقال از پنل های کنترل سنتی به سیستم های کنترل قابل برنامه ریزی جدید، به ویژه PLC (کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر) بود. امروزه PLC ها اجزای حیاتی در پروژه های اتوماسیون هستند که توسط شرکت های متعدد در طیف وسیعی از انواع ارائه می شوند. سیستم های اتوماسیون و ابزار دقیق مبتنی بر PLC مدرن چندین مزیت را نسبت به کنترلرهای رله و کنتاکتور قدیمی دارند. این مزیت ها عبارتند از :

1. هزینه نصب کم.
2. نصب سریع.
3. اندازه فیزیکی کوچک.
4. تعمیر و نگهداری ساده.
5. قابلیت گسترش
6. توانایی انجام عملیات پیچیده.
7. قابلیت اطمینان بالا در اجرای فرآیند کنترل.
8. ساختار مدولار برای تعویض آسان قطعات.
9. اتصالات ورودی-خروجی استاندارد و سطوح سیگنال.
10. زبان برنامه نویسی ساده سطح بالا.
11. حفاظت در برابر صدا و اختلالات محیطی.
12. سهولت اصلاح برنامه در حین کار.
13. ایجاد آسان شبکه بین PLC های متعدد.
14. قابلیت کنترل از راه دور (به عنوان مثال، از طریق خطوط تلفن یا سایر شبکه های ارتباطی).
15. قابلیت اتصال تجهیزات جانبی استاندارد مانند چاپگر و بارکدخوان به PLC.

کاربرد و موارد استفاده از آن 

برخی از مهترین موارد استفاده از اتوماسیون را در زیر مشاهده می کنیم.

• ماشین آلات
• فرآیند تولید کارخانجات
• بویلر
• سیستم های گرمایشی
• عملیات سوئیچینگ در شبکه های تلفن
• جهت هدایت و متعادل کردن حرکت کشتی و هواپیما  استفاده می شود.

بیایید باهم با نمونه ای از سیستم های اتو ماسیون صنعتی که همواره با آنها سروکار داریم آشنا شویم.

ماشین های لباسشویی و ظرفشویی، یخچال فریزر، درب اتوماتیک اتوبوس و قطار، سیستم تهویه مطبوع در اتومبیل، کنترل هوشمند ساختمان (BMS)

ابزارهای کلیدی در اتوماسیون

واقعیت این است که اتوماسیون به خودی خود چیز زیادی ارائه نمی دهد. با این حال، از طریق یکپارچه سازی ابزارهای خاص و برقراری ارتباط پویا و موثر بین آنها، می توانیم به یک سیستم اتوماسیون کاملا حرفه ای دست یابیم. این ابزارهای کلیدی عبارتند از:

• ANN (شبکه عصبی مصنوعی)
•  HMI (رابط ماشین انسان)
•  DCS (سیستم کنترل توزیع شده)
• SCADA (کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها)
•  PLC (کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی)
• PAC (کنترل کننده اتوماسیون قابل برنامه ریزی)
• ماشین بینایی و پردازش تصویر – سیستم های مبتنی بر بینایی ماشین و پردازش تصویر
•  ابزار دقیق
• کنترل حرکت
• سیستم های رباتیک

انواع اتوماسیون صنعتی

industrial automation، عموما به چهار گروه زیر تقسیم می‌شوند.

• ثابت
• قابل برنامه ریزی
• انعطاف پذیر
• یکپارچه

1. ثابت (Fixed Automation)

در این نوع اتوماسیون، تجهیزات تولید با تعدادی عملکرد یا وظیفه ثابت شده است. به‌ندرت تغییراتی در این، عملکردها ایجاد می‌شود. اتوماسیون ثابت معمولا در فرآیندهای جریان مداوم مانند نوار نقاله‌ها و خطوط تولید انبوه استفاده می‌شود.

2. قابل برنامه‌ریزی (Programmable Automation)

در این نوع اتوماسیون، توالی عملیات و تنظیمات ماشین‌آلات را می‌توان با استفاده از کنترل‌های الکترونیکی تغییر داد. این نوع اتوماسیون نیازمند زمان و تلاش قابل توجهی برای برنامه‌ریزی مجدد ماشین‌آلات است و معمولا در فرآیندهای تولید دسته‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3. انعطاف‌پذیر (Flexible Automation)

یک سیستم اتوماسیون انعطاف‌پذیر همواره توسط رایانه‌ها کنترل می‌شود و اغلب در مواردی که محصول به طور مکرر تغییر می‌کند، به کار می‌رود. نمونه‌هایی از این نوع اتوماسیون شامل دستگاه‌های CNC (کنترل عددی رایانه‌ای) می‌شوند. کدی که توسط اپراتور به رایانه داده می‌شود، مربوط به یک کار خاص است و بر اساس آن، دستگاه ابزار و تجهیزات مورد نیاز را برای تولید تهیه می‌کند.

4. یکپارچه (Integrated Automation)

industrial automation یکپارچه شامل یک مجموعه از ماشین‌آلات، فرآیندها و داده‌های مستقل است که همه آنها تحت فرمان یک سیستم کنترل واحد برای اجرای سیستم اتوماسیون فرآیند تولید همزمان کار می‌کنند. این نوع اتوماسیون شامل استفاده از طراحی کامپیوتری (CAD)، ساخت رایانه‌ای (CAM)، ابزارها و ماشین‌آلات کنترل شده توسط کامپیوتر، روبات‌ها، جرثقیل‌ها و نوارهای نقاله است.

هدف از اتوماسیون صنعتی

هدف اصلی industrial automation، بهبود عملکرد صنایع و فرایندهای صنعتی است. اتوماسیون، فرایندها و عملیات صنعتی را به صورت خودکار و هوشمند کنترل و مدیریت می‌کند. این عمل، با استفاده از تکنولوژی‌ها و سیستم‌های کامپیوتری انجام می‌شود. این بهبود‌ها در چندین جنبه مشاهده می‌شود. 

بهره‌وری بالا 

اتوماسیون صنعتی با اجرای خودکار فرایندها و عملیات صنعتی، بهره‌وری بالاتری را به همراه دارد. سیستم‌های اتوماسیون قادر به انجام فرآیندها با دقت بالا، سرعت بیشتر و بدون خطا هستند. این منجر به افزایش تولید، کاهش زمان‌های توقف و کاهش هدررفت منابع می‌شود.

کاهش هزینه‌

اتوماسیون صنعتی می‌تواند هزینه‌های صنعتی را به طور قابل توجهی کاهش دهد. با کاهش خطاها، بهبود کیفیت و بهره‌وری، هزینه‌های مربوط به بازنگری و تعمیرات پس از خرابی کاهش می‌یابد. همچنین، با استفاده از سیستم‌های اتوماسیون نیاز به نیروی انسانی برای انجام فرآیندها و کنترل‌ها کاهش می‌یابد.

بهبود کیفیت 

با اجرای دقیق و یکنواخت فرآیندهای اتوماسیون، میزان خطاها را به حداقل می‌رساند و کیفیت محصولات را بهبود می‌بخشد. این منجر به افزایش رضایت مشتریان، افزایش اعتماد مشتریان به محصولات و افزایش رقابت‌پذیری شرکت‌ها می‌شود.

ایمنی 

سیستم‌های اتوماسیون صنعتی می‌توانند بهبود ایمنی در محیط‌های صنعتی را فراهم کنند. با کنترل خودکار فرآیندها و عملیات، خطرات و حوادث ناشی از خطاهای انسانی کاهش می‌یابند. سیستم‌های اتوماسیون همچنین می‌توانند به صورت پیشگیرانه از وقوع خطرات هشدار دهند و اقدامات ایمنی را به طور خودکار اجرا کنند.

به طور خلاصه، هدف اتوماسیون در صنعت بهبود عملکرد، افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها، بهبود کیفیت و ایجاد محیطی ایمن‌تر در صنایع است.

تجهیزات اتوماسیون صنعتی – محصولات اتو ماسیون صنعتی 

محصولات اتوماسیون صنعتی، مختلفی موجود است، که برای کنترل و اجرای خودکار فرایندها و عملیات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. یک سری محصولات، مورد استفاده در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی عبارتند از :

اچ ام آی (HMI) – منبع تغذیه – مبدل های ارتباطی – کنترلر صنعتی (Controller) -سنسور صنعتی (Sensor) – لیمیت سوییچ (Limit Switch) – رکوردر یا دیتالاگر (Data Logger) – پی ال سی (PLC) – خط کش ها – رله صنعتی (Relay) – انکودرها (Encoder) – کنترلر – فرمان دهنده – اعمال کننده – شبکه ارتباطی

در ادامه به توضیح برخی از موارد خواهیم پرداخت.

سنسور

سنسورها در اتوماسیون صنعتی برای اندازه‌گیری و تشخیص وضعیت و پارامترهای مختلف محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، سنسورهای دما، فشار، سطح، جریان و وزن اطلاعات لازم را جمع‌آوری و به سیستم کنترلی منتقل می‌کنند.

کنترلر

کنترلرها یا PLC (Programmable Logic Controllers) دستگاه‌هایی هستند که برنامه‌ریزی شده‌اند تا فرایندها و عملیات مختلف را کنترل کنند. آن‌ها دارای ورودی‌ها و خروجی‌هایی هستند که با استفاده از سیگنال‌های الکتریکی یا دیجیتال، ارتباط با سایر تجهیزات را برقرار می‌کنند.

فرمان‌دهنده‌

فرمان‌دهنده‌ها یا HMI (Human Machine Interface) واسط‌هایی هستند که به اپراتور امکان می‌دهند با این سیستم تعامل کنند. این تجهیزات شامل نمایشگرهای لمسی، صفحه‌کلیدها و دکمه‌ها هستند که اطلاعات را نمایش می‌دهند و اپراتور می‌تواند دستورات و تنظیمات را از طریق آن‌ها وارد کند.

اعمال‌کننده‌

اعمال‌کننده‌ها یا اکتوئاتورها وظیفه اجرای دستورات و کنترل حرکتی در سیستم را دارند. این تجهیزات می‌توانند شامل موتورها، والوها، سیلندرها و سایر وسایلی باشند که حرکتی را تولید کنند.

شبکه‌های ارتباطی

برای ارتباط و تبادل اطلاعات بین تجهیزات مختلف در یک سیستم اتوماسیون صنعتی، شبکه‌های ارتباطی مانند Ethernet، Modbus، Profibus و بسیاری دیگر استفاده می‌شوند.

این تجهیزات در ترکیب با یکدیگر استفاده می‌شوند تا سیستم‌های اتوماسیون صنعتی را برای کنترل، نظارت و اجرای خودکار فرآیندها و عمل تجهیزات اتوماسیون صنعتی، با استفاده از برنامه‌نویسی منطقی دیجیتال و کاهش تداخل انسان در تصمیم‌گیری، فرایند کار با ماشین‌آلات و سایر تجهیزات صنعتی را انجام می‌دهند. این تجهیزات شامل انواع سنسورها، کنترلرها، فرمان‌دهنده‌ها، اعمال‌کننده‌ها و شبکه‌های ارتباطی می‌شوند.

به عنوان مثال، در یک فرایند صنعتی قدیمی، اپراتور باید به صورت دستی مقدار سوخت در اجاق را تنظیم کند و با تنظیم مداوم سوپاپ، دما را در محدوده مطلوب حفظ کند. اما با استفاده از اتوماسیون در صنعت، سنسورهای دما مقدار دما را اندازه‌گیری کرده و به کنترلر منتقل می‌کنند. سپس کنترلر با استفاده از الگوریتم‌های برنامه‌ریزی شده، تصمیم می‌گیرد که آیا باید سوپاپ را باز یا بسته کند تا دما در محدوده مطلوب باقی بماند. این عملیات به صورت خودکار و بدون نیاز به مداخله اپراتور صورت می‌گیرد.

با استفاده از اتوماسیون صنعتی، عملکرد فرایندها بهبود یافته و دقت بیشتری در کنترل و نظارت بر فرایندهای صنعتی به دست می‌آید. همچنین، کارایی و بهره‌وری سیستم‌ها افزایش می‌یابد و احتمال بروز خطاهای انسانی کاهش می‌یابد.

مزایا و معایب اتوماسیون صنعتی

اتوما سیون صنعتی دارای مزایا و معایب متعددی است. در زیر به برخی از این مزایا و معایب اشاره می‌کنم :

مزایا‌ اتوماسیون 

• کاهش خطا
• افزایش بهره وری واحدهای صنعتی
• افزایش ایمنی برای نیروهای انسانی
• افزایش کیفیت محصولات تولیدی
• تكرارپذیری فعالیتها و فرایندها

افزایش بهره‌وری 

یکی از بزرگ‌ترین مزایای اتوماسیون صنعتی، افزایش بهره‌وری است. با استفاده از ماشین‌آلات و سیستم‌های خودکار، فرآیندهای تولید به‌صورت مداوم و بدون نیاز به استراحت انجام می‌شوند، که منجر به افزایش تولید و کاهش زمان تولید می‌شود.

کاهش خطا

اتوماسیون در صنعت به‌طور کلی دقت بیشتری را در اجرای فرآیندهای تولید فراهم می‌کند. ماشین‌آلات و ربات‌ها قادر به انجام عملیات با دقت بالا هستند و از خطاهای انسانی که ممکن است در فرآیندهای دستی رخ دهد جلوگیری می‌کنند.

افزایش ایمنی 

استفاده از اتوماسیون می‌تواند ایمنی در محیط کار را بهبود بخشد. با جایگزینی فعالیت‌های خطرناک و سخت کار انسان با ماشین‌آلات، خطرات کاری کاهش می‌یابد و برخورد با مواد ضروری و مواد شیمیایی خطرناک کاهش می‌یابد.

افزایش کیفیت محصول 

باعث کاهش واردات خطا و تغییرات ناخواسته در فرآیند تولید می‌شود. با دقت بیشتر در اجرای فرآیندها و کنترل مداوم پارامترهای مربوطه، کیفیت محصولات بهبود می‌یابد.

معایب‌ 

از جمله، معایب آن می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• افزایش هزینه
• اتکا بر تکنولوژی
• افزایش بیکاری
• پیچیدگی مدیریت
• آسیب پذیری به خطرات جدید

افزایش هزینه

پیاده‌سازی اتوماسیون در صنعت هزینه‌های قابل توجهی را به همراه دارد. خرید و نصب تجهیزات خودکار، برنامه‌ریزی و ساخت سیستم‌های کنترل، آموزش کارکنان و نگهداری و تعمیرات ماشین‌آلات، همگی هزینه‌هایی هستند که ممکن است برای برخی شرکت‌ها سنگین باشد.

اتکا بر تکنولوژی 

استفاده از اتوماسیون صنعتی نیازمند دسترسی به تکنولوژی پیشرفته است. شرکت‌ها باید برای موفقیت در اتوماسیون صنعتی، تجهیزات و نرم‌افزارهای پیشرفته را در اختیار داشته باشند. در غیر این صورت، ممکن است نتوانند به خوبی از اتوماسیون بهره‌برداری کنند.

افزایش بیکاری 

با پیاده‌سازی اتوماسیون، برخی از فعالیت‌ها که قبلاً توسط انسان‌ها انجام می‌شد، به ماشین‌آلات و ربات‌ها منتقل می‌شوند. این ممکن است منجر به افزایش بیکاری در برخی صنایع و کاهش فرصت‌های شغلی برای انسان‌ها شود.

پیچیدگی مدیریت 

با استفاده از این اتوماسیون ها، نیاز به مدیریت و کنترل سیستم‌ها و تجهیزات پیچیده‌تر می‌شود. این ممکن است نیازمند تخصص و دانش فنی بیشتری باشد و مدیریت این سیستم‌ها می‌تواند چالش‌های خاصی را ایجاد کند.

آسیب‌پذیری به خطرات جدید 

با پیشرفت تکنولوژی و اتصال دستگاه‌ها به شبکه‌های اینترنتی، اتو ماسیون صنعتی آسیب‌پذیری‌های جدیدی را نیز به همراه دارد. حملات سایبری و دسترسی غیرمجاز به سیستم‌ها می‌توانند خطرات جدیدی را برای صنعت فراهم کنند.

لازم به ذکر است که مزایا و معایب اتوماسیون بسته به شرایط خاص هر صنعت و سازمانی ممکن است متفاوت باشند. همچنین، بهره‌برداری بهینه از اتوماسیون صنعتی نیازمند بررسی دقیق و برنامه‌ریزی صحیح است تا مزایا بهره‌برداری شود و معایب کاهش یابند.

شما می توانید برای دریافت مشاوره رایگان با کارشناسان نوین پارت تماس حاصل بفرمایید.

مزیت شغل اتوماسیون صنعتی

این شغل، مزیت های زیادی دارد، که در ادامه تنها برخی از موارد ارائه می شود.

کیفیت و عملکرد دقیق‌تر – کمیت و سرعت بالاتر – امنیت جانی و مالی – راندمان و بهره وری – درامد

مراحل اجرای پروژه های اتوماسیون صنعتی به شرح زیر است.

1. دریافت درخواست پروژه
2. مشاوره و ارزیابی
3.  بازدید حضوری
4. طراحی معماری سیستم کنترل
5. تعیین برنامه زمان‌بندی و پیشنهاد مالی
6. بستن قرارداد و دریافت پیش‌پرداخت
7. دریافت منطق سیستم کنترل از کارفرما
8. طراحی سیستم کنترل
9. تهیه مستندات پروژه
10. طراحی تابلو
11.  تأمین قطعات مورد نیاز
12. ساخت فریم تابلوها
13. مونتاژ تابلو
14. برنامه‌نویسی سیستم کنترل
15. تستFAT
16. حمل تابلو به محل کارفرما
17. نصب تابلو
18. تجهیزات ابزار دقیق نصب شوند
19.  اجرای کابل‌کشی، سیم‌کشی و لوله کاندوئیت
20. سربندی تابلوها و تجهیزات
21. کالیبراسیون تجهیزات
22. برق‌دار کردن تابلوها
23. نصب سیستم مانیتورینگ
24. تست سرد خط تولید
25. تنظیمات اولیه
26. تست گرم بدون محصول
27. تست گرم با محصول
28. تستSAT
29. آموزش به پرسنل
30. تولید آزمایشی به صورت موقت
31. تحویل نهایی
32.  دوره گارانتی
33. خدمات پس از فروش

شرکت‌های اتوماسیون صنعتی (ده شرکت برتر اتوماسیون صنعتی در جهان)

مهمترین و برترین، شرکتهای اتوما سیون صنعتی در جهان عبارتند از :

• زیمنس (Siemens) :

تولید کمپرسورهای توربو – توربین های بخار – تابلو برق های فشار قوی (قطع کننده مدار، جدا کننده و تابلو برق عایق گاز) – تابلو های برق و سیستم های نظارت از راه دور (RMS) برخی از تجهیزات تولیدی این شرکت هستند.

• ای بی بی (ABB)  :

جهت تولید در محصولات درایو های مختلف – محصولات ولتاژ (بالا – پایین – متوسط) – تجهیزات اندازه گیری و آنالیز استفاده می شوند.

• راکول (Rockwell Automation) :

درایو – کنترل ماشین – شبکه های صنعتی و قطعات ماشین برحی از محصولات تولیدی این شرکت هستند.

• اشنایدر (Schneider Electric) : یک MNC مستقر در فرانسه است که متخصص در مدیریت انرژی و سیستم های اتوماسیون با ارائه نرم افزار و سخت افزار است.
• هانیول (Honeywell Process Solutions) :

نرم افزارهای پیشرفته، سیستم های کنترل، نظارت و ایمنی، بی سیم، تولید ابزار دقیق و … محصولات شرکت هانیول به شمار می آیند.

• میتسوبیشی (Mitsubishi Electric)
• مدیریت فرآیند امرسون (یک شرکت چندملیتی آمریکایی است.)
• یوکوگاوا (Yokogawa electric)
• امرسون (Emerson Process Management)
• داناهر (Danaher Industrial Ltd)
• امرون (Omron Automation)

از بین تمامی موارد اشاره شده، برند زیمنس، بیشتر در ایران طرفدار دارد. برای مطالعه برند زیمنس می توان روی لینک کلیک کرده و مقاله را به طور کامل بخوانید.