اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی به بهره گيري از رايانه ها بجاي نیروی انساني براي كنترل دستگاه ها و فرايندهاي صنعتي گفته ميشود. شناخته شده ترين بخش اتوماسیون صنعتی ربات هاي صنعتي هستند.امروزه كاربرد اتوماسیون صنعتی و ابزار دقيق در صنايع و فرایندهای مختلف صنعتي به وفور به چشم مي خورد . كنترل فرایند 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 اتوماسیون صنعتی 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 امر واقف بوده و تمام سعي خود را در جهت رسیدن 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 اتوماسیون صنعتی 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 اتوماسیون صنعتی مي باشد كه توسط كمپانيهاي متعدد و در تنوع زياد توليد و عرضه ميگردد . به طور خلاصه سيستمهاي نوين اتوماسیون صنعتی 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 .
مانيتورينگ
يكي ديگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسیون صنعتی ، 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 HMI
– 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 …
