Τι είναι ο Βιομηχανικός Αυτοματισμός; Τύποι, επίπεδα, πλεονεκτήματα

Σε αυτό το άρθρο, θα δούμε μια επισκόπηση του Βιομηχανικού Αυτοματισμού, ποια είναι τα πλεονεκτήματα των μειονεκτημάτων του Βιομηχανικού Αυτοματισμού, διαφορετικά είδη συστημάτων αυτοματισμού, διαφορετικά επίπεδα σε μια τυπική εφαρμογή βιομηχανικού αυτοματισμού και πολλά άλλα. Βιομηχανικός Αυτοματισμός Κίνητρο για Βιομηχανικός Αυτοματισμός Επίπεδα Βιομηχανικής Αυτοματοποίησης Επίπεδο Επόμενου Επιπέδου Ελέγχου Επιπέδου Επίπεδο πεδίου Είδη βιομηχανικών συστημάτων αυτοματισμού Σταθερό σύστημα αυτοματισμού Προγραμματιζόμενο σύστημα αυτοματισμού Ευέλικτο σύστημα αυτοματισμού Ενσωματωμένο σύστημα αυτοματισμού Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα Βιομηχανικής αυτοματοποίησης πλεονεκτήματα να βοηθήσει άτομα με διαφορετικά καθήκοντα παραγωγής. Μια βιομηχανική διαδικασία παραγωγής αποτελείται από μια σειρά μηχανών, μέσω των οποίων ένας συνδυασμός πρώτων υλών περνά και να μετατραπεί στο τελικό προϊόν. Εδώ, ο όρος "μηχανή" μπορεί να είναι οτιδήποτε σαν κινητήρας, τρυπάνι, μεταφορικός ιμάντας κ.λπ. που υπάγονται σε ηλεκτρομηχανικές συσκευές ή χημικές μηχανές όπως φούρνοι, στεγνωτήρια, συστήματα χημικής καύσης κ.λπ. Σήμερα, ο Industrial Automation έχει αναλάβει τη διαδικασία παραγωγής σε βιομηχανίες και είναι πολύ δύσκολο να φανταστεί κανείς μια γραμμή παραγωγής χωρίς συστήματα αυτοματισμού. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που οδηγούν στην εφαρμογή συστήματος αυτοματισμού στη βιομηχανική παραγωγή, όπως η απαίτηση προϊόντων υψηλής ποιότητας, οι υψηλές προσδοκίες στην αξιοπιστία των προϊόντων, η παραγωγή μεγάλου όγκου κ.λπ. Τι είναι ο Βιομηχανικός Αυτοματισμός; Ο Βιομηχανικός Αυτοματισμός είναι μια διαδικασία χειρισμού μηχανών και άλλων βιομηχανικός εξοπλισμός με τη βοήθεια ψηφιακού λογικού προγραμματισμού και μείωση της ανθρώπινης παρέμβασης στη λήψη αποφάσεων και στη διαδικασία χειροκίνητης εντολής με τη βοήθεια μηχανοποιημένου εξοπλισμού. Ο παραπάνω ορισμός σίγουρα δεν είναι απλός για να κατανοηθεί, αλλά ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τι σημαίνει βιομηχανικός αυτοματισμός τη βοήθεια ενός μικρού παραδείγματος.Παράδειγμα για την κατανόηση του βιομηχανικού αυτοματισμού Εξετάστε μια χειροκίνητη διαδικασία βιομηχανικής παραγωγής, όπου ένας χειριστής παρατηρεί τη θερμοκρασία ενός φούρνου. Ας υποθέσουμε ότι το καθήκον είναι να επιτευχθεί μια ορισμένη θερμοκρασία και να διατηρηθεί αυτή η θερμοκρασία για περίπου 30 λεπτά. Έτσι, ο χειριστής πρέπει πρώτα να ρυθμίσει την ποσότητα καυσίμου στο φούρνο ελέγχοντας μια βαλβίδα για να αυξήσει τη θερμοκρασία στην επιθυμητή ποσότητα. Μόλις επιτευχθεί η απαραίτητη θερμοκρασία, πρέπει να διατηρηθεί ρυθμίζοντας συνεχώς τη βαλβίδα, δηλαδή είτε αυξήστε είτε μειώστε το καύσιμο ανάλογα με τη θερμοκρασία για τα επόμενα 30 λεπτά. Τώρα, με τη βιομηχανική αυτοματοποίηση, η όλη διαδικασία φροντίζεται χωρίς τη βοήθεια χειριστή. Πρώτον, υπάρχει ένας αισθητήρας θερμοκρασίας τοποθετημένος κοντά στο φούρνο ο οποίος αναφέρει τη θερμοκρασία σε έναν υπολογιστή. Τώρα, υπάρχει μηχανοκίνητη βαλβίδα, η οποία ελέγχεται επίσης από τον υπολογιστή, για την παροχή καυσίμου στο φούρνο. Με βάση τις ενδείξεις θερμοκρασίας από τον αισθητήρα, ο υπολογιστής θα ανοίξει τη βαλβίδα για να επιτρέψει περισσότερο καύσιμο στην αρχή. Μόλις επιτευχθεί η επιθυμητή θερμοκρασία, η βαλβίδα κλείνει. Αλλά ο υπολογιστής μπορεί να ανοίξει ή να κλείσει τη βαλβίδα, ακόμη και για να επιτρέψει τη ροή μιας ελάχιστης ποσότητας καυσίμου, με βάση τις ενδείξεις θερμοκρασίας. Ο χρονοδιακόπτης στον υπολογιστή θα δείξει μόλις ολοκληρωθούν τα 30 λεπτά και ο υπολογιστής μπορεί να απενεργοποιήσει εντελώς το σύστημα. Το παραπάνω παράδειγμα μπορεί να φαίνεται ασαφές, αλλά βοηθά στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο μπορεί να εφαρμοστεί ένα τυπικό σύστημα βιομηχανικού αυτοματισμού. Στο παραπάνω παράδειγμα, υπάρχουν απολύτως μηδενικές ανθρώπινες επεμβάσεις και ολόκληρο το έργο εκτελείται πλήρως από το σύστημα αυτοματισμού. Κίνητρο για βιομηχανικό αυτοματισμό Ο όρος αυτοματισμός επινοήθηκε από έναν μηχανικό από τη Ford Motor Company, οι οποίοι ήταν πρωτοπόροι στον βιομηχανικό αυτοματισμό και τη γραμμή συναρμολόγησης κατασκευής Το Στην αρχή, η διαδικασία βιομηχανικής παραγωγής βασίζεται στα μάτια, τα χέρια και τον εγκέφαλο ενός εργαζομένου, σε αντίθεση με τους σύγχρονους αισθητήρες, ενεργοποιητές και υπολογιστές. Αρχικά, η εφαρμογή αυτοματισμού σε μια παραγωγική διαδικασία επικεντρώνεται στην αντικατάσταση ενός εργαζομένου με ανεξάρτητη μηχανή. Αρχικά, αυτά τα ανεξάρτητα μηχανήματα έπρεπε να συντονιστούν από έναν επόπτη για μια ομαλή διαδικασία παραγωγής. Αλλά με τις τεχνολογικές εξελίξεις στα αναλογικά και ψηφιακά συστήματα ελέγχου, μικροεπεξεργαστές και PLC (προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές) και διάφοροι αισθητήρες, είναι πολύ εύκολο να συγχρονίσετε πολλούς ανεξάρτητες μηχανές και διαδικασίες και να επιτύχουν αληθινό βιομηχανικό αυτοματισμό. Με την άνοδο της βιομηχανικής οικονομίας, οι επιχειρηματικές στρατηγικές για τον βιομηχανικό αυτοματισμό έχουν επίσης αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Σήμερα, τα θεμελιώδη κίνητρα για την εφαρμογή βιομηχανικού αυτοματισμού είναι: Αύξηση της παραγωγής Μείωση του κόστους, ειδικά του κόστους που σχετίζεται με τον άνθρωπο Βελτίωση της ποιότητας του προϊόντος Αποτελεσματική χρήση πρώτων υλών Μείωση της κατανάλωσης ενέργειας Αύξηση των κερδών των επιχειρήσεων Υπάρχουν μερικά δευτερεύοντα κίνητρα για τη χρήση αυτοματισμού στη βιομηχανική διαδικασία παραγωγής όπως η παροχή ασφαλούς περιβάλλοντος για τον χειριστή, η μείωση της περιβαλλοντικής ρύπανσης κ.λπ. τυπική Εφαρμογή Βιομηχανικού Αυτοματισμού. Επίπεδο Επόπτη Καθισμένος στην κορυφή της ιεραρχίας, το επίπεδο επόπτη αποτελείται συνήθως από έναν Βιομηχανικό Η/Υ, ο οποίος είναι συνήθως διαθέσιμος ως επιτραπέζιος υπολογιστής ή ένας υπολογιστής πίνακα ή ένας υπολογιστής τοποθετημένος σε rack. Αυτοί οι υπολογιστές λειτουργούν σε τυπικά λειτουργικά συστήματα με ειδικό λογισμικό, που συνήθως παρέχεται από τον προμηθευτή για έλεγχο βιομηχανικής διαδικασίας. Ο κύριος σκοπός του λογισμικού είναι η οπτικοποίηση και η παραμετροποίηση της διαδικασίας. Για την επικοινωνία χρησιμοποιείται ένα ειδικό βιομηχανικό ethernet, το οποίο μπορεί να είναι Gigabit LAN ή οποιαδήποτε ασύρματη τοπολογία (WLAN). Επίπεδο ελέγχου Το επίπεδο ελέγχου είναι το μεσαίο επίπεδο στην ιεραρχία και αυτό είναι το επίπεδο όπου εκτελούνται όλα τα προγράμματα που σχετίζονται με την αυτοματοποίηση. Για το σκοπό αυτό, γενικά, χρησιμοποιούνται προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές ή PLC, τα οποία παρέχουν δυνατότητα υπολογισμού σε πραγματικό χρόνο. Τα PLC συνήθως εφαρμόζονται χρησιμοποιώντας μικροελεγκτές 16 bit ή 32 bit και λειτουργούν σε ιδιόκτητο λειτουργικό σύστημα για να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις σε πραγματικό χρόνο. Τα PLC είναι επίσης ικανά να διασυνδέονται με πολλές συσκευές εισόδου/εξόδου και μπορούν να επικοινωνούν μέσω διαφόρων πρωτοκόλλων επικοινωνίας όπως το CAN. Επίπεδο πεδίου Ο τερματικός εξοπλισμός όπως οι αισθητήρες και οι ενεργοποιητές κατηγοριοποιούνται σε επίπεδο πεδίου στην ιεραρχία. Οι αισθητήρες όπως η θερμοκρασία, η οπτική, η πίεση κλπ. και ενεργοποιητές όπως κινητήρες, βαλβίδες, διακόπτες κ.λπ. διασυνδέονται με ένα PLC μέσω διαύλου πεδίου και η επικοινωνία μεταξύ μιας συσκευής επιπέδου πεδίου και του αντίστοιχου PLC βασίζεται συνήθως σε σύνδεση από σημείο σε σημείο. Και τα δύο ενσύρματα και ασύρματα δίκτυα χρησιμοποιούνται για επικοινωνία και χρησιμοποιώντας αυτήν την επικοινωνία, το PLC μπορεί επίσης διάγνωση και παραμετροποίηση διαφόρων στοιχείων. Επιπλέον, ένα βιομηχανικό σύστημα διαδικασίας αυτοματισμού απαιτεί επίσης δύο μεγάλα συστήματα. Αυτοί είναι:Βιομηχανικό Τροφοδοτικό Ασφάλεια και ΠροστασίαΟι απαιτήσεις ισχύος διαφορετικών συστημάτων σε διαφορετικά επίπεδα της ιεραρχίας μπορεί να είναι εξαιρετικά διαφορετικές. Για παράδειγμα, τα PLC λειτουργούν συνήθως σε 24V DC, ενώ οι βαρείς κινητήρες λειτουργούν είτε σε 1 φάση είτε σε 3 φάσεις AC. Έτσι, απαιτείται μεγάλη γκάμα κατάλληλης παροχής ρεύματος εισόδου για απρόσκοπτη λειτουργία. Επιπλέον, θα πρέπει να υπάρχει ασφάλεια για το λογισμικό που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των PLC καθώς μπορεί εύκολα να τροποποιηθεί ή να καταστραφεί. Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα προαναφερθέντα επίπεδα και τα αντίστοιχα στοιχεία τους, ένα τυπικό Σύστημα Βιομηχανικού Αυτοματισμού θα έχει την ακόλουθη δομή.Τύποι Τώρα που είδαμε λίγο για τη διάταξη ενός τυπικού βιομηχανικού συστήματος αυτοματισμού, ας προχωρήσουμε στη συζήτηση για τον διαφορετικό τύπο συστημάτων βιομηχανικού αυτοματισμού. Τα βιομηχανικά συστήματα αυτοματισμού κατηγοριοποιούνται συνήθως σε τέσσερις τύπους. Σταθερό σύστημα αυτοματισμού Προγραμματιζόμενο σύστημα αυτοματισμού Ευέλικτο σύστημα αυτοματισμού Ενσωματωμένο σύστημα αυτοματισμού Σταθερό σύστημα αυτοματισμού Σε ένα σύστημα σταθερού αυτοματισμού, ο εξοπλισμός παραγωγής στερεώνεται με ένα σταθερό σύνολο λειτουργιών ή εργασιών και σπάνια υπάρχουν αλλαγές σε αυτές τις λειτουργίες. Το σύστημα σταθερής αυτοματοποίησης χρησιμοποιείται συνήθως σε διαδικασίες συνεχούς ροής όπως μεταφορείς και συστήματα μαζικής παραγωγής. Προγραμματιζόμενο σύστημα αυτοματισμού Στο προγραμματιζόμενο σύστημα αυτοματισμού, η ακολουθία των λειτουργιών καθώς και η διαμόρφωση του μηχανήματος μπορούν να αλλάξουν χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά χειριστήρια. Αυτό το σύστημα απαιτεί σημαντικό χρόνο και προσπάθεια για τον επαναπρογραμματισμό των μηχανημάτων και συνήθως χρησιμοποιείται στην παραγωγή παρτίδων. Σύστημα ευέλικτου αυτοματισμού Ένα ευέλικτο σύστημα αυτοματισμού συνήθως ελέγχεται πάντα από υπολογιστές και εφαρμόζεται συχνά όπου το προϊόν ποικίλλει συχνά. Τα μηχανήματα CNC είναι το παράδειγμα στοιχήματος για αυτό το σύστημα. Ο κωδικός που δίνει ο χειριστής στον υπολογιστή είναι μοναδικός για μια συγκεκριμένη εργασία και με βάση τον κωδικό, το μηχάνημα αποκτά τα απαραίτητα εργαλεία και εξοπλισμό για την παραγωγή. Ολοκληρωμένο σύστημα αυτοματισμού Ένα ολοκληρωμένο σύστημα αυτοματισμού είναι ένα σύνολο ανεξάρτητων μηχανών, διαδικασιών και δεδομένων, όλα λειτουργούν ταυτόχρονα υπό την εντολή ενός ενιαίου συστήματος ελέγχου για την εφαρμογή ενός συστήματος αυτοματισμού μιας διαδικασίας παραγωγής. CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), εργαλεία και μηχανήματα ελεγχόμενα από υπολογιστή, ρομπότ, γερανοί και μεταφορείς είναι όλα ενσωματωμένα χρησιμοποιώντας πολύπλοκο προγραμματισμό και έλεγχο παραγωγής. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του βιομηχανικού αυτοματισμούΠλεονεκτήματαΗ εργασία που εκτελείται από χειριστές που περιλαμβάνουν κουραστική σωματική η εργασία μπορεί να αντικατασταθεί εύκολα. Οι ανθρώπινοι χειριστές μπορούν να αποφύγουν να εργάζονται σε επικίνδυνα περιβάλλοντα παραγωγής με ακραίες θερμοκρασίες, ρύπανση, μεθυστικά στοιχεία ή ραδιενεργές ουσίες. Τα καθήκοντα που είναι δύσκολα για έναν τυπικό χειριστή μπορούν εύκολα να γίνουν. Αυτές οι εργασίες περιλαμβάνουν την ανύψωση μεγάλων και μεγάλων φορτίων, εργασία με εξαιρετικά μικροσκοπικά αντικείμενα κ.λπ. Η παραγωγή είναι πάντα ταχύτερη και το κόστος του προϊόντος είναι σημαντικά μικρότερο (σε σύγκριση με το ίδιο προϊόν που παράγεται με χειροκίνητη λειτουργία). Πολλοί έλεγχοι ποιότητας μπορούν να ενσωματωμένο στη διαδικασία παραγωγής για να παρέχει συνέπεια και ομοιομορφία. Η οικονομία της βιομηχανίας μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά, γεγονός που έχει άμεσο αντίκτυπο στο βιοτικό επίπεδο. Μειονεκτήματα Απώλεια θέσεων εργασίας. Δεδομένου ότι το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας γίνεται από μηχανές, οι απαιτήσεις για χειρωνακτική εργασία είναι πολύ λιγότερες. Όλες οι επιθυμητές εργασίες δεν μπορούν να αυτοματοποιηθούν χρησιμοποιώντας την τρέχουσα τεχνολογία. Για παράδειγμα, τα προϊόντα με ακανόνιστα σχήματα και μεγέθη αφήνονται καλύτερα για χειροκίνητη συναρμολόγηση. (Αυτή η τάση φαίνεται να αλλάζει με προηγμένους υπολογιστές και αλγόριθμους). Είναι εφικτό να χρησιμοποιηθεί αυτοματισμός για ορισμένες διαδικασίες π.χ.

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων