מהי אוטומציה תעשייתית? סוגים, רמות, יתרונות

במאמר זה נראה סקירה כללית של אוטומציה תעשייתית, מה היתרונות של החסרונות של אוטומציה תעשייתית, סוגים שונים של מערכות אוטומציה, רמות שונות ביישום אוטומציה תעשייתית טיפוסית ועוד רבות אחרות. אוטומציה תעשייתית מוטיבציה לאוטומציה תעשייתית רמות תהליכי אוטומציה תעשייתית רמת מפקח רמת שליטה רמת שדה סוגים של מערכות אוטומציה תעשייתיות מערכת אוטומציה קבועה מערכת אוטומציה מתוכנת מערכת אוטומציה גמישה מערכת אוטומציה משולבת יתרונות וחסרונות של אוטומציה תעשייתית חסרונות הקדמה מאז התקדמות משמעותית של טכניקות מהותיות בבריטניה כדי לעזור לאנשים עם משימות שונות של ייצור. תהליך ייצור תעשייתי מורכב מסדרות של מכונות, שדרכן עובר שילוב של חומרי גלם. תוך כדי הפיכתו לתוצר הסופי. כאן, המונח "מכונה" יכול להיות כל דבר כמו מנוע, מקדחה, מסוע וכו '. הנמצאים תחת מכשירים אלקטרומכניים או מכונות כימיות כמו תנורים, מייבשים, מערכות בעירה כימית וכו 'כיום, אוטומציה תעשייתית השתלטה על תהליך הייצור בתעשיות וקשה מאוד לדמיין קו ייצור ללא מערכות אוטומציה. ישנם מספר גורמים המובילים ליישום מערכת אוטומציה בייצור תעשייתי כמו דרישה של מוצרים באיכות גבוהה, ציפיות גבוהות באמינות המוצר, ייצור בנפח גבוה וכו 'מהי אוטומציה תעשייתית? אוטומציה תעשייתית היא תהליך של הפעלת מכונות ואחרות ציוד תעשייתי בעזרת תכנות לוגי דיגיטלי וצמצום התערבות אנושית בקבלת החלטות ובתהליך פיקוד ידני בעזרת ציוד ממוכן. ההגדרה הנ"ל היא בהחלט לא פשוטה להבנה אבל בואו ננסה להבין מהי אוטומציה תעשייתית בעזרת דוגמא קטנה. דוגמא להבנת אוטומציה תעשייתית שקול תהליך ייצור תעשייתי ידני, שבו מפעיל עוקב אחר הטמפרטורה של תנור. נניח שהמשימה היא להגיע לטמפרטורה מסוימת ולשמור על טמפרטורה זו במשך כ-30 דקות. לכן, המפעיל צריך קודם להתאים את כמות הדלק לתנור על ידי שליטה על שסתום כדי להעלות את הטמפרטורה לכמות הרצויה. לאחר השגת הטמפרטורה הדרושה, יש לשמור עליה על ידי כוונון מתמיד של השסתום, כלומר להגדיל או להקטין את הדלק בהתאם לטמפרטורה למשך 30 הדקות הבאות. כעת, עם אוטומציה תעשייתית, כל התהליך מטופל ללא עזרת מפעיל. ראשית, ישנו חיישן טמפרטורה ליד התנור המדווח על הטמפרטורה למחשב. כעת, ישנו שסתום ממונע, אשר נשלט גם על ידי המחשב, עבור אספקת הדלק לתנור. בהתבסס על קריאות הטמפרטורה מהחיישן, המחשב יפתח את השסתום כדי לאפשר יותר דלק בהתחלה. ברגע שהטמפרטורה הרצויה מושגת, השסתום נסגר, אך המחשב יכול לפתוח או לסגור את השסתום, אפילו כדי לאפשר לזרימה של כמות הדלק הזעירה ביותר, בהתבסס על קריאות הטמפרטורה. הטיימר במחשב יציין ברגע ש- 30 דקות מסתיימות והמחשב יכול לכבות את המערכת לחלוטין. הדוגמא לעיל אולי נראית מעורפלת אך היא עוזרת להבין כיצד ניתן ליישם מערכת אוטומציה תעשייתית טיפוסית. בדוגמה שלמעלה, יש אפס התערבויות אנושיות לחלוטין וכל המשימה מבוצעת במלואה על ידי מערכת האוטומציה מוטיבציה לאוטומציה תעשייתית המונח אוטומציה נטבע על ידי מהנדס מחברת פורד מוטור, שהיו חלוצים בתחום אוטומציה תעשייתית וייצור פס הרכבה. . בהתחלה, תהליך הייצור התעשייתי מבוסס על עיניו, ידיו ומוחו של עובד, בניגוד לחיישנים, מפעילים ומחשבים מודרניים. במקור, יישום האוטומציה בתהליך ייצור מתמקד בהחלפת עובד אנושי עם מכונה עצמאית. בתחילה, מכונות עצמאיות אלו היו חייבות להיות מתואמות על ידי מפקח אנושי לצורך תהליך ייצור חלק. אך עם התפתחויות טכנולוגיות במערכות בקרה אנלוגיות ודיגיטליות, מיקרו-מעבדים ו-PLC (בקרי לוגיקה לתכנות) וחיישנים שונים, הפך קל מאוד לסנכרן כמה מכונות ותהליכים עצמאיים ולהשיג אוטומציה תעשייתית אמיתית. עם העלייה בכלכלה התעשייתית, גם האסטרטגיות העסקיות לאוטומציה תעשייתית השתנו עם הזמן. כיום, המניעים הבסיסיים ליישום אוטומציה תעשייתית הם: הגדלת הייצור הפחתת העלות, במיוחד העלות הקשורה לאדם שיפור איכות המוצר שימוש יעיל בחומרי גלם הפחתת צריכת האנרגיה הגדלת רווחי העסק ישנן מספר מניעים משניים לשימוש באוטומציה בתהליך הייצור התעשייתי. כמו מתן סביבה בטוחה למפעיל, הפחתת זיהום הסביבה וכו 'רמות של תהליך אוטומציה תעשייתית ישנן מספר דרכים לתאר את הרמות של תהליך אוטומציה תעשייתית, אך הפשוט מכולם הוא המשולש ההיררכי הבא של ייצוג שלוש רמות של יישום אוטומציה תעשייתית טיפוסית. רמת מפקח יושב בראש ההיררכיה, רמת המפקח מורכבת בדרך כלל ממחשב תעשייתי, שבדרך כלל זמין כמחשב שולחני או מחשב לוח או מחשב מותקן על מדף. מחשבים אלה פועלים במערכות הפעלה סטנדרטיות עם תוכנה מיוחדת, המסופקת בדרך כלל על ידי הספק לבקרת תהליכים תעשייתיים. המטרה העיקרית של התוכנה היא ויזואליזציה ופרמטריזציה של תהליכים. רשת תעשייתית מיוחדת משמשת לתקשורת, שיכולה להיות Gigabit LAN או כל טופולוגיה אלחוטית (WLAN). רמת שליטה רמת הבקרה היא רמת האמצע בהיררכיה וזו הרמה שבה כל התוכניות הקשורות לאוטומציה מבוצעות. למטרה זו, בדרך כלל משתמשים בבקרי לוגיות הניתנים לתכנות או PLCs, המספקים יכולת מחשוב בזמן אמת. PLCs מיושמים בדרך כלל באמצעות בקרי מיקרו של 16 סיביות או 32 סיביות ופועלים על מערכת הפעלה קניינית כדי לעמוד בדרישות בזמן אמת. PLCs גם מסוגלים להיות בממשק עם מספר התקני קלט/פלט ויכולים לתקשר באמצעות פרוטוקולי תקשורת שונים כמו CAN. Level Level ציוד הטרמינל כמו חיישנים ומפעילים מסווגים לרמת שדה בהיררכיה. החיישנים כמו טמפרטורה, אופטי, לחץ וכו '. ומפעילים כמו מנועים, שסתומים, מתגים וכו'. מתממשקים ל- PLC באמצעות אוטובוס שטח והתקשורת בין מכשיר Field Level לבין ה- PLC המקביל שלו מבוססת בדרך כלל על חיבור נקודה לנקודה. שתי רשתות קוויות ואלחוטיות משמשות לתקשורת ושימוש בתקשורת זו, ה- PLC יכול בנוסף, מערכת תהליך אוטומציה תעשייתית דורשת גם שתי מערכות עיקריות. הם: ספק כוח תעשייתי אבטחה והגנה דרישות הכוח של מערכות שונות ברמות שונות של ההיררכיה יכולות להיות שונות מאוד. לדוגמה, PLCs בדרך כלל פועלים על 24V DC, בעוד מנועים כבדים פועלים על AC אחד או 1 פאזי. אז, נדרש מגוון רחב של אספקת חשמל כניסה תקינה לצורך פעולה ללא בעיות. בנוסף, צריכה להיות אבטחה לתוכנה המשמשת לשליטה ב- PLCs כיוון שניתן לשנות אותה בקלות או להרוס אותה. בהתחשב בכל הרמות הנ"ל והרכיבים המתאימים להן, מערכת אוטומציה תעשייתית טיפוסית תהיה בעלת המבנה הבא. כעת, לאחר שראינו מעט על הפריסה של מערכת אוטומציה תעשייתית טיפוסית, בואו נמשיך בדיון בסוג מערכות האוטומציה התעשייתיות השונות. מערכות אוטומציה תעשייתיות מסווגות בדרך כלל לארבעה סוגים. מערכת אוטומציה קבועה מערכת אוטומציה ניתנת לתכנות מערכת אוטומציה גמישה מערכת אוטומציה משולבת מערכת אוטומציה קבועה במערכת אוטומציה קבועה, ציוד הייצור קבוע עם סט קבוע של פעולות או משימות, ורק לעתים רחוקות יש שינויים בפעולות אלו. מערכת אוטומציה קבועה משמשת בדרך כלל בתהליכי זרימה רציפה כמו מסועים ומערכות ייצור המוני. מערכת אוטומציה מתוכנתת במערכת אוטומציה לתכנות ניתן לשנות את רצף הפעולות כמו גם את תצורת המכונות באמצעות בקרות אלקטרוניות. מערכת זו דורשת כמות משמעותית של זמן ומאמץ לתכנת מחדש את המכונות ומשמשת בדרך כלל בייצור תהליכי אצווה. מערכת אוטומציה גמישה מערכת אוטומציה גמישה נשלטת בדרך כלל תמיד על ידי מחשבים ולרוב מיושמת במקום בו המוצר משתנה בתדירות גבוהה. מכונות CNC הן דוגמה ההימור עבור מערכת זו. הקוד שניתן על ידי המפעיל למחשב הוא ייחודי לתפקיד מסוים ומבוסס על הקוד, המכונה רוכשת את הכלים והציוד הדרושים לייצור. מערכת אוטומציה משולבת מערכת אוטומציה משולבת היא קבוצה של מכונות, תהליכים ונתונים עצמאיים, כולם עובדים באופן סינכרוני בפיקוד מערכת בקרה אחת ליישום מערכת אוטומציה של תהליך ייצור. CAD (עיצוב בעזרת מחשב), CAM (ייצור בעזרת מחשבים), כלים ומכונות נשלטים על ידי מחשב, רובוטים, מנופים ומסועים משולבים כולם באמצעות תזמון מורכב ובקרת ייצור. ניתן להחליף עבודה בקלות. מפעילים אנושיים יכולים להימנע מעבודה בסביבות ייצור מסוכנות עם טמפרטורות קיצוניות, זיהום, אלמנטים משכרים או חומרים רדיואקטיביים. ניתן לבצע בקלות את המשימות הקשות למפעיל אנושי טיפוסי. משימות אלה כוללות הרמת משאות כבדים וגדולים, עבודה עם חפצים זעירים ביותר וכו 'הייצור תמיד מהיר יותר ועלות המוצר נמוכה משמעותית (בהשוואה לאותו מוצר המיוצר בתפעול ידני). ניתן לבצע בדיקות רבות של בקרת איכות. משולב בתהליך הייצור על מנת לספק עקביות ואחידות. ניתן לשפר את כלכלת התעשייה באופן משמעותי, דבר המשפיע ישירות על רמת החיים. חסרונות אובדן מקומות עבודה. מכיוון שרוב העבודות נעשות על ידי מכונות, הדרישה לעבודת כפיים נמוכה מאוד. לא ניתן לבצע את כל המשימות הרצויות באמצעות הטכנולוגיה הנוכחית. לדוגמה, מוצרים עם צורות וגדלים לא סדירים עדיף להשאיר להרכבה ידנית. (נראה כי מגמה זו משתנה עם מחשבים ואלגוריתמים מתקדמים) .יש אפשרות להשתמש באוטומציה לתהליך מסוים כלומר

השאר הודעה 

רשימת הודעות