اتوماسیون صنعتی چیست؟

در دنیای امروزه اتوماسیون صنعتی اشنایدر  (industrial automation) به معنای کنترل و هدایت دستگاه‌ها به صورت خودکار در محیط‌های صنعتی است. هدف اصلی از کنترل اتوماتیک تولید، دستیابی به اتوماسیون کامل است؛ اما به دلایل مختلف عمدتا این هدف به صورت کامل قابل دستیابی نیست. در این زمینه اغلب از سیستم‌های نیمه خودکار استفاده می‌شود که بخشی از کنترل دستگاه به عهده نیروی انسانی قرار دارد.

اجزای کنترل در یک سیستم اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون (خودکاری) از سه قسمت اساسی تشکیل شده است که عبارتند از:

اتوماسیون صنعتی یک فرآیند خودکارسازی است که از سه قسمت اصلی تشکیل شده است:

• اندازه‌گیرها
• کنترل کننده
• محرک‌ها

در ادامه هرکدام از این سه قسمت اتوماسیون صنعتی توضیح داده می‌شود.

1. اندازه‌گیرها

اندازه‌گیرها وسایلی هستند که اطلاعات فیزیکی مانند فشار، دما، جریان، یا دیگر پارامترهای مرتبط با فرآیند صنعتی را اندازه‌گیری می‌کنند. این داده‌ها سپس به کنترل کننده منتقل می‌شوند.

2. کنترل کننده

کنترل کننده یک واحد مرکزی است که داده‌های اندازه‌گیری شده را تحلیل می‌کند و بر اساس الگوریتم‌ها و برنامه‌های تعریف شده، تصمیماتی را انجام می‌دهد. این تصمیمات به محرک‌ها ارسال می‌شود تا وظایف مورد نظر را اجرا کنند.

3. محرک‌ها

محرک‌ها وسایلی هستند که بر اساس دستوراتی که از کنترل کننده دریافت می‌کنند، حرکت و عمل می‌کنند. این محرک‌ها می‌توانند موتورها، ولوها، کلپس‌ها یا سایر دستگاه‌های مکانیکی باشند.

اتوماسیون صنعتی به کمک این قسمت‌های اصلی، به سیستم‌های خودکارسازی مجهز می‌شود که در انجام فرآیندها و کنترل سیستم‌های صنعتی بهبود و کارایی را به ارمغان می‌آورد. شرکت اشنایدر الکتریک فرانسه نیز به عنوان یک شرکت پیشگام در حوزه کنترل و اتوماسیون صنعتی با تکنولوژی‌های پیشرفته خود به بهبود فرآیندهای صنعتی کمک می‌کند.

مزایای اتوماسیون صنعتیبه طور کلی، اتوماسیون صنعتی برخی از مزایای مهم زیر را به دنیای صنعت معرفی می‌کند:

1. تکرارپذیری فعالیت‌ها و فرایندها: اتوماسیون صنعتی به تکرارپذیری بالا در اجرای فعالیت‌ها و فرآیندهای صنعتی امکان می‌دهد. این بهبود باعث کاهش خطاها و افزایش دقت در اجرای وظایف مختلف می‌شود.
2. افزایش کیفیت محصولات تولیدی: سیستم‌های اتوماتیک قادر به اجرای فرآیندها با دقت بالا هستند، که بهبود در کیفیت محصولات تولیدی را به همراه دارد.
3. افزایش سرعت تولید (کمیت تولید): اتوماسیون صنعتی منجر به افزایش سرعت اجرای فرآیندها و بالا بردن کمیت تولید می‌شود، که در نهایت به بهبود بهره‌وری و افزایش سودآوری کمک می‌کند.
4. کنترل کیفیت دقیقتر و سریع‌تر: با استفاده از سیستم‌های اتوماتیک، کنترل دقیقتر و سریع‌تر بر روی فرآیندها و کیفیت محصولات امکان‌پذیر می‌شود.
5. کاهش پسماندهای تولید (ضایعات): اتوماسیون صنعتی موجب بهینه‌سازی مصرف مواد و کاهش ضایعات در فرآیندهای تولید می‌شود.
6. برهمکنش بهتر با سیستم‌های بازرگانی: سیستم‌های اتوماتیک قابلیت ارتباط و برهمکنش بهتر با سیستم‌های بازرگانی و اجزای مختلف زنجیره تأمین را ایجاد می‌کنند.
7. افزایش بهره‌وری واحدهای صنعتی: افزایش بهره‌وری و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید باعث بهبود عملکرد و افزایش بهره‌وری واحدهای صنعتی می‌شود.
8. بالا بردن ضریب ایمنی: اتوماسیون صنعتی موجب بالا بردن ضریب ایمنی برای نیروی انسانی می‌شود و فشارهای روحی و جسمی را در محیط کار کاهش می‌دهد
9. تبادل اطلاعات بین اجزاء مختلف تولید: سیستم اتوماسیون صنعتی نه تنها فرآیند تولید را کنترل نمی‌کند بلکه اطلاعات را بین اجزاء مختلف تولید نیز تبادل می‌کند. این امکان به افزایش هماهنگی و همکاری بین اجزاء مختلف تولید کمک می‌کند.
10. برقراری استراتژی‌های کنترلی در کارخانه: سیستم صنعتی اتوماسیون به برنامه‌ریزی و اجرای استراتژی‌های کنترلی در کارخانه می‌پردازد. این شامل تنظیم و کنترل پارامترهای مختلف فرآیندها و فعالیت‌های تولیدی است.
11. ایجاد یک واسطه بین کاربر و مجموعه تحت کنترل: ایجاد یک واسطه کاربری کارآمد بین کاربران و مجموعه تحت کنترل از طریق سیستم اتوماسیون، تسهیل در اجرای وظایف و ارتباط مؤثرتر با فرآیندها را فراهم می‌آورد. این واسطه معمولاً شامل صفحات نمایش گرافیکی و کنترل از راه دور می‌شود.

این وظایف گسترده نشان از اهمیت سیستم‌های اتوماسیون صنعتی در بهبود کارایی و کنترل هوشمند فرآیندهای صنعتی دارد

دو نوع فرآیند تولید اتوماسیون صنعتی

سیستم‌های صنعتی اتوماسیون به طور کلی برای بهینه‌سازی و کنترل فرآیندهای تولید در صنایع مختلف طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها به دو نوع اصلی فرآیند تولید تقسیم می‌شوند:

1. فرآیندهای پیوسته (واگرا): این نوع فرآیندها به صورت پیوسته و بدون وقفه ادامه پیدا می‌کنند. این شامل صنایعی همچون پالایش، پتروشیمی، شیمیائی، غذائی و سایر فعالیت‌های صنعتی می‌شود. در این فرآیندها، تولید به صورت مستمر و مداوم انجام می‌شود و بهینه‌سازی فرآیندها و کنترل مداوم از اهمیت بالایی برخوردار است.
2. فرآیندهای گسسته (همگرا): در این نوع فرآیندها، تولید به شکل گسسته و دوره‌ای انجام می‌شود. صنایعی همچون خودروسازی، الکترونیک، لوازم خانگی و صنایع مشابه از این نوع فرآیندها استفاده می‌کنند. در فرآیندهای گسسته، محصولات به صورت دسته‌های جداگانه تولید می‌شوند و بین هر دوره تولیدی، توقف و تغییرات ممکن است اتفاق بیافتد.

این دو نوع فرآیند تولید در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی با توجه به خصوصیات و نیازهای هر صنعت، از تکنیک‌ها و تجهیزات مختلفی برخوردار هستند تا کنترل و بهینه‌سازی بهتری را فراهم کنند

بخش‌های اصلی اتوماسیون صنعتی

به طور کلی، هر سیستم اتوماسیون یا کنترلی از سه بخش اصلی تشکیل شده است که عبارتند از: ورودی، بخش کنترل، و خروجی.

1. ورودی: این بخش شامل اجزاءی مانند دکمه شروع، سوئیچ، سنسور تصویری، سنسور مجاورتی و رمزگذار چرخشی است. این اجزاء ورودی اطلاعات و وضعیت‌های محیط را به سیستم اتوماسیون می‌فرستند تا فرآیندها به طور مناسب کنترل شوند.
2. بخش کنترل: در این بخش، اجزاءی همچون رله، تایمر، شمارنده، کنترلر دما و PLC (کنترلر منطقی برنامه‌پذیر) جای می‌گیرند. این اجزاء مسئول انجام محاسبات و تصمیم‌گیری‌های لازم بر اساس اطلاعات دریافتی از بخش ورودی هستند تا به اجرای مناسب فرآیندها بپردازند.
3. خروجی: این بخش از اجزاءی مثل نمایشگر، سرو موتور، نوار نقاله، شیر برقی و هیتر تشکیل شده است. این اجزاء به عنوان واسطه برای انتقال و اعمال تغییرات مورد نیاز در محیط خارجی به کار می‌روند.

اجزای تشکیل‌دهنده: در ادامه، برخی از تجهیزات و عناصر الکتریکی که در سیستم‌های اتوماسیون به کار می‌روند معرفی می‌شوند:

• سوئیچ (Switch): این اجزاء به دو نوع عملیاتی و تشخیصی تقسیم می‌شوند و در بخش ورودی اتوماسیون‌های صنعتی بکار می‌روند.
• رله (Relay): وظیفه رله‌ها قطع و وصل کردن یک یا چند کنتاکت است و در بخش کنترل به عنوان رابط بین خروجی‌ها و ورودی‌های مختلف عمل می‌کنند

سه بخش اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی به مجموعه‌ای از سیستم‌ها و فناوری‌ها اطلاق می‌شود که به منظور کنترل، نظارت و بهینه‌سازی فرآیندهای تولیدی در صنایع مختلف استفاده می‌شود. این سیستم‌ها به سه بخش اصلی تقسیم می‌شوند:

اتوماسیون صنعتی با استفاده از PLC از سه بخش اصلی ورودی، کنترل و خروجی تشکیل می‌شود.

• ورودی: این بخش شامل انواع سنسورها، میکرو سویچ‌ها و کلیدهای فشاری (دکمه‌ها) است.
•  کنترل: این بخش شامل انواع رله‌ها، تایمرها، شمارنده‌ها، کنترل‌کننده‌ها و PLCها می‌شود.
• خروجی: در این بخش، موتورها، نمایشگرها، انواع بارها و HMI قرار دارند.

انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی 

تجهیزات اتوماسیون صنعتی به مجموعه‌ای از ابزارها و دستگاه‌ها اطلاق می‌شود که برای خودکارسازی و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید در صنایع مختلف به کار می‌روند. این تجهیزات شامل انواع ابزارهای کنترلی، اندازه‌گیری، و نظارتی هستند که به عملکرد دقیق و کارآمد سیستم‌های تولید کمک می‌کنند. مهم‌ترین انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی عبارتند از:

1. شبکه‌های عصبی مصنوعی: استفاده از مدل‌های عصبی مصنوعی برای پردازش و تصمیم‌گیری هوشمند در سیستم‌های اتوماسیون.
2. سیستم کنترل توزیع: مدیریت و کنترل توزیع و انتقال اطلاعات و داده‌ها در سیستم‌های اتوماسیون.
3. واسط ماشین انسان: استفاده از رابط‌های کاربری هوشمند برای ارتباط موثر بین انسان و سیستم‌های اتوماسیون.
4. اسکادا: سیستم‌های نمایش و کنترل اتوماتیک صنعتی که اطلاعات را به صورت گرافیکی نمایش می‌دهند.
5. ابزار دقیق: استفاده از ابزارهای دقیق برای اندازه‌گیری و کنترل پارامترهای مختلف در فرآیندهای صنعتی.
6. کنترل حرکت: مدیریت و کنترل حرکت و جابه‌جایی در سیستم‌های مکانیکی و رباتیک.
7. روباتیک: استفاده از ربات‌ها در سیستم‌های اتوماسیون برای انجام وظایف خاص.

سایر تجهیزات:

• سنسور: ابزارهایی که تغییرات فیزیکی محیط را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند.
• انکودر: برای اندازه‌گیری چرخش یا جابه‌جایی و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی.
• کنترلر: واحد کنترلی که دستورات را از بخش کنترل دریافت کرده و وظایف مختلف را اجرا می‌کند.
• نمایشگر: دستگاهی برای نمایش اطلاعات گردآوری شده یا نتایج فرآیندها

اتوماسیون صنعتی اشنایدر

اتوماسیون صنعتی اشنایدر (Schneider Industrial Automation)، یک بخش از شرکت Schneider Electric است که در زمینه تولید و توزیع سیستم‌ها و تجهیزات مرتبط با اتوماسیون صنعتی فعالیت می‌کند. این شرکت با بیش از ۱۲۰ سال سابقه در حوزه صنعت، به عنوان یکی از پیشروهای جهانی در اتوماسیون صنعتی شناخته می‌شود.

محصولات اتوماسیون صنعتی اشنایدر شامل سیستم‌های کنترل حرکتی، PLC (Programmable Logic Controller)، HMI (Human Machine Interface)، سنسورها، تجهیزات اندازه‌گیری، درایوهای متغیر فرکانس و سایر تجهیزات و ماژول‌های مورد نیاز برای اتوماسیون فرآیندها و سیستم‌های صنعتی است. این محصولات معمولاً دارای قابلیت‌های پیشرفته‌ای همچون استفاده از فناوری‌های ارتباطی مانند اینترنت اشیا (IoT) و پشتیبانی از پروتکل‌های صنعتی انتقال داده مثل Modbus و EtherNet/IP هستند.

اشنایدر الکتریک با ارائه راهکارهای هوشمند و انعطاف پذیر، سازمان‌ها را در بهبود کارایی، انرژی‌بخشی و امنیت عملیاتی یاری می‌دهد. محصولات اتوماسیون صنعتی اشنایدر در صنایع مختلفی از جمله صنایع تولید، پتروشیمی، فولاد، خودروسازی، برق و انرژی و زیرساخت‌ها استفاده می‌شوند.

به طور خلاصه، اتوماسیون صنعتی اشنایدر با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته، بهبود کارایی، کاهش هزینه و افزایش امنیت در فرآیندها و تجهیزات صنعتی را ممکن می‌سازد. برای خرید از فروشگاه صنعت روز به عنوان نمایندگی رسمی اشنایدر، می‌توانید بازدید کنید و محصولات مورد نیاز خود را تهیه نمایید.

انواع اتوماسیون صنعتی

امروزه سیستم‌های اتوماسیون صنعتی به شکل‌های متنوعی عرضه می‌شوند و بر اساس نیازهای کسب‌وکار، می‌توانید مناسب‌ترین گزینه را انتخاب کنید. در کل، چهار دسته اتوماسیون صنعتی وجود دارد که در ادامه به دو مورد از آن‌ها اشاره می‌کنیم:

1. اتوماسیون نرم یا انعطاف‌پذیر

در این روش، با استفاده از کامپیوتر کدهای جدید به سیستم‌های تولید اضافه می‌شود و همان کامپیوتر مسئول کنترل فرآیند تولید خواهد بود. این امکان باعث می‌شود تا فرآیند تولید انعطاف‌پذیرتر شده و تغییر دستورالعمل‌ها از طریق به‌روزرسانی کدها به سادگی انجام پذیرد. این نوع اتوماسیون معمولاً در فرآیندهای گروهی و در کارگاه‌هایی با حجم تولید پایین تا متوسط و تنوع بالایی مانند کارگاه‌های نساجی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2. اتوماسیون سخت یا ثابت

در این حالت، برنامه‌ریزی به گونه‌ای انجام می‌شود که مجموعه‌ای از وظایف به‌صورت ثابت و از پیش تعیین‌شده، بدون تغییر، اجرا شوند. به همین دلیل، اعمال تغییرات در برنامه پس از شروع تولید بسیار دشوار است. اتوماسیون سخت برای فرآیندهایی مناسب است که جریان تولید به صورت پیوسته بوده و قرار است حجم بالایی از محصولات یکنواخت و تکراری تولید شود.

3. اتوماسیون برنامه‌ریزی‌شده

همانطور که از عنوان آن مشخص است، در این نوع اتوماسیون، فرآیندها با اجرای دستورات یک برنامه کامپیوتری به سر می‌برند. نسبت به اتوماسیون سخت، این سیستم انعطاف‌پذیری بیشتری دارد، اما تغییر در فرایندهای از پیش تعریف‌شده زمان‌بر است. به همین دلیل، از آن در خطوط تولید کارخانه‌هایی که قصد تولید انبوه یک محصول ثابت را دارند، مانند کارخانه‌های نورد فولاد، استفاده می‌شود.

4. اتوماسیون یکپارچه

در این سیستم، ماشین‌آلات، داده‌ها و فرآیندهای جداگانه به گونه‌ای به هم متصل می‌شوند که به عنوان یک سیستم کنترل یکپارچه عمل کنند. در واقع، کل فرآیندهای تولید کارخانه با حداقل دخالت انسانی و تحت نظارت کامپیوتر برنامه‌ریزی و اجرا می‌شوند. از اتوماسیون یکپارچه در فرایندهای تولید گروهی یا تولید پیوسته بهره برداری می‌شود.

5. اتوماسیون فرآیند رباتیک

اتوماسیون فرآیند رباتیک (RPA) یکی از انواع اتوماسیون فرآیند است که از فناوری نرم‌افزاری برای ایجاد، توسعه، استقرار و مدیریت ربات‌های نرم‌افزاری بهره می‌برد. این ربات‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که عملکردهای انسانی را شبیه‌سازی کرده و وظایف مختلف را اجرا کنند.

ربات‌های نرم‌افزاری با استفاده از فناوری برنامه‌ریزی می‌شوند تا وظایف مشخصی را انجام دهند، مانند استخراج داده از صفحات نمایش یا فرم‌های بیمه، سازمان‌دهی محصولات در قفسه‌ها و سایر فرآیندهای مشابه. کسب‌وکارها می‌توانند از ابزارهای RPA برای انجام وظایف روزمره، برقراری ارتباط با سایر سیستم‌های دیجیتال، جمع‌آوری داده‌ها، پردازش تراکنش‌ها و بازیابی اطلاعات استفاده کنند. برخلاف نیروی انسانی، ربات‌ها این فعالیت‌ها را با سرعت بیشتر، دقت بالاتر و به‌صورت مداوم و یکنواخت انجام می‌دهند.

اگرچه گاهی RPA را نوعی هوش مصنوعی (AI) در نظر می‌گیرند، اما این برداشت نادرست است. RPA، برخلاف هوش مصنوعی، بر اساس ورودی‌های از پیش تعیین‌شده و قوانین مشخص عمل می‌کند و تنها همان دستوراتی را اجرا می‌کند که برای آن تعریف شده است.

6. اتوماسیون فرآیند

اتوماسیون فرآیند در حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد. بسیاری از کسب‌وکارها ابتدا فرآیندهای ساده و داخلی را خودکار می‌کنند، مانند مدیریت گردش کار در انبار، جمع‌آوری داده‌ها، نگهداری پیش‌بینی‌شده یا تأیید هزینه‌ها.

برخی دیگر از سازمان‌ها از فناوری‌های پیشرفته‌تر برای خودکارسازی فرآیندهای پیچیده‌تر استفاده می‌کنند، مانند اجرای اتوماسیون کامل در یک انبار.

برخی از کاربردهای رایج اتوماسیون فرآیند عبارت‌اند از:

• استخراج داده‌ها و بهینه‌سازی گردش کار
• نظارت بر ورودی و خروجی سیستم‌ها
• خودکارسازی وظایف تکراری
• مدیریت و سازمان‌دهی فایل‌های داده
• یکپارچه‌سازی منابع و خدمات داده

کاربردهای اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی به عنوان یکی از فناوری‌های اساسی در صنایع مختلف، با بهره‌گیری از سیستم‌های هوشمند و خودکار برای کنترل و اجرای فرایندهای تولید، نقش حیاتی در بهبود عملکرد و افزایش بهره‌وری دارد. این فناوری در حوزه‌های متنوع صنعتی به کار گرفته می‌شود. در ادامه به برخی از کاربردهای آن اشاره می‌کنیم:

• صنعت خودروسازی: در این حوزه، اتوماسیون صنعتی در خطوط تولید، ربات‌های جابه‌جایی، آزمایش و کنترل کیفیت قطعات، همچنین در ردیابی و مدیریت مواد مصرفی به کار گرفته می‌شود.
• صنایع تولید مواد غذایی: از این فناوری برای کنترل دقیق دما، فشار و میزان مواد مصرفی در فرایندهای تولید و بسته‌بندی استفاده می‌شود.
• صنعت فولاد: اتوماسیون در فرآیندهای ذوب، تصفیه فولاد، کنترل کوره‌ها، تضمین کیفیت و ردیابی محصولات نقش مهمی دارد.
• صنعت تولید برق و انرژی: این فناوری در کنترل تولید، توزیع و مدیریت انرژی، نظارت بر ایستگاه‌های تولید برق و شبکه‌های توزیع کاربرد فراوانی دارد.
• صنعت داروسازی: اتوماسیون صنعتی در تولید داروها، کنترل کیفیت، بسته‌بندی و برچسب‌گذاری محصولات دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• صنعت فرآوری نفت و گاز: در این صنعت، اتوماسیون برای نظارت و کنترل فرایندهای استخراج، تصفیه، حمل و انتقال نفت و گاز به کار می‌رود.
• صنعت تولید مواد شیمیایی: کنترل فرایندهای پیچیده‌ای مانند مخلوط‌سازی، تصفیه، تبدیل و بسته‌بندی محصولات شیمیایی معمولاً توسط اتوماسیون صنعتی انجام می‌شود.