اتوماسیون صنعتی به بهره گیری از رایانه ها بجای متصدیان انسانی برای کنترل دستگاه ها و فرایندهای صنعتی گفته میشود.
اتوماسیون یک گام فراتر از مکانیزه کردن است .
مکانیزه کردن به معنی فراهم کردن متصدیان انسانی با ابزار و دستگاه هایی است که ایشان را برای انجام بهتر کارشان یاری میرساند.
نمایانترین و شناخته شده ترین بخش اتوماسیون صنعتی ربات های صنعتی هستند.
امروزه کاربرد اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در صنایع و پروسه های مختلف صنعتی به وفور به چشم می خورد .
کنترل پروسه و سیستمهای اندازه گیری پیچیده ای که در صنایعی همچون نفت ، گاز ، پتروشیمی ، صنایع شیمیایی ، صنایع غذایی ، صنایع خودرو سازی و غیره بکار می آید نیازمند ابزارالات بسیار دقیق و حساس می باشند .
پیشرفتهای تکنیکی اخیر در کنترل فرایند و اندازه گیری پارامترهای مختلف صنعتی از قبیل فشار ، دما ، جریان و غیره باعث افزایش کیفیت محصولات و کاهش هزینه های تولید گردیده است .
به طور کلی برخی از مزایای اتوماسیون صنعتی از این قبیل اند:
- تکرارپذیری فعالیتها و فرایندها
- افزایش کیفیت محصولات تولیدی
- افزایش سرعت تولید (کمیت تولید )
- کنترل کیفیت دقیقتر و سریعتر
- کاهش پسماندهای تولید (ضایعات)
- برهمکنش بهتر با سیستمهای بازرگانی
- افزایش بهره وری واحدهای صنعتی
- بالا بردن ضریب ایمنی برای نیروی انسانی و کاستن از فشارهای روحی و جسمی
در حال حاضرارتقاء سطح کیفی محصولات تولیدی در صنایع مختلف و در کنار آن افزایش کمی تولید ، هدف اصلی هر واحد صنعتی می باشد و مدیران صنایع نیز به این مهم واقف بوده و تمام سعی خود را در جهت نیل به این هدف متمرکز نموده اند .
لازمه افزایش کیفیت و کمیت یک محصول ، استفاده از ماشین آلات پیشرفته و اتوماتیک می باشد .
ماشین آلاتی که بیشتر مراحل کاری آنها به طور خودکار صورت گرفته و اتکای آن به عوامل انسانی کمتر باشد .
چنین ماشین آلاتی جهت کارکرد صحیح خود نیاز به یک بخش فرمان خودکار دارند که معمولا از یک سیستم کنترل قابل برنامه ریزی (به عنوان مثال PLC یا مدار منطقی قابل برنامه ریزی) در این بخش استفاده میگردد .
بخش کنترل قابل برنامه ریزی مطابق با الگوریتم کاری ماشین ، برنامه ریزی شده و میتواند متناسب با شرایط لحظه ای به عملگر های دستگاه فرمان داده و در نهایت ماشین را کنترل کند .
همانطور که گفته شد بخش کنترل در هر سیستم صنعتی بایستی متناسب با شرایط لحظه ای به عملگرها فرمان دهد بنابراین در یک ماشین یا بطورکلی در یک فرایند صنعتی بخش اول یک چرخه کنترلی ، برداشت اطلاعات از فرایند می باشد .
جمع آوری اطلاعات در فرایندهای صنعتی با استفاده از سنسورها یا حسگرها صورت می گیرد .
این حسگرها به منزله چشم و گوش یک سیستم کنترلی عمل می کنند .
امروزه در بسیاری از ماشین آلات صنعتی استفاده از سنسورها امری متداول می باشد تا جاییکه عملکرد خودکار یک ماشین را می توان با تعداد سنسورهای موجود در آن درجه بندی کرد .
وجود سنسورها ی مختلف در فرایند اتوماسیون به اندازه ای مهم می باشد که بدون سنسور هیچ فرایند خودکاری شکل نمی گیرد بنابراین سنسورها یکی از اجزای لاینفک سیستمهای اتوماسیون صنعتی می باشند .
در گذشته نه چندان دور بسیاری از تابلوهای فرمان ماشین آلات صنعتی ، برای کنترل پروسه های تولید از رله های الکترومکانیکی یا سیستمهای پنوماتیکی استفاده می کردند و اغلب با ترکیب رله های متعدد و اتصال آنها به یکدیگر منطق کنترل ایجاد می گردید .
در بیشتر ماشین آلات صنعتی ، سیستمهای تاخیری و شمارنده ها نیز استفده می گردید و با اضافه شدن تعدادی Timer و شمارنده به تابلوهای کنترل حجم و زمان مونتاژ آن افزایش می یافت .
اشکال فوق با در نظر گرفتن استهلاک و هزینه بالای خود و همچنین عدم امکان تغییر در عملکرد سیستم ، باعث گردید تا از دهه 80 میلادی به بعد اکثر تابلوهای فرمان با سیستمهای کنترلی قابل برنامه ریزی جدید یعنی PLC جایگزین گردند .در حال حاضر PLC یکی از اجزای اصلی و مهم در پروژه های اتوماسیون می باشد که توسط کمپانیهای متعدد و در تنوع زیاد تولید و عرضه میگردد .
به طور خلاصه سیستمهای نوین اتوماسیون و ابزار دقیق مبتنی بر PLC در مقایسه با کنترل کننده های رله ای و کنتاکتوری قدیمی دارای امتیازات زیر است :
- هزینه نصب و راه اندازی آنها پایین می باشد.
- هزینه نصب و راه اندازی آنها پایین می باشد.
- برای نصب و راه اندازی آنها زمان کمتری لازم است .
- اندازه فیزیکی کمی دارند.
- تعمیر و نگه داری آنها بسیار ساده می باشد.
- به سادگی قابلیت گسترش دارند .
- قابلیت انجام عملیات پیچیده را دارند.
- ضریب اطمینان بالایی در اجرای فرایندهای کنترلی دارند .
- ساختار مدولار دارند که تعویض بخشهای مختلف آن را ساده میکند.
- اتصالات ورودی - خروجی و سطوح سیگنال استاندارد دارند.
- زبان برنامه نویسی آنها ساده و سطح بالاست.
- در مقابل نویز و اختلالات محیطی حفاظت شده اند.
- تغییر برنامه در هنگام کار آسان است.
- امکان ایجاد شبکه بین چندین PLC به سادگی میسر است .
- امکان کنترل از راه دور (به عنوان مثال از طریق خط تلفن یا سایر شبکه های ارتباطی) قابل حصول است .
- امکان اتصال بسیاری از تجهیزات جانبی استاندارد از قبیل چاپگر ، بارکد خوان و ...
به PLC ها وجود دارد .
مقدمه از حدود سال 1890 میلادی یعنی پس از کشف پیل الکتریکی و بوجود آمدن نیروی الکتریکی کاربردی تغییرات چشمگیری در صنعت ایجاد شدوصنعت برق وصنایع دیگر بوسیله این انرژی انعطاف پذیر با سرعت قابل ملاحظه ای شروع به رشد کرده و روز به روز گستره ی این انرژی فراگیرتر می شود.تا آنجا که هم اکنون در کمتر مواردی از صنعت کاربرد این انرژی به چشم نمی خورد.
با بزرگتر شدن صنایع آزمایشگاهها تبدیل به کارگاهها وکارخانجات بزرگ شدند وهم اکنون خطوط تولید این کارخانجات نقش مهمی در صنعت ایفا می کنند.کنترل خطوط تولید به نحوه مطلوب همیشه خواسته کارفرمایان و صاحبان صنایع بوده ویکی از دغدغه ها ی مهم آنان به شمار می رود،راحتی کار بادستگاه،عیب یابی آسان وسریع،انعطاف پذیری برای تغییر برنامه تولیدو...
در کنار هزینه کمتر از خواسته های آنان است، وطراحان همیشه با توجه به پروسه مورد طراحی خود موارد بالا را در نظر می گیرند.
از سال 1900 تا 1930 انواع دیود ، تریود و سایر المان های لامپی بوجود آمد و به دنبال آن در رادیو و تلویزیون لامپی مورد استفاده قرار گرفت .
در سال 1930 وقتی نیمه هادی توسط آقایان باردین ، براتین و شاکلی کشف شد کاربرد الکترونیک به سرعت رو به افزایش نهاد .
تقریبا از سال 1950 استفاده از الکترونیک در صنعت متداول شد .
پس از گسترش المان های الکترونیکی خاص که برخی کاربرد های جدید را امکان پذیر ساخت ، شاخه ای از الکترونیک بنام الکترونیک صنعتی بوجود آمد .
در پرتوی کشف نیمه هادی ها « ترانزیستور ، تریستور و ...
» و عناصری که بطور کامل به نیاز مندی های صنعتی پاسخ می داد ، الکترونیک صنعتی به پیشرفت های تصور ناپذیری نائل آمد .
تقریبا از سال 1960 ، استفاده از نیمه هادی ها در زمینه الکترونیک صنعتی متداول گردید و امکان ساخت دستگاه های پیچیده تر جهت اتوماسیون عملیات صنعتی فراهم شد .
از سال 1970 به بعد به دلیل ساخت مینیاتوری عناصر الکترونیکی بصورت مدارات مجتمع موجب شد ، ضمن افزایش کاریی ، حجم و قیمت دستگاه ها کاهش یابد .
حدود سال 1975 با تولد ریزپردازنده ها ، در برخی از کاربرد های الکترونیک صنعتی تحول تازه ای بوجود آمد .
این عناصر جدید در طراحی و تنظیم مدار های فرمان صنعتی ، تحولی بنیادی را بوجود آورده است .
در کمتر از دو دهه اخیر ، یکی از زمینه های تحول ، کنار گذاشتن رله کنتاکتوری و استفاده از کنترل کننده های قابل برنامه ریزی منطقی « PLC » می باشد .
امروز طراحان خطوط تولید و ماشین الات و پروسه های صنعتی تمایل چندانی به اسفاده از مدار های رله کنتاکتوری ندارند و استفاده از مدار های رله کنتاکتوری در پروسه های صنعتی بزرگ و پیچیده تقریبا منسوخ گردیده است .
بدنبال این تحولات ، در کشور ما نیز در بسیاری از کارخانه ها و مراکز صنعتی ، بخصوص آنهایی که پس از سال های 1980 به بعد نصب و راه اندازی گردیده اند ، از سیستم های PLC استفاده می کنند .
با پیدایش ریزپردازنده ها ، کنترل واحد های متفاوت یک کارخانه یا واحد صنعتی به جای اینکه بطور مجزا کنترل شوند ، بصورت متمرکز توسط یک کامپیوتر کوچک کنترل می شوند .
در این حالت تمامی سیستم های مدار فرمان شامل کنتاکتور ها ، رله ها ، تایمر ها و دیگر اجزای کنترل کننده ، تغییری نمی کند ، بلکه توسط سنسور های اطلاعات از نقاط متفاوت دریافت و نسبت به پردازش اطلاعات و صدور فرمان لازم به واحد صنعتی انجام می پذیرد .
در آینده متوجه خواهیم شد که با پیدایش کنترل فرایند صنعتی توسط برنامه سازی منطقی « PLC » علاوه بر کارهای یک کامپیوتر کوچک ، بسیاری از رله ها ، کنتاکت ها ، تایمر ها و ...
توسط نرم افزار ساخته می شود و حجم عظیمی از سیستم کنترل کاهش می یابد .
امروزه دررقابت جهانی،یک سازمان جهت ادامه حیات خود باید به تولید محصولات انبوه متنوع،باکیفیت برتر ودر نهایت قیمت تمام شده پایین تر بیندیشد.از این رو صاحبان صنایع همواره می کوشند تافرایند تولید خود را تاحدامکان خود کار نماید.علاوه بر این تنوع محصولات،سازندگان را مرتباَ به تغییر خطوط تولید وادار می سازد،پس باید انعطاف پذیری خطوط تولید نیز از اهداف هر مجموعه موفق باشد.با توجه به اهداف ذکر شده بالا کنترل کننده هایی در خطوط تولید موثرترند که بیشترین خصوصیات بالا را دارا باشند وبا ظهور کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر (PLC) این امر تحقق پیدا کرد.اکنون برای آشنایی بیشتر به توضیح مختصری راجع به همین کنترل کننده ها یعنی PLCها می پردازیم.
کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر (PLC)نقش بسیار مهمی در اتوماسیون صنایع برعهده دارندودر اکثر مراکز صنعتی جدید از آنها استفاده می شود.امروزه هر جا که نیاز به کنترل منطقی باشد به جای کنترل کننده های رله ای قدیمی،از کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر استفاده می شود.
نمونه های معمول از کاربردPLC درماشینهای ابزار،کشتی ها،قطارهای راه آهن،مترو و هواپیماها و...می باشد.PLCدر واقع یک کنترل کننده بامرکز میکرو پروسسوری (ریزپردازنده)است که بر مبنای برنامه موجود درحافظه و با توجه به اطلاعات ورودی یک سری خروجی را فعال یا غیرفعال می نماید.درPLCها امکان کنترل همه نوع پارامتر وجود دارد.انعطاف پذیری،قابلیت اعتماد بالا،کم حجم بودن،سریع بودن،دقت در انجام عملیات،نصب آسان وسریع،نگهداری راحت وارزان و...از مزایای مهم یک PLCبه شمارمی رود.باتوجه به اینکه سالهای نه چندان زیادی ازپیدایش PLCتوسط شرکت های متعدد چون(AllenBradley - Sprecher – SIMENS - omron – ABB- Telemecanique) و...سپری شده است؛ آشنایی با PLC کمی راجع به PLC بدانیم: : PLC مخفف کلمه ی Programmable Logie ContrOller می باشد که به معنای کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی می باشد.
با پیشرفت تکنولوژی و روی کار آمدن ریز پردازنده ها تحولات چشمگیری در فرآیند های کنترلی بوجود آمد که یکی از اینتحولات بکارگیری علم اتوماسیون صنعتی و PLC در روند پروسه های صنعتی می باشد.
امروزه در رقابت های جهانی یک سازمان جهت ادامه حیات خود ،باید به تولید محصولات انبوه،متنوع،باکیفیت برتر،کاهش هزینه ودر نهایت قیمت تمام شده پایین تر بیندیشد.ازاین رو صاحبان صنایع می کوشند تا فرآیند های تولید خود را تا حد امکان مکانیزه کنند.علاوه بر این تنوع در محصولات ،سازندگان را مرتباً به تغییر و تحولات در خطوط تولید وادار می کند.
لذا انعطاف پذیری خطوط تولید نیز باید از اهداف هر سازمان موفق باشد.
امروزه در خطوط تولید برای آنکه محصول به شکل مطلوب به دست مصرف کننده برسد لازم است که در مسیر تولید یک سریعملیات به صورت متوالی و پشت سرهم روی محصول انجام گیرد تا محصول در بالاترین کیفیت به دست مصرف کننده برسد ،که این عملیات بر عهده ی اتوماسیون صنعتی PLC می باشد.
اگر به طور واضح و روشن بخواهیم اتوماسیون را تعریف کنیم باید بگوئیم استفاده از سیستم های الکترومکانیکی جهت انجام اتوماتیک کارها و حذف یا کاهش دخالت انسان در مسیر تولید می باشد .
PLC سیستمی است که عمل کنترل پروسه های صنعتی راانجام می دهد .که این تکنولوژی در سال 1990 وارد کشورمان ایران شده است.
امروزه فالواقع هر جا که نیاز به کنترل منطقی باشد بجای کنترل کننده های رله ای قدیمی ،از کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر استفاده می گرددوبا توجه به استفاده ی روز افزون این صنعت در مراکز تولیدی آشنایی آن برای تکنسین های برق امری ضروری تلقی