تجهیزات اتوماسیون صنعتی قسمت 1

تجهیزات اتوماسیون صنعتی

رقابت در دنیای امروزی و در زمینه ی صنعت نیاز به تولید محصولات با کیفیت، منطبق با نیازهای مشتری و با قیمت های رقابتی دارد. در این راستا تعدادی از صنایع اقدام به استفاده از روش های جدید طراحی نموده اند، در این روش ها سعی شده است تا در کنار تکنیک های تولید یکپارچه محصولات از دستگاه های خودکار نیز استفاده شود.

 

یکی از موثرترین و مهمترین اقدامات در این زمینه، بکارگیری اتوماسیون های صنعتی می باشد. اتوماسیون صنعتی ضمن کمک به افزایش کیفیت، قابلیت اطمینان و نرخ تولید محصولات با بکارگیری و ادغام فن آوری ها و سرویس های جدید و نوآورانه سبب می شود تا هزینه ی طراحی و تولید محصولات نیز کاهش یابد. انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی شامل شبکه های عصبی مصنوعی(ANN)، سیستم کنترل توزیع (DCS)، واسط ماشین انسان (HMI) ،اسکادا(SCADA) ، ابزاردقیق ،کنترل حرکت و روباتیک می باشد.

 

تجهیزات اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی چیست؟

اتوماسیون را می توان یک مرحله فراتر از مکانیزاسیون هایی در نظر گرفت که در آنها از مکانیزم های ماشینی استفاده می شود که تنها به کمک نیروهای انسانی می توانند عملی را انجام دهند. در واقع، مکانیزاسیون انجام دستی یک عملیات با بکارگیری ماشین های قدرتمندی است که نیاز به دخالت و تصمیم گیری های انسانی دارند. به عبارت دیگر، اتوماسیون استفاده از دستورالعمل های برنامه نویسی منطقی و ماشین های قدرتمند را جایگزین دخالت نیروی انسانی نموده است.

 

 

اتوماسیون صنعتی پروسه ی جایگزینی کامپیوترها و ماشین ها به جای تفکر نیروی انسانی است. کلمه ی اتوماسیون برگرفته از دو کلمه ی یونانی “اتو” و “ماتوس” به معنای “خود” و “حرکت کننده” می باشد، در نتیجه لغت اتوماسیون به معنای حرکت خودکار و یا مکانیزمی است که بصورت خودکار حرکت می کند.

بطور خلاصه می توان گفت که اتوماسیون صنعتی به معنای بکارگیری مجموعه ای از فن آوری ها و دستگاه های کنترلگر اتومات با هدف ایجاد عملکرد و کنترل خودکار فرآیندهای صنعتی با کمترین نیاز به دخالت نیروهای انسانی و به منظور دستیابی به کارایی بیشتر در مقایسه با کنترل دستی می باشد. دستگاه های اتوماسیون شامل PLC ها، PC ها، PAC ها و مواردی از این قبیل و نیز انواع سیستم های ارتباطی صنعتی می باشند.

در شکل بالا اتوماسیون نیروگاه برق شرکت زیمنس نمایش داده شده است، هدف این اتوماسیون دستیابی به عملکردی پایدار، ایمن و اقتصادی می باشد. این اتوماسیون به کمک مجهز کردن تمام قسمت های نیروگاه به دستگاه های کنترلی، حسگرها و محرک های کارامد سعی در فراهم آوردن یک اتوماسیون کاملا یکپارچه را دارد. در این اتوماسیون، از ماژول های simatic ( PLCها) به عنوان دستگاه های کنترلی و از WinCC به عنوان یک رابطه گرافیکی بسیار قوی استفاده شده است.

تجهیزات اتوماسیون صنعتی:

اتوماسیون صنعتی شامل طیف وسیعی از تجهیزات شامل PLC، HMI، اندازه گیرها، کنترل کننده ها (کنترلرها) و محرک ها می باشد. در ادامه به بررسی هر یک از تجهیزات می پردازیم.

 

سنسور

سنسورها یکی از پایه ای ترین و کلیدی ترین تجهیزات اتوماسیون صنعتی به شمار می روند. سنسور یا حسگر یک دستگاه ورودی است که خروجی( سیگنال) را با توجه به مقدار فیزیکی خاص (ورودی) فراهم می کند. به عبارتی ساده تر سنسور دستگاهی است که سیگنال ها را از یک دامنه ی انرژی به دامنه ی الکتریکی تبدیل می کند. تعریف سنسور را با یک مثال می توان درک کرد. ساده ترین مثال سنسور یک مقاومت LDR یا نور است. LDRوسیله ایست که مقاومت آن بر اساس شدت نور موجود تنظیم می گردد.

سنسورها به دو دسته اساسی بدون تماس و تماسی تقسیم بندی می شوند. در نوع بدون تماس، با نزدیک شدن قطعه، سنسور فعال می شود و به همین دلیل در صنایع کاربرد بسیار زیادی دارد. سنسورهای القایی دسته ای از سنسورهای بدون تماس هستند که عموما فقط به فلز حساس هستند. سرعت سوئیچینگ زیاد؛ طول عمر، عدم ایجاد نویز از ویژگی های بارز نوع بدون تماس به شمار می رود.

انواع مختلفی از سنسور در صنعت به کار می روند که مهمترین آنها شامل موارد زیر می باشد:

سنسور القایی
سنسور خازنی
سنسور نوری
سنسور فشار و…

 

انکودر

انکودر یک دستگاه حسگر است که بازخورد محیط را فراهم می کند و یکی از متداول ترین تجهیزات اتوماسیون صنعتی به شمار می رود. انکودرها حرکت را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل میکنند که این سیگنال الکتریکی می توانند توسط انواع سیستم های کنترل مانند یک شمارنده یا PLC خوانده شود. انکودر یک سیگنال بازخورد ارسال میکند که می تواند برای تعیین موقعیت، شمارش، جهت و یا سرعت استفاده شود. یک دستگاه کنترل می تواند برای ارسال یک فرمان از این اطلاعات ، در یک تابع خاص استفاده کند.

در اتوماسیون صنعتی از انکودر استفاده های بسیاری می شود و تا جایی این کاربرد در اتوماسیون مهم بوده که در صنایع بسته بندی و دستگاههای صنعتی که نیاز به اندازه گیری سرعت و موقعیت است از انکودر های مختلف استفاده می کنند.

فرایند انکودر در هر برنامه یکسان است: شمارش توسط انکودر ایجاد می شود و به کنترل کننده فرستاده می شود، و سپس یک سیگنال به دستگاه، برای انجام یک تابع ارسال میشود.

 

کنترلرها
کنترل دما – ترموستات

ترموستات یا دماپا یک عضو جداناپذیر از تجهیزات اتوماسیون صنعتی بشمار می رود و در اغلب سامانه ها برای حفظ دما در یک رنج مشخص استفاده می شود و به دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم بندی می شود.

به عبارتی ساده تر ترموستات وسیله ای است که دمای حس شده توسط ترموکوپل ها و سنسورهای RTD را نمایش می دهد، همچنین از ترموستات ها برای ثابت نگه داشتن دما در فرایند های صنعتی نیز استفاده می شود. ترموستات ها یا کنترلرهای دما از نظر عملکردی به دو دسته ی ناپیوسته و پیوسته تقسیم می شوند.کنترلرهای ناپیوسته شامل کنترل دو حالته (On/Off)، سه حالته و چند حالته می باشند.

کنترلرهای پیوسته شامل کنترلرهای تناسبیP (Proportional)، کنترل انتگرالیI (Integral)، کنترل مشتقیD (Drivative).

کنترل تناسبی انتگرالی (PI)، کنترل تناسبی مشتقی (PD) و کنترل PID و کنترلی فازی می باشند.