اتوماسیون صنعتی چیست؟
اتوماسیون صنعتی به مجموعه ای از عملیات و فرآیندها گفته می شود که منجر به اتوماتیک شدن خط تولید خواهد شد. انواع سیستم های PLC,PID,PIC با برنامه نویسی های متنوع، اتوماسیون کارخانجات را مقدور کرده است. به طوری که کمتر شرکتی بدون بهره گیری از آنها فعالیت می کند.
در دنیای امروز، فن آوریهای میکرونانو، این سیستم ها را پیشرفت و توسعه داده است. کنترل بخش های مختلف یک کارخانه با استفاده از سیستم مونیتورینگ و دستوردهی به ماشین آلات و دستگاه های خط تولید از ویژگی های بارز آن محسوب می شود. در این میان نوع تکنولوژی و مدل ارائه شده توسط دستگاه اهمیت دارد. به عبارتی دیگر اگر اپراتور مربوطه با جزئیات PLC آشنا نباشد، تعمیر و نگهداری آن دشوار خواهد بود. بنابراین آموزش های مقطعی برای پرسنل اهمیت به سزایی دارد. هر یک از این سیستم ها، مدل های متنوعی دارند که بر اساس خط تولید و زمینه فعالیت کارخانه تعریف می شوند. معمولا از اتوماسیون زیمنس در ایران بهره گرفته می شود. چرا که این شرکت آلمانی نزدیک به ۳۰ سال است در داخل کشور فعالیت کرده و به قولی شناخته شده است. از طرفی دیگر تکنولوژی های آن نسبت به همتاهای کره ای و امریکایی سازگارتر است.
از آنجایی که صنعت بسته بندی، یکی از صنایع تکمیلی کارخانجات است، نوع و مدل اتوماسیون صنعتی بررسی کارشناسی می طلبد. در این نوشتار نگاهی کوتاهی به کاربردهای PLC در بسته بندی خواهیم داشت.
PLC مخفف عبارت programmable logic control به معنی کنترل منطقی برنامه ریزی شده است به عبارتی دیگر این سیستم بر اساس مجموعه ای از صفر و یک های منطقی، برنامه نویسی می شود. در مدل های قدیمی، ورود داده ها و اطلاعات و در نهایت پردازش آنها، ساعت ها زمان نیاز داشت ولی در نمونه های نوین، این زمان به حداقل کاهش یافته است. کافی است که فرآیندی آنالیز شده و داده های مورد نیاز به سیتم وارد شود.
برنامه نویسی ماژول ها
هر اتوماسیونی از ۲ بخش سخت افزار و نرم افزار تشکیل شده است که در بخش نرم افزاری، برنامه نویسی و مدیریت داده ها اهمیت دارد. آنچه که به عنون سخت افزار یک سیستم نامبرده می شود، مجموعه ای از ماژول ها و sector هاست. این ماژول ها در بسته ای از سخت افزار کنار یکدیگر قرار دارند تا یکسری از اطلاعات را در خود ذخیره کنند. بنابراین اپراتور وظیفه دارد که از طریق رایانه، سطوح عملیات و فرآیند را تعریف و به سخت افزار انتقال دهد.
فن آوری روباتیک در PLC
از آنجایی که روبات ها، بازوان عملیاتی یک سیستم اتوماسیون هستند، فرماندهی آنها اهمیت دارد. در این تکنولوژی، داده های نزم افزاری به مغز متفکر سیستم انتقال تا عملی صورت گیرد. این عمل ممکن است ماهیتی تولیدی خدماتی و یا جانبی داشته باشد. به طور مثال موتورهای چند ماشین خط بسته بندی با انتقال یک فرمان، روشن شده و با دوری معین کار می کنند. در صورت قطعی و بروز مشکلی در آن، سیستم بازمی ایستد تا در نهایت رقع اشکال شود. حسن بزرگ PLC ها، رفع عیب منطقه ای و موضعی است که منجر به افزایش بهره وری و راندمان مجموعه خواهد شد.
کاربرد ربات ها در بسته بندی
در خطوط بسته بندی، روبات ها وظیفه انتقال بطری ها، جعبه ها وسایر ملزومات بسته بندی را دارند. در واقع آنها جایگزین نیروی انسانی شده تا خطای کارگری به حداقل رسد. این روبات ها در سری خط تولید کنار یکدیگر قرار گرفته و وظیفه کنترل روند تولید را بر عهده دارند. به عبارتی دیگر آنها با بررسی بسته ها و نوع پر شدن محصولات، عیوب را کنترل و پیشگیری می کنند که قطعا توسط سیستم مونیتورینگ نظارت نهایی خواهد شد.
نوآوری های اتوماسیون
جدیدترین نوآوری های ارائه شده در اتوماسیون صنعتی حکایت از تجهیز خطوط تولید به فتوسل ها، دربندی های پیشرفته، کاهش خطای پاکت سازی و جعبه سازی، افزایش سرعت رولینگ و شرینک پک دارد. همچنین در نوع مونیتورینگ سیستم نیز تغییراتی حاصل شده تا نمودار خط تولید با دیاگرام های بهتری نمایش داده شود. از طرفی دیگر تلاش بر رفع عیوب بسته بندی با کنترل خطی PID HSJ .
کاربرد PIC در بسته بندی
PIC ها که کامل تر از سیستم های PLC هستند، مونیتورینگ بهتری ارائه می دهند. به عبارتی دیگر در این اتوماسیون صنعتی، میکروکنترل ها قابلیت پردازش و بازیابی اطلاعات و داده ها را خواهند داشت. امروزه در مقوله میکروپروسسورها، پیشرفت های جالب توجه ای شده. به طوری که با بهره گیری از فن آوری نانو، قدرت کنترل و هدایت ماشین آلات و دستگاه های صنعتی بهبود یافته است. این امید می رود که با ظهور نانو کنترل ها در اتوماسیون صنعتی، انقلابی در صنعت و فن آوری حاصل شود. پیشرفتی که بدون شک در سال های آتی سرعت چند برابری خواهد یافت. به طوری کلی میکروپروسسور مغز متفکر سیستم محسوب می شود. قطعه ای که علاوه بر پردازش و بازیابی اطلاعات، داده ها را با سرعتی جالب توجه انتقال می دهد.
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:
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 می گردد. بخش کنترل قابل برنامه ریزی مطابق با الگوریتم کاری ماشین، برنامه ریزی شده و می تواند 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 فرآیند 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 سنسورهای مختلف در فرایند اتوماسیون به اندازه ای مهم می باشد که بدون سنسور هیچ فرآیند 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 ۸۰ 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 می گردد. 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:
مونیتورینگ
یکی دیگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسیون صنعتی ، مانیتورینگ می باشد. امروزه مانیتورینگ یکی از نیازهای اساسی بسیاری از صنایع به خصوص صنایع بزرگ می باشد. بسیاری از صنایع بزرگ مانند صنایع پتروشیمی، صنایع تولید انرژی، صنایع شیمیایی و … بدون استفاده از سیستم مونیتورینگ مناسب قادر به ادامه کار خود نیستند. مونیتورینگ عبارت است از جمع آوری اطلاعات مورد نظر از بخشهای مختلف یک واحد صنعتی و نمایش آنها با فرمت مورد نظر برای رسیدن به اهداف ذیل :
نتیجه
در این نوشتار آموختیم که سیستم های اتوماسیون صنعتی چگونه در صنعت بسته بندی کاربرد داشته و چگونه در بهبود عملکرد سیستم ها و دستگاه ها موثر است. همچنین انواع آن را مورد بررسی قرار داده و مشاهده کردیم که فن آوری نانو تا چه اندازه در دنیای امروزی توسعه یافته است.
