اتوماسیون صنعتی ومانیتورینگ تجهیزات

اتوماسیون صنعتی به بهره گیری از رایانه‌ها بجای متصدیان انسانی برای کنترل دستگاه‌ها و فرایند‌های صنعتی گفته میشود. اتوماسیون یک گام فراتر از مکانیزه کردن است. مکانیزه کردن به معنی فراهم کردن متصدیان انسانی با ابزار و دستگاه‌هایی است که ایشان را برای انجام بهتر کارشان یاری میرساند. نمایانترین و شناخته شده‌ترین بخش اتوماسیون صنعتی ربات‌های صنعتی هستند.
امروزه کاربرد اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در صنایع و پروسه‌های مختلف صنعتی به وفور به چشم می‌خورد. کنترل پروسه و سیستم‌های اندازه گیری پیچیده‌ای که در صنایعی همچون نفت، گاز، پتروشیمی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی، صنایع خودرو سازی و ... بکار می‌آید نیازمند ابزارالات بسیار دقیق و حساس می‌باشند. پیشرفت‌های تکنیکی اخیر در کنترل فرایند و اندازه گیری پارامتر‌های مختلف صنعتی از قبیل: فشار، دما، جریان و ... باعث افزایش کیفیت محصولات و کاهش هزینه‌های 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 می‌باشد 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 می‌باشد. 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 یامدار 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 لحظه‌ای به عملگر‌های دستگاه فرمان داده و در نهایت ماشین را کنترل کند.

همانطور که گفته شد بخش کنترل در هر سیستم صنعتی بایستی متناسب با شرایط لحظه‌ای به عملگر‌ها فرمان دهد بنابراین در یک ماشین یا بطورکلی در یک فرایند صنعتی بخش اول یک چرخه کنترلی، برداشت اطلاعات از فرایند می‌باشد.

جمع آوری اطلاعات در فرایند‌های صنعتی با استفاده از سنسور‌ها یا حسگر‌ها صورت می‌گیرد. این حسگر‌ها به منزله چشم و گوش یک سیستم کنترلی عمل می‌کنند. امروزه در بسیاری از ماشین آلات صنعتی استفاده از سنسور‌ها امری متداول می‌باشد تا جاییکه عملکرد خودکار یک ماشین را می‌توان با تعداد سنسور‌های موجود در آن درجه بندی کرد. وجود سنسور ها‌ی مختلف در فرایند اتوماسیون به اندازه‌ای مهم می‌باشد که بدون سنسور هیچ فرایند خودکاری شکل نمی‌گیرد بنابراین سنسور‌ها یکی از اجزای لاینفک سیستم‌های اتوماسیون صنعتی می‌باشند.

در گذشته نه چندان دور بسیاری از تابلو‌های فرمان ماشین آلات صنعتی، برای کنترل پروسه‌های تولید از رله‌های الکترومکانیکی یا سیستم‌های پنوماتیکی استفاده می‌کردند و اغلب با ترکیب رله‌های متعدد و اتصال آن‌ها به یکدیگر منطق کنترل ایجاد می‌گردید. در بیشتر ماشین آلات صنعتی، سیستم‌های تاخیری و شمارنده‌ها نیز استفده می‌گردید و با اضافه شدن تعدادی Timer و شمارنده به تابلو‌های کنترل حجم و زمان مونتاژ آن افزایش می‌یافت.

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 پروژه‌های اتوماسیون می‌باشد 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 کننده‌های رله‌ای و کنتاکتوری قدیمی دارای امتیازات زیر است:

- هزینه نصب و راه اندازی آن‌ها پایین می‌باشد.
- برای نصب و راه اندازی آن‌ها زمان کمتری لازم است.
- اندازه فیزیکی کمی دارند.
- تعمیر و نگه داری آن‌ها بسیار ساده می‌باشد.
- 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 شبکه‌های ارتباطی) قابل حصول است.
- امکان اتصال بسیاری از تجهیزات جانبی استاندارد از قبیل: چاپگر، بارکد خوان و ... به PLC‌ها وجود دارد.

مونیتورینگ

یکی دیگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسیون صنعتی، مانیتورینگ می‌باشد. امروزه مانیتورینگ یکی از نیاز‌های اساسی بسیاری از صنایع به خصوص صنایع بزرگ می‌باشد. 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:

- نمایش وضعیت لحظه‌ای هر یک از ماشین آلات و دستگاه‌ها
- نمایش و ثبت پارمتر‌های مهم و حیاتی یک سیستم
- نمایش و ثبت آلارم‌های مختلف در زمان‌های بروز خطا در سیستم
- نمایش محل خرابی و زمان وقوع ایراد در هر یک از اجزای سیستم
- نمایش پروسه‌های تولید با استفاده از ابزار‌های گرافیکی مناسب
- تغییر و اصلاح Set Point‌ها حین اجرای پروسه تولید
- امکان تغییر برخی از فرایند‌های کنترلی از طریق برنامه مونیتورینگ
- ثبت اطلاعات و پارمتر‌های مورد نظر مدیران از قبیل: زمان‌های کارکرد، میزان تولید، میزان مواد اولیه مصرفی، میزان انرژی مصرفی و ...