Co to jest automatyka przemysłowa? Rodzaje, poziomy, zalety

W tym artykule zobaczymy przegląd Automatyki Przemysłowej, jakie są zalety i wady Automatyki Przemysłowej, różne rodzaje systemów automatyki, różne poziomy w typowej aplikacji automatyki przemysłowej i wiele innych.Zarys WprowadzenieCzym jest Automatyka Przemysłowa?Przykład do zrozumienia Automatyka przemysłowaMotywacja do automatyki przemysłowejPoziomy procesu automatyki przemysłowejSupervisor LevelControl LevelRodzaje systemów automatyki przemysłowejStały system automatykiProgramowalny system automatyzacjiElastyczny systemZintegrowany system automatykiWady i zalety automatyki przemysłowejWadyWadyWprowadzenieOd czasów rewolucji przemysłowej w Wielkiej Brytanii zawsze wkładano wiele wysiłku w opracowywanie złożonych technik aby pomóc ludziom z różnymi zadaniami produkcyjnymi. Przemysłowy proces produkcyjny składa się z serii maszyn, przez które przechodzi połączenie surowców przez i przekształcić w produkt końcowy. W tym przypadku termin „maszyna” może oznaczać dowolny silnik, wiertarkę, przenośnik taśmowy itp. które zaliczają się do urządzeń elektromechanicznych lub maszyn chemicznych takich jak piece, suszarki, systemy spalania chemicznego itp. Automatyka Przemysłowa przejęła dziś proces produkcyjny w branżach i bardzo trudno wyobrazić sobie linię produkcyjną bez systemów automatyki. Istnieje kilka czynników, które skłaniają do wdrożenia systemu automatyki w produkcji przemysłowej, takich jak wymagania wysokiej jakości produktów, wysokie oczekiwania w zakresie niezawodności produktu, produkcja wielkoseryjna itp. Czym jest Automatyka Przemysłowa? Automatyka Przemysłowa to proces obsługi maszyn i innych sprzęt przemysłowy za pomocą cyfrowego programowania logicznego i ograniczenie ingerencji człowieka w podejmowanie decyzji i proces ręcznego sterowania za pomocą sprzętu zmechanizowanego. Powyższa definicja zdecydowanie nie jest łatwa do zrozumienia, ale spróbujmy zrozumieć, z czym jest automatyka przemysłowa pomoc małego przykładu. Przykład zrozumienia automatyki przemysłowej Rozważ ręczny proces produkcji przemysłowej, w którym operator obserwuje temperaturę pieca. Załóżmy, że zadaniem jest osiągnięcie określonej temperatury i utrzymanie tej temperatury przez około 30 minut. Tak więc operator musi najpierw dostosować ilość paliwa do pieca, sterując zaworem, aby podnieść temperaturę do pożądanej wartości. Gdy wymagana temperatura zostanie osiągnięta, musi być utrzymywana przez ciągłą regulację zaworu, tj zwiększaj lub zmniejszaj paliwo w zależności od temperatury przez kolejne 30 minut. Teraz, dzięki automatyce przemysłowej, cały proces odbywa się bez pomocy operatora. Po pierwsze, w pobliżu pieca znajduje się czujnik temperatury, który raportuje temperaturę do komputera. Teraz mamy zawór z napędem, który jest również sterowany przez komputer, aby paliwo było dostarczane do pieca. Na podstawie odczytów temperatury z czujnika, komputer otworzy zawór, aby na początku wpuścić więcej paliwa. Po osiągnięciu żądanej temperatury zawór zostaje odcięty. Jednak komputer może otworzyć lub zamknąć zawór, nawet w celu przepuszczenia najmniejszej ilości paliwa, na podstawie odczytów temperatury. Timer w komputerze wskaże po upływie 30 minut i komputer może całkowicie wyłączyć system. Powyższy przykład może wydawać się niejasny, ale pomaga zrozumieć, jak można wdrożyć typowy system automatyki przemysłowej. W powyższym przykładzie nie ma absolutnie żadnych ingerencji człowieka, a całość zadania jest w całości realizowana przez system automatyki. . Na początku przemysłowy proces produkcyjny opiera się na oczach, rękach i mózgu pracownika, w przeciwieństwie do współczesnych czujników, siłowników i komputerów. Pierwotnie wdrożenie automatyzacji w procesie produkcyjnym skupiało się na zastąpieniu człowieka pracownika niezależna maszyna. Początkowo te niezależne maszyny musiały być koordynowane przez człowieka, aby zapewnić płynny proces produkcji. Jednak wraz z rozwojem technologii analogowych i cyfrowych systemów sterowania, mikroprocesorów i sterowników PLC (Programmable Logic Controller) oraz różnych czujników, bardzo łatwo stało się zsynchronizowanie kilku niezależne maszyny i procesy oraz osiągnięcie prawdziwej automatyzacji przemysłowej. Wraz z rozwojem gospodarki przemysłowej z czasem zmieniły się również strategie biznesowe w zakresie automatyzacji przemysłowej. W dzisiejszych czasach podstawowymi motywacjami wdrażania automatyki przemysłowej są: Zwiększenie produkcji Redukcja kosztów, w szczególności kosztów ludzkich Poprawa jakości produktu Efektywne wykorzystanie surowców Zmniejszenie zużycia energii Zwiększenie zysków biznesowych Istnieje kilka drugorzędnych motywacji stosowania automatyzacji w procesach produkcji przemysłowej jak zapewnienie bezpiecznego środowiska dla operatora, zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska itp. Poziomy procesu automatyki przemysłowej Istnieje kilka sposobów na opisanie poziomów procesu automatyki przemysłowej, ale najprostszym ze wszystkich jest następujący hierarchiczny trójkąt trzypoziomowej reprezentacji typowa aplikacja automatyki przemysłowej. Poziom nadzorcy Na szczycie hierarchii poziom nadzorcy zwykle składa się z komputera przemysłowego, który jest zwykle dostępny jako komputer stacjonarny, komputer panelowy lub komputer montowany w szafie. Komputery te działają na standardowych systemach operacyjnych ze specjalnym oprogramowaniem, zwykle dostarczanym przez dostawcę do sterowania procesami przemysłowymi. Głównym celem oprogramowania jest wizualizacja i parametryzacja procesów. Do komunikacji wykorzystywana jest specjalna sieć przemysłowa Ethernet, którą może być Gigabit LAN lub dowolna topologia bezprzewodowa (WLAN). Poziom sterowania Poziom sterowania jest środkowym poziomem w hierarchii i jest to poziom, na którym wykonywane są wszystkie programy związane z automatyką. W tym celu na ogół stosuje się programowalne sterowniki logiczne lub sterowniki PLC, które zapewniają możliwość przetwarzania danych w czasie rzeczywistym. Sterowniki PLC są zwykle implementowane przy użyciu 16-bitowych lub 32-bitowych mikrokontrolerów i działają na zastrzeżonym systemie operacyjnym, aby spełnić wymagania czasu rzeczywistego. Sterowniki PLC mogą również łączyć się z kilkoma urządzeniami we/wy i mogą komunikować się za pośrednictwem różnych protokołów komunikacyjnych, takich jak CAN. Poziom pola Urządzenia końcowe, takie jak czujniki i siłowniki, są klasyfikowane w hierarchii według poziomu pola. Czujniki temperatury, optyczne, ciśnienia itp. i siłowniki, takie jak silniki, zawory, przełączniki itp. są połączone ze sterownikiem PLC za pośrednictwem magistrali polowej, a komunikacja między urządzeniem Field Level a odpowiadającym mu sterownikiem PLC jest zwykle oparta na połączeniu punkt-punkt. Do komunikacji wykorzystywane są zarówno sieci przewodowe, jak i bezprzewodowe, a przy użyciu tej komunikacji PLC może również diagnozować i parametryzować różne komponenty. Ponadto system procesowy automatyki przemysłowej wymaga również dwóch głównych systemów. Są to: Zasilanie przemysłoweBezpieczeństwo i ochrona Wymagania dotyczące zasilania różnych systemów na różnych poziomach hierarchii mogą być bardzo różne. Na przykład, sterowniki PLC zwykle działają na 24 V DC, podczas gdy ciężkie silniki działają na 1-fazowym lub 3-fazowym AC. Tak więc szeroki zakres odpowiedniego zasilania wejściowego jest wymagany do bezproblemowej pracy. Dodatkowo należy zapewnić bezpieczeństwo oprogramowania używanego do sterowania sterownikami PLC, ponieważ można je łatwo zmodyfikować lub uszkodzić. Biorąc pod uwagę wszystkie wyżej wymienione poziomy i odpowiadające im komponenty, typowy system automatyki przemysłowej będzie miał następującą strukturę. Systemy automatyki przemysłowej Teraz, gdy już trochę zapoznaliśmy się z układem typowego systemu automatyki przemysłowej, przejdźmy do omówienia różnych typów systemów automatyki przemysłowej. Systemy automatyki przemysłowej są zwykle podzielone na cztery typy.Stały system automatykiProgramowalny system automatykiElastyczny systemZintegrowany system automatykiStały system automatykiW stałym systemie automatyki sprzęt produkcyjny jest ustalony za pomocą ustalonego zestawu operacji lub zadań i rzadko występują jakiekolwiek zmiany w tych operacjach. Stały System Automatyki jest zwykle stosowany w procesach ciągłego przepływu, takich jak przenośniki i systemy produkcji masowej. Programowalny System Automatyki W Programowalnym Systemie Automatyki można zmieniać kolejność operacji, a także konfigurację maszyn za pomocą sterowników elektronicznych. Ten system wymaga znacznej ilości czasu i wysiłku, aby przeprogramować maszyny i jest zwykle używany w produkcji wsadowej. Elastyczny system automatyzacji Elastyczny system automatyzacji jest zwykle zawsze kontrolowany przez komputery i jest często wdrażany tam, gdzie produkt często się zmienia. Maszyny CNC są najlepszym przykładem tego systemu. Kod nadany przez operatora komputerowi jest unikalny dla danej pracy i na podstawie kodu maszyna nabywa niezbędne narzędzia i sprzęt do produkcji. Zintegrowany System Automatyki Zintegrowany System Automatyki to zestaw niezależnych maszyn, procesów i danych, wszystkie pracujące synchronicznie pod kontrolą jednego systemu sterowania w celu wdrożenia systemu automatyzacji procesu produkcyjnego. CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), narzędzia i maszyny sterowane komputerowo, roboty, dźwigi i przenośniki są zintegrowane za pomocą złożonego harmonogramowania i kontroli produkcji. Zalety i wady automatyki przemysłowejZalety Zadanie wykonywane przez operatorów, wymagające żmudnej pracy fizycznej pracę można łatwo zastąpić. Operatorzy mogą uniknąć pracy w niebezpiecznych środowiskach produkcyjnych z ekstremalnymi temperaturami, zanieczyszczeniami, elementami odurzającymi lub substancjami radioaktywnymi. Zadania, które są trudne dla typowego operatora, można łatwo wykonać. Zadania te obejmują podnoszenie ciężkich i dużych ładunków, pracę z bardzo małymi przedmiotami itp. Produkcja jest zawsze szybsza, a koszt produktu jest znacznie niższy (w porównaniu do tego samego produktu, który jest wytwarzany ręcznie). Można przeprowadzić kilka kontroli kontroli jakości zintegrowane z procesem produkcyjnym w celu zapewnienia spójności i jednolitości. Ekonomia branży może ulec znacznej poprawie, co ma bezpośredni wpływ na poziom życia. Wady Utrata miejsc pracy. Ponieważ większość pracy jest wykonywana przez maszyny, zapotrzebowanie na pracę ręczną jest znacznie mniejsze. Wszystkie pożądane zadania nie mogą być zautomatyzowane przy użyciu obecnej technologii. Na przykład produkty o nieregularnych kształtach i rozmiarach najlepiej pozostawić do ręcznego montażu. (Trend ten wydaje się zmieniać wraz z zaawansowanymi komputerami i algorytmami). Możliwe jest zastosowanie automatyzacji do pewnego procesu, tj.

Zostaw wiadomość 

Lista komunikatów