Để vận hành máy móc, các công ty Tự động hóa công nghiệp sử dụng hệ thống điều khiển, giúp hoàn thành một quy trình cụ thể. Các ngành công nghiệp như cơ khí, máy bay, thủy lực, máy tính và nhiều ngành khác đã và đang sử dụng tự động hóa. Vậy tự động hóa trong công nghiệp là gì? Phân cấp và ưu điểm?
Mục lục bài viết
1. Tự động hóa trong công nghiệp là gì?
– Máy tự động hóa công nghiệp giúp đơn giản hóa các công việc và chúng (robot) có thể được vận hành trong những tình huống nguy hiểm nhất mà con người không thể làm được. Đây là lý do tại sao họ đã có được một vị trí nổi bật trong các ngành công nghiệp.
– Tính cạnh tranh ngày càng cao trong ngành công nghiệp ngày nay đòi hỏi các sản phẩm chất lượng cao và phù hợp nhất với giá cả cạnh tranh. Để giải quyết thách thức này, nhiều ngành công nghiệp xem xét các thiết kế sản phẩm mới khác nhau và các kỹ thuật sản xuất tích hợp song song với việc sử dụng các thiết bị tự động.
– Một trong những động thái đáng chú ý và có ảnh hưởng để đạt được các giải pháp cho thách thức nêu trên là tự động hóa công nghiệp. Tự động hóa công nghiệp tạo điều kiện để tăng chất lượng sản phẩm, độ tin cậy và tốc độ sản xuất đồng thời giảm chi phí sản xuất và thiết kế bằng cách áp dụng các công nghệ và dịch vụ mới, sáng tạo và tích hợp.
– Tự động hóa tiến thêm một bước nữa là cơ giới hóa sử dụng một cơ chế máy móc cụ thể hỗ trợ người vận hành thực hiện một nhiệm vụ. Cơ giới hóa là hoạt động thủ công của một công việc sử dụng máy móc được hỗ trợ phụ thuộc vào việc ra quyết định của con người. Mặt khác, tự động hóa thay thế sự tham gia của con người bằng việc sử dụng các lệnh lập trình logic và máy móc mạnh mẽ
– Tự động hóa công nghiệp là việc sử dụng các hệ thống điều khiển , chẳng hạn như máy tính hoặc rô bốt và công nghệ thông tin để xử lý các quy trình và máy móc khác nhau trong một ngành công nghiệp để thay thế con người. Đó là bước thứ hai vượt ra ngoài cơ giới hóa trong phạm vi công nghiệp hóa.
– Tự động hóa công nghiệp là sự thay thế máy tính và máy móc cho suy nghĩ của con người. Từ Automation có nghĩa là ‘ tự ra lệnh’ hoặc ‘một cơ chế tự di chuyển ‘ bắt nguồn từ các từ Hy Lạp Auto và Matos , trong đó auto có nghĩa là tự trong khi Matos có nghĩa là di chuyển .
– Nói một cách ngắn gọn, tự động hóa công nghiệp có thể được định nghĩa là việc sử dụng các công nghệ tập hợp và các thiết bị điều khiển tự động giúp vận hành và điều khiển tự động các quy trình công nghiệp mà không cần sự can thiệp đáng kể của con người và đạt được hiệu suất vượt trội hơn so với điều khiển bằng tay. Các thiết bị tự động hóa này bao gồm PLC, PC, PAC, v.v. và công nghệ bao gồm các hệ thống truyền thông công nghiệp khác nhau.
– Tự động hóa trong công nghiệp trên tiếng Anh là: ” Industrial automation“
2. Hệ thống phân cấp của một hệ thống tự động hóa công nghiệp:
– Các hệ thống tự động hóa công nghiệp có thể rất phức tạp về bản chất, có số lượng lớn các thiết bị làm việc đồng bộ với các công nghệ tự động hóa. Hình bên dưới mô tả sự sắp xếp phân cấp của hệ thống tự động hóa bao gồm các cấp phân cấp khác nhau.
– Mức độ trường: Đây là cấp thấp nhất của hệ thống phân cấp tự động hóa bao gồm các thiết bị hiện trường như cảm biến và thiết bị truyền động. Nhiệm vụ chính của các thiết bị hiện trường này là chuyển dữ liệu của các quá trình và máy móc lên cấp cao hơn tiếp theo để theo dõi và phân tích. Và nó cũng bao gồm việc kiểm soát thông số quá trình thông qua các bộ truyền động. Ví dụ, chúng ta có thể mô tả cấp độ này như mắt và cánh tay của một quá trình cụ thể.
– Cảm biến chuyển đổi các thông số thời gian thực như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức độ, v.v. thành tín hiệu điện. Dữ liệu cảm biến này tiếp tục được chuyển đến bộ điều khiển để theo dõi và phân tích các thông số thời gian thực. Một số cảm biến bao gồm cặp nhiệt điện, cảm biến tiệm cận, RTD, đồng hồ đo lưu lượng, v.v.
– Mức độ kiểm soát: Cấp độ này bao gồm các thiết bị tự động hóa khác nhau như máy CNC, PLC, v.v., thu nhận các thông số quá trình từ các cảm biến khác nhau. Bộ điều khiển tự động điều khiển các cơ cấu chấp hành dựa trên các tín hiệu cảm biến đã xử lý và chương trình hoặc kỹ thuật điều khiển.
– Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) là bộ điều khiển công nghiệp mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi nhất có khả năng cung cấp các chức năng điều khiển tự động dựa trên đầu vào từ các cảm biến. Nó bao gồm các mô-đun khác nhau như CPU, I / O tương tự, I / O kỹ thuật số và các mô-đun giao tiếp. Nó cho phép người vận hành lập trình một chức năng hoặc chiến lược điều khiển để thực hiện một số hoạt động tự động trên quy trình.
– Mức độ giám sát và kiểm soát sản xuất: Ở cấp độ này, các thiết bị tự động và hệ thống giám sát tạo điều kiện thuận lợi cho các chức năng điều khiển và can thiệp như Giao diện người máy (HMI), giám sát các thông số khác nhau, đặt mục tiêu sản xuất, lưu trữ lịch sử, thiết lập khởi động và tắt máy, v.v.
– Hầu hết, HMI của Hệ thống Kiểm soát Phân phối (DCS) hoặc Kiểm soát Giám sát và Thu thập Dữ liệu (SCADA)được sử dụng phổ biến trong cấp độ này.
– Thông tin hoặc cấp độ doanh nghiệp: Đây là cấp độ cao nhất của tự động hóa công nghiệp, quản lý toàn bộ hệ thống tự động hóa. Các nhiệm vụ của cấp độ này bao gồm lập kế hoạch sản xuất, phân tích khách hàng và thị trường, đơn đặt hàng và bán hàng, vv Vì vậy, nó giải quyết nhiều hơn các hoạt động thương mại và ít hơn với các khía cạnh kỹ thuật.
– Và mạng truyền thông công nghiệp cũng nổi bật nhất trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp truyền thông tin từ cấp này sang cấp khác. Vì vậy, chúng có mặt trong tất cả các cấp độ của hệ thống tự động hóa để cung cấp luồng thông tin liên tục. Mạng truyền thông này có thể khác mức này với mức kia. Một số mạng này bao gồm RS485, CAN, DeviceNet, Foundation Field bus, Profibus, v.v.
– Từ hệ thống phân cấp trên, chúng ta có thể kết luận rằng có luồng thông tin liên tục từ cấp cao đến cấp thấp và ngược lại. Nếu chúng ta giả định theo cách đồ họa này, nó giống như một kim tự tháp trong đó khi chúng ta đi lên, thông tin được tổng hợp và trong khi đi xuống, chúng ta sẽ có được thông tin chi tiết về quá trình.
3. Ưu điểm của tự động hoá:
– Để tăng năng suất: Tự động hóa nhà máy hoặc nhà máy sản xuất hoặc chế biến cải thiện tốc độ sản xuất thông qua việc kiểm soát sản xuất tốt hơn. Nó giúp sản xuất hàng loạt bằng cách giảm đáng kể thời gian lắp ráp trên mỗi sản phẩm với chất lượng sản xuất cao hơn. Do đó, đối với một đầu vào lao động nhất định, nó tạo ra một lượng lớn đầu ra.
– Để cung cấp chi phí hoạt động tối ưu: Tích hợp các quy trình khác nhau trong công nghiệp với máy móc tự động, giảm thiểu thời gian và công sức chu kỳ và do đó nhu cầu lao động của con người được giảm bớt. Do đó, đầu tư vào nhân viên đã được tiết kiệm nhờ tự động hóa.
– Để nâng cao chất lượng sản phẩm: Vì tự động hóa làm giảm sự tham gia của con người, khả năng xảy ra sai sót của con người cũng được loại bỏ. Tính đồng nhất và chất lượng sản phẩm với sự phù hợp cao hơn có thể được duy trì bằng tự động hóa bằng cách kiểm soát và giám sát thích ứng các quy trình công nghiệp trong tất cả các giai đoạn ngay từ khi sản phẩm ra đời cho đến khi sản phẩm cuối cùng.
– Để giảm kiểm tra định kỳ: Tự động hóa hoàn toàn làm giảm nhu cầu kiểm tra thủ công các thông số quy trình khác nhau. Bằng cách tận dụng các công nghệ tự động hóa, các quy trình công nghiệp sẽ tự động điều chỉnh các biến quy trình để đặt hoặc các giá trị mong muốn bằng cách sử dụng các kỹ thuật điều khiển vòng kín
– Để nâng cao mức độ an toàn: Tự động hóa công nghiệp làm tăng mức độ an toàn cho nhân viên bằng cách thay thế họ bằng các máy móc tự động trong điều kiện làm việc nguy hiểm. Theo truyền thống, rô bốt công nghiệp và các thiết bị rô bốt được thực hiện ở những nơi rủi ro và nguy hiểm như vậy.
4. Các loại hệ thống tự động hóa công nghiệp:
– Cố định hoặc tự động hóa khó: Loại tự động hóa này được sử dụng để thực hiện các hoạt động cố định và lặp đi lặp lại nhằm đạt được tốc độ sản xuất cao. Nó sử dụng mục đích đặc biệt hoặc thiết bị chuyên dụng để tự động hóa các hoạt động lắp ráp hoặc xử lý theo trình tự cố định. Một khi nó đã được sử dụng, tương đối khó thay đổi hoặc thay đổi thiết kế sản phẩm. Do đó, không linh hoạt trong việc cung cấp đa dạng sản phẩm, nhưng tăng hiệu quả với tốc độ sản xuất cao hơn và giảm chi phí đơn vị.
– Tính năng tự động hóa này phù hợp nhất cho quy trình sản xuất hàng loạt nơi khối lượng sản phẩm từ trung bình đến cao. Nhưng trong điều này, thật khó để thay đổi và cấu hình lại hệ thống cho một sản phẩm mới hoặc chuỗi hoạt động. Do đó, sản phẩm mới hoặc cấu hình lại trình tự hoạt động đòi hỏi một quá trình thiết lập lâu dài.
– Ví dụ về hệ thống tự động hóa này là máy móc được điều khiển bằng số, nhà máy giấy, nhà máy cán thép, rô bốt công nghiệp, v.v.
– Tự động hóa linh hoạt hoặc mềm: Hệ thống tự động hóa này cung cấp thiết bị điều khiển tự động mang lại sự linh hoạt tuyệt vời cho việc thực hiện các thay đổi trong thiết kế sản phẩm. Những thay đổi này có thể được thực hiện một cách nhanh chóng thông qua các lệnh được đưa ra dưới dạng mã do người vận hành.
– Sự tự động hóa này cho phép các nhà sản xuất sản xuất nhiều sản phẩm với các phạm vi khác nhau như một quá trình kết hợp kết hợp chứ không phải riêng biệt.
