اتوماسیون صنعتی - به همراه فیلم های آموزشی

اتوماسیون صنعتی

افزایش بازدهی در صنایع متوسط و سنگین و شاید با کمی اغراق “آینده صنعت” در دستان اتوماسیون و بخصوص نوع صنعتی آن می باشد، تکنولوژیی که پس از ظهور آن همچنان پر قدرت به سمت جلو می رود و گویا پایانی بر نوآوری های آن نیست.

توجه : کلیپ تصویری زیر که اتوماسیون را به خوبی تعریف می کند ، مشاهده نمایید :

داستان از رقابت شروع می شود؛ رقابت بین شرکت های صنعتی به قدری بالا گرفت که افزایش کمیت و کیفیت محصولات دیگر نمی توانست با استخدام بیشتر منابع انسانی بالاتر رود، به همین دلیل شرکت ها به دنبال راه حلی اقتصادی تر و البته دقیق‌تر از نیروی انسانی رفتند.

اگر این گذاره را همزمان کنیم با استفاده انبوه از مدارات رله کنتاکتوری در سال 1913 ( 1292 هجری شمسی ) علت رشد بی سابقه اتوماسیون در آنها سال ها به راحتی توجیه پذیر می شود.

یکی از صنایع پربازده در سال های 1903 تا 1916 ( 1282 تا 1295 هجری شمسی ) صنعت اتومبیل سازی درایالات متحده آمریکا می بود.

کارخانه اتومبیل سازی فورد

به همین دلیل تعجبی هم نداشت که شرکت های مطرح خودروسازی به فکر استفاده از اتوماسیون جهت تولید بیشتر بیافتند، در این میان شرکت فورد اقدام به تاسیس یک خط تولید نیمه اتوماتیک نمود که به نوعی آغازی بر استفاده از اتوماسیون در جهان یاد می شود. این کار باعث بهبود کیفیت و هم چنین تولید تعداد بیشتری محصول در زمان مشابه شد و کارایی شرکت فورد را به حداکثر رساند، پس از شرکت های آمریکایی نوبت به شرکت های آلمانی و پس از آنها ژاپنی بود تا با استفاده از اتوماسیون هرچند ابتدایی، انقلابی در استفاده بهینه از نیروی انسانی و کامیپوتر داشته باشند.

این روند تا به امروز ادامه داشته و البته درکنار تمام مزیت های آن مشکلاتی نیز به همراه دارد که در پایان به آن خواهیم پرداخت، حالا اجازه دهید بحث‌مان را به صورت تخصصی تر و با ورود به تعریف اساسی اتوماسیون آغاز نماییم.

اتوماسیون هوشمند شرکت BMW

اتوماسیون

اتوماسیون عبارت است از متصل کردن اجزای اطلاعاتی بخش های مختلف یک سازمان در قالب یک بستر نرم افزاری تا انتقال اطلاعات، آمارها و دستورالعمل ها به صورت کاملا یکپارچه و آسان، به گونه ای که تبادل، تنظیم و تصحیح اطلاعات درون سازمانی تسریع شود، صورت پذیرد.

نام دیگر اتوماسیون را می توان رباتیزه کردن نیز نامید که به معنای استفاده از ابزارهای کنترلی (مثلاً کامپیوتر) به منظور هدایت و کنترل ماشین آلات صنعتی و فرآیندهای تولید است. به صورت کلی اتوماسیون به بهره‌گیری از سامانه‌های کنترل (کنترل عددی، کنترل منطقی قابل برنامه‌ریزی، و دیگر سیستم‌های کنترل صنعتی)، مکانیکی، الکترونیکی و رایانه‌ها [ CAM, CAD, CAX ] برای پایش (کنترل) خط تولید گفته می‌شود، که هدف آن؛ کاهش نیاز به نیروی انسانی می باشد.

اتوماسیون یا مکانیزاسیون

مکانیزه کردن به معنی فراهم کردن متصدیان انسانی با ابزار و دستگاه‌هایی است که ایشان را برای انجام بهتر کارشان یاری می‌رساند. نمایان‌ترین و شناخته‌شده‌ترین بخش خودکارسازی (مکانیزاسیون)، ربات‌های صنعتی هستند.

Automation یک گام فراتر از مکانیزاسیون است. در مکانیزاسیون از مجموعه‌ای از تجهیزات مکانیکی استفاده می‌شود که برای انجام فعالیت مورد نظر، نیاز به کمک انسان خواهند داشت. اما از سوی دیگر اتوماسیون نقش انسان را در انجام فرآیند حذف کرده و آن را با برنامه‌ریزی‌های منطقی و دستگاه‌‌های هوشمند جایگزین کرده است. در اتوماسیون صنعتی، کامپیوتر و ماشین به جای انسان تفکر و تصمیم‌گیری خواهند کرد.

گذشته و حال اتوماسیون

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 Counter به تابلوهای کنترل حجم و زمان مونتاژ آن افزایش می یافت.

تابلوهای قدیمی تمام رله‌ای

ایراد فوق با در نظر گرفتن استهلاک و هزینه بالای خود و همچنین عدم امکان تغییر در عملکرد سیستم، باعث گردید تا از دهه 80 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 می‌گردد. به طور خلاصه سیستم های نوین اتوماسیون و ابزار دقیق مبتنی بر PLC در مقایسه با کنترل کننده های رله ای و کنتاکتوری قدیمی دارای امتیازات زیر می باشند:

• هزینه نصب و راه اندازی آنها پایین می باشد.
• برای نصب و راه اندازی آنها زمان کمتری لازم است.
• اندازه فیزیکی کمی دارند.
• تعمیر و نگه داری آنها بسیار ساده می باشد.
• به سادگی قابلیت گسترش دارند.
• قابلیت انجام عملیات پیچیده را دارند.
• ضریب اطمینان بالایی در اجرای فرآیندهای 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 پی ال سی (PLC) به سادگی میسر است.
• امکان کنترل از راه دور (به عنوان مثال از طریق خط تلفن یا سایر شبکه های ارتباطی) قابل حصول است.
• امکان اتصال بسیاری از تجهیزات جانبی استاندارد از قبیل چاپگر، بارکد خوان و… به PLC ها وجود دارد.

دلایل استفاده از اتوماسیون

قبل از اینکه به شکل تخصصی تری به موضوع اتوماسیون و زیرمجموعه های آن بپردازیم اجازه دهید باهم مزایا و معایب آن را برشماریم:

الف - افزایش بهره‌وری

با استفاده از اتوماسیون در خطوط تولید و با کنترل بهتر و دقیق‌تر بر فرآیند می توان نرخ تولید را به طور چشمگیری بهبود بخشید. در واقع زمان صرف شده به ازای تولید هر کالا کاهش خواهد یافت و در کنار آن کیفیت و دقت در تولید کالا افزایش خواهد یافت.

ب - کاهش هزینه تولید

ترکیب فرآیندهای مختلف در صنعت با استفاده از اتوماسیون همانطور که در بخش قبل ذکر شد زمان تولید را کاهش خواهد داد؛ در کنار این کاهش، نیاز به استفاده از انسان در طول فرآیند نیز کم رنگ‌تر می شود. لذا هزینه‌های ناشی از تولید کالا بدین صورت به شکل چشمگیری کاهش خواهد یافت.

ج - افزایش کیفیت کالا

از آن جائیکه استفاده از اتوماسیون دخالت انسان در فرآیند را کاهش خواهد داد، احتمال وقوع خطاهای انسانی نیز به حداقل خواهد رسید. بدین ترتیب کالاهای تولید شده با استفاده از عملکرد تجهیزات اتوماسیون و بازدید دقیق و کنترل آن‌ها از مرحله طراحی تا ساخت، دارای کیفیت بسیار بهتری نسبت به قبل خواهند بود.

د - افزایش امنیت

اتوماسیون صنعتی با جایگزین کردن ماشین‌های صنعتی با انسان‌ها از حضور انسان در محیط‌های خطرناک جلوگیری کرده و بدین ترتیب امنیت محیط کار را بالا خواهد برد.

موارد بالا را می توان کلیدی ترین ویژگی اتوماسیون دانست که تا قبل از آن عملا با روش های سنتی قابل دستیابی نمی بودند، با این حال اتوماسیون مزایای و البته معایب دیگری نیز دارد که باهم آنها را نیز مرور خواهیم نمود.

مزایای اتوماسیون

• افزایش تولید
• کاهش هزینه‌ی اپراتوری
• رفع مشکل کمبود نیروی متخصص
• انتقال نیروی کار به سمت کارهای خدماتی
• کاهش انبارهای موقت
• کمک به نظارت از راه دور
• تکرار پذیری فعالیت ها و فرآیندها
• افزایش توان و بهره وری واحدهای صنعتی
• بهبود برهم کنش با سیستم های بازرگانی
• کاهش ضایعات یا همان پسماندهای تولید
• کنترل کیفیت دقیق‌تر
• انجام کارهایی که فراتر از توانایی‌های بشر است، مانند حمل بارهای بسیار سنگین، اشیاء خیلی بزرگ، خیلی داغ یا خیلی سرد یا مواد مورد نیاز به چیزهایی بیش از حد سریع یا بیش از حد آهسته‌است.
• بهبود اقتصاد: گاهی اوقات و برخی از انواع اتوماسیون، اقتصاد سازمان‌ها، جامعه، و بسیاری از انسان‌ها را بهبود می‌بخشد؛ برای مثال، وقتی که تشکیلاتی اقتصادی سرمایه‌گذاری در فن‌آوری‌های اتوماسیون خود را بهبود می‌بخشد یا هنگامی که یک ایالت یا دولت به واسطه اتوماسیون درآمدها را افزایش می‌دهند (مانند آلمان یا ژاپن در قرن ۲۰ام) یا زمانی که انسان از اینترنت استفاده می‌کند، که به نوبه خود استفاده از ماهواره‌ها و سایر موتورهای خودکار را شامل می‌شود.

معایب اتوماسیون

• کاهش نیروی کار و افزایش بیکاری
• هزینه‌های اولیه بالای پیاده سازی اتوماسیون

انواع فرآیند در اتوماسیون

به صورت کلی در اتوماسیون شاهد دو فرآیند هستیم، این دو فرآیند عبارتند از:

• گسسته
• پیوسته

اتوماسیون با رعایت بهداشت در صنعت غذا

تنها تفاوت میان این دو سبک کاری، قدرت انعطاف پذیری بالای مدل گسسته می باشد به این شکل که می توان در یک روز چند شیفت کاری کاملا متفاوت را در یک کارگاه، کارخانه، واحد تولیدی و… پیاده سازی نمود.

به عنوان مثال در کارخانه ایران خودرو گاهی نیازی است که خط تولیدی محصول x به محصول y به مدت کوتاهی قرض داده شود تا کارخانه مذکور بتواند پاسخگوی نیاز مشتریان محصول y باشد به این شکل با استفاده از یک اتوماسیون گسسته می توانیم در یک خط تولیدی شاهد تولید انواع محصولات متفاوتی از هم باشیم .

فرآیندهای پیوسته : پالایش، پتروشیمی، شیمیائی، غذائی و …

فرآیندهای گسسته : خودرو، الکترونیک، لوازم خانگی و …

انواع سیستم های اتوماسیون صنعتی

پس از اینکه شما فرآیند مدنظرتان را مشخص نمودید نوبت به تعیین نوع سیستم می رسد که باید از میان؛ اتوماسیون سخت یا ثابت، اتوماسیون قابل برنامه ریزی و اتوماسیون نرم یا انعطاف پذیر، یکی را با توجه به ویژگی هایشان که در ادامه به صورت مفصل توضیح داده خواهد شد انتخاب نمایید.

الف - اتوماسیون سخت یا ثابت

این نوع از اتوماسیون برای اجرای عملیات های ثابت و تکرارپذیر مورد استفاده قرار می گیرد تا به نرخ تولید بیشتری دست یابند. اتوماسیون ثابت با هدف مشخص یا تجهیزات اختصاصی به منظور اتوماتیک نمودن رشته ای از عملیات های ثابت مونتاژ یا پردازش مورد استفاده قرار می گیرد. با به کارگیری این نوع از اتوماسیون تغییر یا تنوع طراحی محصول کار نسبتا دشواری خواهد بود. بنابراین این اتوماسیون در ارائه انواع محصول سخت و غیرقابل انعطاف مورد استفاده قرار می گیرد ولی کارآیی را با میزان تولید بیشتر و کاهش هزینه واحد، افزایش می دهد.

ب - اتوماسیون قابل برنامه ریزی

در این اتوماسیون یک طبقه خاص از محصول تغییر می کند و یا ممکن است عملیات مونتاژ یا پردازش با اصلاح برنامه کنترل در تجهیزات خودکار تغییر کند.

این نوع اتوماسیون بهترین گزینه برای فرآیند تولید دسته ای است که حجم تولید آن از متوسط تا زیاد است. ولی در این اتوماسیون تغییر و تنظیم مجدد سیستم برای محصول جدید یا دنباله ای از عملیات ها کار دشواری است. زیرا ورود محصول جدید یا تنظیم مجدد عملیات ها نیازمند طی یک عملیات اصلاحی طولانی است. از نمونه های کاربردی این اتوماسیون می توان به؛ دستگاه های کنترل شمارشی، ماشین کاغذ، ماشین لوله فولادی، روبات های صنعتی و … اشاره کرد.

ج - اتوماسیون نرم یا انعطاف پذیر

این سیستم اتوماسیون، تجهیزات کنترل اتوماتیکی ارائه می کند که از انعطاف پذیری بالایی برای ایجاد تغییرات در طراحی محصول برخوردارند. این تغییرات به سرعت از طریق دستوراتی که در غالب کد از سوی اپراتور انسانی ارائه می شوند قابل اجرا هستند.

این اتوماسیون به تولیدکنندگان اجازه می دهد چندین محصول با محدوده های مختلف تولید کنند و از روشی ترکیبی به جای تولید جداگانه بهره ببرند. برخی از نمونه های این سیستم اتوماسیون عبارتند از:

 1- وسایل نقلیه خودکار 

2- اتومبیل ها 

3- ماشین چندمنظوره CNC.

سلسله مراتب سیستم اتوماسیون صنعتی

سیستم های اتوماسیون صنعتی می توانند ذاتا بسیار پیچیده بوده و دارای تعداد زیادی از دستگاه های مشغول به کار در اتوماسیون باشند، در ادامه به بررسی سطوح سلسله مراتب سیستم اتوماسیون طبق تصویر زیر می پردازیم که اغلب در تمام اتوماسیون ها رعایت می شود.

سلسله مراتب در اتوماسیون صنعتی

سطح میدانی یا پایه (Field Level)

این قسمت پایین‌ترین سطح از یک سیستم اتوماسیون است که شامل تجهیزات میدانی از جمله سنسورها و عملگرها می باشد، وظیفه اصلی این بخش از سیستم، انتقال اطلاعات فرآیندها و ماشین‌ها به سطح بالاتر برای مانیتور کردن و تحلیل اطلاعات است.

سنسورها داده‌های واقعی و مبتنی بر زمان همانند دما، فشار، جریان، سطح و … را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند ، اطلاعات دریافتی توسط سنسور برای تحلیل و انجام دستورهای لازم به قسمت بالادست منتقل خواهد شد.

از سوی دیگر عملگرها سیگنال‌های الکتریکی دریافت شده توسط کنترلرها را به کار مکانیکی تبدیل خواهند کرد. 

توجه : ولوهای کنترل جریان، سلنوئید ولوها، رله‌ها، موتورهای الکتریکی و سروموتورها نمونه‌هایی از عملگرها در سیستم اتوماسیون هستند.

سطح نظارت و کنترل تولید (Supervising and Production Control Level)

در این قسمت دستگاه‌های اتوماتیک و سیستم‌های مانیتورینگ، عمل کنترل را تسهیل کرده و فرآیندها را در قالبی که برای انسان قابل تشخیص باشد، نمایش می‌دهند که این کار توسط (HMI (Human Machine Interface صورت می‌پذیرد، از طریق HMI پارامترهای مختلف، آرشیو اطلاعات، روشن و خاموش کردن دستگاه‌ها قابل مشاهده و کنترل است.

سطح کنترل (Control Level)

این بخش شامل دستگاه‌های اتوماسیون مختلف از جمله ماشین‌های CNC، PLCها و … می باشد که اطلاعات را از حسگرها گرفته و پردازش می‌کند، کنترلرهای اتوماتیک با توجه به این اطلاعات دریافتی، عملگرها را برای انجام فعالیت مورد نیاز، راه انداخته و فرمان لازم را به آن‌ها خواهند داد.

PLC از جمله کنترلرهای قوی و دقیقی است که به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. PLC قادر است تا فرمان‌های کنترلی را بر اساس ورودی‌ای که از سنسورها می‌گیرد ارسال کند. 

PLC شامل ماژول‌های مختلفی از جمله I/O دیجیتال ، I/O آنالوگ ، CPU و  ماژول‌های ارتباطی است. PLC این قابلیت را دارد که توسط کاربر برنامه‌ریزی شده و اعمال خواسته شده را مطابق انتظار انجام دهد.

سطح اطلاعات (Information Level)

این بخش، مهم‌ترین بخش اتوماسیون صنعتی است که کل سیستم اتوماسیون را تحت کنترل قرار می‌گیرد، وظیفه این قسمت برنامه‌ریزی تولید، تحلیل بازار و مصرف‌کنندگان، سفارشات، فروش و … است، لذا در این بخش، بیشتر از جنبه‌های تخصصی به مسائل تجاری اهمیت داده خواهد شد.

همچنین شبکه‌های ارتباطی اتوماسیون از بخش‌های مهم و جدایی ناپذیر این سیستم هستند که ارتباط بین تمام سطوح از این طریق برقرار می‌شود ، سیستم‌های ارتباطی در تمام سیستم‌های اتوماسیون حضور دارند ، این سیستم‌ها می‌توانند در هر سطحی متفاوت ظاهر شوند، برخی از این سیستم‌های ارتباطی عبارتند از: RS485، CAN، DeviceNet، Foundation Field Bus، Profibus و ….

ابزارهای شاخص در اتوماسیون

حقیقت این است که اتوماسیون از خود چیزی برای ارائه ندارد و درواقع با گردهم آمدن برخی از ابزارها و ایجاد یک ارتباط زنده و موثر در میان‌شان می توانیم شاهد یک اتوماسیون کاملا حرفه‌ای باشیم، این ابزارهای شاخص عبارتند از؛

• ANN - شبکه عصبی مصنوعی
• HMI – رابط انسان و ماشین
• DCS - سیستم کنترل توزیع‌شده
• SCADA – سامانه‌های کنترل سرپرستی و گردآوری اطلاعات
• PLC - کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی
• PAC – کنترل‌کننده خودکار قابل برنامه‌ریزی
• machine vision & image processing - سیستم‌های مبتنی بر بینایی ماشین و پردازش تصویر
• Instrumentation - ابزار دقیق
• motion control - کنترل حرکت
• Robotics - رباتیک

اجزاء کنترل در یک سیستم اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی برای رسیدن به اهداف خود در قسمت کنترل از یک سری تجهیزات خاص به دفعات زیاد استفاده می کند، این موارد عبارتند از؛ اندازه‌گیرها، کنترل کننده‌ها و محرک‌ها که در ادامه مختصراً شرح داده خواهند شد.

تجهیزات مورد استفاده در اتوماسیون : 

اندازه‌گیرها ؛

اندازه‌گیرها در واقع چشم سیستم‌های کنترل محسوب می‌شوند و با کمی سازی مقادیر فرآیندی، کنترل کننده را از وضعیت موجود در فرآیند آگاه ساخته و در نتیجه کنترل کننده فرمان مورد نیاز را به محرک جهت کنترل فرآیند و رسیدن به نقطه تنظیم مورد نظر ارسال می‌نماید. هر دستگاه اندازه‌گیری شامل سه جزء اساسی سنسور، ترانسدیوسر و ترانسمیتر می‌باشد.

سنسور (Sensor)؛

سنسور قطعه‌ای است که به پارامترهای فیزیکی نظیر حرکت، حرارت، نور، فشار، الکتریسیته، مغناطیس و دیگر حالات انرژی حساس است و در هنگام تحریک آنها از خود عکس العمل نشان می‌دهد و برای این عکس العمل نیاز به انرژی خارجی ندارد.

توجــه : در صفحات قبل وبلاگ ، به طور مفصل و کامل درمورد سنسورها ، توضیح و آموزش داده ایم .

سنسور PT100  -  دماسنج

ترانسدیوسر (Transducer)؛

ترانسدیوسر قطعه‌ای است که وظیفه تبدیل حالات انرژی به یکدیگر را برعهده دارد، سنسور، پارامتر مورد اندازه‌گیری را به ترانسدیوسر تحویل می‌دهد، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال قابل درک برای کنترلر تبدیل می‌کند لذا برای انجام این تبدیل نیاز به یک منبع انرژی خارجی دارد.

ترانسمیتر (Transmitter)؛

ترانسمیتر وسیله‌ای است که یک سیگنال خروجی ترانسدیوسر را به سیگنال استاندارد قابل انتقال تبدیل می‌نماید، از معروفترین استانداردهای ترانسمیترها می‌توان به استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی آمپر و ۰ تا ۱۰ ولت اشاره نمود.

ترانسمیتر فشــار

کنترل کننده :

قسمت دوم ابزاردقیق بخش کنترل می‌باشد، کنترل عبارتست از سوق و نگهداری یک یا چند فرآیند به وضعیت یا وضعیت‌های مطلوب یا مورد نظر. 

این مفهوم در برگیرنده کنترل کمی، کیفی، حفظ ایمنی و محیط زیست می‌باشد که اهداف اساسی کنترل می‌باشند.

محرک‌ها :

محرک‌ها ادواتی هستند که سیگنال خروجی را از قسمت کنترل کننده گرفته و متناسب با این سیگنال‌ها عمل می‌کنند، از عمده ادوات خروجی می‌توان به شیرهای کنترل و الکتروموتورها اشاره کرد، این ادوات با عملکرد خود باعث کنترل پارامترهای اندازه‌گیری شده در مقدار مطلوب و مورد نظر می‌شوند.

مهمترین کاربرد اتوماسیون

تاکنون به موارد بسیار زیادی در رابطه با کاربرد و مزیت استفاده از اتوماسیون اشاره کرده ایم.

توجه : از دید کاربردی ، بیشترین عملکرد مثبت را در یک سیستم کاملاً مستقل " مانیتورینگ " ایفا می کند . 

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.

مانیتورینگ

مانیتورینگ 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 لحظه ای 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 پروسه های تولید با استفاده از ابزارهای گرافیکی مناسب
• تغییر و اصلاح Set Point ها حین اجرای پروسه تولید
• امکان تغییر برخی از فرآیندهای 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 …

اتوماسیون و امنیت شغلی

بااینکه اتوماسیون امکان اجرا و پیاده سازی برخی از فعالیت هایی که ممکن است به شدت برای انسان ها مضر باشد را فراهم می کند ، ولی باعث کاهش استفاده از نیروی انسانی در صنایع و شغل های کم خطر نظیر بسته بندی، توزیع درون کارخانه ای، کنترل و … نیز می گردد.

آینده اتوماسیون

سرعت رشد تکنولوژی به قدری بالاست که عملا نمی توان آینده را پیش بینی نمود، با این حال با توجه به مسیر مشخص اتوماسیون می توان چشم اندازی برای آن متصور شد .

آینده اتوماسیون قطعاً در خانه خواهد بود

در سال‌های آینده قطعا شاهد کارخانه هایی خواهیم بود که در آنها دیگر خبری از انسان و نیروی کار زنده نخواهد بود، در این کارخانه ها تمامی فرآیندهای تولید به وسیله ماشین های هوشمند در بهترین و بالاترین سطح کیفیت تولید و در نهایت در مارکت ها توزیع خواهند شد، روشی که در آن انسان تنها از راه دور باید نظارگر تولید باشد، این همان بخش بسیار مهم مانیتورینگ در اتوماسیون بوده که با استفاده از آن می توان کارخانه های بسیار بزرگی را در زمین‌های کم ارزش که حضور انسان در آنها مشکل می باشد، دایر نمود.

توجــه : در حال حاضر چنین کارخانه هایی وجود دارد ، که به آن lights-out factories  می گویند .

کارخانه های چراغ خاموش

به دلیل اینکه عملا نیازی به حضور انسان در این کارخانه ها نیست به آنها “lights-out factories” می گویند، هرچند که در واقعیت ممکن است این کارخانه های چراغ داشته باشند!.

یکی از شرکت های پیشرو در این زمینه شرکت ژاپنی FANUC می باشد، FANUC در سال 2001 کارخانه چراغ خاموش خود را جهت تولید PLC راه اندازی کرده است، این کارخانه بدون نیاز به سوپروایزر و به صورت 24 ساعته در حال تولید PLC می باشد.

کارخانه شرکت مطرح فیلیپس در هلند نیز برای تولید ریش تراش های خود از کارخانه های چراغ خاموش با بهره گیری از 128 ربات کاملا هوشمند و تنها با داشتن 9 کارمند در خط پایانی، جهت تست نهایی محصول استفاده می کند.

برای درک بهتر عملکرد یک کارخانه چراغ خاموش در ادامه ویدیویی از شرکت Ocado (واقع در انگلستان) که در زمینه سوپرمارکت آنلاین فعالیت می کند قرار داده ایم، در این ویدیو هزاران روبات مسئول تهیه سبدهای خریداران و بسته بندی آنها می باشند، تمامی این ربات های هوشمند با استفاده از تکنولوژی 4G با یکدیگر در تماس می باشند.

همانطور که مشاهده نمودید سرعت تکنولوژی به قدری بالاست که عملا نمی شود آن را پیش بینی کرد ولی همواره افرادی خوش ذوق و با فکر باز وجود دارند که می توانند آینده را به نحوه‌ی زیبا پیش بینی یا رقم بزنند.

منـــابع :

طراحی پروژه کنترل دمای آب استخر - PLC , S7-300 , Simatic Manager به همراه فیلم آموزشی

توجــه : می خواهیم برنامه یک پروژه واقعی را طراحی  کرده و در محیط نرم افزار Simatic Manager آن را ،  اجرا کنیم .

پروژه کنترل دمای آب یک استخر می باشد ، که قسمت های مختلف  پروسه را در شکل زیر مشاهده می کنید :

توجــه : همانطور که در شکل فوق ، مشاهده می کنید ، سنسور S1  تعیین سطح آب استخر را اعلام می کند و بعد از آنکه این سنسور ، فعال شد و اعلام کرد که آب در استخر وجود دارد ، سیستم روشن می شود و Pump1 ، آب را از استخر می کشد و از مبدل حرارتی ( Heat_Exchange ) و صافی ( Filter ) عبور داده و مجدد ، آب را به استخر بر می گرداند .

بویلر به طور مستقل کار می کند و دمای آب بویلر روی 90^oC تنظیم می باشد.

 سنسور RTD دمای آب استخر را که به طور پیش فرض روی 28 درجه سانتی گراد ( Set_Point=28^oC ) تنظیم شده  است ، اندازه گیری می کند ، درصورتیکه دما از 28^oC کمتر شود ، آنگاه Pump2 روشن شده و آب خروجی بویلر را وارد سیستم می کند و از مبدل حرارتی  ( Heat_Exchange ) , عبور میدهد تا دمای آب مجدد از 28^oC بیشتر شود ، در این حالت ، اگر سنسور ، RTD  ، دمای آب استخر را  بیشتر از 28 درجه سانتیگراد را اندازه‌گیری کند ، آنگاه  Pump2  خاموش می شود و این روند به همین صورت ادامه پیدا می کند .

توجــه مهم : آب خروجی از بویلر که دمای آن زیاد است با آب استخر برخورد نمی کند و فقط در مبدل حرارتی به دلیل آنکه لوله های زیادی وجود دارد و آب گرم بویلر، توسط پمپ شماره2 ،  با عبور از لوله های مبدل حرارتی ، گرمای خود را به لوله های آب سردی که از استخر می آید ، می دهد ، درنتیجه تبادل حرارتی صورت می گیرد .

نکتــه : در این پروسه ، پاسخ سیستم کند است ، یعنی اگر دمای آب استخر 26^oC باشد ، یعنی فقط 2^oC کمتر از مقدار تعیین شده ( Set_Point = 28^oC ) باشد ، باید مقدار زیادی از آب استخر از تبادلگر حرارتی عبور کند تا دمای آب استخر ، افزایش یابد ، لذا پاسخ سیستم کند است و نیازی به سیستم های دیگر کنترل مانند PID _ Controller نداریم .

توجه : در  زیر ، تعریف متغیرها ، ورودی ها و خروجی ها را داریم و آنها را تحلیل می کنیم :

*** پیکربندی سخت افزار در Simatic Manager : 

*** آدرس  کارت DI / DO :

*** مشخصات و آدرس کارت AI :

*** جدول Symbol  Table و تعیین آدرس های سمبلیک برای متغیرها ، ورودی ها و خروجی های برنامه : 

***ایجاد  دیتا بلاک Data Block ( DB1 ) برای  تعریف Set_Point :

*** برای اینکه PLC هردفعه به DB1 مراجعه نکند ، اطلاعات آن را به OB100 که جزو OBهای راه‌اندازی است ، منتقل می کنیم ، تا در ابتدای اجرای پروژه PLC  اطلاعات آن را بخواند و اجرا کند:

توجــه مهم : علاوه بر فانکشن های سیستمی ( SFC  ) ، خانواده ای از فانکشن ها با عنوان IEC   Function  Blocks وجود دارند که بسیاری از عملیات های پیچیده را ساپورت می کنند ، این فانکشن ها به چهاردسته تقسیم می شوند :

1- Convert که تبدیلی را روی نوع دیتا انجام می دهند .

2- DT که برای عملیات مقایسه تاریخ و زمان بکار می رود .

3- String که برای عملیات روی String کاربرد دارد .

4- Floating  Point  Math برای عملیات روی متغیرهای اعشاری و 32 بیتی ، بکار می رود .

در برنامه پروژه کنترل دمای آب استخر در Network1 در بلاک OB1  از این دسته از فانکشن ها که از نوع Convert می باشد ، برای مقیاس اندازه گیری سنسور RTD ، استفاده می گردد ، به طوریکه در قسمت Program Element ، قسمت منوی درختی Libraries  و سپس قسمت Standard  Library و بعد قسمت TI-S7  Converting  Blocks را انتخاب کرده و درنهایت فانکشن FC105 را انتخاب می کنیم ، مانند شکل های زیر :

*** OB1  را ایجاد می کنیم و برنامه اصلی پروژه را در آن طراحی می کنیم :

*** حالت های مختلف Simulation را در شکل های زیر مشاهده می کنید ( آدرس ورودی ها و خروجی ها را از جدول Symbol Table پیدا کنید )  : 

در شکل زیر ، سنسور S1 فعال و شستی استارت فشرده شده در نتیجه Pump1  ,  Boiler  و Pump2 روشن شده اند :

درشکل زیر ، دما توسط RTD_Scale  مقدار 29^oC اندازه گیری شده درنتیجه Pump2 خاموش شده است :

در شکل زیر ، دما توسط RTD_Scale  مقدار 27^oC اندازه گیری شده درنتیجه Pump2 روشن شده است :

در شکل زیر ، شستی استپ فشرده شده و Pump1  ,   Boiler  و Pump1 خاموش شده‌اند :

*** برنامه را Monitoring می کنیم ، تا حالت های ورودی و خروجی را بهتر مشاهده کنیم :

فیلم آموزشی طراحی پروژه کنترل دمای آب استخر توسط PLC   ,   STEP7-300 و نرم افزار Simatic Manager :

دستگاه مِگِر Megger ( تستر عایق Insulation tester ) به همراه فیلم‌های آموزشی

مِگِر Megger 

دستگاهی برای اندازه گیری مقاومت عایقی با اعمال ولتاژ بالا بطور مثال 1000V یا 1KV میباشد. 

تستر عایق  ( Insulation tester ) یا مگا اهم متر قادر به اندازه گیری مقادیر بالای مقاومت عایقی در حد گیگا و یا حتی ترا اهم میباشد. 

اندازه گیری این کمیت در تست عایقی کابلها ، تست کلیدها و سوئیچ ها ، موتورهای التریکی ، ترانسفورماتورها و... بسیار حائز اهمیت است.

توجه : در شکل زیر نمونه ای از کاربرد مِگِر یا Insulation tester را مشاهده میکنید :

توجـــه : نحوه عملکرد Megger بدین صورت است که با اعمال یک ولتاژ بالا همانند مولتی متر مقدار مقاومت را اندازه گیری میکند با این تفاوت که مقادیر بسیار بالای مقاومت را اندازه گیری میکند. نمونه هایی از ولتاژهای تست، 500V، 1000V، 2.5KV، 5KV و 10KV است.

توجــه : میگر (megger) وسیله ای است برای اندازه گیری مقاومتهای بسیار بزرگ (معمولاً تا 5000 مگا اهم) ، مانند مقاومت عایقی کابلهای قدرت و کنترل عایقی کابل در موارد اتصال زمین و غیره. 

توجــه : برای اندازه‌گیری چنین مقاومت‌هایی معمولاً به ولتاژ زیاد نیاز است ، در بعضی از این نوع دستگاه‌های اندازه‌گیری ، بین 100 ولت تا 10 کیلوولت است ، دستگاه مِگِر از یک دستگاه نسبت‌سنج تشکیل شده است . 

منبع ولتاژ مورد نیاز دستگاه ، معمولاً متناوب است و آن را به دو صورت ایجاد می‌کنند : 

روش اول : با استفاده از یک منبع تغذیه DC ، ولتاژ DC را به کمک اسیلاتور ( نوسان‌ساز ) تبدیل به ولتاژ AC می‌کنند و آنگاه به کمک ترانسفورماتور ، ولتاژ خروجی اسیلاتور را به هر مقدار دلخواه افزایش داده می‌شود .

روش دوم : به کمک یک ژنراتور ساده که محرک آن دست است ، ولتاژ Ac تولید می شود .

طریقه کار با Megger :

دقیقا ً‌همانند اندازه گیری معمولی مقاومت با این تفاوت که در نوع دستی ، توسط دسته ای که در بغل مگر است آنرا چرخانده ، که بدین ترتیب ژنراتوری به گردش در می آید ، در نتیجه ولتاژ تولید می شود که آن ولتاژ توسط ترانسفورماتورهای افزاینده ، افزایش یافته و سپس توسط یکسو کننده ها به ولتاژ مستقیم (DC) تبدیل می شود و مورد استفاده قرار می گیرد .

طریقه تشخیص سالم بودن Megger :

دسته ای را که در کنار مگر است می چرخانیم و دو سر سیم ها را با هم اتصال می دهیم ، اگر عقربه روی صفر قرار گرفت مگر ( Megger ) سالم است ،  برای تست آوومتر دو سر پراب آن‌را بهم وصل می کنیم و رنج را روی اُهم قرار می دهیم ، عقربه باید منحرف شود که در این صورت سالم است ، در مورد ولتمتر و آمپر متر باید با اندازه گیری ولتاژ و آمپرهای مشخص صحت آنرا تشخیص داد .

طریقه میگر زدن روی ماشین ها :

ابتدا لازم است اطمینان کامل از قطع برق حاصل کنیم و پس از آزمایش عدم وجود ولتاژ با رعایت کامل ایمنی توسط دو نفر مقاومت عایقی دستگاه‌ها اندازه گیری می شود .

طریقه استفاده از آمپر متر چنگکی  :

این نوع اختصاص به اندازه گیری جریان متناوب در هادی دارد ، بهتر است برای استفاده از این آمپر متر از وسایل ایمنی نظیر دستکش عایق استفاده کرد ، بدین ترتیب که با فشار دادن ضامن آمپر متر که معمولاً در دست قرار دارد ، دهانه آمپر متر باز می شود ؛ کابل هادی جریان را در داخل دو فک دهانه آمپر متر قرار داده و ضامن را رها میکنیم ( در بعضی جهت قرار گیری هادی در میان فک‌ها مهم است ) تا فکهای آمپر متر بسته شود و بدین ترتیب دو فک مانند حلقه ای دور کابل را می‌گیرند ، حال با عبور جریان از کابل عقربه آمپر متر منحرف و جریان گذرا از کابل را نشان می دهد.

             

تست وضعیت عایقی کابل یا وسایل الکتریکی :

در براثر تنش های مکانیکی، اضافه ولتاژها، عوامل محیطی مثل دما یا رطوبت، حضور مواد شیمیایی خورنده، عایق دچار آسیب میشود ، لذا باعث ایجاد خسارات جبران ناپذیری مثل آتش سوزی می گردد ، پس مسئولین بازرسی باید بصورت دوره ای عایق بودن تجهیزات را تست نمایند.

امروزه میگرهای موجود بصورت دیجیتالی میباشند در برخی مدل ها دارای حافظه داخلی یا دیتالاگر هستند که مناسب برای ذخیره اطلاعات تست شده میباشد. بطور مثال در تابلوسازی های برق، میگر دیتالاگر دار برای ثبت مقادیر عایقی تابلو مورد نیاز است. 

از دیگر ویژگی مگا اُهم متر ها اندازه گیری ولتاژ و مقاومت الکتریکی همانند یک مولتی متر برای تست برق دار بودن کابل یا تست اتصال کوتاه میباشد.

توجــه : برای آشنایی بیشتر با کاربرد میگر دیجیتال ، نمونه هایی از کاربرد این دستگاه بصورت عکس در ادامه، خدمتتان معرفی میگردد.

نحوه تست عایقی کابل ها

نحوه تست کابل های چند رشته ای

نحوه تست عایقی بوشینگ ترانس

نکته مهــم : قبل از اتصال میگر به بلوک مورد نظر، آن را de energized کنید ، به عبارت دیگر از برق یا منبع تغذیه جدا کرده و تخلیه الکتریکی کنید.

فیلم آموزشی کوتاه معرفی مِگِر Megger :

فیلم آموزشی کوتاه ، دستگاه Megger :

رله هوشمند PLC , LOGO Siemens و نرم افزار Soft Comfort به همراه فیلم آموزشی - قسمت4

توجه :  برنامه نویسی رله هوشمند لوگو با نرم افزار Soft Comfort  به زبان برنامه نویسی FBD ، را با یک مدار فرمان ساده ( راه اندازی دو الکتروموتور یکی پس از دیگری اتومات ) ،  انجام خواهیم داد .

مدار فرمان و قدرت راه اندازی دو الکتروموتور سه فازه به صورت یکی پس از دیگری به طور اتوماتیک :

برنامه راه اندازی دو الکتروموتور به صورت یکی پس از دیگری اتومات ، به زبان FBD در محیط Soft Comfort و مراحل مختلف Simulation :

برنامه راه اندازی دو الکتروموتور به صورت یکی پس از دیگری اتومات ، به زبان LAD در محیط Soft Comfort :

فیلم آموزشی برنامه نویسی رله هوشمند PLC     ,   LOGO!   Soft Comfort :

رله هوشمند PLC , LOGO! Siemens و نرم افزار Soft Comfort به همراه فیلم های آموزشی - قسمت3

PLC    ,   LOGO!   Siemens  و  نرم افزار Soft  Comfort

فیلم آموزشی رله هوشمند !LOGO  و استفاده از پنل لوگو جهت برنامه نویسی

فیلم آموزشی رله هوشمند !LOGO و نرم افزار Soft  Comfort