تجهیزات اتوماسیون صنعتی
در دنیای مدرن، اتوماسیون صنعتی تقریباً در همه زمینه‌ها و بخش‌های اقتصادی وجود دارد. سیستم‌ها و تجهیزات اتوماسیون صنعتی به تولید، مهندسی، ساخت و ساز، تولید برق و سایر فرآیندهایی که هسته اصلی اقتصاد را تشکیل می‌دهند اجازه می‌دهند تا با افزایش کارایی و بهره‌وری عمل کنند. اتوماسیون امروزه در حال گذراندن یک رونق توسعه بزرگ جدید است که توسط فناوری‌های نوآورانه مانند هوش مصنوعی (AI)، محاسبات ابری، داده‌های بزرگ، اینترنت اشیا (IoT) و… تقویت می‌شود.
مقاله امروز سپیانی اصول اتوماسیون صنعتی، از جمله اصول و مفاهیم اصلی آن، تجهیزات فن‌آوری که اتوماسیون مدرن امروزی را تامین می‌کند و کاربردهای آنها در محیط‌های صنعتی را پوشش می‌دهد.
مطالب مرتبط:
انجام پروژه های اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی چیست؟
برای درک اتوماسیون صنعتی و کاربردهای خاص آن، اجازه دهید ابتدا اتوماسیون را بعنوان یک مفهوم تعریف کنیم.
اتوماسیون: تعریف و معنا
اصطلاح “اتوماسیون” طیف گسترده‌ای از فناوری‌ها، روش‌ها و ابزارهای مورد استفاده برای کاهش مداخله انسان در فرآیندها را توصیف می‌کند و آنها را کارآمدتر، سریع تر، سازنده‌تر و بدون خطا می‌کند. اتوماسیون را می‌توان عملاً در تمام زمینه‌های زندگی ما یافت، که طیف وسیعی از کاربردها را در بر می‌گیرد، از ابزارهای مصرفی و لوازم خانگی گرفته تا سیستم‌های پیشرفته و پیچیده، نیرو دادن به وسایل نقلیه حمل و نقل مدرن مانند هواپیماها و کشتی ها، کارخانه‌ها و حتی راه‌حل‌های بانکی.
در اصل اتوماسیون را می‌توان با تعدادی از تکنیک‌ها و رویکردهای علمی – بطور عمده مکانیکی، هیدرولیک، الکتریکی و الکترونیکی، پنوماتیکی و کامپیوتری – که معمولاً بصورت ترکیبی استفاده می‌شوند، بدست آورد.
اتوماسیون صنعتی بعنوان یک مفهوم در درجه اول با اتوماسیون فرآیندهای صنعتی و ماشین آلات سروکار دارد. برای دستیابی به آن، ترکیبی از فناوری‌های اطلاعات، تجهیزات تخصصی (کنترل‌کننده‌های منطقی، ماژول‌های انواع مختلف و…) و ربات‌ها برای بهبود فرآیندهای تولید، کنترل کیفیت و پردازش مواد استفاده می‌شود. به جرات می‌توان گفت که امروزه اتوماسیون در همه جا در صنایع و زنجیره تامین وجود دارد. تصور کارخانه یا خط تولیدی از هر نوعی که از هیچ فناوری و ابزار اتوماسیون صنعتی استفاده نکند، سخت است.
دامنه کاربرد راه حل‌های اتوماسیون صنعتی همراه با قابلیت‌های در حال تکامل فناوری جدید به سرعت در حال رشد است. ابزارهای نرم افزاری، ماشین‌ها و ربات‌ها امروزه برای انجام تعداد فزاینده ای از وظایفی که در گذشته به صورت دستی انجام می‌شدند یا نیاز به نظارت و مداخله انسانی داشتند، استفاده می‌شوند.
هدف از اتوماسیون صنعتی چیست؟
اتوماسیون صنعتی برای اداره دنیای مدرن به روشی که ما می‌شناسیم ضروری است. استفاده از کامپیوترها، نرم افزارها، ربات ها، ماشین آلات پیشرفته و سیستم‌های کنترلی به ما این امکان را می‌دهد که تمامی فرآیندها را با کمترین زمان و تلاش اجرا کنیم و بطور کلی به افزایش مداوم بهره‌وری کلیه کارها منجر می‌شود. اتوماسیون اقتصاد را تقویت می‌کند و به آن اجازه می‌دهد تا رشد کند و رقابتی بماند و در عین حال برای شرکت‌ها در هر اندازه‌ای مزایای گرانبهایی را فراهم کند.
بر اساس مطالعه اخیر بازار اتوماسیون صنعتی، اندازه بازار جهانی اتوماسیون صنعتی در سال 2021 205.86 میلیارد دلار بود. پیش بینی می‌شود که در سال 2022 به 191.74 میلیارد دلار برسد. تحلیلگران انتظار دارند بازار اتوماسیون صنعتی با CAGR 9.2 درصد رشد کند. دوره 2021-2028، به 395.09 میلیارد دلار در سال 2029 می‌رسد.
حتما بخوانید:
بروزرسانی و نوسازی خطوط تولید صنعتی
8 نکته طلایی فرآیندهای اتوماسیون صنعتی
خودکارسازی یا اتوماسیون (Automation) خط تولید
انواع اتوماسیون صنعتی:
واضح است که مرتب کردن و درک همه این انواع فناوری‌های به هم پیوسته آسان نخواهد بود. بیایید این مسیر را با سازماندهی مناطق اتوماسیون صنعتی بر اساس انواع آغاز کنیم. یکی از رایج ترین و عمومی ترین روش‌های طبقه‌بندی سیستم‌های اتوماسیون صنعتی بر اساس نحوه به‌کارگیری آنها است.
اتوماسیون ثابت (سخت)
اتوماسیون ثابت، که اغلب به عنوان اتوماسیون سخت یا سفت و سخت نیز شناخته می‌شود، دائمی ترین و خاص ترین نوع سیستم‌های اتوماسیون صنعتی را توصیف می‌کند که معمولاً برای انجام یک فرآیند، وظایف یا مجموعه‌ای از وظایف طراحی شده‌اند و نمی توانند انجام دهند. این نوع اتوماسیون می‌تواند براحتی برای سایر کاربردها سازگار شود.
هنگامی که یک راه‌حل اتوماسیون ثابت پیاده‌سازی می‌شود، پیکربندی آن یا تغییر روشی که فرآیندها را مدیریت می‌کند، چالش برانگیز خواهد بود. به همین دلیل است که سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ثابت معمولاً در تولید انبوه و سیستم‌های جریان پیوسته برای خودکارسازی فرآیندهای غیر تغییر تکراری از همه نوع استفاده می‌شوند.
در ادامه چند نمونه از راه حل‌های اتوماسیون ثابت آورده شده است:
- تسمه نقاله خودکار
- خطوط مونتاژ در صنعت خودرو
- سیستم‌های انتقال مواد
- ماشینکاری خطوط انتقال
- ایستگاه‌های رنگ و پوشش
- دستگاه‌های جوش
اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی
اتوماسیون قابل برنامه ریزی حوزه‌ای از راه‌حل‌های اتوماسیون صنعتی را توصیف می‌کند که می‌تواند عملکردهای متعددی را انجام دهد و از طریق دستورات ارائه شده از طریق وارد کردن کد کامپیوتری در سیستم‌ها قابل کنترل است. اجزای اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی که بگونه‌ای طراحی شده‌اند که قابلیت تنظیم بیشتری نسبت به ابزارهای ثابت داشته باشند، بطور گسترده‌ای در سراسر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما امروزه بیشتر آنها را می‌توان در عملیات تولید متمرکز بر تولید کالاها بصورت دسته‌ای یافت. راه حل‌های اتوماسیون قابل برنامه ریزی امکان سفارشی سازی و تنظیم تجهیزات تولیدی را مطابق با الزامات هر محصول خاص می‌دهد.
نمونه‌هایی از اتوماسیون قابل برنامه‌ریزی عبارتند از:
- ماشین ابزار کنترل عددی کامپیوتری (CNC)
- کنترل کننده‌های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)
- سیستم‌های کنترل کیفیت مبتنی بر بینایی ماشین
- ربات‌های صنعتی
- انواع سیستم‌های تولید خودرو و ماشین آلات
اتوماسیون انعطاف پذیر (نرم)
اتوماسیون انعطاف پذیر، که گاهی اوقات به آن اتوماسیون نرم نیز می‌گویند، شامل سیستم‌های اتوماسیون صنعتی کنترل شده با کامپیوتر و راه حل‌های نرم افزاری است که برای اتصال، تنظیم کنترل و اندازه‌گیری توالی عملیات ماشین‌ها و تجهیزات مختلف و همچنین کارگران انسانی طراحی شده‌اند.
در ادامه چند نمونه از اتوماسیون انعطاف پذیر آورده شده است:
- ربات‌ها و دستگاه‌های رباتیکی که می‌توانند برای انجام تعدادی فعالیت پیکربندی شوند
- ایستگاه‌های متحرک جوشکاری، رنگ آمیزی و پوشش
- سیستم‌های جابجایی مواد قابل تنظیم
- سایر ابزارهای صنعتی که بسیار متنوع و قابل تنظیم هستند
اتوماسیون یکپارچه
در اصل اتوماسیون یکپارچه که به آن اتوماسیون کاملاً یکپارچه نیز گفته می‌شود، آنچه را که اساساً بعنوان گام بعدی در تکامل سیستم‌های اتوماسیون تلقی می‌شود، توصیف می‌کند. اتوماسیون یکپارچه شامل راه حل‌هایی است که برای متمرکز کردن و خودکارسازی بیشتر استفاده از ابزارها و مدیریت فرآیندها به منظور دستیابی به حداکثر بهینه‌سازی و به حداقل رساندن نیاز به مشارکت انسانی طراحی شده است.
در ادامه چندین نمونه از سیستم‌های اتوماسیون یکپارچه آورده شده است:
- برنامه نویسی سیستم کنترل توزیع شده
- سیستم‌های برنامه ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر (CAPP)
- سیستم‌های اجرایی ساخت (MES)
- سیستم‌های کنترل خط تولید
- راه حل‌های یکپارچه سازی محیط فناوری اطلاعات و نرم افزار
- سیستم‌های تست فرآیند تولید
- سیستم‌های خودکار حمل مواد
- سیستم‌های مدیریت داده هماهنگ
- سیستم‌های ذخیره سازی و بازیابی خودکار
حتما بخوانید:
اتوماسیون فرآیند هوشمند (RPA) چیست؟
قطعات مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی:
طیف وسیعی از قطعات ضروری برای اتوماسیون عبارتند از:
- قطعات نوار نقاله
- اتصالات و کوپلینگ‌های یونیورسال
- اتصالات انتهایی
- ضربه‌گیرهای صنعتی
- واحدهای انتقال توپ
قطعات نوار نقاله
جابجایی خودکار مواد یکی از فرآیندهای اتوماسیون است که به عناصر ساختمانی قوی برای ایجاد برنامه‌هایی مانند سیستم‌های نوار نقاله، راه‌حل‌های انجام تجارت الکترونیک و مرتب سازی انبار نیاز دارد. طراحی این سیستم‌های ضروری به قطعات با کیفیت بالا بستگی دارد که ایمنی و امنیت در آنها گنجانده‌شده‌است. به همین دلیل است که مجموعه‌ای از اجزای ایده‌آل برای سیستم‌های نوار نقاله ایجاد می‌شود. این قطعات شامل قطعاتی مانند موارد زیر است:
- ریل و میله بست
- ریل‌ها و براکت‌ها راهنما
- براکت‌های نصب
- اتصالات اتصال
- سران پشتیبانی
- پایگاه‌های پشتیبانی
- چرخ‌های اسکیت
- لوله
حتما بخوانید: مقایسه برندهای دلتا، فتک و ال اس
از تسمه نقاله‌های ساختمانی، نقاله‌های گرانشی، نوار نقاله‌های ارتعاشی گرفته تا تسمه نقاله‌های متقاطع خودکار و مرتب کننده‌های تخت، کل فرآیند نصب به قطعات سخت و بادوام بستگی دارد. با استفاده از این اجزا، سیستم‌های نوار نقاله را می‌توان برای رفع نیازهای خاص کسب‌وکارها مهندسی کرد و اطمینان حاصل کرد که سیستم می‌تواند بارهای مورد انتظار را تحمل کند و مواد را با سرعت کارآمد حمل کند. براکت‌های نصب ریل راهنما در گزینه‌های ثابت یا قابل تنظیم موجود هستند که به کاربران اجازه می‌دهند پیکربندی‌های خود را برای برآورده کردن خواسته‌های مختلف سفارشی‌سازی و ایجاد کنند.
اتصالات و کوپلینگ‌های یونیورسال
اتصالات یونیورسال می‌توانند به عنوان کوپلینگ قدرت شفت بین دو عنصر چرخشی عمل کنند که حرکت را به راحتی در برنامه‌های غیر خطی مانند محورهای محرک منتقل می‌کند. این اتصالات فولادی با دو اتصالات انتهایی یوغی طراحی شده‌اند، با یک شفت متقابل اتصال که به آنها اجازه می‌دهد گشتاور و حرکت چرخشی را بین دو شفت ناهم تراز منتقل کنند.
اتصالات یونیورسال هنگام استفاده در ماشین آلات‌اتوماسیون مانند روبات‌های صنعتی، ابزارهای حفاری، پمپ‌های عمودی و آسیاب‌های نورد بسیار کارآمد هستند. این قطعات به طور گسترده در ماشین‌آلات کارخانه‌ای خودکار استفاده می‌شوند. می‌توانند طیف وسیعی از اتصالات و کوپلینگ‌ها را تامین کنند، که برای مهندسانی که به روبات‌ها یا راه‌حل‌های اتوماسیون استاندارد شده بزرگ‌تر خدمات می‌دهند، عالی است.
کوپلینگ‌های بلبرینگ ساده که به‌عنوان نسخه‌های تک اتصالی استاندارد یا نسخه‌های دو مفصلی موجود هستند، حداکثر RPM 1500 را ارائه می‌دهند. برای جلوگیری از سایش و خوردگی زودهنگام، اتصالات U یاتاقان ساده از فولاد آلیاژی 530M40 ساخته شده‌اند که بصورت موضعی سخت شده و در اطراف یاتاقان‌ها برای بهبود قابلیت کنترل گشتاور خود تمپر می‌شوند.
ضربه گیر صنعتی
کمک فنرهای صنعتی برای کمک به بهبود حمل و نقل خودکار مواد برای کاهش حرکت بارهای متحرک و به‌حداقل رساندن نیروی ضربه آنها طراحی شده‌اند. این کمک فنرهای بدون تعمیر و نگهداری نیز برای استفاده در حمل و نقل تجهیزات خط تولید مناسب هستند، جایی که کاهش آرام قطعات متحرک حیاتی است.
کمک فنرهای صنعتی برای کاهش سایش، کاهش نویز و افزایش عمر تجهیزات و در عین حال افزایش بهره‌وری ساخته شده‌اند. برای خطوط تولید بزرگ و با حجم بالا، کمک فنرهای قابل تنظیم یا جبران شونده می‌توانند به میزان قابل توجهی نویز در انبار را کاهش دهند که این امر بار را برای کارکنان طبقه پایینی که دائماً در معرض سطوح صدای مخرب هستند کاهش می‌دهد.
حتما بخوانید:
تجهیزات دست دوم برای خطوط تولید
طرح توجیهی اتوماسیون صنعتی خط تولید
ابزارهای متداول اتوماسیون صنعتی
اکثر فرآیندهای اتوماسیون صنعتی بر اصول و کنترل‌های اتوماسیون اساسی تکیه دارند. اولین گام، تجهیز عناصر منفرد یک فرآیند صنعتی به واحدهای ایستگاه کنترل اپراتور (OCS) است. در مثال تصفیه آب در بالا، واحدهای OCS را در پمپ‌های جداگانه یا شاید در ایستگاه‌های پمپاژ جداگانه پیدا خواهید کرد.
واحدهای OCS در طراحی سیستم کنترل نظارت و جمع آوری داده‌ها (SCADA) مجهز شده‌اند. همانطور که از نام آن پیداست، یک سیستم SCADA که بخوبی طراحی شده‌است، امکان نظارت بر ده‌ها یا حتی هزاران جزء منفرد را از یک مکان متمرکز می‌دهد. آنها همچنین امکان ادغام رابط‌های گرافیکی کاربر (GUI) را برای کنترل کاربر پسندتر فراهم می‌کنند.
بعبارت دیگر، SCADA هم یک ابزار (یا مجموعه‌ای از ابزارها) و هم یک تکنیک است که رابط کاربری گرافیکی، واحدهای OCS و کنترلرهای منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) را یکپارچه می‌کند تا امکان اتوماسیون گسترده یک بخش یا فرآیند معین را فراهم کند. از نظر طراحی، SCADA انعطاف‌پذیر است و می‌تواند برای تقریباً هر سناریویی، از اتوماسیون کامل یک نانوایی صنعتی گرفته تا یکپارچه‌سازی شبکه‌ای از ایستگاه‌های پمپاژ راه دور، طراحی شود.
SCADA را می‌توان به چند لایه تقسیم کرد:
- سطح 0 – دستگاه‌های موجود در این زمینه؛ سنسورهای دما و جریان، شیرها و کنترل‌های نازل و غیره
- سطح 1 – دستگاه‌های ورودی/خروجی (I/O) و مانیتورهای الکترونیکی مرتبط با آنها
- سطح 2 – رایانه‌های مرکزی که اطلاعات را از دستگاه‌های میدانی از طریق نمایشگر دستگاه جمع‌آوری کرده و در واحدهای OCS نمایش می‌دهند.
- سطوح 3-4 به برنامه ریزی تولید و خروجی گسترده تر، به جای نظارت مستقیم دستگاه مربوط می‌شود.
حتما بخوانید:
انجام پروژه های اتوماسیون صنعتی
جمع بندی:
در مقاله امروز سپیانی به تجهیزات و ابزار اتوماسیون صنعتی پرداختیم. مقاله را با معرفی انواع آن شروع کردیم و در ادامه تجهیزات و ابزار اتوماسیون صنعتی را مرور کردیم. چنانچه پس از مطالعه این مقاله سوال یا ابهامی در رابطه با تجهیزات و ابزارآلات اتوماسیون صنعتی دارید میتوانید بصورت رایگان از مشاوره متخصصین سپیانی کمک بگیرید. همچنین برای خرید دستگاه های ذکر شده و دیگر تجهیزات لازم و آگاهی از قیمت و مشخصات فنی آنها میتوانید به بخش فروشگاه ما مراجعه کنید. جهت کسب اطلاعات بیشتر همین الان از طریق واتساپ با ما در تماس باشید.
گروه صنعتی سپیانی آمادگی اتوماتیک کردن تمامی خطوط تولید شما کارفرمای عزیز را دارد. مهندسین مجرب تیم سپیانی با سابقه‌ای درخشان در این زمینه توانسته‌اند بیش از ده‌ها خط تولید را اتوماسیون کرده و نقش موثری در چرخیدن صنعت کشور داشته باشند.
