Automatització industrial: Què és? (Conceptes bàsics i tipus)

A causa dels ràpids avanços tecnològics, tots els sistemes de processament industrial, fàbriques, maquinària, instal·lacions d'assaig, etc., han passat de la mecanització a l'automatització. Un sistema de mecanització necessita la intervenció humana per operar la maquinària manegada manualment. A mesura que evolucionaven noves i eficients tecnologies de control, el control d'automatització informatitzat es va impulsar per la necessitat de precisió, qualitat, exactitud i rendiment elevats en els processos industrials.
L'automatització és un pas més enllà de la mecanització, que utilitza dispositius amb una alta capacitat de control per a processos de fabricació o producció eficients.

Què és l'automatització industrial

L'automatització industrial és l'ús de dispositius de control com ordinadors/PLCs/PACs, etc., per controlar processos i maquinària industrial eliminant la major part de la intervenció laboral possible i reemplaçant operacions d'ensamblat perilloses amb operacions automatitzades. L'automatització industrial està estretament vinculada a l'enginyeria de control.

L'automatització és un terme ampli que s'aplica a qualsevol mecanisme que es mou per si mateix o és autodirigit. La paraula 'automatització' prové de les paraules gregues antics Auto (que significa 'autònom') i Matos (que significa 'moure'). En comparació amb els sistemes manuals, els sistemes d'automatització ofereixen un rendiment superior en termes de precisió, potència i velocitat d'operació.

En el control d'automatització industrial, es poden detectar simultàniament un gran nombre de variables de procés com la temperatura, el flux, la pressió, la distància i els nivells de líquid. Totes aquestes variables s'adquireixen, processen i controlen mitjançant sistemes complexos de microprocessadors o controladors de processament de dades basats en PC.

Els sistemes de control són una part essencial del sistema d'automatització. Les diferents tècniques de control en bucle tancat asseguren que les variables de procés segueixin els punts de referència. A més d'aquesta funció bàsica, el sistema d'automatització utilitza altres funcions com el càlcul de punts de referència per als sistemes de control, l'inici o parada de la planta, la monitorització del rendiment del sistema, la planificació de l'equipament, etc. Els sistemes de control juntament amb la monitorització adaptada a l'entorn operatiu a l'indústria permeten un sistema de producció flexible, eficient i fiable.

El sistema automatitzat necessita productes d'hardware i software especialitzats per implementar sistemes de control i monitorització. En els últims anys, s'han desenvolupat diversos productes d'aquest tipus per part de diversos proveïdors que oferint els seus productes de software i hardware especialitzats. Alguns d'aquests proveïdors són Siemens, ABB, AB, National Instruments, Omron, entre d'altres.

Tips d'automatització industrial

L'automatització industrial és l'ús de sistemes assistits per ordinador i maquinària per operar diverses operacions industrials d'una manera ben controlada. Dependrà de les operacions involucrades, els sistemes d'automatització industrial es classifiquen principalment en dos tipus, anomenats automatització de plantes de procés i automatització de fabricació.

Automatització de plantes de procés

En les indústries de procés, el producte resulta de molts processos químics basats en alguns materials bruts. Algunes d'aquestes indústries són farmacèutiques, petroquímiques, cementera, paperera, etc. Així, la planta de procés total es automatitza per produir una qualitat més elevada, una producció més productiva i un control més fiable de les variables físiques del procés.

La figura anterior mostra la jerarquia del sistema d'automatització de procés. Consisteix en diversos nivells que representen components extensos en una planta de procés.

Nivell 0 o Planta: Aquest nivell consisteix en màquines que estan més properes als processos. En aquest, els sensors i actuadors s'utilitzen per traduir els senyals de les màquines i les variables físiques amb l'objectiu d'anàlisi i per produir els senyals de control.

Control de procés directe: En aquest nivell, els controladors automàtics i els sistemes de monitorització adquiren la informació del procés dels sensors i, corresponentment, activen els sistemes d'actuadors. Algunes de les tasques d'aquest nivell són-

• Adquisició de dades

• Monitorització de la planta

• Verificació de dades

• Control en bucle obert i tancat

• Informes

Control supervisori de la planta: Aquest nivell comanda els controladors automàtics establint objectius o punts de referència. S'assegura del control òptim dels equips de control. Algunes de les tasques d'aquest nivell són:

• Monitorització del rendiment de la planta

• Control òptim del procés

• Coordinació de la planta

• Detecció d'errors, etc.

Planificació i control de la producció: Aquest nivell resol problemes de presa de decisions com l'assignació de recursos, objectius de producció, gestió de manteniment, etc. Les tasques d'aquest nivell inclouen:

• Despatx de la producció

• Control d'inventaris

• Supervisió de la producció, informes de producció, etc.

Gestió de la planta: Aquest és el nivell més alt de l'automatització de la planta de procés. Es tracta més d'activitats comercials que tècniques. Les tasques d'aquest nivell inclouen-

• Anàlisi de mercat i clients

• Estadístiques de comandes i vendes

• Planificació de la producció

• Equilibri entre capacitat i comandes, etc.

Sistema d'automatització de fabricació

Les indústries de fabricació produeixen el producte a partir de materials utilitzant màquines/robòtica. Algunes d'aquestes indústries de fabricació inclouen la textil i la confecció, el vidre i la ceràmica, els aliments i les begudes, la fabricació de paper, etc. Les noves tendències en els sistemes de fabricació estan utilitzant sistemes d'automatització a cada etapa, com el manejament de materials, la maquinària, l'ensamblat, la inspecció i l'embalat. Amb els sistemes de control assistit per ordinador i els sistemes robòtics industrials, l'automatització de la fabricació es converteix en molt flexible i eficient.

La figura següent mostra la jerarquia del sistema d'automatització de fabricació, on tots els nivells funcionals s'automatitzen utilitzant diferents eines d'automatització.