Industrielle Automatisierung: Was ist das? (Grundlagen & Arten)
Aufgrund der rasanten Fortschritte in der Technologie haben sich alle industriellen Verarbeitungssysteme, Fabriken, Maschinen, Testanlagen usw. von der Mechanisierung zur Automatisierung entwickelt. Ein mechanisiertes System benötigt menschliche Eingriffe, um die manuell bedienbare Maschinerie zu betreiben. Mit der Entwicklung neuer und effizienter Steuerungstechnologien wird die computergesteuerte Automatisierungssteuerung durch den Bedarf nach hoher Genauigkeit, Qualität, Präzision und Leistung der industriellen Prozesse angetrieben.
Automatisierung ist ein Schritt über die Mechanisierung hinaus, der Geräte mit hoher Steuerungsfähigkeit für effiziente Fertigungs- oder Produktionsprozesse nutzt.
Was ist Industrielle Automatisierung
Industrielle Automatisierung ist die Nutzung von Steuergeräten wie PC/PLCs/PACs usw., um industrielle Prozesse und Maschinen zu steuern, indem so wenig Arbeitskräfte wie möglich eingesetzt werden und gefährliche Montagevorgänge durch automatisierte ersetzt werden. Industrielle Automatisierung ist eng mit der Regelungstechnik verbunden.
Automatisierung ist ein weit gefasster Begriff, der auf jedes selbstständig arbeitende oder selbst gesteuerte Mechanismus angewendet wird. Das Wort „Automatisierung“ stammt aus dem altgriechischen Auto (bedeutet „selbst“) und Matos (bedeutet „bewegend“). Im Vergleich zu manuellen Systemen bieten Automatisierungssysteme eine überlegene Leistung in Bezug auf Präzision, Leistung und Geschwindigkeit des Betriebs.
In der industriellen Automatisierungssteuerung können gleichzeitig eine Vielzahl von Prozessvariablen wie Temperatur, Durchfluss, Druck, Distanz und Flüssigkeitsebenen erfasst werden. All diese Variablen werden von komplexen Mikroprozessorsystemen oder PC-basierten Datenverarbeitungsreglern erfasst, verarbeitet und gesteuert.
Regelsysteme sind ein wesentlicher Bestandteil eines Automatisierungssystems. Die verschiedenen Arten von Regelkreistechniken sorgen dafür, dass die Prozessvariablen den Sollwerten folgen. Neben dieser grundlegenden Funktion verwendet das Automatisierungssystem verschiedene andere Funktionen, wie die Berechnung von Sollwerten für Regelsysteme, die Inbetriebnahme oder Stilllegung der Anlage, die Überwachung der Systemleistung, die Ausrüstungsplanung usw. Die Regelsysteme in Kombination mit einer an den Betriebsbedingungen in der Industrie angepassten Überwachung ermöglichen ein flexibles, effizientes und zuverlässiges Produktionssystem.
Das automatisierte System benötigt spezielle dedizierte Hardware- und Softwareprodukte zur Implementierung von Steuer- und Überwachungssystemen. In den letzten Jahren wurden eine Vielzahl solcher Produkte von verschiedenen Herstellern entwickelt, die ihre spezialisierten Software- und Hardwareprodukte anbieten. Zu diesen Herstellern gehören Siemens, ABB, AB, National Instruments, Omron und viele mehr.
Arten der Industriellen Automatisierung
Industrielle Automatisierung ist die Verwendung von computergestützten und maschinengestützten Systemen, um verschiedene industrielle Vorgänge in einem gut kontrollierten Manner zu betreiben. Je nach den involvierten Vorgängen werden die industriellen Automatisierungssysteme hauptsächlich in zwei Typen unterteilt, nämlich Prozessanlagenautomatisierung und Fertigungsautomatisierung.
Prozessanlagenautomatisierung
In Prozessindustrien entsteht das Produkt aus vielen chemischen Prozessen basierend auf Rohstoffen. Einige dieser Industrien sind Pharmazeutika, Petrochemie, Zementindustrie, Papierindustrie usw. Daher wird die gesamte Prozessanlage automatisiert, um eine hohe Qualität, höhere Produktivität und eine hochzuverlässige Steuerung der physikalischen Prozessvariablen zu erzielen.
Die obige Abbildung zeigt die Hierarchie des Prozessautomatisierungssystems. Sie besteht aus verschiedenen Ebenen, die weit verbreitete Komponenten in einer Prozessanlage darstellen.
Ebene 0 oder Anlage: Diese Ebene besteht aus Maschinen, die am nächsten an den Prozessen liegen. Hier werden Sensoren und Aktuatoren verwendet, um Signale von den Maschinen und physikalischen Variablen für die Analyse zu übersetzen und Steuersignale zu erzeugen.
Direkte Prozesssteuerung: Auf dieser Ebene erwerben automatische Regler und Überwachungssysteme Prozessinformationen von Sensoren und treiben entsprechend die Aktuatorenysteme an. Einige der Aufgaben dieser Ebene sind-
Datenakquise
Anlagenüberwachung
Datenprüfung
Offener und geschlossener Regelkreis
Berichterstattung
Anlagenaufsichtssteuerung: Diese Ebene befehligt die automatischen Regler, indem sie Ziele oder Sollwerte setzt. Sie sorgt für die optimale Prozesssteuerung der Steuereinrichtungen. Einige der Aufgaben dieser Ebene sind:
Überwachung der Anlagenleistung
Optimale Prozesssteuerung
Anlagenkoordination
Fehlererkennung usw.
Produktionsplanung und -steuerung: Diese Ebene löst Entscheidungsprobleme wie Ressourcenallokation, Produktionsziele, Wartungsmanagement usw. Aufgaben dieser Ebene umfassen:
Produktionsausstoß
Lagerbestandskontrolle
Produktionssupervision, Produktionsberichterstattung usw.
Anlagenleitung: Dies ist die höchste Ebene der Prozessanlagenautomatisierung. Sie beschäftigt sich eher mit kommerziellen als technischen Aktivitäten. Aufgaben dieser Ebene umfassen-
Markt- und Kundenauswertung
Bestell- und Verkaufsstatistiken
Produktionsplanung
Kapazitäts- und Bestellbilanz usw.
Fertigungsautomatisierungssystem
Die Fertigungsindustrien produzieren Produkte aus Materialien mit Hilfe von Maschinen/Robotern. Zu diesen Fertigungsindustrien gehören Textil- und Bekleidungsindustrie, Glas- und Keramikindustrie, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Papierherstellung usw. Neue Trends in Fertigungssystemen nutzen Automatisierungssysteme in jeder Phase, wie Materialhandling, Bearbeitung, Montage, Prüfung und Verpackung. Mit computergestützter Steuerung und industriellen Robotersystemen wird die Fertigungsautomatisierung sehr flexibel und effizient.
Die untenstehende Abbildung zeigt die Hierarchie des Fertigungsautomatisierungssystems, in der alle Funktionsbereiche durch verschiedene Automatisierungswerkzeuge automatisiert werden.
