産業自動化とは何か？（基本と種類）
技術の急速な進歩により、すべての工業プロセスシステム、工場、機械、試験施設などが機械化から自動化へと変化しました。機械化システムは、手動操作の機械を動作させるために人間の介入が必要です。新しい効率的な制御技術が発展するにつれて、高精度、品質、精密さ、およびパフォーマンスを求める工業プロセスのためにコンピュータによる自動制御が推進されています。
自動化は、効率的な製造または生産プロセスに高度な制御能力を持つデバイスを使用するという点で機械化の一歩先を行っています。
産業自動化とは
産業自動化とは、PC/PLC/PACなどの制御デバイスを使用して、産業プロセスや機械を制御し、可能な限り人的介入を排除し、危険な組立作業を自動化するものです。産業自動化は制御工学と密接に関連しています。
自動化とは、自ら動くか、自己決定するメカニズム全般に適用される広い意味を持ちます。「自動化」という言葉は、古代ギリシャ語の「Auto（自己）」と「Matos（動く）」から派生しています。手動システムと比較して、自動化システムは精度、パワー、操作速度の面で優れたパフォーマンスを提供します。
産業自動化制御では、温度、流量、圧力、距離、液位など多くのプロセス変数を同時にセンシングすることができます。これらの変数はすべて、複雑なマイクロプロセッサシステムまたはPCベースのデータ処理コントローラによって取得、処理、制御されます。
制御システムは、自動化システムの重要な部分です。さまざまな閉ループ制御技術は、プロセス変数が設定値に従うことを確実にします。この基本機能に加えて、自動化システムは制御システムのセットポイントの計算、プラントの起動または停止、システム性能の監視、設備のスケジューリングなどの他の機能も使用します。制御システムとモニタリングは、産業における動作環境に適応しており、柔軟で効率的かつ信頼性の高い生産システムを可能にします。
自動化システムには、制御および監視システムを実装するために特別なハードウェアとソフトウェア製品が必要です。近年、このような製品は様々なベンダーから開発されており、専門のソフトウェアとハードウェア製品を提供しています。これらのベンダーには、Siemens、ABB、AB、National Instruments、Omronなどが含まれます。
産業自動化の種類
産業自動化とは、コンピュータと機械支援システムを使用して、各種の産業操作を良好に制御するためのものです。関与する操作により、産業自動化システムは主にプロセスプラント自動化と製造自動化の2つのタイプに分類されます。
プロセスプラント自動化
プロセス産業では、製品はいくつかの原材料に基づいて多くの化学プロセスによって生成されます。これらの産業には、製薬業、石油化学業、セメント業界、紙業界などがあります。したがって、全体のプロセスプラントは、物理的なプロセス変数の高品質、より生産性の高い、高信頼性の制御を達成するために自動化されています。
上記の図はプロセス自動化システムの階層を示しています。これは、プロセスプラント内の広範なコンポーネントを表すさまざまな層で構成されています。
レベル0またはプラント：このレベルには、プロセスに最も近い機械が含まれています。ここでは、センサーとアクチュエーターを使用して、機械からの信号と物理的な変数を分析し、制御信号を生成するための信号を翻訳します。
直接プロセス制御：このレベルでは、自動制御装置と監視システムがセンサーからのプロセス情報を取得し、対応してアクチュエーターシステムを駆動します。このレベルのいくつかのタスクは-
データ収集
プラント監視
データチェック
オープンループ制御とクローズドループ制御
レポート
プラント監視制御：このレベルは、自動制御装置に対して目標またはセットポイントを設定することでコマンドを送ります。最適なプロセス制御のために制御装置を見守ります。このレベルのいくつかのタスクは:
プラント監視パフォーマンス
最適なプロセス制御
プラント調整
故障検出など
生産スケジューリングと制御：このレベルは、資源配分、生産目標、メンテナンス管理などの意思決定問題を解決します。このレベルのタスクには以下が含まれます:
生産ディスパッチ
在庫管理
生産監督、生産報告など
プラント管理：これはプロセスプラント自動化の上位レベルです。技術的な活動よりも商業的な活動に重点が置かれています。このレベルのタスクには以下のものが含まれます-
市場と顧客分析
注文と販売統計
生産計画
生産能力と注文のバランスなど
製造自動化システム
製造業は、マシン/ロボットを使用して材料から製品を作り出します。これらの製造業には、繊維・衣料、ガラス・陶器、食品・飲料、紙製造などが含まれます。新しい製造システムのトレンドとして、材料ハンドリング、加工、組立、検査、包装などの各段階で自動化システムが使用されています。コンピュータ制御と産業用ロボットシステムにより、製造自動化は非常に柔軟で効率的になります。
下の図は、異なる自動化ツールを使用してすべての機能レベルが自動化されている製造自動化システムの階層を示しています。
以下は、製造自動化システム階層の各レベルの説明です:
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