산업 자동화: 무엇인가? (기초 및 유형)
기술의 급속한 발전으로 인해 모든 산업 처리 시스템, 공장, 기계, 테스트 시설 등이 기계화에서 자동화로 전환되었습니다. 기계화 시스템은 수동으로 작동하는 기계를 운용하기 위해 사람의 개입이 필요합니다. 새로운 효율적인 제어 기술이 발전함에 따라 컴퓨터화된 자동화 제어는 산업 프로세스의 정확성, 품질, 정밀성 및 성능을 높이는 데 필요한 것으로 추진되고 있습니다.
자동화는 고도의 제어 능력을 가진 장치를 활용하여 효율적인 제조 또는 생산 과정을 구현하는 기계화의 한 단계를 넘어선 것입니다.
산업 자동화란
산업 자동화는 PC/PLC/PAC 등의 제어 장치를 사용하여 산업 프로세스와 기계를 제어하고, 가능한 한 많은 노동 개입을 제거하며, 위험한 조립 작업을 자동화된 작업으로 대체하는 것입니다. 산업 자동화는 제어 공학과 밀접하게 관련되어 있습니다.
자동화는 스스로 움직이거나 자체적으로 결정되는 모든 메커니즘에 적용되는 광범위한 용어입니다. '자동화'라는 단어는 고대 그리스어의 Auto(자신을 의미)와 Matos(움직임을 의미)에서 유래했습니다. 수동 시스템과 비교하여 자동화 시스템은 정밀성, 파워, 그리고 운영 속도 측면에서 우수한 성능을 제공합니다.
산업 자동화 제어에서는 온도, 유량, 압력, 거리, 액체 수준 등 다양한 프로세스 변수를 동시에 감지할 수 있습니다. 이러한 모든 변수는 복잡한 마이크로프로세서 시스템이나 데이터 처리 컨트롤러 기반의 PC에 의해 획득, 처리, 제어됩니다.
제어 시스템은 자동화 시스템의 필수적인 부분입니다. 다양한 폐루프 제어 기법은 프로세스 변수가 설정점을 따르도록 보장합니다. 이 기본 기능 외에도 자동화 시스템은 제어 시스템을 위한 설정점 계산, 공장 가동 또는 종료, 시스템 성능 모니터링, 장비 스케줄링 등과 같은 다른 기능을 수행합니다. 제어 시스템과 모니터링이 산업 환경에 적응하도록 결합되면 유연하고 효율적이며 신뢰할 수 있는 생산 시스템이 가능해집니다.
자동화 시스템은 제어 및 모니터링 시스템을 구현하기 위해 특별한 하드웨어와 소프트웨어 제품이 필요합니다. 최근 몇 년 동안 이러한 제품들은 다양한 벤더들로부터 개발되었으며, 그들은 자신들의 전문 소프트웨어와 하드웨어 제품을 제공하고 있습니다. 일부 벤더로는 Siemens, ABB, AB, National Instruments, Omron 등이 있습니다.
산업 자동화의 유형
산업 자동화는 컴퓨터와 기계 지원 시스템을 사용하여 다양한 산업 작업을 잘 제어하는 것입니다. 포함된 작업에 따라 산업 자동화 시스템은 주로 프로세스 플랜트 자동화와 제조 자동화 두 가지 유형으로 분류됩니다.
프로세스 플랜트 자동화
공정 산업에서 제품은 원자재를 기반으로 하는 여러 화학 공정의 결과물입니다. 일부 산업에는 제약, 석유화학, 시멘트 산업, 제지 산업 등이 포함됩니다. 따라서 전체 프로세스 플랜트는 물리적 프로세스 변수의 고급 제어를 통해 높은 품질, 더 생산적인 제품을 생산하기 위해 자동화됩니다.
위의 도표는 프로세스 자동화 시스템의 계층 구조를 보여줍니다. 이는 프로세스 플랜트 내의 다양한 구성 요소를 나타내는 여러 레이어로 구성됩니다.
레벨 0 또는 플랜트: 이 레벨은 프로세스에 가장 가까운 기계로 구성됩니다. 여기서 센서와 액추에이터는 기계와 물리적 변수의 신호를 변환하여 분석을 위한 신호를 생성하고 제어 신호를 생성합니다.
직접 프로세스 제어: 이 레벨에서는 자동 제어기와 모니터링 시스템이 센서로부터 프로세스 정보를 취득하고 해당 액추에이터 시스템을 구동합니다. 이 레벨의 몇 가지 작업은 다음과 같습니다-
데이터 수집
플랜트 모니터링
데이터 확인
오픈 및 폐루프 제어
보고
플랜트 감독 제어: 이 레벨은 목표 또는 설정점을 설정하여 자동 제어기를 명령합니다. 최적의 프로세스 제어를 위해 제어 장비를 관리합니다. 이 레벨의 몇 가지 작업은 다음과 같습니다:
플랜트 모니터링 성능
최적의 프로세스 제어
플랜트 조정
고장 검출 등
생산 일정 및 제어: 이 레벨은 자원 할당, 생산 목표, 유지 관리 관리와 같은 의사결정 문제를 해결합니다. 이 레벨의 작업은 다음과 같습니다:
생산 배치
재고 관리
생산 감독, 생산 보고 등
플랜트 관리: 이는 프로세스 플랜트 자동화의 상위 레벨입니다. 이 레벨은 기술 활동보다는 상업 활동에 더 집중합니다. 이 레벨의 작업은 다음과 같습니다-
시장 및 고객 분석
주문 및 판매 통계
생산 계획
생산량 및 주문 균형 등
제조 자동화 시스템
제조 산업은 기계/로봇을 사용하여 재료로 제품을 만듭니다. 이러한 일부 제조 산업에는 직물 및 의류, 유리 및 세라믹, 식품 및 음료, 제지 산업 등이 포함됩니다. 새로운 제조 시스템의 트렌드는 자재 취급, 가공, 조립, 검사, 포장과 같은 모든 단계에서 자동화 시스템을 사용하는 것입니다. 컴퓨터 지원 제어와 산업 로봇 시스템을 통해 제조 자동화는 매우 유연하고 효율적이 됩니다.
아래 도표는 모든 기능 레벨이 다양한 자동화 도구를 사용하여 자동화되는 제조 자동화 시스템의 계층 구조를 보여줍니다.
