Tự động hóa công nghiệp: Đó là gì? (Cơ bản & Các loại)
Do sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, tất cả các hệ thống xử lý công nghiệp, nhà máy, máy móc, cơ sở thử nghiệm, v.v. đã chuyển từ cơ khí hóa sang tự động hóa. Hệ thống cơ khí hóa cần sự can thiệp của con người để vận hành máy móc được điều khiển thủ công. Khi các công nghệ điều khiển mới và hiệu quả hơn xuất hiện, việc kiểm soát tự động bằng máy tính đang được thúc đẩy bởi nhu cầu về độ chính xác, chất lượng, độ chính xác và hiệu suất cao của các quy trình công nghiệp.
Tự động hóa là bước tiếp theo sau cơ khí hóa, sử dụng các thiết bị có khả năng kiểm soát cao cho các quy trình sản xuất hoặc sản xuất hiệu quả.
Công nghiệp tự động hóa là gì
Công nghiệp tự động hóa là việc sử dụng các thiết bị điều khiển như PC/PLCs/PACs, v.v. để kiểm soát các quy trình và máy móc công nghiệp bằng cách loại bỏ càng nhiều can thiệp lao động càng tốt, và thay thế các hoạt động lắp ráp nguy hiểm bằng các hoạt động tự động. Công nghiệp tự động hóa liên quan chặt chẽ đến kỹ thuật điều khiển.
Tự động hóa là một thuật ngữ rộng rãi áp dụng cho bất kỳ cơ chế nào di chuyển tự thân hoặc tự điều khiển. Từ 'tự động hóa' được bắt nguồn từ các từ Hy Lạp cổ đại Auto (có nghĩa là ‘tự thân’) Matos (có nghĩa là ‘di chuyển’). So với các hệ thống thủ công, các hệ thống tự động cung cấp hiệu suất vượt trội về độ chính xác, sức mạnh và tốc độ hoạt động.
Trong kiểm soát tự động hóa công nghiệp, một số lớn các biến quá trình như nhiệt độ, lưu lượng, áp suất, khoảng cách và mức chất lỏng có thể được cảm nhận đồng thời. Tất cả các biến này được thu thập, xử lý và kiểm soát bởi các hệ thống vi xử lý phức tạp hoặc bộ điều khiển xử lý dữ liệu dựa trên PC.
Hệ thống điều khiển là một phần không thể thiếu của hệ thống tự động hóa. Các kỹ thuật điều khiển vòng kín khác nhau đảm bảo các biến quá trình tuân theo điểm đặt. Ngoài chức năng cơ bản này, hệ thống tự động hóa sử dụng các chức năng khác như tính toán điểm đặt cho hệ thống điều khiển, khởi động hoặc tắt máy, giám sát hiệu suất hệ thống, lập lịch thiết bị, v.v. Các hệ thống điều khiển kết hợp với giám sát thích ứng với môi trường hoạt động trong ngành công nghiệp cho phép hệ thống sản xuất linh hoạt, hiệu quả và đáng tin cậy.
Hệ thống tự động hóa cần các sản phẩm phần cứng và phần mềm đặc biệt để thực hiện các hệ thống kiểm soát và giám sát. Trong những năm gần đây, đã có nhiều sản phẩm như vậy được phát triển từ các nhà cung cấp khác nhau cung cấp các sản phẩm phần cứng và phần mềm chuyên biệt của họ. Một số nhà cung cấp này bao gồm Siemens, ABB, AB, National Instruments, Omron và các hãng khác.
Các loại tự động hóa công nghiệp
Tự động hóa công nghiệp là việc sử dụng các hệ thống hỗ trợ bởi máy tính và máy móc để vận hành các hoạt động công nghiệp khác nhau một cách kiểm soát tốt. Tùy thuộc vào các hoạt động liên quan, các hệ thống tự động hóa công nghiệp được phân loại chủ yếu thành hai loại, đó là tự động hóa nhà máy quy trình và tự động hóa sản xuất.
Tự động hóa nhà máy quy trình
Trong các ngành công nghiệp quy trình, sản phẩm được tạo ra từ nhiều quy trình hóa học dựa trên một số nguyên liệu thô. Một số ngành công nghiệp này bao gồm dược phẩm, hóa dầu, ngành công nghiệp xi măng, ngành công nghiệp giấy, v.v. Do đó, toàn bộ nhà máy quy trình được tự động hóa để sản xuất chất lượng cao, hiệu suất cao, kiểm soát đáng tin cậy các biến quá trình vật lý.
Hình trên hiển thị hệ thống tự động hóa quy trình. Nó bao gồm các lớp khác nhau đại diện cho các thành phần rộng rãi trong một nhà máy quy trình.
Cấp 0 hoặc Nhà máy: Cấp này bao gồm các máy móc gần nhất với các quy trình. Trong đó, cảm biến và bộ chấp hành được sử dụng để chuyển đổi các tín hiệu từ máy móc và các biến vật lý để phân tích và tạo ra các tín hiệu điều khiển.
Điều khiển Quy trình trực tiếp: Ở cấp này, các bộ điều khiển tự động và hệ thống giám sát thu thập thông tin quy trình từ các cảm biến và tương ứng điều khiển các hệ thống chấp hành. Một số nhiệm vụ của cấp này bao gồm-
Thu thập dữ liệu
Giám sát nhà máy
Kiểm tra dữ liệu
Điều khiển vòng mở và đóng
Báo cáo
Điều khiển Giám sát Nhà máy: Cấp này chỉ đạo các bộ điều khiển tự động bằng cách đặt mục tiêu hoặc điểm đặt. Nó giám sát các thiết bị điều khiển để kiểm soát quy trình tối ưu. Một số nhiệm vụ của cấp này bao gồm:
Giám sát hiệu suất nhà máy
Kiểm soát quy trình tối ưu
Phối hợp nhà máy
Phát hiện lỗi, v.v.
Lập kế hoạch Sản xuất và Điều khiển: Cấp này giải quyết các vấn đề ra quyết định như phân bổ tài nguyên, mục tiêu sản xuất, quản lý bảo trì, v.v. Nhiệm vụ của cấp này bao gồm:
Điều phối sản xuất
Kiểm soát tồn kho
Giám sát sản xuất, báo cáo sản xuất, v.v.
Quản lý Nhà máy: Đây là cấp cao hơn của tự động hóa nhà máy quy trình. Nó tập trung nhiều vào các hoạt động thương mại hơn là kỹ thuật. Nhiệm vụ của cấp này bao gồm-
Phân tích Thị trường và Khách hàng
Thống kê đơn hàng và doanh số bán hàng
Lập kế hoạch sản xuất
Cân đối năng lực và đơn hàng, v.v.
Hệ thống Tự động hóa Sản xuất
Các ngành công nghiệp sản xuất tạo ra sản phẩm từ vật liệu bằng máy móc/robot. Một số ngành công nghiệp sản xuất này bao gồm dệt may, thủy tinh và gốm, thực phẩm và đồ uống, sản xuất giấy, v.v. Xu hướng mới trong các hệ thống sản xuất đang sử dụng các hệ thống tự động hóa ở mọi giai đoạn như xử lý vật liệu, gia công, lắp ráp, kiểm tra và đóng gói. Với sự kiểm soát bằng máy tính và hệ thống robot công nghiệp, tự động hóa sản xuất trở nên rất linh hoạt và hiệu quả.
Hình dưới đây hiển thị hệ thống tự động hóa sản xuất trong đó tất cả các cấp chức năng đều được tự động hóa bằng cách sử dụng các công cụ tự động hóa khác nhau.
