رقابت در دنیای امروزی و در زمینه ی صنعت نیاز به تولید محصولات با کیفیت، منطبق با نیازهای مشتری و با قیمت های رقابتی دارد. در این راستا تعدادی از صنایع اقدام به استفاده از روش های جدید طراحی نموده اند، در این روش ها سعی شده است تا در کنار تکنیک های تولید یکپارچه محصولات از دستگاه های خودکار نیز استفاده شود.

یکی از موثرترین و مهمترین اقدامات در این زمینه، بکارگیری اتوماسیون های صنعتی می باشد. اتوماسیون صنعتی ضمن کمک به افزایش کیفیت، قابلیت اطمینان و نرخ تولید محصولات با بکارگیری و ادغام فن آوری ها و سرویس های جدید و نوآورانه سبب می شود تا هزینه ی طراحی و تولید محصولات نیز کاهش یابد. انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی شامل شبکه های عصبی مصنوعی(ANN)، سیستم کنترل توزیع (DCS)، واسط ماشین انسان (HMI) ،اسکادا(SCADA) ، ابزاردقیق ،کنترل حرکت و روباتیک می باشد.

اتوماسیون صنعتی چیست؟
اتوماسیون را می توان یک مرحله فراتر از مکانیزاسیون هایی در نظر گرفت که در آنها از مکانیزم های ماشینی استفاده می شود که تنها به کمک نیروهای انسانی می توانند عملی را انجام دهند. در واقع، مکانیزاسیون انجام دستی یک عملیات با بکارگیری ماشین های قدرتمندی است که نیاز به دخالت و تصمیم گیری های انسانی دارند. به عبارت دیگر، اتوماسیون استفاده از دستورالعمل های برنامه نویسی منطقی و ماشین های قدرتمند را جایگزین دخالت نیروی انسانی نموده است

اتوماسیون صنعتی پروسه ی جایگزینی کامپیوترها و ماشین ها به جای تفکر نیروی انسانی است. کلمه ی اتوماسیون برگرفته از دو کلمه ی یونانی "اتو" و "ماتوس" به معنای "خود" و "حرکت کننده" می باشد، در نتیجه لغت اتوماسیون به معنای حرکت خودکار و یا مکانیزمی است که بصورت خودکار حرکت می کند.

بطور خلاصه می توان گفت که اتوماسیون صنعتی به معنای بکارگیری مجموعه ای از فن آوری ها و دستگاه های کنترلگر اتومات با هدف ایجاد عملکرد و کنترل خودکار فرآیندهای صنعتی با کمترین نیاز به دخالت نیروهای انسانی و به منظور دستیابی به کارایی بیشتر در مقایسه با کنترل دستی می باشد. دستگاه های اتوماسیون شامل PLC ها، PC ها، PAC ها و مواردی از این قبیل و نیز انواع سیستم های ارتباطی صنعتی می باشند.

در شکل بالا اتوماسیون نیروگاه برق شرکت زیمنس نمایش داده شده است، هدف این اتوماسیون دستیابی به عملکردی پایدار، ایمن و اقتصادی می باشد. این اتوماسیون به کمک مجهز کردن تمام قسمت های نیروگاه به دستگاه های کنترلی، حسگرها و محرک های کارامد سعی در فراهم آوردن یک اتوماسیون کاملا یکپارچه را دارد. در این اتوماسیون، از ماژول های simatic ( PLCها) به عنوان دستگاه های کنترلی و از WinCC به عنوان یک رابطه گرافیکی بسیار قوی استفاده شده است.



تجهیزات اتوماسیون صنعتی:
اتوماسیون صنعتی شامل طیف وسیعی از تجهیزات شامل PLC، HMI، اندازه گیرها، کنترل کننده ها (کنترلرها) و محرک ها می باشد. در ادامه به بررسی هر یک از تجهیزات می پردازیم.


سنسور

سنسورها یکی از پایه ای ترین و کلیدی ترین تجهیزات اتوماسیون صنعتی به شمار می روند. سنسور یا حسگر یک دستگاه ورودی است که خروجی( سیگنال) را با توجه به مقدار فیزیکی خاص (ورودی) فراهم می کند. به عبارتی ساده تر سنسور دستگاهی است که سیگنال ها را از یک دامنه ی انرژی به دامنه ی الکتریکی تبدیل می کند. تعریف سنسور را با یک مثال می توان درک کرد. ساده ترین مثال سنسور یک مقاومت LDR یا نور است. LDRوسیله ایست که مقاومت آن بر اساس شدت نور موجود تنظیم می گردد.

سنسورها به دو دسته اساسی بدون تماس و تماسی تقسیم بندی می شوند. در نوع بدون تماس، با نزدیک شدن قطعه، سنسور فعال می شود و به همین دلیل در صنایع کاربرد بسیار زیادی دارد. سنسورهای القایی دسته ای از سنسورهای بدون تماس هستند که عموما فقط به فلز حساس هستند. سرعت سوئیچینگ زیاد؛ طول عمر، عدم ایجاد نویز از ویژگی های بارز نوع بدون تماس به شمار می رود.

انواع مختلفی از سنسور در صنعت به کار می روند که مهمترین آنها شامل موارد زیر می باشد:
سنسور القایی
سنسور خازنی
سنسور نوری
سنسور فشار و... اگر با سنسورها آشنایی ندارید به شما پیشنهاد می دهیم که مقاله سنسور و انواع آن را دنبال کنید.

انکودر
انکودر یک دستگاه حسگر است که بازخورد محیط را فراهم می کند و یکی از متداول ترین تجهیزات اتوماسیون صنعتی به شمار می رود. انکودرها حرکت را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل میکنند که این سیگنال الکتریکی می توانند توسط انواع سیستم های کنترل مانند یک شمارنده یا PLC خوانده شود. انکودر یک سیگنال بازخورد ارسال میکند که می تواند برای تعیین موقعیت، شمارش، جهت و یا سرعت استفاده شود. یک دستگاه کنترل می تواند برای ارسال یک فرمان از این اطلاعات ، در یک تابع خاص استفاده کند.

در اتوماسیون صنعتی از انکودر استفاده های بسیاری می شود و تا جایی این کاربرد در اتوماسیون مهم بوده که در صنایع بسته بندی و دستگاههای صنعتی که نیاز به اندازه گیری سرعت و موقعیت است از انکودر های مختلف استفاده می کنند.

فرایند انکودر در هر برنامه یکسان است: شمارش توسط انکودر ایجاد می شود و به کنترل کننده فرستاده می شود، و سپس یک سیگنال به دستگاه، برای انجام یک تابع ارسال میشود.برای اطلاع از نحوه کارکرد انکودر به شما پیشنهاد می دهیم مقاله انکودر چیست را دنبال کنید.


کنترلرها
کنترل دما - ترموستات

ترموستات یا دماپا یک عضو جداناپذیر از تجهیزات اتوماسیون صنعتی بشمار می رود و در اغلب سامانه ها برای حفظ دما در یک رنج مشخص استفاده می شود و به دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم بندی می شود.

به عبارتی ساده تر ترموستات وسیله ای است که دمای حس شده توسط ترموکوپل ها و سنسورهای RTD را نمایش می دهد، همچنین از ترموستات ها برای ثابت نگه داشتن دما در فرایند های صنعتی نیز استفاده می شود. ترموستات ها یا کنترلرهای دما از نظر عملکردی به دو دسته ی ناپیوسته و پیوسته تقسیم می شوند.کنترلرهای ناپیوسته شامل کنترل دو حالته (On/Off)، سه حالته و چند حالته می باشند.

کنترلرهای پیوسته شامل کنترلرهای تناسبیP (Proportional)، کنترل انتگرالیI (Integral)، کنترل مشتقیD (Drivative).



نمایشگر
نمایشگرهای دیجیتال در ابعاد و اندازه های مختلف ساخته می شوند که می توانند بیش از 60 مشخصه و سیگنال متفاوت را برای اهداف نظارتی گوناگون نمایش دهند. انواع نمایشگرهای دیجیتال 7 سگمنت و 16 سگمنت در بازار موجود است.

نمایشگر سون سگمنت (seven segment) رایجترین دستگاه نمایشگر مورد استفاده در بسیاری از وسایل الکترونیکی مانند متر دیجیتالی، ساعت دیجیتال، ماکروویو، اجاق اگاز برقی و غیره است. این نمایشگرها شامل هفت قسمت از دیودهای نوری( LED ) هستند و ساختاری شبیه به عدد انگلیسی 8 دارند. در واقع نمایشگر سون سگمنت شامل ۸ بخش است که بخش هشتم آن برای نمایش نقطه استفاده میشود. این بخش برای نمایش عدد غیر صحیح (اعشاری)مفید است. ازA تا G، برهفت قسمت نمایشگر سون سگمنت اشاره دارد و H برای معرفی بخش هشتم به کار میرود. (نوع دیگری از نمایشگرها با عنوان 16 segment نیز وجود دارد که در این مقاله به بررسی آن پرداخته نمی شود).


رله ها
رله را می توان به عنوان یک کلید و یا سوئیچ در تجهیزات اتوماسیون صنعتی معرفی نمود.به زبان بسیار ساده رله یک وسیله است که مدار را با استفاده از سیگنال خاموش و روشن می کند.

رله، سوییچ یا کلیدهای برقی هستند که مدارها را بصورت الکترومکانیکی یا الکترونیکی باز و بسته می کنند. رله کنترل یک مدار الکتریکی را با باز کردن و بستن اتصالات در مداری دیگر کنترل می کند. همانطور که نمودار رله نشان می دهد، اتصال رله بطور معمول در حالت باز (NO ) است و این زمانیست که به برق متصل نیست . هنگامی که اتصالات رله بطور معمول بسته است یک اتصال بسته(NC ) وجود دارد که رله در آن فاقد انرژی برق است.

رله در اتوماسیون صنعتی به دو دسته ی جامد و الکترومکانیکی تقسیم بندی می شود. در رله الکترومکانیکی ، کنتاکت توسط نیروی مغناطیسی باز و بسته می شوند ولی در رله جامد؛ کلید کاملا الکترونیکی جابجا می شود. رله های جامد در صنعت بسیار پرکاربردتر از رله های الکترومکانیکی هستند ولی رله های الکترومکانیکی نیز هنوز در برخی فرایندهای اتوماسیون صنعتی که نیاز به قابلیت تعویض رله الکترومکانیکی را دارند استفاده می شود.



تایمر:
تایمر یک دستگاه کنترل است که پس از دریافت یک سیگنال ورودی، یک سیگنال را در یک زمان از پیش تعیین شده تولید می کند. به زبانی ساده تر تایمر یک رله دارای یک خروجی (با یا بدون کنتاکت) است که به طور الکتریکی مدار را پس از یک زمان از پیش تعیین شده بسته (روشن) و یا باز (خاموش) می کند.مکانیزم عملکرد تایمرها بدین شکل می باشد که با وصل جریان برق به منبع تغذیه آن، بر اساس تنظیمی که روی آن صورت گرفته و پس از مدت زمان تعیین شده عمل می کند و کنتاکت های داخلی آن تغییر وضعیت می دهند، بدین صورت که کنتاکت های بسته آن باز و کنتاکت های باز آن بسته می شوند.



منبع تغذیه
تصور یک سیستم اتوماسیون صنعتی بدون منبع تغذیه امکان پذیر نیست. منبع تغذیه یک دستگاه الکتریکی است که برق را به صورت یک بار (load) الکتریکی عرضه می کند. عملکرد اساسی یک منبع تغذیه این است که جریان الکتریکی را از یک منبع به ولتاژ ، جریان و فرکانس صحیح تبدیل نماید. به همین دلیل گاهی از منبع تغذیه به عنوان تبدیل کننده های برق یاد می شود.
برخی از منابع تغذیه قطعات جداگانه ای از تجهیزات هستند، در حالی که در برخی از دستگاه ها به صورت درون-ساخت تعبیه شده اند . نمونه هایی از این موارد عبارتند از منبع تغذیه موجود در رایانه های رومیزی و دستگاه های الکترونیکی مصرفی.

سایر کاربردهایی که منبع تغذیه دارا می باشد شامل محدود کردن جریان الکتریکی به سطوح امن، خاموش کردن جریان در صورت بروز شوک الکتریکی، تعدیل قدرت برای جلوگیری از نویز الکترونیکی و یا نوسانات ولتاژ ورودی، تصحیح ضریب توان و ذخیره انرژی می باشد.


استپ موتور
از موتور استپر یا (همان استپ موتور) در اتوماسیون صنعتی برای کنترل دقیق موقعیت از طریق کنترل دیجیتال استفاده می شود. این دستگاه انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. استپر یا موتور پله ای دارای حرکات چرخشی است و با هر پالس که از کنترلر دریافت می کند، به میزان مشخص دوران می نماید. به بیانی ساده تر، استپ موتورها دارای یک دور کامل یعنی 360درجه هستند که به تعداد مساوی تقسیم بندیشده است، به هر کدام پله (Step) می گویند. مقدار فاصله هر دو استپ مقدار خاصی بر حسب درجه بوده که برای هر استپ موتور مشخص می شود.

موتورهای پله ای یا استپ موتور ، با توانایی تولید نیروی گشتاوری زیاد در سرعت کم با حداقل لرزش، برای برنامه های که نیاز به کنترل موقعیت سریع در یک فاصله کوتاه دارند مناسب هستند.

استپر موتورها کنترل دقیق موقعیت را به سادگی امکان پذیر می کنند . آنها در تجهیزات مختلف، برای زاویه چرخش دقیق و کنترل سرعت، با استفاده از سیگنال های پالس استفاده می شود. موتورهای پله ای نیروی گشتاوری بالا را تولید می کنند و برای شتاب و واکنش سریع مناسب هستند. استپ موتورها بدلیل طراحی مکانیکی خود، موقعیتشان را در حالت توقف نیز حفظ می کنند. استپر شامل درایور( سیگنال های پالس را وارد کرده و آنها را به حرکت موتور تبدیل می کند) و یک موتور استپر است. از استپ موتور؛ درایور و موتور استپر چه می دانید؟ برای دریافت اطلاعات بیشتر ما را دنبال کنید.

اینورتر
یک اینورتر یا همان inverter (معکوس کننده) یکی از تجهیزات اتوماسیون صنعتی به شمار می رود و وظیفه تبدیل ولتاژ مستقیم (DC) به ولتاژ متناوب (AC) را برعهده دارد. در برخی موارد، ورودی ولتاژ مستقیم (DC) معمولا پایین تر است در حالیکه خروجی ولتاژ متناوب (AC) برابر ولتاژ برچسب تامین کننده یا ۱۲۰ ولت، یا ۲۴۰ولت بسته کشور تولید کننده می باشد. اینورتر ممکن است بعنوان تجهیزات مستقل برای برنامه های کاربردی مانند انرژی خورشیدی ساخته شود یا بعنوان یک منبع تغذیه پشتیبان باتری هایی که بطور جداگانه شارژ می شوند، کار کنند

مدار اصلی شامل یک نوسانگر، مدار کنترل، مدار درایو برای دستگاه های صوتی، کلید و ترانسفورماتور است. تبدیل مستقیم ولتاژ (DC) به برق متناوب ذخیره شده، از تبدیل برق ذخیره شده یک منبع ولتاژ مستقیم (DC) مانند باتری و یا از یک خروجی یکسو کننده به ولتاژ متناوب ،بدست می اید. این کار با استفاده از دستگاه های سوئیچینگ انجام می گیرد، که بطور مداوم روشن و خاموش شده و در مرحله ی بعد از ترانسفورماتور( مبدل) استفاده میشود. مقاله اینورتر چیست ، پیشنهاد ما به شما در این بخش است.

منبع مقاله: خرید تجهیزات اتوماسیون صنعتی:
http://avvalsanat.com/fa/content/359858