Cos'è l'automazione industriale? Tipi, livelli, vantaggi

In questo articolo vedremo una panoramica dell'automazione industriale, quali sono i vantaggi degli svantaggi dell'automazione industriale, diversi tipi di sistemi di automazione, diversi livelli in una tipica applicazione di automazione industriale e molti altri. Introduzione generale Che cos'è l'automazione industriale? Esempio da capire Automazione industrialeMotivazione per l'automazione industrialeLivelli del processo di automazione industrialeLivello supervisoreLivello di controlloLivello di campoTipi di sistemi di automazione industrialeSistema di automazione fissaSistema di automazione programmabileSistema di automazione flessibileSistema di automazione integratoVantaggi e svantaggi dell'automazione industrialeVantaggiSvantaggiIntroduzioneDal periodo della rivoluzione industriale in Gran Bretagna, c'è sempre stato uno sforzo significativo nello sviluppo di tecniche complesse per aiutare le persone con diversi compiti di produzione.Un processo di produzione industriale è costituito da una serie di macchine, attraverso le quali una combinazione di materie prime passa t attraverso e trasformarsi nel prodotto finale. Qui, il termine "macchina" può essere qualsiasi cosa, come un motore, un trapano, un nastro trasportatore, ecc. che rientrano in dispositivi elettromeccanici o macchine chimiche come forni, essiccatoi, sistemi di combustione chimica ecc. Oggi l'automazione industriale ha preso il controllo del processo produttivo nelle industrie ed è molto difficile immaginare una linea di produzione senza sistemi di automazione. Ci sono diversi fattori che portano all'implementazione del sistema di automazione nella produzione industriale come requisiti di prodotti di alta qualità, grandi aspettative nell'affidabilità del prodotto, produzione ad alto volume, ecc. Che cos'è l'automazione industriale? L'automazione industriale è un processo di macchine operatrici e altri apparecchiature industriali con l'aiuto della programmazione logica digitale e riducendo l'intervento umano nel processo decisionale e di comando manuale con l'aiuto di apparecchiature meccanizzate. La definizione di cui sopra non è sicuramente semplice da capire, ma proviamo a capire con cosa è un'automazione industriale l'aiuto di un piccolo esempio. Esempio per comprendere l'automazione industriale Consideriamo un processo di produzione industriale manuale, in cui un operatore osserva la temperatura di un forno. Supponiamo che il compito sia raggiungere una certa temperatura e mantenerla per circa 30 minuti. Quindi, l'operatore deve prima regolare la quantità di combustibile al forno controllando una valvola per aumentare la temperatura alla quantità desiderata. Una volta raggiunta la temperatura necessaria, è necessario mantenerla regolando costantemente la valvola, ad es aumentare o diminuire il carburante a seconda della temperatura per i successivi 30 minuti. Ora, con l'automazione industriale, l'intero processo viene gestito senza l'aiuto di un operatore. Innanzitutto c'è un sensore di temperatura posizionato vicino al forno che riporta la temperatura a un computer. Ora c'è una valvola motorizzata, anch'essa controllata dal computer, per il combustibile da fornire al forno. In base alle letture della temperatura dal sensore, il computer aprirà la valvola per consentire più carburante all'inizio. Una volta raggiunta la temperatura desiderata, la valvola viene chiusa. Ma il computer può aprire o chiudere la valvola, anche per consentire il flusso di una quantità minima di carburante, in base alle letture della temperatura. Il timer del computer indicherà una volta trascorsi 30 minuti e il computer può spegnere completamente il sistema. L'esempio sopra può sembrare vago ma aiuta a capire come può essere implementato un tipico sistema di automazione industriale. Nell'esempio sopra, ci sono assolutamente zero interventi umani e l'intero compito è completamente svolto dal sistema di automazione. Motivazione per l'automazione industrialeIl termine automazione è coniato da un ingegnere della Ford Motor Company, pionieri nell'automazione industriale e nella catena di montaggio . All'inizio, il processo di produzione industriale si basa sugli occhi, le mani e il cervello di un lavoratore, in contrasto con i sensori, gli attuatori e i computer moderni. In origine, l'implementazione dell'automazione in un processo produttivo è focalizzata sulla sostituzione di un lavoratore umano con una macchina indipendente. Inizialmente, queste macchine indipendenti dovevano essere coordinate da un supervisore umano per un processo di produzione senza intoppi. Ma con gli sviluppi tecnologici nei sistemi di controllo analogici e digitali, microprocessori e PLC (controllori a logica programmabile) e vari sensori, è diventato molto facile sincronizzare diversi macchine e processi indipendenti e raggiungere la vera automazione industriale. Con l'ascesa dell'economia industriale, anche le strategie aziendali per l'automazione industriale sono cambiate nel tempo. Al giorno d'oggi, le motivazioni fondamentali per implementare l'automazione industriale sono: Aumentare la produzione Ridurre i costi, in particolare quelli legati all'uomo Migliorare la qualità del prodotto Uso efficiente delle materie prime Ridurre il consumo energetico Aumentare i profitti aziendali Ci sono alcune motivazioni secondarie per utilizzare l'automazione nei processi di produzione industriale come fornire un ambiente sicuro per l'operatore, ridurre l'inquinamento ambientale, ecc. Livelli di processo di automazione industriale Esistono diversi modi per descrivere i livelli di un processo di automazione industriale, ma il più semplice di tutti è il seguente triangolo gerarchico di rappresentazione a tre livelli di un tipica applicazione di automazione industriale.Livello supervisoreSituato al vertice della gerarchia, il livello supervisore di solito consiste in un PC industriale, solitamente disponibile come PC desktop o Panel PC o PC montato su rack. Questi PC funzionano su sistemi operativi standard con un software speciale, solitamente fornito dal fornitore per il controllo dei processi industriali. Lo scopo principale del software è la visualizzazione e la parametrizzazione del processo. Per la comunicazione viene utilizzata una speciale ethernet industriale, che può essere Gigabit LAN o qualsiasi topologia wireless (WLAN). Livello di controllo Il livello di controllo è il livello intermedio nella gerarchia e questo è il livello in cui vengono eseguiti tutti i programmi relativi all'automazione. A tale scopo, in genere, vengono utilizzati controllori logici programmabili o PLC, che forniscono capacità di calcolo in tempo reale. I PLC sono generalmente implementati utilizzando microcontrollori a 16 o 32 bit e vengono eseguiti su un sistema operativo proprietario per soddisfare i requisiti in tempo reale. I PLC sono anche in grado di essere interfacciati con diversi dispositivi I/O e possono comunicare attraverso vari protocolli di comunicazione come CAN.Field Level Le apparecchiature terminali come sensori e attuatori sono classificate in Field Level nella gerarchia. I sensori come temperatura, ottico, pressione ecc. e attuatori come motori, valvole, interruttori ecc. sono interfacciati a un PLC tramite un bus di campo e la comunicazione tra un dispositivo a livello di campo e il relativo PLC è solitamente basata su una connessione punto-punto. Per la comunicazione vengono utilizzate sia reti cablate che wireless e utilizzando questa comunicazione, il PLC può anche diagnosticare e parametrizzare vari componenti. Inoltre, un sistema di processo di automazione industriale richiede anche due sistemi principali. Essi sono:Alimentazione industrialeSicurezza e protezioneI requisiti di alimentazione di diversi sistemi in diversi livelli della gerarchia possono essere estremamente diversi. Ad esempio, i PLC di solito funzionano a 24 V CC, mentre i motori pesanti funzionano a CA monofase o trifase. Pertanto, è necessaria un'ampia gamma di alimentazione in ingresso adeguata per un funzionamento senza problemi. Inoltre, dovrebbe esserci sicurezza per il software utilizzato per controllare i PLC in quanto può essere facilmente modificato o danneggiato. Considerando tutti i livelli sopra menzionati e i loro componenti corrispondenti, un tipico sistema di automazione industriale avrà la seguente struttura. Tipi di Sistemi di automazione industrialeOra che abbiamo visto un po' il layout di un tipico sistema di automazione industriale, procediamo con la discussione dei diversi tipi di sistemi di automazione industriale. I sistemi di automazione industriale sono generalmente classificati in quattro tipi.Sistema di automazione fissoSistema di automazione programmabileSistema di automazione flessibileSistema di automazione integratoSistema di automazione fissoIn un sistema di automazione fisso, l'attrezzatura di produzione è fissata con un insieme fisso di operazioni o attività e raramente ci sono modifiche a queste operazioni. Il sistema di automazione fisso viene solitamente utilizzato in processi a flusso continuo come nastri trasportatori e sistemi di produzione di massa. Sistema di automazione programmabile Nel sistema di automazione programmabile, la sequenza delle operazioni e la configurazione del macchinario possono essere modificate utilizzando controlli elettronici. Questo sistema richiede una notevole quantità di tempo e sforzi per riprogrammare le macchine e viene solitamente utilizzato nella produzione di processi batch. Le macchine CNC sono l'esempio migliore per questo sistema. Il codice dato dall'operatore al computer è unico per un particolare lavoro e in base al codice, la macchina acquisisce gli strumenti e le attrezzature necessarie per la produzione.Sistema di automazione integratoUn sistema di automazione integrato è un insieme di macchine, processi e dati indipendenti, il tutto operando in modo sincrono sotto il comando di un unico sistema di controllo per implementare un sistema di automazione di un processo produttivo. CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), strumenti e macchine controllati da computer, robot, gru e nastri trasportatori sono tutti integrati utilizzando una pianificazione complessa e il controllo della produzione. Vantaggi e svantaggi dell'automazione industriale il lavoro può essere facilmente sostituito. Gli operatori umani possono evitare di lavorare in ambienti di produzione pericolosi con temperature estreme, inquinamento, elementi intossicanti o sostanze radioattive. I compiti che sono difficili per un tipico operatore umano possono essere eseguiti facilmente. Queste attività includono il sollevamento di carichi pesanti e di grandi dimensioni, il lavoro con oggetti estremamente piccoli, ecc. La produzione è sempre più veloce e il costo del prodotto è notevolmente inferiore (rispetto allo stesso prodotto che viene prodotto con il funzionamento manuale). È possibile eseguire diversi controlli di qualità integrato nel processo produttivo per fornire coerenza e uniformità. L'economia del settore può essere notevolmente migliorata, il che ha un impatto diretto sul tenore di vita. Svantaggi Perdita di posti di lavoro. Poiché la maggior parte del lavoro è svolto da macchine, il fabbisogno di lavoro manuale è molto inferiore. Tutte le attività desiderate non possono essere automatizzate utilizzando la tecnologia attuale. Ad esempio, è meglio lasciare i prodotti con forme e dimensioni irregolari per l'assemblaggio manuale. (Questa tendenza sembra cambiare con computer e algoritmi avanzati). È possibile utilizzare l'automazione per determinati processi, ad es

Lasciate un messaggio 

Elenco dei messaggi