Tin Công Nghệ

Tự động hóa công nghiệp là gì? Các loại tự động hóa công nghiệp

Date: 16/05/2022

Mục lục
Tính cạnh tranh ngày càng cao trong ngành công nghiệp ngày nay đòi hỏi các sản phẩm chất lượng cao và phù hợp nhất với giá cả cạnh tranh. Để giải quyết thách thức này, nhiều ngành công nghiệp xem xét các thiết kế sản phẩm mới khác nhau và các kỹ thuật sản xuất tích hợp song song với việc sử dụng các thiết bị tự động.

Một trong những động thái đáng chú ý và có ảnh hưởng để đạt được các giải pháp cho thách thức nêu trên là tự động hóa công nghiệp. Tự động hóa công nghiệp tạo điều kiện để tăng chất lượng sản phẩm, độ tin cậy và tốc độ sản xuất đồng thời giảm chi phí sản xuất và thiết kế bằng cách áp dụng các công nghệ và dịch vụ mới, sáng tạo và tích hợp.
 

Tự động hóa công nghiệp là gì?


Tự động hóa tiến thêm một bước nữa là cơ giới hóa sử dụng một cơ chế máy móc cụ thể hỗ trợ người vận hành thực hiện một nhiệm vụ. Cơ giới hóa là hoạt động thủ công của một công việc sử dụng máy móc được hỗ trợ phụ thuộc vào việc ra quyết định của con người.

Mặt khác, tự động hóa thay thế sự tham gia của con người bằng việc sử dụng các lệnh lập trình logic và máy móc mạnh mẽ.

Tự động hóa công nghiệp là sự thay thế máy tính và máy móc cho suy nghĩ của con người. Là việc sử dụng các công nghệ và thiết bị điều khiển tự động cho kết quả vận hành và điều khiển tự động các quy trình công nghiệp mà không cần sự can thiệp đáng kể của con người và đạt được hiệu suất vượt trội hơn so với điều khiển bằng tay. Các thiết bị tự động hóa này bao gồm PLC, PC, PAC, v.v. và công nghệ bao gồm các hệ thống truyền thông công nghiệp khác nhau.
 
Tự động hóa công nghiệp là gì? Các loại tự động hóa công nghiệp
 

Ưu điểm của hệ thống tự động hóa công nghiệp


Các hệ thống tự động hóa quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Hãy xem các ưu điểm của chúng khi áp dụng vào sản xuất công nghiệp.
 

1 - Để tăng năng suất


Tự động hóa nhà máy sản xuất hoặc chế biến cải thiện tốc độ sản xuất thông qua việc kiểm soát sản xuất tốt hơn. Nó giúp sản xuất hàng loạt bằng cách giảm đáng kể thời gian lắp ráp trên mỗi sản phẩm với chất lượng sản xuất cao hơn. Do đó, đối với một đầu vào lao động nhất định, nó tạo ra một lượng lớn đầu ra.
 

2 - Để cung cấp chi phí hoạt động tối ưu


Tích hợp các quy trình khác nhau trong công nghiệp với máy móc tự động, giảm thiểu thời gian chu kỳ và nỗ lực, do đó nhu cầu lao động của con người được giảm bớt. Do đó, đầu tư vào nhân viên đã được tiết kiệm nhờ tự động hóa.
 

3 - Để nâng cao chất lượng sản phẩm


Vì tự động hóa làm giảm sự tham gia của con người, khả năng xảy ra sai sót của con người cũng được loại bỏ. Tính đồng nhất và chất lượng sản phẩm với sự phù hợp cao hơn có thể được duy trì bằng quá trình tự động hóa. Bằng cách kiểm soát và giám sát thích ứng các quy trình công nghiệp trong tất cả các giai đoạn ngay từ khi sản phẩm ra đời đến sản phẩm cuối cùng.
 

4 - Để giảm kiểm tra định kỳ


Tự động hóa hoàn toàn làm giảm nhu cầu kiểm tra thủ công các thông số quy trình khác nhau. Bằng cách tận dụng lợi thế của các công nghệ tự động hóa, các quy trình công nghiệp sẽ tự động điều chỉnh các biến quy trình để đặt hoặc các giá trị mong muốn bằng cách sử dụng các kỹ thuật điều khiển vòng kín.
 

5 - Để nâng cao mức độ an toàn


Tự động hóa công nghiệp làm tăng mức độ an toàn cho nhân viên bằng cách thay thế họ bằng các máy móc tự động trong điều kiện làm việc nguy hiểm. Theo truyền thống, rô bốt công nghiệp và các thiết bị rô bốt được thực hiện ở những nơi rủi ro và nguy hiểm như vậy.
 

Hệ thống phân cấp của một hệ thống tự động hóa công nghiệp


Các hệ thống tự động hóa công nghiệp có thể rất phức tạp về bản chất, có số lượng lớn các thiết bị làm việc đồng bộ với các công nghệ tự động hóa. Hệ thống tự động hóa bao gồm các cấp phân cấp khác nhau.
 

1 - Mức độ trường


Đây là cấp thấp nhất của hệ thống phân cấp tự động hóa bao gồm các thiết bị hiện trường như cảm biến và thiết bị truyền động. Nhiệm vụ chính của các thiết bị hiện trường này là chuyển dữ liệu của các quá trình và máy móc lên cấp cao hơn tiếp theo để theo dõi và phân tích. Và nó cũng bao gồm việc kiểm soát tham số quá trình thông qua các bộ truyền động. 

Cảm biến chuyển đổi các thông số thời gian thực như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức độ, v.v. thành tín hiệu điện. Dữ liệu cảm biến này tiếp tục được chuyển đến bộ điều khiển để theo dõi và phân tích các thông số thời gian thực. Một số cảm biến bao gồm cặp nhiệt điện, cảm biến tiệm cận, RTD, đồng hồ đo lưu lượng, v.v.

Mặt khác, bộ truyền động chuyển đổi các tín hiệu điện (từ bộ điều khiển) thành các phương tiện cơ học để điều khiển các quá trình. Van điều khiển lưu lượng, van điện từ, thiết bị truyền động khí nén, rơ le, động cơ DC và động cơ servo là những ví dụ về thiết bị truyền động.
 

2 - Mức độ kiểm soát


Cấp độ này bao gồm các thiết bị tự động hóa khác nhau như máy CNC, PLC, v.v., thu nhận các thông số quá trình từ các cảm biến khác nhau. Bộ điều khiển tự động điều khiển các cơ cấu chấp hành dựa trên các tín hiệu cảm biến đã xử lý và chương trình hoặc kỹ thuật điều khiển.

Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) là bộ điều khiển công nghiệp mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi nhất có khả năng cung cấp các chức năng điều khiển tự động dựa trên đầu vào từ các cảm biến. Nó bao gồm các mô-đun khác nhau như CPU, I / O tương tự, I / O kỹ thuật số và các mô-đun giao tiếp. Nó cho phép người vận hành lập trình một chức năng hoặc chiến lược điều khiển để thực hiện một số hoạt động tự động trên quy trình.
 

3 - Mức độ giám sát và kiểm soát sản xuất


Ở cấp độ này, các thiết bị tự động và hệ thống giám sát tạo điều kiện thuận lợi cho các chức năng điều khiển và can thiệp như Giao diện người máy (HMI), giám sát các thông số khác nhau, đặt mục tiêu sản xuất, lưu trữ lịch sử, thiết lập khởi động và tắt máy, v.v.

Hầu hết, HMI của Hệ thống Kiểm soát Phân phối (DCS) hoặc Kiểm soát Giám sát và Thu thập Dữ liệu (SCADA) được sử dụng phổ biến trong cấp độ này.
 

4 - Thông tin hoặc cấp độ Doanh nghiệp


Đây là cấp độ cao nhất của tự động hóa công nghiệp, quản lý toàn bộ hệ thống tự động hóa. Các nhiệm vụ của cấp độ này bao gồm lập kế hoạch sản xuất, phân tích khách hàng và thị trường, đơn đặt hàng và bán hàng,… Vì vậy, nó giải quyết nhiều hơn các hoạt động thương mại và ít hơn với các khía cạnh kỹ thuật.

Và mạng truyền thông công nghiệp cũng nổi bật nhất trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp truyền thông tin từ cấp này sang cấp khác. Vì vậy, chúng có mặt trong tất cả các cấp độ của hệ thống tự động hóa để cung cấp luồng thông tin liên tục. Mạng truyền thông này có thể khác cấp này với cấp kia. 

Từ hệ thống phân cấp trên, chúng ta có thể kết luận rằng có luồng thông tin liên tục từ cấp cao đến cấp thấp và ngược lại. Nếu chúng ta giả định theo cách đồ họa này, nó giống như một kim tự tháp trong đó khi chúng ta đi lên, thông tin được tổng hợp lại và trong khi đi xuống, chúng ta sẽ có được thông tin chi tiết về quá trình.
 

Các loại hệ thống tự động hóa công nghiệp

 

1 - Cố định hoặc tự động hóa Khó


Loại tự động hóa này được sử dụng để thực hiện các hoạt động cố định và lặp đi lặp lại nhằm đạt được tốc độ sản xuất cao. Nó sử dụng mục đích đặc biệt hoặc thiết bị chuyên dụng để tự động hóa các hoạt động lắp ráp hoặc xử lý theo trình tự cố định. Một khi nó đã được sử dụng, tương đối khó thay đổi hoặc thay đổi thiết kế sản phẩm. Do đó, không linh hoạt trong việc cung cấp đa dạng sản phẩm, nhưng tăng hiệu quả với tốc độ sản xuất cao hơn và giảm chi phí đơn vị.
 

2 - Tự động hóa có thể lập trình


Trong quá trình tự động hóa này, một loại sản phẩm cụ thể thay đổi và cũng có thể thay đổi các hoạt động lắp ráp hoặc chế biến với việc sửa đổi chương trình điều khiển trong thiết bị tự động.

Tính năng tự động hóa này phù hợp nhất cho quy trình sản xuất hàng loạt nơi khối lượng sản phẩm từ trung bình đến cao. Nhưng trong điều này, thật khó để thay đổi và cấu hình lại hệ thống cho một sản phẩm mới hoặc chuỗi hoạt động. Do đó, sản phẩm mới hoặc cấu hình lại trình tự hoạt động đòi hỏi một quá trình thiết lập lâu dài.
 

3 - Tự động hóa linh hoạt hoặc mềm


Hệ thống tự động hóa này cung cấp thiết bị điều khiển tự động mang lại sự linh hoạt tuyệt vời cho việc thực hiện các thay đổi trong thiết kế sản phẩm. Những thay đổi này có thể được thực hiện một cách nhanh chóng thông qua các lệnh được đưa ra dưới dạng mã do người vận hành.

Sự tự động hóa này cho phép các nhà sản xuất sản xuất nhiều sản phẩm với các phạm vi khác nhau như một quá trình kết hợp kết hợp chứ không phải riêng biệt.
 

4 - Tự động hóa tích hợp


Tự động hóa tích hợp liên quan đến việc tự động hóa toàn bộ các nhà máy sản xuất vì nó hoàn toàn được xử lý bởi máy tính và các quy trình điều khiển với sự tham gia tối thiểu của con người. Máy tính có thể thiết kế các bộ phận cần thiết, kiểm tra thiết kế và chế tạo các bộ phận đó. Tự động hóa tích hợp, giống như tự động hóa linh hoạt, tương thích với cả sản xuất quy trình hàng loạt và sản xuất quy trình liên tục.
 

Các công nghệ sử dụng kiểu tự động hóa này bao gồm:


-  Lập kế hoạch quy trình có sự hỗ trợ của máy tính
- Thiết kế và sản xuất được máy tính hỗ trợ
- Máy công cụ điều khiển số máy tính
- Kiểm soát lập lịch và sản xuất trên máy tính
- Hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động
- Hệ thống máy linh hoạt
- Hệ thống xử lý vật liệu tự động, ví dụ như rô bốt
- Băng tải và cần trục tự động
 

Tạm kết


Tự động hóa công nghiệp đề cập đến các hệ thống máy tính hóa trong sản xuất xử lý các quy trình và máy móc khác nhau thay cho sự tham gia của con người. Hầu hết các quá trình được xử lý bởi các hệ thống như vậy sẽ được coi là lặp đi lặp lại, máy móc hoặc trong các trường hợp khác là cả hai.

Bằng cách xem xét các loại hệ thống được đề cập bên trên, bạn sẽ phù hợp hơn để chọn hệ thống tự động hóa phù hợp cho doanh nghiệp của mình.

Bài viết liên quan: