Panoramica sull'automazione industriale: necessità, struttura, tipi e tecnologie

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Per risolvere i problemi di automazione e controllo, le industrie utilizzano le tecnologie in continua evoluzione nei sistemi di controllo per una produzione efficiente o processi di produzione. Ciò richiede sistemi di controllo affidabili e di alta qualità. Le nuove tendenze nell'automazione industriale si occupano dei più recenti dispositivi di controllo e protocolli di comunicazione per controllare i dispositivi di campo come le valvole di controllo e altri elementi di controllo finali. Alcuni dei dispositivi o strumenti intelligenti utilizzati nell'industria automatizzata hanno la capacità di controllare i processi e anche le capacità di comunicazione senza interfacciarsi con altri dispositivi di controllo a livello di campo come i PLC.

Cos'è l'automazione industriale?

L'automazione industriale è l'uso di vari dispositivi di controllo come PC / PLC / DCS, utilizzati per avere il controllo su varie operazioni di un settore senza un intervento significativo da parte dell'uomo e per fornire prestazioni di controllo automatico. Nelle industrie, le strategie di controllo utilizzano una serie di tecnologie che vengono implementate per ottenere le prestazioni o l'output desiderati, rendendo il sistema di automazione più essenziale per le industrie.




Processo automatizzato nelle industrie

Processo automatizzato nelle industrie

L'automazione industriale implica l'utilizzo di strategie di controllo avanzate come controlli in cascata, dispositivi hardware di controllo moderni come PLC, sensori e altri strumenti per rilevare le variabili di controllo, apparecchiature di condizionamento del segnale per collegare i segnali ai dispositivi di controllo, azionamenti e altri dispositivi di controllo finale significativi, standalone sistemi informatici, sistemi di comunicazione, allarmi e sistemi HMI (Human Machine Interface).



Necessità di un'industria automatizzata

Manuale di controllo

Manuale di controllo

  • Per ridurre il controllo periodico o manuale

In alcune applicazioni critiche è necessario un controllo periodico della variabile di processo per eseguire operazioni industriali. Le apparecchiature di automazione riducono le operazioni periodiche o manuali e stabiliscono le condizioni di lavoro automatiche.

  • Per aumentare la produttività

L'automazione della produzione e di altri processi di produzione aumenta il tasso di produzione producendo output in quantità maggiori per un dato input di lavoro

  • Riduci i costi di produzione

Utilizzando le macchine e le attrezzature automatiche, l'intervento umano per controllare i processi cade bruscamente. Ciò riduce l'investimento sul costo del lavoro, quindi il costo di produzione.


  • Per migliorare la qualità del prodotto

Fare continuamente lo stesso lavoro potrebbe non essere perfetto in tutti i casi in termini di specifiche di qualità con gli sforzi umani. Con le apparecchiature di automazione, è possibile ottenere una qualità del prodotto affidabile e uniforme utilizzando dispositivi di controllo hardware in tempo reale.

  • Per aumentare la flessibilità

Utilizzando le varie apparecchiature di automazione, i processi vengono gestiti semplicemente senza ottenere alcun ambiente complesso, in particolare nei processi di produzione.

  • Facile da usare e migliora la sicurezza

La complessità del funzionamento delle apparecchiature o dei processi è ridotta con l'automazione industriale. Cambia la posizione dell'operatore come operatore al ruolo di supervisione.

Struttura dell'automazione industriale

La struttura dell'automazione industriale spiega vari livelli di funzionamento, tra cui il livello del sensore, il livello di controllo dell'automazione (unità, cella, controlli di processo), il livello di supervisione e il livello di impresa. La struttura a piramide indica che, man mano che si sale sulla punta, le informazioni vengono aggregate e mentre scende si dissolve. Ciò significa che otterremo le informazioni dettagliate per una particolare variabile in fondo. L'automazione industriale non significa che tutti i livelli siano automatizzati come il livello aziendale non deve essere automatizzato.

Struttura di automazione

Struttura di automazione

Il livello del sensore è anche chiamato livello di processo. Utilizza i sensori e gli attuatori per ottenere i valori delle variabili di processo in modo continuo o periodico. Questi fungono da occhi e braccia dei processi industriali. Alcuni di questi strumenti includono strumenti pneumatici, strumenti intelligenti, ecc.

Il livello di controllo dell'automazione o livello di controllo utilizza dispositivi di controllo industriale come PC / PLC / DCS, ecc. Questo livello utilizza i vari processori integrati, algoritmi PID per controllare il processo.

Livelli di automazione

Livelli di automazione

Il livello di supervisione o livello SCADA ottiene molte informazioni sul canale e memorizza i dati nel database di sistema. Acquisisce i dati da vari dispositivi di controllo e li visualizza sull'HMI (Human Machine Interface). Fornisce inoltre un allarme per indicare i livelli del processo e le variabili di controllo. Utilizza un software speciale per far interagire i dati ei protocolli di comunicazione con i dispositivi di campo.

Il livello aziendale esegue attività quali pianificazione, ordini e vendite, pianificazione del prodotto, ecc.

Tipi di automazioni industriali

I sistemi di automazione sono classificati in quattro tipi fondamentali, in base alla flessibilità e al livello di integrazione nei processi di produzione. Questi sono descritti di seguito.

Automazione fissa

Automazione fissa

1. Automazione fissa

In questa sequenza le operazioni da eseguire sono fissate dalla configurazione dell'apparecchiatura. Viene utilizzato nella produzione ad alto volume con attrezzature dedicate. Esempi di questo sistema di automazione sono le linee di assemblaggio automatizzate, il processo di distillazione, le linee di trasferimento della macchina.

Automazione programmabile

Automazione programmabile

2. Automazione programmabile

In questo, la sequenza delle operazioni può essere modificata cambiando il programma. La sequenza delle operazioni varia in base alle diverse configurazioni del prodotto. Anche nuovi programmi possono essere inseriti nei dispositivi programmabili per i nuovi prodotti. Questo tipo di sistema viene utilizzato in processi batch, laminatoi di acciaio, robot industriali, ecc.

3. Automazione flessibile

È l'estensione per l'automazione programmabile. Ciò offre una maggiore flessibilità per gestire le variazioni di progettazione del prodotto. Gli operatori possono dare comandi sotto forma di codici nel programma per computer se vogliono cambiare la sequenza del processo. Le apparecchiature di livello inferiore ricevono le istruzioni per operare a livello di campo senza perdere tempo di produzione. Questo tipo di automazione viene utilizzato nella produzione di macchine CNC multiuso, veicoli a guida automatica, ecc.

Automazione flessibile

Automazione flessibile

4. Automazione integrata

In questo tipo il sistema totale è completamente automatizzato sotto il controllo del computer. A partire dal processo di progettazione fino alla spedizione, l'intero sistema è completamente automatizzato. Anche l'attrezzatura è gestita dai robot. Questo sistema viene utilizzato nei sistemi di produzione integrati con computer.

Attrezzature di automazione

Attrezzature dell

Attrezzature dell'industria automatizzata

  • Sensori e attuatori

Un sensore rileva le varie variabili di processo e le converte in segnali elettrici o ottici. Questi sensori includono temperatura, pressione, velocità, flusso, ecc.

Gli attuatori convertono i segnali elettrici in mezzi meccanici per ottenere il controllo sui processi. Questi includono relè, magneti, servomotori, ecc.

Alcuni sensori e attuatori hanno la capacità di comunicare con i bus di comunicazione di campo industriale che rientrano nei dispositivi intelligenti.

  • Computer industriali

Controllori logici programmabili (PLC) chiamati anche computer industriali sono in grado di essere programmati per eseguire determinate funzioni di controllo. Consiste in una CPU o processore, moduli I / O (sia analogici che digitali) per collegare i vari dispositivi di ingresso / uscita e moduli relè. Questi possono essere modulari che sono di tipo fisso o integrati per estendere i moduli in base agli ingressi disponibili.

Insieme ai PLC, i PC convenzionali vengono utilizzati per controllare il processo online o modificando i programmi. Il PLC è dotato di un software dedicato per programmare la strategia di controllo.

  • HMI (Human Machine Interface)

L'HMI offre servizi come la visualizzazione delle informazioni su schermi di computer e altri display, la registrazione dei risultati nel database, l'invio di segnali di allarme, ecc. Utilizza tecnologie come SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) e altre tecnologie visive.

  • Sistema di comunicazione

Nelle industrie molti sensori, attuatori, PC di controllo e altri dispositivi di controllo sono distribuiti geograficamente e interagiscono tra loro tramite diversi bus di dati. Esistono tre tipi di bus utilizzati nell'automazione industriale, ovvero bus di fabbrica, bus di processo e bus di campo.

Il bus di campo interagisce tra gli strumenti di campo e i dispositivi di controllo mentre il bus di processo collega i computer di livello di supervisione ai dispositivi di controllo come i PLC. Il bus di fabbrica collega il livello superiore dell'organizzazione al livello di supervisione. Diversi protocolli vengono utilizzati per le comunicazioni come RS-485, profibus, CAN control modbus, ecc.

Grazie per aver dedicato del tempo prezioso con questo articolo e spero che abbiate capito cos'è l'automazione industriale. Ecco una domanda per te sull'automazione,

Cos'è l'intelligenza artificiale?

Risposta: si prega di lasciare le risposte nella sezione commenti qui sotto.

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