産業オートメーションとは何ですか？ タイプ、レベル、利点

この記事では、インダストリアルオートメーションの概要、インダストリアルオートメーションのデメリットの利点、さまざまなタイプのオートメーションシステム、一般的なインダストリアルオートメーションアプリケーションのさまざまなレベルなどについて説明します。概要はじめにインダストリアルオートメーションとは何ですか？理解する例産業オートメーション産業オートメーションの動機産業オートメーションプロセスのレベルスーパーバイザーレベル制御レベルフィールドレベル産業オートメーションシステムのタイプ固定オートメーションシステムプログラマブルオートメーションシステムフレキシブルオートメーションシステム統合オートメーションシステム産業オートメーションの長所と短所長所短所はじめに英国の産業革命の時代以来、複雑な技術の開発に常に多大な努力が払われてきました。生産のさまざまなタスクを持つ人々を支援するために。工業生産プロセスは、原材料の組み合わせが通過する一連の機械で構成されています徹底して、最終製品に変換します。 ここで、「機械」という用語は、モーター、ドリル、コンベヤーベルトなどのようなものにすることができます。 電気機械装置やオーブン、乾燥機、化学燃焼システムなどの化学機械に分類されます。今日、産業オートメーションは産業の生産プロセスを引き継いでおり、オートメーションシステムのない生産ラインを想像することは非常に困難です。 高品質な製品の要求、製品の信頼性への高い期待、大量生産など、産業生産における自動化システムの実装につながるいくつかの要因があります。産業オートメーションとは何ですか？産業オートメーションは、機械などを操作するプロセスです。デジタル論理プログラミングの助けを借りて、機械化された機器の助けを借りて意思決定と手動コマンドプロセスへの人間の介入を減らす産業用機器上記の定義は確かに理解するのは簡単ではありませんが、産業用オートメーションが何であるかを理解しようとしましょう小さな例の助けを借りて。産業オートメーションを理解するための例オペレーターがオーブンの温度を観察している手動の産業生産プロセスを考えてみてください。 特定の温度に到達し、その温度を約30分間維持することがタスクであると想定します。そのため、オペレーターはまず、バルブを制御してオーブンへの燃料の量を調整し、温度を目的の量まで上げる必要があります。 必要な温度に達したら、バルブを絶えず調整して維持する必要があります。 次の30分間は、温度に応じて燃料を増減します。現在、産業オートメーションでは、オペレーターの助けを借りずにプロセス全体が処理されます。 まず、オーブンの近くに温度センサーを配置し、コンピューターに温度を報告します。現在、オーブンに燃料を供給するために、コンピューターによって制御される電動バルブがあります。 センサーからの温度測定値に基づいて、コンピューターはバルブを開き、最初により多くの燃料を許可します。 希望の温度に達すると、バルブはシャットオフされますが、コンピューターは、温度の読み取り値に基づいて、少量の燃料を流す場合でも、バルブを開閉できます。 コンピューターのタイマーは、30分が経過すると、コンピューターがシステムを完全にシャットダウンできることを示します。上記の例はあいまいに見えるかもしれませんが、一般的な産業用オートメーションシステムの実装方法を理解するのに役立ちます。 上記の例では、人間の介入はまったくなく、タスク全体が自動化システムによって完全に実行されます。産業オートメーションの動機付け自動化という用語は、産業オートメーションおよび製造組立ラインのパイオニアであるフォードモーターカンパニーのエンジニアによって造られました。 。 当初、工業生産プロセスは、現代のセンサー、アクチュエーター、コンピューターとは対照的に、労働者の目、手、脳に基づいています。元々、生産プロセスでの自動化の実装は、人間の労働者を独立したマシン。 当初、これらの独立したマシンは、スムーズな生産プロセスのために人間の監督者によって調整される必要がありましたが、アナログおよびデジタル制御システム、マイクロプロセッサ、PLC（プログラマブルロジックコントローラ）、およびさまざまなセンサーの技術開発により、いくつかの同期が非常に簡単になりました独立した機械とプロセスを使用して、真の産業オートメーションを実現します。産業経済の台頭に伴い、産業オートメーションのビジネス戦略も時間とともに変化しています。 今日、産業オートメーションを実装するための基本的な動機は次のとおりです。生産の増加コスト、特に人的コストの削減製品の品質の向上原材料の効率的な使用エネルギー消費の削減ビジネス利益の増加産業生産プロセスで自動化を使用することには、いくつかの二次的な動機があります。オペレーターに安全な環境を提供する、環境汚染を減らすなど。産業オートメーションプロセスのレベル産業オートメーションプロセスのレベルを説明する方法はいくつかありますが、最も簡単なのは、次のXNUMXつのレベル表現の階層三角形です。典型的な産業オートメーションアプリケーション。スーパーバイザーレベル階層の最上位に位置するスーパーバイザーレベルは、通常、産業用PCで構成され、通常、デスクトップPC、パネルPC、またはラックマウントPCとして利用できます。 これらのPCは、通常、産業用プロセス制御用にサプライヤから提供される特別なソフトウェアを備えた標準のオペレーティングシステムで実行されます。ソフトウェアの主な目的は、プロセスの視覚化とパラメータ化です。 通信には、ギガビットLANまたは任意の無線トポロジ（WLAN）などの特別な産業用イーサネットが使用されます。制御レベル制御レベルは階層の中間レベルであり、これはすべての自動化関連プログラムが実行されるレベルです。 この目的のために、一般に、リアルタイムコンピューティング機能を提供するプログラマブルロジックコントローラーまたはPLCが使用されます。PLCは通常、16ビットまたは32ビットマイクロコントローラーを使用して実装され、リアルタイム要件を満たすために独自のオペレーティングシステムで実行されます。 PLCは、複数のI / Oデバイスとのインターフェースも可能で、CANなどのさまざまな通信プロトコルを介して通信できます。フィールドレベルセンサーやアクチュエータなどの端末機器は、階層内でフィールドレベルに分類されます。 温度、光学、圧力などのセンサー。 モーター、バルブ、スイッチなどのアクチュエーター。 はフィールドバスを介してPLCに接続され、フィールドレベルデバイスとそれに対応するPLC間の通信は通常、ポイントツーポイント接続に基づいています。通信には有線ネットワークと無線ネットワークの両方が使用され、この通信を使用すると、PLCは次のことができます。また、さまざまなコンポーネントの診断とパラメータ化も行います。さらに、産業オートメーションプロセスシステムには、XNUMXつの主要なシステムも必要です。 それらは次のとおりです。産業用電源セキュリティと保護階層のさまざまなレベルにあるさまざまなシステムの電力要件は、極端に異なる可能性があります。 たとえば、PLCは通常24V DCで動作しますが、重いモーターは1相または3相ACで動作するため、問題のない動作を実現するには、さまざまな適切な入力電源が必要です。 さらに、PLCを制御するために使用されるソフトウェアは、簡単に変更または破損する可能性があるため、セキュリティが必要です。上記のすべてのレベルとそれに対応するコンポーネントを考慮すると、一般的な産業オートメーションシステムは次の構造になります。産業用オートメーションシステム典型的な産業用オートメーションシステムのレイアウトについて少し見てきたので、さまざまなタイプの産業用オートメーションシステムの説明に進みましょう。 産業用オートメーションシステムは通常XNUMXつのタイプに分類されます。固定オートメーションシステムプログラマブルオートメーションシステムフレキシブルオートメーションシステム統合オートメーションシステム固定オートメーションシステム固定オートメーションシステムでは、生産設備は固定された一連の操作またはタスクで固定され、これらの操作に変更が加えられることはめったにありません。 固定自動化システムは通常、コンベアや大量生産システムなどの連続フロープロセスで使用されます。プログラム可能な自動化システムプログラム可能な自動化システムでは、操作の順序と機械の構成を電子制御を使用して変更できます。 このシステムは、マシンを再プログラミングするのにかなりの時間と労力を必要とし、通常はバッチプロセスの生産で使用されます。フレキシブルオートメーションシステムフレキシブルオートメーションシステムは通常、常にコンピューターによって制御され、製品が頻繁に変わる場所に実装されることがよくあります。 CNCマシンは、このシステムの最適な例です。 オペレーターがコンピューターに与えるコードは特定の仕事に固有のものであり、そのコードに基づいて、機械は生産に必要なツールと機器を取得します。統合自動化システム統合自動化システムは、独立した機械、プロセス、およびデータのセットです。すべてが単一の制御システムのコマンドの下で同期して動作し、生産プロセスの自動化システムを実装します。 CAD（コンピューター支援設計）、CAM（コンピューター支援製造）、コンピューター制御のツールと機械、ロボット、クレーン、コンベヤーはすべて、複雑なスケジューリングと生産制御を使用して統合されています。産業オートメーションの長所と短所長所面倒な物理的作業を伴う人間のオペレーターによって実行されるタスク作業は簡単に交換できます。人間のオペレーターは、極端な温度、汚染、中毒要素、放射性物質などの危険な生産環境での作業を回避できます。通常の人間のオペレーターでは困難な作業を簡単に実行できます。 これらのタスクには、重い荷物や大きな荷物を持ち上げる、非常に小さな物体を扱うなどが含まれます。生産は常に速く、製品のコストは大幅に低くなります（手動操作で生産される同じ製品と比較した場合）。いくつかの品質管理チェックが可能です。一貫性と均一性を提供するために生産プロセスに統合されています。業界の経済は大幅に改善される可能性があり、それは生活水準に直接影響を及ぼします。短所失業。 作業の大部分は機械で行われるため、手作業の必要性は非常に少なくなります。現在のテクノロジーを使用して、必要なすべてのタスクを自動化することはできません。 たとえば、不規則な形状やサイズの製品は、手動で組み立てるのが最適です。 （この傾向は、高度なコンピューターとアルゴリズムによって変化しているようです）特定のプロセスに自動化を使用することは可能です。

伝言を残す 

メッセージ一覧