هرم اتوماسیون صنعتی

سارا زارعی اتوماسیون صنعتی

هرم اتوماسیون نموداری ست بیانگر تفاوت سطوح مختلف اتوماسیون در کارخانه‌ها، امروز قصد داریم در مورد هرم اتوماسیون با شما صحبت کنیم. این هرم یک مثال تصویری یا دقیق‌تر بگوییم نموداری ست که سطوح مختلف اتوماسیون را که در صنایع یا کارخانه‌ها به کار می‌روند به خوبی از هم تفکیک می‌کند. هم‌چنین این هرم به نوعی بیانگر روند ورود و ترکیب تکنولوژی با صنعت نیز هست. با این حساب به نظر می‌رسد که ارزشش را داشته باشد که قدری بیشتر با آن آشنا شویم و با نگاه موشکافانه‌تری به سراغ سطوح مختلف آن برویم.

آشنایی با سطوح هرم اتوماسیون صنعتی

از پایین ترم سطح هرم شروع کنیم. این لایه را field level یا سطح فیلد می‌نامند. تمام ابزارها، اکچواتورها، سنسورها و … که در یک کارخانه وجود دارند و از آن‌ها در تولید محصول استفاده می‌شود.

به عبارت دیگر می‌توان گفت که field level ناظر به سطح تولید؛ تمام کارهای فیزیکی و نظارتی پیرامون آن است. موتورهای الکتریکی، اکچواتورهای پنوماتیکی و هیدرولیکی که برای به کار انداختن ماشین‌آلات از آن‌ها استفاده می‌شود، سوییچ‌های مجاورتی یا القایی که از آن‌ها برای تشخیص حرکت برخی مواد مخصوص استفاده می‌شود، سوییچ‌های فوتوالکتریک که در تشخیص شباهت‌ها از آن‌ها استفاده می‌شود و بسیاری ابزارهای دیگر همه و همه در اتوماسیون سطح فیلد قرار گرفته و ایفای نقش می‌کنند.

سطح بعدی هرم control level یا سطح کنترل است. این‌جا جایی ست که PLC ها و PID ها وارد میدان می‌شوند. در حقیقت اتوماسیون در این سطح از این ابزارها استفاده می‌کند تا ابزارهای موجود در سطح فیلد را که وظایف فیزیکال تولید را به عهده دارند راه‌اندازی و کنترل کند. ابزارهای کنترلر اطلاعات ورودی‌شان را از تمام سنسورها، سوییچ‌ها و سایر ورودی‌هایشان دریافت کرده و براساس آن‌ها تصمیم می‌گیرند که خروجی لازم برای تکمیل فرآیند تولید در هر مرحله چه چیزی باید باشد.

مطلب پیشنهادی: PLC های ساخته شده با آردوینو

کنترلرهای PID ها را معمولا درون کنترلرهای PLC تعبیه می‌کنند. می‌دانیم که PID مخفف سه کلمه‌ی proportional–integral–derivative است و این کنترلر با کمک این سه تابع یعنی تناسب، انتگرال‌گیر و مشتق‌گیر، کاری می‌کند که یک متغیر – مثلا دما- در محدوده‌ی مشخصی از پارامتر‌های از پیش تعیین شده باقی بماند.

یک مثال رایج که بسیاری از ما ممکن است روزانه از آن استفاده کنیم، کروز کنترل است. زمانی که آن را روی هر سرعت دلخواهی تنظیم می‌کنیم، مجموعه‌ای از سنسورها و سیستم کامپیوتری درون اتومبیل دست به کار شده و به کروز کنترل کمک می‌کنند که با توجه به سرعت تنظیم شده، چه زمان‌هایی باید شتاب حرکت را افزایش دهد و چه زمان‌هایی کاهش.

یکی از کنترلرهای صنعتی PID معروف، هیتر یا دستگاه تولید و کنترل‌کننده‌ی گرماست. در یک خط تولید ممکن است دستگاه‌های متعددی وجود داشته باشند که برای عملکرد صحیح نیاز به گرم شدن دارند. PID تعبیه شده درون کنترلر PLC این نیاز را کنترل می‌کند. به این ترتیب که زمانی که یک سیستم به دمای مورد نیاز خود می‌رسد، PIDتصمیم می‌گیرد که برای ثابت نگه داشتن دما در همان نقطه‌، چه زمان‌هایی به PLC اعلام ‌کند که هیتر را خاموش یا روشن کنند.

اما سومین سطح هرم اتوماسیون صنعتی، supervisory level یا سطح سرپرستی و نظارت است. همان گونه که در سطح دوم از PLC ها استفاده می‌کردیم، در سطح سوم از سیستم‌های SCADA استفاده می‌کنیم. وظیفه‌ی سیستم اسکادا همان‌طور که از نام آن (supervisory control and data acquisition) برمی‌آید کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده‌ است.

سامانه‌های اسکادا در حقیقت ترکیبی از سطوح قبلی بوده و به منظور دسترسی به داده‌ها و ایجاد یک مرکز کنترل متمرکز استفاده می‌شوند.

مزیت دیگر آن‌ها این است که دارای رابط کاربری گرافیکی یا HMI هستند و از این طریق می‌توانند توابع مختلف را کنترل کنند.

مطلب پیشنهادی: استپر موتور چیست و چگونه کار می‌کند؟

اغلب نیروگاه‌های آبی از این سامانه‌ استفاده می‌کنند تا بتوانند پمپ‌های آب را از راه دور نیز کنترل کنند.

اما مهم‌ترین نکته‌ای که در مورد سیستم‌های اسکادا باید بدانیم این است که می‌توان به کمک آن‌ها سیستم‌های متعدد و مختلفی را در یک مرکز کنترل واحد تحت کنترل داشت. برخلاف سامانه‌های HMI که تنها محدود به یک سیستم هستند.

چهارمین سطح هرم اتوماسیون planning level یا سطح برنامه‌ریزی است. در این سطح از سیستم‌های مدیریت کامپیوتری به نام MES استفاده می‌شود. MES یا manufacturing execution system همان سیستم‌های اجرایی تولید هستند که کل پروسه‌ی تولید از مواد اولیه‌ی خام تا زمان رسیدن به محصول نهایی در یک کارخانه را مدیریت می‌کنند.

این سیستم‌ها به مدیران کارخانه‌ها و خط تولیدها کمک می‌کنند که به صورت دقیق در جریان مرحله به مرحله‌ی اتفاقاتی که در هر قسمت می‌افتد باشند و بتوانند براساس این مشاهدات تصمیم‌گیری‌ کنند. مثلا می‎توانند سفارشات مواد اولیه و یا برنامه‌های حمل و نقل را براساس اطلاعات واقعی‌ای که از این سیستم‌ها دریافت می‌کنند تنظیم کنند.

و اما در راس هرم بالاترین سطح اتوماسیون قرار دارد که management level یا سطح مدیریت است. در این سطح از سیستم مدیریت یکپارچه‌ی شرکت‌ها که به ERP معروف است، استفاده می‌شود. ERP مخفف عبارت enterprise resource planning به معنای برنامه‌ریزی منابع سازمان است.

بالاترین سطوح مدیریتی سازمان‌ها می‌توانند در این سطح بر تمام عملکرد ها کنترل و نظارت داشته باشند. اما بستر سخت‌افزاری ERP معمولا مجموعه‌ای از برنامه‌های کامپیوتری است که می‌توانند تمام اتفاقات و رخدادهای درون آن مجموعه را ببینند. در واقع در این سطح از تکنولوژی‌های تمام سطوح قبلی بعلاوه‌ی برخی نرم‌افزارهای دیگر استفاده می‌شود تا به یک‌پارچه‌سازی توصیف شده در این مرحله دستیابی پیدا کنیم.

مطلب پیشنهادی: سنسور دما چیست؟

وجود این سطح از اتوماسیون به صاحبان سرمایه اجازه می‌دهد که بتوانند تمام مراحل تولیدی و تجاری از تولید محصول تا خرید و فروش و سرمایه‌گذاری و دستمزد‌ها و بسیاری موارد دیگر را تحت نظر داشته باشند. بنابراین ویژگی یکپارچه بودن ERP بهره‌وری و شفافیت یک سازمان را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود که هرچیزی دقیقا در جای خود قرار داشته باشد.

خلاصه هرم اتوماسیون صنعتی

بسیار خوب! بیایید یک بار دیگر آن‌چه که در مورد هرم اتوماسیون صنعتی آموختیم را با هم مرور کنیم. زمانی که در قاعده‌ی این هرم قرار داریم اتوماسیون ناظر به ابزارها و تجهیزات موجود بر روی میز تولید است؛ به عنوان مثال تمام سنسورها، موتورها، اکچواتورها و هرچیز دیگری از ابزار و ماشین‌آلات که آن خط تولید را تشکیل می‌دهد.

با حرکت به سمت سطوح بالاتر، مرحله‌ی بعدی اتوماسیون سطح کنترلی است. گفتیم که در این لایه‌است که از PLC ها و PID ها برای کنترل ابزارهای سطح فیلد استفاده می‌کنیم.

سطح بعدی مربوط به سامانه‌های اسکادا بود و گفتیم که این سامانه‌ها به منظور کنترل و اتوماسیون سایت‌های تولیدی بسیار وسیع یا گسترده کارآمد هستند.

دو سطح باقی‌مانده تا راس هرم نیز لایه‌هایی با روح غالب مدیریتی هستند. اولی به منظور مدیریت تک سامانه‌ها و آخری کارآمد برای نظارت ، مدیریت و کنترل تمام سامانه‌های موجود در داخل یا خارج یک کارخانه.

امیدواریم که با این آموزش توانسته‌ باشیم شما را قدری بیشتر با هرم معروف اتوماسیون و چگونگی سیطره‌ی تدریجی تکنولوژی بر صنعت آشنا کنیم. برای دیدن آموزش‌های بیشتری در این زمینه حتما در آینده باز هم به وبسایت ما سر بزنید.

منبع: ترجمه از وب‌سایت REALPARS.COM