Qu'est-ce que l'automatisation industrielle ? Types, niveaux, avantages

Dans cet article, nous verrons un aperçu de l'automatisation industrielle, quels sont les avantages et les inconvénients de l'automatisation industrielle, les différents types de systèmes d'automatisation, les différents niveaux d'une application d'automatisation industrielle typique et bien d'autres. Automatisation industrielleMotivation pour l'automatisation industrielleNiveaux de processus d'automatisation industrielleNiveau superviseurNiveau de contrôleNiveau de terrainTypes de systèmes d'automatisation industrielleSystème d'automatisation fixeSystème d'automatisation programmableSystème d'automatisation flexibleSystème d'automatisation intégréAvantages et inconvénients de l'automatisation industrielleAvantagesInconvénientsIntroductionDepuis la période de révolution industrielle en Grande-Bretagne, il y a toujours eu un effort important pour développer des techniques complexes pour aider les gens avec différentes tâches de production.Un processus de production industrielle se compose d'une série de machines, à travers lesquelles une combinaison de matières premières passe t et se transforment en produit final. Ici, le terme « machine » peut être n'importe quoi comme un moteur, une perceuse, une bande transporteuse, etc. qui relèvent des appareils électromécaniques ou des machines chimiques comme les fours, les séchoirs, les systèmes de combustion chimique etc. Aujourd'hui, l'automatisation industrielle a repris le processus de production dans les industries et il est très difficile d'imaginer une ligne de production sans systèmes d'automatisation. Plusieurs facteurs conduisent à la mise en œuvre d'un système d'automatisation dans la production industrielle, tels que l'exigence de produits de haute qualité, des attentes élevées en matière de fiabilité des produits, une production à grand volume, etc. équipement industriel à l'aide d'une programmation logique numérique et réduire l'intervention humaine dans la prise de décision et le processus de commande manuel à l'aide d'équipements mécanisés. La définition ci-dessus n'est certainement pas simple à comprendre, mais essayons de comprendre à quoi sert une automatisation industrielle l'aide d'un petit exemple.Exemple pour comprendre l'automatisation industrielleConsidérez un processus de production industrielle manuel, où un opérateur observe la température d'un four. Supposons que la tâche consiste à atteindre une certaine température et à maintenir cette température pendant environ 30 minutes. Ainsi, l'opérateur doit d'abord ajuster la quantité de combustible dans le four en contrôlant une vanne pour augmenter la température à la quantité souhaitée. Une fois la température nécessaire atteinte, il faut la maintenir en ajustant constamment la vanne, c'est-à-dire augmenter ou diminuer le carburant en fonction de la température pendant les 30 prochaines minutes. Désormais, avec l'automatisation industrielle, l'ensemble du processus est pris en charge sans l'aide d'un opérateur. Tout d'abord, il y a un capteur de température placé près du four qui rapporte la température à un ordinateur. Maintenant, il y a une vanne motorisée, qui est également contrôlée par l'ordinateur, pour que le combustible soit fourni au four. Sur la base des lectures de température du capteur, l'ordinateur ouvrira la vanne pour permettre plus de carburant au début. Une fois la température souhaitée atteinte, la vanne est fermée. Mais l'ordinateur peut ouvrir ou fermer la vanne, même pour permettre à une infime quantité de carburant de s'écouler, en fonction des lectures de température. La minuterie de l'ordinateur indiquera une fois que 30 minutes se seront écoulées et que l'ordinateur pourra complètement éteindre le système. L'exemple ci-dessus peut sembler vague, mais il aide à comprendre comment un système d'automatisation industrielle typique peut être mis en œuvre. Dans l'exemple ci-dessus, il n'y a absolument aucune intervention humaine et toute la tâche est entièrement réalisée par le système d'automatisation. . Au début, le processus de production industrielle est basé sur les yeux, les mains et le cerveau d'un travailleur, contrairement aux capteurs, actionneurs et ordinateurs modernes. À l'origine, la mise en œuvre de l'automatisation dans un processus de production vise à remplacer un travailleur humain par une machine indépendante. Initialement, ces machines indépendantes devaient être coordonnées par un superviseur humain pour un processus de production fluide. machines et processus indépendants et réalisent une véritable automatisation industrielle. Avec l'essor de l'économie industrielle, les stratégies commerciales pour l'automatisation industrielle ont également changé au fil du temps. De nos jours, les motivations fondamentales pour la mise en œuvre de l'automatisation industrielle sont :Augmenter la productionRéduire les coûts, en particulier les coûts humainsAméliorer la qualité du produitUtilisation efficace des matières premièresRéduire la consommation d'énergieAugmenter les bénéfices commerciauxIl existe quelques motivations secondaires à l'utilisation de l'automatisation dans le processus de production industrielle comme fournir un environnement sûr pour l'opérateur, réduire la pollution de l'environnement, etc. Niveaux de processus d'automatisation industrielle Il existe plusieurs façons de décrire les niveaux d'un processus d'automatisation industrielle, mais la plus simple de toutes est le triangle hiérarchique suivant de représentation à trois niveaux d'un Application d'automatisation industrielle typique.Niveau superviseurSitué au sommet de la hiérarchie, le niveau superviseur se compose généralement d'un PC industriel, qui est généralement disponible en tant que PC de bureau ou Panel PC ou PC monté en rack. Ces PC fonctionnent sur des systèmes d'exploitation standard avec un logiciel spécial, généralement fourni par le fournisseur pour le contrôle des processus industriels. L'objectif principal du logiciel est la visualisation et le paramétrage des processus. Un Ethernet industriel spécial est utilisé pour la communication, qui peut être Gigabit LAN ou n'importe quelle topologie sans fil (WLAN). Niveau de contrôle Le niveau de contrôle est le niveau intermédiaire dans la hiérarchie et c'est le niveau où tous les programmes liés à l'automatisation sont exécutés. À cette fin, généralement, des automates programmables ou des automates programmables sont utilisés, qui fournissent des capacités de calcul en temps réel. Les automates sont généralement implémentés à l'aide de microcontrôleurs 16 bits ou 32 bits et fonctionnent sur un système d'exploitation propriétaire pour répondre aux exigences en temps réel. Les API sont également capables d'être interfacés avec plusieurs périphériques d'E/S et peuvent communiquer via divers protocoles de communication tels que CAN.Niveau de champ Les équipements terminaux tels que les capteurs et les actionneurs sont classés au niveau du champ dans la hiérarchie. Les capteurs comme la température, l'optique, la pression, etc. et les actionneurs comme les moteurs, les vannes, les interrupteurs, etc. sont interfacés à un API via un bus de terrain et la communication entre un dispositif de niveau de terrain et son API correspondant est généralement basée sur une connexion point à point. Les réseaux câblés et sans fil sont utilisés pour la communication et en utilisant cette communication, l'API peut diagnostiquer et paramétrer également divers composants. De plus, un système de processus d'automatisation industrielle nécessite également deux systèmes principaux. Il s'agit des éléments suivants : Alimentation électrique industrielle Sécurité et protection Les exigences en matière d'alimentation des différents systèmes à différents niveaux de la hiérarchie peuvent être extrêmement différentes. Par exemple, les automates fonctionnent généralement sur 24 V CC, tandis que les moteurs lourds fonctionnent sur CA monophasé ou triphasé. Ainsi, une large gamme d'alimentation d'entrée appropriée est requise pour un fonctionnement sans problème. De plus, le logiciel utilisé pour contrôler les automates doit être sécurisé car il peut être facilement modifié ou corrompu. Compte tenu de tous les niveaux mentionnés ci-dessus et de leurs composants correspondants, un système d'automatisation industrielle typique aura la structure suivante. Types de Systèmes d'automatisation industrielle Maintenant que nous avons vu un peu plus sur la disposition d'un système d'automatisation industrielle typique, passons à la discussion sur les différents types de systèmes d'automatisation industrielle. Les systèmes d'automatisation industrielle sont généralement classés en quatre types.Système d'automatisation fixeSystème d'automatisation programmableSystème d'automatisation flexibleSystème d'automatisation intégréSystème d'automatisation fixeDans un système d'automatisation fixe, l'équipement de production est fixé avec un ensemble fixe d'opérations ou de tâches et ces opérations sont rarement modifiées. Le système d'automatisation fixe est généralement utilisé dans les processus à flux continu tels que les convoyeurs et les systèmes de production de masse. Système d'automatisation programmable Dans le système d'automatisation programmable, la séquence d'opérations ainsi que la configuration des machines peuvent être modifiées à l'aide de commandes électroniques. Ce système nécessite beaucoup de temps et d'efforts pour reprogrammer les machines et est généralement utilisé dans la production par lots.Système d'automatisation flexibleUn système d'automatisation flexible est généralement, toujours contrôlé par des ordinateurs et est souvent mis en œuvre là où le produit varie fréquemment. Les machines CNC sont l'exemple parfait pour ce système. Le code donné par l'opérateur à l'ordinateur est unique à un travail particulier et sur la base du code, la machine acquiert les outils et équipements nécessaires à la production.Système d'automatisation intégréUn système d'automatisation intégré est un ensemble de machines, de processus et de données indépendants, tous fonctionnant de manière synchrone sous la commande d'un système de contrôle unique pour mettre en œuvre un système d'automatisation d'un processus de production. La CAO (conception assistée par ordinateur), la FAO (fabrication assistée par ordinateur), les outils et machines commandés par ordinateur, les robots, les grues et les convoyeurs sont tous intégrés à l'aide d'une planification et d'un contrôle de production complexes.Avantages et inconvénients de l'automatisation industrielleAvantagesLa tâche effectuée par des opérateurs humains impliquant des le travail peut être facilement remplacé. Les opérateurs humains peuvent éviter de travailler dans des environnements de production dangereux avec des températures extrêmes, de la pollution, des éléments enivrants ou des substances radioactives. Les tâches difficiles pour un opérateur humain typique peuvent être facilement effectuées. Ces tâches comprennent le levage de charges lourdes et volumineuses, le travail avec des objets extrêmement petits, etc. La production est toujours plus rapide et le coût du produit est nettement inférieur (par rapport au même produit fabriqué manuellement). Plusieurs contrôles de qualité peuvent être intégré dans le processus de production pour assurer la cohérence et l'uniformité. L'économie de l'industrie peut être considérablement améliorée, ce qui a un impact direct sur le niveau de vie. InconvénientsPerte d'emplois. Étant donné que la majorité du travail est effectué par des machines, le travail manuel est très réduit. Toutes les tâches souhaitées ne peuvent pas être automatisées à l'aide de la technologie actuelle. Par exemple, il est préférable de laisser les produits aux formes et tailles irrégulières pour un assemblage manuel. (Cette tendance semble changer avec les ordinateurs et les algorithmes avancés). Il est possible d'utiliser l'automatisation pour certains processus, c'est-à-dire

Laisser un message 

Liste des messages