Ngày nay, sự cạnh tranh cao trên thị trường đòi hỏi các sản phẩm phải ngày càng chất lượng và mức giá phù hợp hơn. Để giải quyết thách thức này, nhiều ngành công nghiệp xem xét thiết kế các sản phẩm mới và sử dụng kỹ thuật tích hợp song song với hệ thống tự động hóa để giảm chi phí sản xuất.
Tự động hóa công nghiệp là gì?
Tự động hóa công nghiệp là một lĩnh vực kỹ thuật mà sử dụng công nghệ điện tử, máy tính, phần mềm và thiết bị điện tử để tự động hoá và điều khiển quá trình sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp và các cơ sở sản xuất. Mục tiêu của tự động hóa công nghiệp là tăng năng suất, giảm chi phí, tăng độ chính xác và tăng tính linh hoạt trong quá trình sản xuất. Tự động hóa công nghiệp giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào con người, giảm tỉ lệ lỗi và tăng tính an toàn trong quá trình sản xuất.
Hình 01. Mô hình tự động hóa trong công nghiệp
Tự động hóa trong công nghiệp là một kỹ thuật giúp cho các công tác sản xuất trở nên hiệu quả hơn và đảm bảo chất lượng hơn. Đây là một trong những cách để cải thiện hoạt động sản xuất và giảm chi phí.
Một số ưu điểm của hệ thống tự động hóa bao gồm:
- Hiệu suất: Hệ thống tự động hóa tăng hiệu suất và tốc độ của quá trình sản xuất, giảm thời gian dừng máy và giảm thời gian lỗi.
- Chính xác: Hệ thống tự động hóa cung cấp độ chính xác cao và tính nhất quán trong quá trình sản xuất, giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Tiết kiệm chi phí: Hệ thống tự động hóa giảm chi phí vận hành bằng cách giảm số lượng nhân viên cần thiết và giảm số lần dừng máy vì lỗi.
- An toàn: Hệ thống tự động hóa giúp tăng cơ hội an toàn và sức khỏe của nhân viên bằng cách giảm sự liên quan trực tiếp với máy móc và thiết bị nguy hiểm.
- Dễ dàng quản lý: Hệ thống tự động hóa giúp cho quá trình quản lý và theo dõi sản xuất trở nên dễ dàng hơn bằng cách cung cấp thông tin về tình trạng và hiệu suất của quá trình sản xuất.
Phân cấp của hệ thống tự động hóa công nghiệp
Cấp chấp hành (cấp trường)
Đây là mức thấp nhất của hệ thống phân cấp tự động hóa bao gồm các thiết bị hiện trường như cảm biến và bộ truyền động. Nhiệm vụ chính của các thiết bị hiện trường này là chuyển dữ liệu của các quy trình và máy móc lên cấp độ cao hơn để theo dõi, phân tích. Và nó cũng bao gồm việc kiểm soát tham số quá trình thông qua bộ truyền động.
Cảm biến chuyển đổi các thông số thời gian thực như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức độ… 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 có thể kể đến như cặp nhiệt điện, cảm biến tiệm cận, RTD, đồng hồ đo lưu lượng…
Mặt khác, thiết bị 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.
Cấp điều khiển
Cấp độ này bao gồm nhiều thiết bị tự động hóa khác nhau như máy CNC, PLC… có thể thu được thông số quy trình từ các cảm biến. Bộ điều khiển tự động điều khiển bộ truyền động dựa trên các tín hiệu cảm biến, chương trình hoặc kỹ thuật điều khiển đã được xử lý.
Bộ điều khiển lập trình (PLC) là những bộ điều khiển công nghiệp mạnh mẽ, 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 mô-đun giao tiếp. PLC cho phép người vận hành lập trình một chức năng hoặc quy tình điều khiển để thực hiện tự động hóa sản xuất.
Cấp điều khiển và giám sát
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…
HMI của hệ thống điều khiển phân tán (DCS) hoặc hệ thống quản lý tự động hóa (SCADA) là những thiết bị được sử dụng phổ biến nhất trong cấp độ này.
Cấp thông tin
Đây là cấp độ cao nhất của tự động hóa công nghiệp, quản lý toàn bộ hệ thống. 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 được nhiều hơn các hoạt động về thương mại.
Mạng truyền thông công nghiệp như RS485, CAN, DeviceNet, Foundation Field bus, Profibus… là nổi bật nhất trong các hệ thống tự động hóa, nó giúp truyền thông tin từ cấp độ này sang cấp độ 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
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 đi lên, thông tin được tổng hợp lại và khi đi xuống, chúng ta sẽ có được thông tin chi tiết về quá trình.
Ứng dụng của tự động hóa công nghiệp hiện nay
Tự động hóa ngày này được vận dụng không chỉ trong cơ sở sản xuất mà còn ngay cả cuộc sống hàng ngày. Tự động hóa công nghiệp được vận dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp, y tế, môi trường, giao thông… Chúng ta có thể kể đến một số ứng dụng phổ biến như sau:
Hình 03. Ứng dụng của tự động hoá công nghiệp trong đời sống hiện nay
- Công nghiệp sản xuất, chế tạo, nâng cấp hệ thống, dây chuyền và máy móc
- Hệ thống điều khiển bơm, xử lý nước thải…
- Hệ thống điều khiển và giám sát tòa nhà
- Hệ thống điều khiển và giám sát năng lượng điện, khí ga, dầu…
- Hệ thống giám sát nhà thông minh, hệ thống trồng cây…
Xem thêm ứng dụng của robot công nghiệp: https://hungkhangtech.vn/ung-dung-cua-robot-cong-nghiep/
Như vậy, bài viết trên đã cung cấp cho bạn những kiến thức quan trọng về tự động hóa công nghiệp. Hy vọng bài viết của chúng tôi đã giúp bạn có thêm kiến thức về tự động hóa. Từ đó hiểu hơn và vận dụng tốt và cuộc sống.
