Η Βιομηχανική Επανάσταση ήταν η μαία της τεχνολογίας αυτοματισμού. Ακριβώς λόγω των αναγκών της Βιομηχανικής Επανάστασης η τεχνολογία αυτοματισμού απελευθερώθηκε από το κέλυφός της και πέτυχε ταχεία ανάπτυξη. Ταυτόχρονα, η τεχνολογία αυτοματισμού προώθησε επίσης τη βιομηχανική πρόοδο. Σήμερα, η τεχνολογία αυτοματισμού έχει εφαρμοστεί ευρέως σε τομείς όπως η μηχανική κατασκευή, η ηλεκτρική ενέργεια, οι κατασκευές, οι μεταφορές και η τεχνολογία πληροφοριών, καθιστώντας το κύριο μέσο για τη βελτίωση της παραγωγικότητας της εργασίας.
Ο αυτοματισμός εργοστασίου, γνωστός και ως αυτοματισμός εργαστηρίου, αναφέρεται στην αυτόματη ολοκλήρωση του συνόλου ή μέρους της διαδικασίας κατασκευής ενός προϊόντος. Για να επιτευχθεί ένα αυτοματοποιημένο εργοστάσιο, ορισμένα ηλεκτρονικά και μηχανικά προϊόντα είναι απαραίτητα...
I. Ελεγκτής - Ο εγκέφαλος του αυτοματοποιημένου εργοστασίου
Ο ελεγκτής (αγγλική ονομασία: controller) είναι μια συσκευή εντολών που ελέγχει την εκκίνηση, τη ρύθμιση ταχύτητας, το φρενάρισμα και την αντιστροφή ενός ηλεκτροκινητήρα αλλάζοντας την καλωδίωση του κύριου κυκλώματος ή του κυκλώματος ελέγχου σε μια προκαθορισμένη σειρά και αλλάζοντας τις τιμές αντίστασης στο κύκλωμα. Αποτελείται από μετρητή προγράμματος, καταχωρητή εντολών, αποκωδικοποιητή εντολών, γεννήτρια χρονισμού και ελεγκτή λειτουργίας. Χρησιμεύει ως το "όργανο λήψης αποφάσεων{{2}"που εκδίδει εντολές, συντονίζει και κατευθύνει τις λειτουργίες ολόκληρου του συστήματος υπολογιστή. Οι ελεγκτές που χρησιμοποιούνται συνήθως σε αυτοματοποιημένα εργοστάσια περιλαμβάνουν PLC και υπολογιστές βιομηχανικού ελέγχου.
Ο προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής (PLC) χρησιμοποιεί έναν τύπο προγραμματιζόμενης μνήμης για την αποθήκευση προγραμμάτων εσωτερικά, εκτελώντας οδηγίες προσανατολισμένες στο χρήστη, όπως λογικές πράξεις, διαδοχικός έλεγχος, χρονισμός, μέτρηση και αριθμητικές λειτουργίες και ελέγχοντας διάφορους τύπους μηχανημάτων ή διαδικασιών παραγωγής μέσω ψηφιακής ή αναλογικής εισόδου/εξόδου.
Οι βιομηχανικοί προσωπικοί υπολογιστές (IPC) είναι ένας τύπος υπολογιστή βιομηχανικού ελέγχου που χρησιμοποιεί μια δομή διαύλου για τον εντοπισμό και τον έλεγχο των διαδικασιών παραγωγής, του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού και των μηχανημάτων επεξεργασίας. Τα IPC διαθέτουν σημαντικά χαρακτηριστικά και χαρακτηριστικά υπολογιστή, όπως CPU υπολογιστή, σκληρό δίσκο, μνήμη, περιφερειακά και διεπαφές, καθώς και λειτουργικό σύστημα, δίκτυα και πρωτόκολλα ελέγχου, υπολογιστικές δυνατότητες και-φιλική προς τον χρήστη διεπαφή μηχανής-. Τα προϊόντα και οι τεχνολογίες στη βιομηχανία βιομηχανικού ελέγχου είναι εξαιρετικά εξειδικευμένα, ταξινομούνται ως ενδιάμεσα προϊόντα και παρέχουν αξιόπιστους, ενσωματωμένους και έξυπνους βιομηχανικούς υπολογιστές για άλλους κλάδους.
II. Ρομπότ-Οι αξιόπιστοι εκτελεστές των αυτοματοποιημένων εργοστασίων
Το ρομπότ είναι μια αυτοματοποιημένη μηχανή που εκτελεί εργασίες. Μπορεί είτε να ακολουθεί ανθρώπινες εντολές, είτε να εκτελεί-προγραμματισμένες ακολουθίες είτε να ενεργεί σύμφωνα με αρχές που καθορίζονται από την τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης. Η κύρια λειτουργία του είναι να βοηθά ή να αντικαθιστά την ανθρώπινη εργασία σε εργασίες όπως η κατασκευή, η κατασκευή ή οι επικίνδυνες λειτουργίες. Τα ρομπότ συνήθως αποτελούνται από εκτελεστικούς μηχανισμούς, συστήματα κίνησης, συσκευές ανίχνευσης, συστήματα ελέγχου και πολύπλοκα μηχανικά εξαρτήματα.
III. Servo Motors - The Power Muscles of Automated Factories
Ο σερβοκινητήρας είναι ένας κινητήρας που ελέγχει τη λειτουργία των μηχανικών εξαρτημάτων σε ένα σερβο σύστημα, χρησιμεύοντας ως βοηθητικός κινητήρας για έμμεση ρύθμιση της ταχύτητας. Οι σερβοκινητήρες επιτρέπουν τον ακριβή έλεγχο της ταχύτητας και της ακρίβειας θέσης, μετατρέποντας τα σήματα τάσης σε ροπή και ταχύτητα για την κίνηση του ελεγχόμενου αντικειμένου. Η ταχύτητα περιστροφής του ρότορα του σερβοκινητήρα ελέγχεται από το σήμα εισόδου και μπορεί να ανταποκριθεί γρήγορα. Στα συστήματα αυτόματου ελέγχου, χρησιμεύει ως ενεργοποιητής και έχει χαρακτηριστικά όπως μικρή ηλεκτρομηχανική χρονική σταθερά, υψηλή γραμμικότητα και χαμηλή τάση εκκίνησης. Μπορεί να μετατρέψει τα λαμβανόμενα ηλεκτρικά σήματα σε γωνιακή μετατόπιση ή έξοδο γωνιακής ταχύτητας στον άξονα του κινητήρα. Χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: σερβοκινητήρες DC και AC. Το κύριο χαρακτηριστικό τους είναι ότι δεν παρουσιάζουν αυτο-περιστροφή όταν η τάση του σήματος είναι μηδέν και η ταχύτητά τους μειώνεται ομοιόμορφα όσο αυξάνεται η ροπή.
Ένα σύστημα σερβομηχανισμού (servomechanism) είναι ένα αυτόματο σύστημα ελέγχου που επιτρέπει στις ελεγχόμενες μεταβλητές εξόδου, όπως η θέση, ο προσανατολισμός και η κατάσταση ενός αντικειμένου, να ακολουθούν οποιεσδήποτε αλλαγές στον στόχο εισόδου (ή την τιμή καθορισμού). Οι σερβομηχανισμοί βασίζονται κυρίως στους παλμούς για την τοποθέτηση. Ουσιαστικά, όταν ένας σερβοκινητήρας δέχεται έναν παλμό, περιστρέφεται κατά τη γωνία που αντιστοιχεί σε αυτόν τον παλμό, επιτυγχάνοντας έτσι μετατόπιση. Δεδομένου ότι ο ίδιος ο σερβοκινητήρας έχει την ικανότητα να παράγει παλμούς, εκπέμπει αντίστοιχο αριθμό παλμών για κάθε γωνία που περιστρέφεται. Αυτό δημιουργεί έναν βρόχο ανάδρασης, ή ένα σύστημα κλειστού-βρόχου, με τους παλμούς που λαμβάνονται από τον σερβοκινητήρα. Με αυτόν τον τρόπο, το σύστημα γνωρίζει πόσους παλμούς έχει στείλει στον σερβοκινητήρα και πόσους παλμούς έχει λάβει πίσω, επιτρέποντας τον ακριβή έλεγχο της περιστροφής του κινητήρα και την επίτευξη ακριβούς τοποθέτησης με ακρίβεια 0,001 mm.
Οι σερβοκινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίζονται σε κινητήρες με ψήκτρες και χωρίς ψήκτρες. Οι βουρτσισμένοι κινητήρες είναι χαμηλού-κοστού, έχουν απλή δομή, υψηλή ροπή εκκίνησης, μεγάλο εύρος στροφών και ελέγχονται εύκολα. Ωστόσο, απαιτούν συντήρηση, η οποία είναι άβολη (αντικατάσταση βουρτσών άνθρακα), δημιουργούν ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και έχουν περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Επομένως, είναι κατάλληλα για-ευαίσθητες στο κόστος γενικές βιομηχανικές και μη στρατιωτικές εφαρμογές.
IV. Αισθητήρες - Η αίσθηση αφής ενός αυτοματοποιημένου εργοστασίου
Ο αισθητήρας (αγγλική ονομασία: transducer/sensor) είναι μια συσκευή ανίχνευσης που μπορεί να ανιχνεύσει τις μετρημένες πληροφορίες και να μετατρέψει τις ανιχνευόμενες πληροφορίες σε ηλεκτρικά σήματα ή άλλες απαιτούμενες μορφές εξόδου πληροφοριών σύμφωνα με ορισμένους κανόνες, για να καλύψει τις απαιτήσεις μετάδοσης, επεξεργασίας, αποθήκευσης, εμφάνισης, εγγραφής και ελέγχου πληροφοριών. Είναι το κύριο συστατικό για την επίτευξη αυτόματης ανίχνευσης και ελέγχου.
Στη σύγχρονη βιομηχανική παραγωγή, ειδικά στις αυτοματοποιημένες διαδικασίες παραγωγής, χρησιμοποιούνται διάφοροι αισθητήρες για την παρακολούθηση και τον έλεγχο των παραμέτρων σε όλη τη διαδικασία παραγωγής, διασφαλίζοντας ότι ο εξοπλισμός λειτουργεί σε κανονικές ή βέλτιστες συνθήκες και τα προϊόντα επιτυγχάνουν την υψηλότερη ποιότητα. Επομένως, μπορεί να ειπωθεί ότι χωρίς ένα ευρύ φάσμα αισθητήρων-υψηλής ποιότητας, η σύγχρονη παραγωγή θα έχανε τα θεμέλιά της.