Automatyka przemysłowa jest obecnie najszybciej rozwijającym się działem inżynierii elektrycznej. Ze względu na szybko rozwijający się świat i poziom technologii, który wzrasta niemal z dnia na dzień, ta dziedzina jest coraz bardziej potrzebna. Czym właściwie zajmuje się automatyka przemysłowa i jakie są jej zalety?
Spis treści
Automatyka przemysłowa – czym jest?
Automatyka jest dziedziną, która zajmuje się tworzeniem możliwości sterowania różnymi procesami bez udziału człowieka lub z jego jak najmniejszym udziałem. Z kolei automatyka przemysłowa zajmuje się tym na większą skalę. Jest zaliczana do jednego z działów inżynierii. W praktyce jej celem jest przede wszystkim zautomatyzowanie większości procesów produkcji.
Dlaczego to tak ważne we współczesnym świecie? W fabrykach potrzebujemy możliwie najtańszego i najsprawniejszego systemu, który pozwoli nam na otrzymanie dużej liczby produktów wysokiej jakości. Z roku na rok zapotrzebowanie na różne dobra rośnie, więc potrzebujemy ich więcej, a także chcemy otrzymywać je szybciej. Dzięki postępującej automatyzacji możemy cieszyć się usprawnieniem produkcji w wielu istotnych gałęziach przemysłu, a co za tym idzie – usprawnieniem wielu innych dziedzin życia i otrzymywaniem lepszej jakości produktów końcowych bądź usług.
Dodatkowo automatyka przemysłowa rozumiana jako dział inżynierii zajmuje się również zbieraniem danych na temat zautomatyzowanych procesów. Dzięki temu systemy automatyki są na bieżąco ulepszane i optymalizowane. Sprzęty i oprogramowania sterujące dynamicznie się zmieniają i są stale modernizowane, aby w przyszłości mogły tworzyć najlepsze systemy.
Ważną rolę w automatyce przemysłowej odgrywają urządzenia kontrolne, które przekazują informacje o aktualnym stanie produkcji do sterowników. Do aparatury kontrolnej zaliczamy między innymi czujniki, przetworniki czy rejestratory.
Warto pamiętać, że automatyka przemysłowa ma liczne zalety, które odnoszą się nie tylko do wcześniej omówionej optymalizacji procesów produkcji. Dzięki zautomatyzowaniu procesów produkcji możemy też sprawić, że niektóre branże staną się bardziej użyteczne dla środowiska bądź pracowników. Doskonałym przykładem jest, chociażby stosowanie systemów automatyki przemysłowej w oczyszczalniach ścieków.
Dzięki wymianie urządzeń wykonawczych i pomiarowych kontrola nad tego typu miejscami jest zwiększona, co pozwala na monitorowanie obiektu, a nawet serwisowanie niektórych elementów na odległość. Dzięki zautomatyzowaniu procesu oczyszczania ścieków można szybciej zapobiegać skutkom ewentualnych usterek.
W automatyce przemysłowej wyróżnia się w tym momencie kilkunastu znanych producentów. Ze względu na to, jak szybko rozwija się ta gałąź inżynierii, prawdopodobnie w kolejnych latach coraz więcej firm wejdzie na ten rynek. Z tego względu możemy spodziewać się jeszcze większej liczby interesujących innowacji i wcześniej nieznanych rozwiązań.
Zastosowanie automatyki jest bardzo szerokie i prawdopodobnie w przyszłości okaże się jeszcze szersze, niż obecnie myślimy. W tym momencie z systemów automatyki korzystamy między innymi w systemach transportowych, automatyce domowej, czy automatyce wojskowej.
Najciekawszym i najprężniej rozwijającym się działem automatyki jest jednak omawiana automatyka przemysłowa, która odnosi się między innymi do przemysłu wydobywczego i metalurgicznego (może być stosowana w kopalniach, na platformach wiertniczych), chemicznego (utylizacja odpadów, rafinerie) i – oczywiście – na liniach produkcyjnych w fabrykach. Tam automatyka przemysłowa ma tak naprawdę największą przyszłość, ponieważ systemy produkcyjne już w tym momencie doskonale radzą sobie z nowoczesnymi założeniami automatyki przemysłowej.
Kolejną istotną dziedziną, w której przyszłością może być właśnie automatyka przemysłowa i jej zastosowanie na szeroką skalę, jest dział sieci użyteczności publicznej, między innymi sieci dystrybucji wody, sieci gazowniczych, ciepłowni, a nawet sieci komunikacyjnych.
Systemy automatyki – z czego się składają?
System automatyki przemysłowej tworzony jest przez zespół różnych urządzeń i sterowników. Do najważniejszych elementów każdego systemu automatyki należą:
- urządzenia realizujące procesy produkcji, na przykład linie montażowe, linie pakujące, prasy,
- urządzenia kontrolno-pomiarowe, na przykład czujniki, przetworniki, wskaźniki,
- urządzenia wykonawcze, na przykład zawory, silniki, napędy,
- urządzenia sterujące, na przykład sterowniki PLC, panele operatorskie,
- oprogramowanie do kontroli i wizualizacji procesów produkcyjnych, na przykład DCS, SCADA,
- systemy łączności, na przykład sieci przemysłowe.
Warto podkreślić, że urządzenia kontrolno-pomiarowe znajdują się zarówno na liniach produkcyjnych, jak i w szafach automatyki. Dzięki temu nadzór nad procesem produkcji jest pełen. W przypadku urządzeń znajdujących się na liniach produkcyjnych warto zwrócić uwagę na czujniki indukcyjne, zwane też inicjatorami. Elementy te pozwalają na kontrolowanie pozycji po zbliżeniu się do nich i mogą być jednymi z kluczowych części nowoczesnych systemów automatyki w przyszłości.
Ponadto na liniach produkcyjnych można znaleźć też czujniki pojemnościowe i optyczne. Dzięki nim obserwacja zautomatyzowanego procesu produkcyjnego jest możliwa. Pomocne okazują się też mierniki fizycznych wartości, na przykład mierniki napięcia, prądu czy ciśnienia. Bez ich użycia prawdopodobnie nie moglibyśmy tworzyć sprawnych systemów automatyki. W szafach automatyki znajdziemy natomiast przede wszystkim przekaźniki bezpieczeństwa, falowniki i przetworniki do czujników.
W ramach ciekawostki warto przytoczyć też fakt, że automatyka rozwija się nie tylko w kontekście usprawnienia procesów produkcji, lecz także wygody dla osób obsługujących systemy automatyki. Panele operatorskie systemów tego typu pierwotnie miały postać zestawu przycisków i przełączników, jednak współcześnie są one coraz częściej wymieniane na ekrany dotykowe. Dzięki temu nadzór nad systemami automatyki staje się bardzo prosty, a automatyka przemysłowa może dalej prężnie się rozwijać.
W systemach automatyki wykorzystuje się zarówno elementy mechaniczne, elektryczne, elektroniczne, jak i komputerowe. Jak widać, automatyka przemysłowa i elektryka, czy informatyka idą ze sobą w parze – bez wszystkich tych dziedzin zaawansowana automatyka nie miałaby szansy zaistnieć.
Z tego względu bardzo ważnym aspektem systemów automatyki jest zadbanie o ich sprawne połączenie przez doświadczonych fachowców. Taka różnorodność wykorzystywanych urządzeń pozwala na pełne wykorzystanie potencjału automatyki w formie interdyscyplinarnej, nowoczesnej dziedziny inżynierii.
Kiedy mówi się o systemach automatyki, warto rozwinąć temat oprogramowania do kontroli i wizualizacji procesów produkcyjnych. Pierwszy z wymienionych powyżej, czyli DCS (ang. distributed control system) – rozproszony system sterowania – określa system, który jest odpowiedzialny za sterowanie i stworzenie obrazu procesu produkcyjnego, który posiada bazę danych wspólną dla sterowania i wizualizacji.
Oznacza to, że każdy element systemu automatyki ma swoją unikalną nazwę, która jest taka sama zarówno dla oprogramowania, jak i dla wizualizacji. Ponadto DCS jest bardzo zaawansowanym systemem, który ma takie zalety, jak możliwość jednoczesnego programowania z kilku stacji inżynierskich i możliwość podłączenia różnych typów urządzeń pomiarowych bądź wykonawczych. Pozwala to na stosowanie bardzo różnych elementów w systemach automatyki, które są programowane za pomocą DCS. Poza tym system jest doceniony również za doskonałą archiwizację danych oraz sprawne obsługiwanie dużych obiektów.
Kolejnym wartym uwagi oprogramowaniem jest SCADA (ang. Supervisory Control And Data Acquisition), które również służy do monitorowania i sterowania automatyką oraz do wizualizacji procesów produkcyjnych. Elementem centralnym systemu SCADA jest baza danych, w której przechowywane są bieżące informacje o urządzeniach, biorących udział w systemie technologicznym.
W bazie nieustannie zapisywane są informacje o zmianach zachodzących w urządzeniach. Znajdują się tam również informacje archiwalne. Za pośrednictwem systemu SCADA można nie tylko nadzorować pracę i parametry procesu produkcyjnego czy dokonywać wizualizacji, lecz także poprowadzić proces w trybie awaryjnym w razie ewentualnych nieprawidłowości. System SCADA opiera się na trzech elementach: sprzęcie (komputer, sterowniki), technologii komunikacji (na przykład Ethernet, OPC, DNP3) i oprogramowaniu.
Dziś na rynku dostępnych jest wiele systemów SCADA, które są tworzone przez firmy i korporacje działające na tego typu oprogramowaniu. Rosnąca popularność korzystania z oprogramowania SCADA jest znakiem, który wskazuje na rosnącą popularność systemów automatyki przemysłowej.
Ze względu na zastosowanie tych zaawansowanych systemów, automatykę określa się też jako automatykę procesową. Automatyka procesowa jest po prostu dziedziną inżynierii, która wykorzystuje technologię komputerową w celu efektywnego i bezpiecznego zarządzania procesami produkcji.
Automatyka maszyn – ogromne możliwości dla świata
Automatyka maszyn, czy też automatyka przemysłowa, daje nam dziś ogromne możliwości. Systemy tego typu są stale testowane i ulepszane, dzięki czemu technologie są wciąż ulepszane. Coraz więcej firm, w tym przedsiębiorstw należących do światowych gigantów, widzi konieczność zautomatyzowania procesów produkcji w dzisiejszym świecie w największym możliwym stopniu.
Ze względu na zastosowanie bardzo zaawansowanych systemów elektronicznych i informatycznych, jest to coraz bardziej realne.
Ogromną zaletą automatyki przemysłowej jest nie tylko jej perspektywiczność i to, że zastosowanie automatyki jest bardzo szerokie, lecz także uzyskanie wysokiego poziomu kontroli nad procesami produkcyjnymi. Dzięki temu można ulepszyć nowoczesne systemy produkcyjne oraz wyeliminować nieprawidłowości zdarzające się we wszystkich wymienionych wyżej dziedzinach przemysłu ze względu na błędy ludzkie.
W momencie, w którym automatyka przemysłowa stanie się dostatecznie zaawansowana, wypadki i nieprawidłowości związane z błędami ludzkimi odejdą w niepamięć. Stąd fabryki mogą liczyć na ujednolicenie jakości produktów. Są one kontrolowane i monitorowane od najwcześniejszych etapów produkcji. Automatyka zwiększa również poziom bezpieczeństwa personelu. Roboty przemysłowe zastępują ludzką pracę w ciężkich warunkach.
