¿Qué es la automatización industrial? Tipos, niveles, ventajas

En este artículo, veremos una descripción general de la automatización industrial, cuáles son las ventajas de las desventajas de la automatización industrial, los diferentes tipos de sistemas de automatización, los diferentes niveles en una aplicación de automatización industrial típica y muchos más. Automatización industrialMotivación para la automatización industrialNiveles de proceso de automatización industrialNivel de supervisorNivel de controlNivel de campoTipos de sistemas de automatización industrialSistema de automatización fijoSistema de automatización programableSistema de automatización flexibleSistema de automatización integradoVentajas y desventajas de la automatización industrial para ayudar a las personas con diferentes tareas de producción.Un proceso de producción industrial consta de una serie de máquinas, a través de las cuales pasa una combinación de materias primas atravesar y transformar en el producto final. Aquí, el término "máquina" puede ser cualquier cosa como un motor, un taladro, una cinta transportadora, etc. que pertenecen a dispositivos electromecánicos o máquinas químicas como hornos, secadoras, sistemas de combustión química, etc. Hoy en día, la Automatización Industrial se ha hecho cargo del proceso de producción en las industrias y es muy difícil imaginar una línea de producción sin sistemas de automatización. Hay varios factores que conducen a la implementación del sistema de automatización en la producción industrial, como el requisito de productos de alta calidad, altas expectativas en la confiabilidad del producto, producción de alto volumen, etc. ¿Qué es la automatización industrial? La automatización industrial es un proceso de operación de máquinas y otros equipos industriales con la ayuda de la programación lógica digital y la reducción de la intervención humana en la toma de decisiones y el proceso de comando manual con la ayuda de equipos mecanizados.La definición anterior definitivamente no es fácil de entender, pero intentemos comprender qué es una automatización industrial con la ayuda de un pequeño ejemplo. Ejemplo para entender la automatización industrial Considere un proceso de producción industrial manual, donde un operador está observando la temperatura de un horno. Suponga que la tarea es alcanzar una cierta temperatura y mantener esa temperatura durante unos 30 minutos, por lo que el operador debe ajustar primero la cantidad de combustible al horno controlando una válvula para aumentar la temperatura a la cantidad deseada. Una vez que se alcanza la temperatura necesaria, debe mantenerse ajustando constantemente la válvula, es decir, aumente o disminuya el combustible en función de la temperatura durante los próximos 30 minutos. Ahora, con la automatización industrial, todo el proceso se realiza sin la ayuda de un operador. Primero, hay un sensor de temperatura colocado cerca del horno que informa la temperatura a una computadora; ahora, hay una válvula motorizada, que también es controlada por la computadora, para el suministro de combustible al horno. Según las lecturas de temperatura del sensor, la computadora abrirá la válvula para permitir más combustible al principio. Una vez que se alcanza la temperatura deseada, la válvula se cierra, pero la computadora puede abrir o cerrar la válvula, incluso para permitir que fluya una mínima cantidad de combustible, según las lecturas de temperatura. El temporizador en la computadora indicará una vez que hayan transcurrido 30 minutos y la computadora pueda apagar completamente el sistema. El ejemplo anterior puede parecer vago pero ayuda a comprender cómo se puede implementar un sistema de automatización industrial típico. En el ejemplo anterior, no hay absolutamente ninguna intervención humana y toda la tarea la realiza completamente el sistema de automatización.Motivación para la automatización industrial El término Automatización es acuñado por un ingeniero de Ford Motor Company, pioneros en automatización industrial y líneas de montaje de fabricación. . En un principio, el proceso de producción industrial se basa en los ojos, las manos y el cerebro de un trabajador, en contraste con los sensores, actuadores y computadoras de hoy en día. Originalmente, la implementación de la automatización en un proceso de producción se enfoca en reemplazar a un trabajador humano con una máquina independiente. Inicialmente, estas máquinas independientes tenían que ser coordinadas por un supervisor humano para un proceso de producción sin problemas, pero con los desarrollos tecnológicos en sistemas de control analógicos y digitales, microprocesadores y PLC (controladores lógicos programables) y varios sensores, se ha vuelto muy fácil sincronizar varios máquinas y procesos independientes y lograr una verdadera automatización industrial. Con el auge de la economía industrial, las estrategias comerciales para la automatización industrial también han cambiado con el tiempo. Hoy en día, las motivaciones fundamentales para implementar la automatización industrial son: Aumentar la producción Reducir los costos, especialmente los relacionados con los humanos Mejorar la calidad del producto Uso eficiente de las materias primas Reducir el consumo de energía Aumentar las ganancias comerciales Hay algunas motivaciones secundarias para usar la automatización en el proceso de producción industrial como proporcionar un entorno seguro para el operador, reducir la contaminación ambiental, etc. Niveles de proceso de automatización industrial Hay varias formas de describir los niveles de un proceso de automatización industrial, pero la más simple de todas es el siguiente triángulo jerárquico de representación de tres niveles de un proceso de automatización industrial. Aplicación típica de automatización industrial. Nivel de supervisor El nivel de supervisor, situado en la parte superior de la jerarquía, generalmente consta de una PC industrial, que generalmente está disponible como una PC de escritorio o una PC de panel o una PC montada en bastidor. Estas PC se ejecutan en sistemas operativos estándar con un software especial, generalmente proporcionado por el proveedor para el control de procesos industriales. El propósito principal del software es la visualización y parametrización de procesos. Se utiliza una Ethernet industrial especial para la comunicación, que puede ser Gigabit LAN o cualquier topología inalámbrica (WLAN). Nivel de control El nivel de control es el nivel medio en la jerarquía y este es el nivel donde se ejecutan todos los programas relacionados con la automatización. Para este propósito, generalmente, se utilizan controladores lógicos programables o PLC, que brindan capacidad de computación en tiempo real.Los PLC generalmente se implementan usando microcontroladores de 16 o 32 bits y se ejecutan en un sistema operativo propietario para cumplir con los requisitos de tiempo real. Los PLC también pueden interactuar con varios dispositivos de E / S y pueden comunicarse a través de varios protocolos de comunicación como CAN. Nivel de campo El equipo terminal como Sensores y Actuadores se clasifican en Nivel de campo en la jerarquía. Los sensores como temperatura, óptica, presión, etc. y actuadores como motores, válvulas, interruptores, etc. se interconectan a un PLC a través de un bus de campo y la comunicación entre un dispositivo de nivel de campo y su PLC correspondiente se basa generalmente en una conexión punto a punto. Tanto las redes cableadas como las inalámbricas se utilizan para la comunicación y, al usar esta comunicación, el PLC puede También diagnostican y parametrizan varios componentes. Además, un sistema de proceso de automatización industrial también requiere dos sistemas principales. Estos son: Suministro de energía industrial Seguridad y protección Los requisitos de energía de diferentes sistemas en diferentes niveles de la jerarquía pueden ser extremadamente diferentes. Por ejemplo, los PLC generalmente funcionan con 24 VCC, mientras que los motores pesados ​​funcionan con CA monofásica o trifásica, por lo que se requiere una amplia gama de fuentes de alimentación de entrada adecuadas para una operación sin problemas. Además, debe haber seguridad para el software que se utiliza para controlar los PLC, ya que se puede modificar o corromper fácilmente. Considerando todos los niveles mencionados anteriormente y sus componentes correspondientes, un Sistema de Automatización Industrial típico tendrá la siguiente estructura. Sistemas de automatización industrial Ahora que hemos visto un poco sobre el diseño de un sistema de automatización industrial típico, procedamos con la discusión de los diferentes tipos de sistemas de automatización industrial. Los sistemas de automatización industrial generalmente se clasifican en cuatro tipos: Sistema de automatización fijo Sistema de automatización programable Sistema de automatización flexible Sistema de automatización integrado Sistema de automatización fijo En un sistema de automatización fijo, el equipo de producción se fija con un conjunto fijo de operaciones o tareas y rara vez hay cambios en estas operaciones. El Sistema de Automatización Fijo se usa generalmente en procesos de flujo continuo como transportadores y sistemas de producción en masa. Sistema de Automatización Programable En el Sistema de Automatización Programable, la secuencia de operaciones así como la configuración de la maquinaria se pueden cambiar usando controles electrónicos. Este sistema requiere una cantidad significativa de tiempo y esfuerzo para reprogramar las máquinas y generalmente se usa en la producción de procesos por lotes. Sistema de automatización flexible Un sistema de automatización flexible generalmente, siempre está controlado por computadoras y, a menudo, se implementa donde el producto varía con frecuencia. Las máquinas CNC son el ejemplo de apuesta para este sistema. El código dado por el operador a la computadora es único para un trabajo en particular y en base al código, la máquina adquiere las herramientas y equipos necesarios para la producción.Sistema de Automatización Integrado Un Sistema de Automatización Integrado es un conjunto de máquinas, procesos y datos independientes. todos trabajando sincrónicamente bajo el mando de un único sistema de control para implementar un sistema de automatización de un proceso de producción. CAD (Diseño asistido por computadora), CAM (Fabricación asistida por computadora), herramientas y máquinas controladas por computadora, robots, grúas y transportadores se integran mediante una programación compleja y un control de producción. El trabajo se puede reemplazar fácilmente.Los operadores humanos pueden evitar trabajar en entornos de producción peligrosos con temperaturas extremas, contaminación, elementos intoxicantes o sustancias radioactivas.Las tareas que son difíciles para un operador humano típico se pueden realizar fácilmente. Estas tareas incluyen levantar cargas pesadas y grandes, trabajar con objetos extremadamente pequeños, etc.La producción siempre es más rápida y el costo del producto es significativamente menor (en comparación con el mismo producto que se produce con operación manual). integrado en el proceso de producción para proporcionar consistencia y uniformidad. La economía de la industria se puede mejorar significativamente, lo que tiene un impacto directo en el nivel de vida. Desventajas Pérdida de puestos de trabajo. Dado que la mayor parte del trabajo lo realizan máquinas, la necesidad de mano de obra es muy inferior y no todas las tareas deseadas pueden automatizarse con la tecnología actual. Por ejemplo, es mejor dejar los productos con formas y tamaños irregulares para el montaje manual. (Esta tendencia parece estar cambiando con computadoras y algoritmos avanzados). Es factible utilizar la automatización para ciertos procesos, es decir

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