Tự động hóa và điều khiển | Định nghĩa và Phân loại

Trong đời sống hiện nay khi nhu cầu sử dụng sản phẩm trên thị trường đang ngày một tăng cao cả về mặt số lượng lẫn chất lượng nên việc đưa những dây chuyền sản xuất hiện đại, các thiết bị tự động hóa hay kỹ thuật điều khiển vào công tác sản xuất, quản lý cũng nâng cao. Đây được biết như là một giải pháp tối ưu cho các nhà máy, công xưởng, các dây chuyền sản xuất ở nhiều ngành nghề hay lĩnh vực để thay thế con người thực hiện công việc cho năng suất cao. Cụ thể kỹ thuật điều khiển và tự động hóa là gì, tính ứng dụng thực tiễn của các thiết bị này như thế nào, cùng CtiSupply tìm hiểu chi tiết trong bài viết bên dưới đây để hiểu hơn về thiết bị tự động hóa bạn nhé.

Tìm hiểu sơ lược tự động hóa là gì?

Thiết bị tự động hóa là gì? Đây là hoạt động tạo ra và ứng dụng những công nghệ thông tin, kỹ thuật điều khiển tiên tiến vào quá trình sản xuất công nghiệp để giảm thiểu sự can thiệp, sử dụng sức người vào những hoạt động sản xuất. Điều này giúp nâng cao được hiệu quả, tốc độ xử lý tác vụ và độ tin cậy, độ đồng đều trong chất lượng sản phẩm so với trước đây lúc sử dụng nhân công thực hiện.

Ưu và nhược điểm của tự động hóa trong công nghiệp

Ưu điểm:

• Cải thiện được chất lượng, độ chính xác, tăng năng suất và thông lượng sản phẩm
• Cải thiện quy trình, độ đồng đều và tính nhất quán sản phẩm đầu ra
• Giảm được nguồn lao động, chi phí nhân lực
• Cài đặt các thiết bị tự động hóa để giúp giảm thời gian chu kỳ thực hiện
• Thay thế con người thực hiện những công việc đòi hỏi thể chất cao, đơn điệu, vượt qua khả năng chịu đựng của con người (tốc độ, trọng lượng, kích thước,..)
• Thay con người làm việc ở các môi trường nguy hiểm (dưới nước, tiếp xúc với lửa hay nhiệt độ cao, cơ sở hạt nhân, những môi trường hóa chất,..)
• Cải thiện, tối ưu chi phí cho doanh nghiệp sản xuất kinh doanh

Nhược điểm:

• Chi phí ban đầu các doanh nghiệp bỏ ra để đầu tư vào thiết bị tự động hóa, kỹ thuật điều khiển hay nguồn nhân lực cấp cao để vận hành, triển khai, bảo trì cho quá trình tự động hóa sẽ khá cao
• Hệ thống thiết bị bị tự động hóa có một mức giới hạn nhất định về trí thông minh, dễ phạm lỗi bên ngoài như là không thể áp dụng các logic đơn giản con người dễ suy luận với các mệnh đề chung cho máy móc.
• Các chi phí phát triển khó đoán trước: hoạt động nghiên cứu, phát triển tự động hóa cho quá trình sẽ có thể vượt quá chi phí tiết kiệm ban đầu.

Chức năng của các thiết bị tự động hóa

Các thiết bị tự động hóa có rất nhiều chức năng nổi bật như là:

• Có thể truyền các dữ liệu thông qua trình duyệt website
• Trở thành các thiết bị trung gian để giúp con người giao tiếp, vận hành thiết bị máy móc dễ dàng hơn
• Tiết kiệm được thời gian để làm nhiều công việc chuyên môn khác, nâng cao được năng suất công việc và tiết kiệm chi phí
• Cấp nguồn tự động cho các thiết bị, máy móc có thể hoạt động ổn định, trơn tru
• Có thể tự động đóng ngắt các quy trình, dây chuyền sản xuất sau khi đã hoàn tất các công đoạn thực hiện
• Có thể tự động làm việc thay thế sức người
• Sử dụng vận hành các phương tiện ô tô, máy bay, tàu thuyền ổn định và an toàn

Hoạt động tự động hóa cũng có thể được thực hiện thông qua nhiều phương thức khác nhau như là: thủy lực, cơ khí, khí nén, điện tử, điện, máy tính.

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa là gì?

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa là một lĩnh vực khoa học công nghệ mô tả một loại nhiều công nghệ máy móc giúp làm giảm bớt đi sự can thiệp của con người vào quy trình thực hiện. Bản chất của chúng chính là để thay thế cho sức lao động con người, hỗ trợ con người giải quyết công việc.

Tự động hóa và điều khiển sẽ được phân loại thành 2 dạng chính là bán tự động (hoạt động cả bằng sức máy và sức người) và tự động (hoạt động không cần sự can thiệp của sức người). Một số hệ thống sử dụng tự động hóa và điều khiển ví dụ như:

• Điều khiển cánh tay robot làm việc tự động
• Quy trình tự động làm việc của máy móc dán nhãn
• Quy trình trong các nhà máy, dây chuyền sản xuất
• Hoạt động chuyển đổi mạng trên điện thoại
• Hệ thống lái xe tự động trong các dòng xe ô tô cao cấp, thông minh

Phân loại các thiết bị tự động hóa hiện nay

Các thiết bị tự động hóa thông dụng thường thấy ở các ngành công nghiệp sản xuất sẽ gồm có các loại cảm biến, bộ lập trình PLC, bộ biến tần, màn hình HMI, bộ nguồn và relay:

Bộ cảm biến

Đây là những thiết bị được sử dụng để thực hiện nhiệm vụ đo đạc áp suất, tốc độ, ánh sáng, nhiệt độ, nhận biết các hiện tượng hay yếu tố thay đổi bên ngòi để chuyển chúng thành những tín hiệu điện tiêu chuẩn để cung cấp cho bộ điều khiển xử lý và phân tích.

Hiện nay người ta phân chia các thiết bị cảm biến thành các loại: cảm biến hoạt động, cảm biến thụ động, cảm biết analog, cảm biến kỹ thuật số,.. Thông dụng nhất là những cảm biến dựa trên yếu tố tín hiệu.

Bộ biến tần

Thiết bị tự động hóa này có thể làm thay đổi tần số dòng điện ở cuộn dây trong động cơ để điều khiển tốc độ động cơ mà không cần sử dụng đến các loại hộp số cơ khí. Chúng giúp cho động cơ tránh được những tình trạng sụt áp, khởi động đột ngột, duy trì được tính ổn định và an toàn, dễ dàng điều khiển khi sử dụng

Thương hiệu cung cấp các sản phẩm bộ biến tần nổi tiếng và được yêu chuộng nhất trên thị trường đó là Siemens của Đức – thương hiệu thuộc TOP đầu những hãng điện khí lớn nhất thế giới.

Màn hình HMI

Đây là thiết bị trung gian giữa người điều khiển với các hệ thống máy móc giúp thông qua đó con người có thể tương tác và điểu khiển các quy trình hoạt động, xem thông số, tín hiệu trực tiếp trên màn hình

Chúng khá rẻ, độ bền cao, có thể điều khiển được trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau, tuy bộ phận mạch xử lý khá phức tạp nhưng thao tác vận hành lại đơn giản

Ứng dụng nhiều trong những lĩnh vực chăn nuôi, sản xuất, kỹ thuật, nông công nghiệp, giao thông,..

Bộ lập trình PLC

Bộ lập trình PLC xuất hiện như một giải pháp vượt trội giúp ngành công nghiệp hiện đại có bước đột phá nổi bật, làm thay đổi quan điểm của nhiều người về hệ thống tự động hóa. Thiết bị này được lập trình dễ dàng thay đổi các thuật toán điều khiển với tốc độ xử lý nhanh chóng để tự động hóa được cho 1 hoặc nhiều thiết bị khác nhau, kể cả cho 1 dây chuyền sản xuất hay đóng gói.

Trong một bộ lập trình PLC sẽ có cấu tạo chính gồm: một bô nhớ trong có thể mở rộng được bằng bộ nhớ ngoài và một bộ mạch xử lý có cổng kết nối giữa thiết bị PLC với các modul đầu vào, ra. Dựa vào những thành phần chính như là dung lượng RAM, ngõ ra, bộ đếm, Bit nhớ, tốc độ xử lý và các chức năng mà sẽ có nhiều loại bộ lập trình PLC khác nhau.

Ứng dụng nhiều trong các dây chuyền sản xuất, hoạt động xử lý nước thải, xử lý rác, máy cắt tốc độ cao

Relay

Thiết bị tự động hóa này còn được gọi là các công tắc điện từ (rơ le) chúng hoạt động phụ thuộc vào một dòng điện nhỏ nhưng có thể dễ dàng bật/ tắt được dòng điện có công suất lớn hơn, đảm bảo an toàn cho các máy móc, thiết bị, dây chuyền sản xuất

Relay khá nhỏ gọn, có các chỉ báo bằng đèn LED và có thể bổ sung con trỏ quay số để dễ dàng thiết lập trong môi trường thiếu sáng. Thường ứng dụng nhiều cho các cần cẩu xây dựng, điện áp động cơ, trên các loại thang thang máy,..

Bộ nguồn

Đây là thiết bị điện tích hợp sẵn giúp phân phối điện năng đến các thiết bị máy móc, dây chuyền để đảm bảo những thiết bị này nhận được đủ điện năng, vận hành và hoạt động được trơn tru.

Những bộ điều khiển thường được sử dụng trong hoạt động công nghiệp

Để giúp hoạt động của các thiết bị tự động hóa được tốt hơn thì không thể nào bỏ qua các thiết bị điều khiển, dưới đây là một số thiết bị điều khiển phổ biến thường dùng trong tự động hóa công nghiệp:

• Thiết bị điều khiện gián đoạn
• Thiết bị điều khiển PID
• Điều khiển tuần tự và điều khiển tuần tự logic
• Điều khiển dùng máy tính

Ứng dụng

Những thành phần tự động hóa trong công nghiệp sẽ bao gồm:

• Các robot công nghiệp
• Biến tần, Servo, Drive
• Màn hình HMI, PLC
• Các cảm biến nhiệt độ, áp suất, nồng độ, hành trình
• Camera chụp tự động, các cơ cấu vận hành động cơ, xi lanh thủy lực khí nén, van, thiết bị đóng cắt, thiết bị chỉ báo như bảng LCD, LED,..
• Các bộ điều khiển tích hợp vi xử lý, trí tuệ nhân tạo (AI)

Các thiết bị tự động hóa và điều khiển đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành nghề, lĩnh vực. Chúng đem đến nhiều tiện ích nổi bật cho con người cũng như nâng cao được diện mạo cho nền công nghiệp, phải kể đến như:

• Công nghiệp sản xuất: các doanh nghiệp sản xuất khác nhau sử dụng tự động hóa để chế tạo, lắp ráp hay giám sát, kiểm tra chất lượng sản phẩm, bảo trì và quản lý tồn kho
• Các ngành khoa dầu khí ở những vị trí xa: những bộ cảm biến, thiết bị giám sát có thể giúp giảm thiểu được các nguy cơ tiềm ẩn có thể xảy ra
• Sử dụng để quản lý dây chuyền sản xuất hàng loạt, kiểm soát thiết bị nhà máy, thiết bị đo đạc trong các nhà máy giấy
• Sử dụng trong các nhà máy thép để điều khiển phân cấp, quản lý, kiểm soát hệ thống
• Ứng dụng cho các ngành vận chuyển để điều khiển lái tự động, tự vận hành cho các thiết bị như máy bay phản lực thương mại, phương tiện giao thông thông minh,..
• Ứng dụng cho lĩnh vực phân phối, quản lý vận chuyển và phân phối hàng hóa, sản phẩm mang đến tốc độ nhanh chóng, đảm bảo an toàn

Trên đây là tổng hợp những thông tin liên quan đến các thiết bị tự động và điều khiển mà chúng tôi muối chia sẻ đến các bạn động. Hi vọng qua đó bạn đã có cho mình cái nhìn tổng quan nhất về các thiết bị điện tử công nghiệp, tự động hóa và hiểu được những lợi ích, tính ứng dụng của chúng trong hoạt động sản xuất, điều khiển tự động cho doanh nghiệp của mình.