التحكم الآلي في الصناعات - الأتمتة الصناعية

نبذة عن عملية الصناعة:

نظراً للتطور في التكنولوجيا تحولت العديد من أنظمة المعالجة الصناعية والمصانع والآلات ومنشآت الاختبار وما إلى ذلك إلى تحكم آلي (الأتمتة)، فالأتمتة هي خطوة أبعد من المكننة التي تستخدم أجهزة ذات قدرة تحكم عالية لعمليات التصنيع أو الإنتاج الفعالة، أما النظام العادي فيحتاج إلى تدخل بشري لتشغيل الآلات التي يتم تشغيلها يدوياً، التحكم الآلي في الصناعات هو أجهزة ميكانيكية وكهروميكانيكية وأجهزة الحالة الصلبة التي تراقب أجهزة استخدام الطاقة أو تتحكم فيها أو تشغلها، بما في ذلك تنظيم المحرك.

التحكم الآلي في الأتمتة الصناعية:

الأتمتة الصناعية هي استخدام أجهزة التحكم مثل أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الميكانيكية وما إلى ذلك للتحكم في العمليات الصناعية والآلات عن طريق إزالة أكبر قدر ممكن من تدخل العمالة واستبدال عمليات التجميع الخطرة بأخرى آلية، ترتبط الأتمتة الصناعية ارتباطاً وثيقاً بهندسة التحكم، الأتمتة مصطلح واسع ينطبق على أي آلية تتحرك من تلقاء نفسها، بالمقارنة مع الأنظمة اليدوية، توفر أنظمة الأتمتة أداء فائقاً من حيث الدقة والقوة وسرعة التشغيل.

في التحكم في الأتمتة الصناعية يمكن استشعار عدد كبير من متغيرات العملية مثل: درجة الحرارة، التدفق، الضغط، المسافة ومستويات السائل في وقت واحد، كما يتم الحصول على كل هذه المتغيرات ومعالجتها والتحكم فيها بواسطة أنظمة المعالجات الدقيقة المعقدة أو وحدات التحكم في معالجة البيانات القائمة على الكمبيوتر.

تعد أنظمة التحكم جزءاً أساسياً من نظام التشغيل الآلي، تضمن الأنواع المختلفة لتقنيات التحكم في الحلقة المغلقة متغيرات العملية لمتابعة نقاط التحديد، بالإضافة إلى هذه الوظيفة الأساسية يستخدم نظام الأتمتة وظائف أخرى عديدة مثل: التحكم في تشغيل وإيقاف المصنع، مراقبة أداء نظام المصنع وجدولة المعدات وما إلى ذلك، يحتاج النظام الآلي إلى أجهزة وبرامج خاصة مخصصة لتنفيذ أنظمة التحكم والمراقبة، وفي السنوات الأخيرة تم تطوير عدد هذه المنتجات من بائعين مختلفين يقدمون منتجاتهم من البرامج والأجهزة المتخصصة.

أنواع الأتمتة الصناعية:

يستخدم في الأتمتة الصناعية العديد من الأنظمة مثل: أنظمة الكمبيوتر وعدد من الآلات المساعدة لتشغيل العمليات الصناعية المختلفة بطريقة تحكم جيدة، اعتماداً على العمليات المعنية يتم تصنيف أنظمة الأتمتة الصناعية بشكل رئيسي إلى نوعين وهما: أتمتة مصنع العمليات وأتمتة التصنيع.

أتمتة مصنع العمليات:

في الصناعات التحويلية ينتج المنتج عن العديد من العمليات الكيميائية القائمة على بعض المواد الخام، ومن هذه الصناعات الأدوية، البتروكيماويات، صناعة الأسمنت، صناعة الورق وما إلى ذلك، وبالتالي فإن مصنع العملية الشامل مُتمم لإنتاج جودة عالية وأكثر إنتاجية وعالية التحكم في متغيرات العملية الفيزيائية.

في المرحلة الأولى في هذا النوع يتم استخدام المستشعرات والمشغلات لترجمة الإشارات من الآلات والمتغيرات الفيزيائية لغرض التحليل وإنتاج إشارات التحكم، ثم تحصل وحدات التحكم الأوتوماتيكية وأنظمة المراقبة على معلومات العملية من المستشعرات وتقود أنظمة التشغيل في المقابل؛ بعض مهام هذا المستوى هي: الحصول على البيانات، التحكم في الحلقة المفتوحة والمغلقة والإبلاغ، ثم تأتي مرحلة التحكم الإشرافي في المصنع، حيث يأمر هذا المستوى وحدات التحكم التلقائية بالاعتناء بمعدات التحكم للتحكم الأمثل في العملية.

تأتي مرحلة جدولة الإنتاج والتحكم فيه في المستوى الثاني، يحل هذا المستوى مشاكل اتخاذ القرار مثل تخصيص الموارد وهدف الإنتاج وإدارة الصيانة وما إلى ذلك، تشمل هذه المرحلة العديد من المهام مثل: الإنتاج، مراقبة المخزون، الإشراف على الإنتاج وتقارير الإنتاج وغيرها، في النهاية نأتي إلى المستوى الأعلى وهو إدارة المصنع، حيث يتعامل هذا المستوى مع الأنشطة التجارية أكثر من الأنشطة الفنية، تشمل مهام هذا المستوى تحليل السوق والعملاء، إحصائيات الطلبات والبيع، تخطيط الإنتاج والسعة وتوازن الطلب.

نظام أتمتة التصنيع:

الصناعات التحويلية تصنع المنتج من المواد باستخدام الآلات (الروبوتات)، تشمل بعض هذه الصناعات التحويلية: المنسوجات، الملابس، الزجاج، السيراميك، الأغذية والمشروبات، صناعة الورق وما إلى ذلك، تستخدم الاتجاهات الجديدة في أنظمة التصنيع أنظمة الأتمتة في كل مرحلة مثل: مناولة المواد، التحكم الآلي، تجميع المواد، تعبئة الصناعات وتغليفها، مع التحكم من خلال الكمبيوتر والأنظمة الروبوتية الصناعية تصبح أتمتة التصنيع مرنة وفعالة للغاية.

يتكون هذا النوع من العديد من المستويات، في المستوى الأول تتحكم أجهزة الاستشعار والتشغيل المختلفة في عملية التصنيع، حيث تتضمن مهام هذا المستوى جمع البيانات وفحص الإشارة والتحكم في الماكينة، ثم يأتي مستوى الخلية أو المجموعة؛ في هذا المستوى يتم تنسيق تشغيل مجموعة من الآلات داخل خلايا التصنيع، ويتم استخدام العديد من وحدات التحكم الآلية مثل (PLCs) للتحكم في الآلات، ثم يأتي المستوى الخاص بالمصنع، وفي هذا المستوى يتم مراقبة الإنتاج والتحكم والجدولة وما إلى ذلك.