Tự động hóa công nghiệp là gì?
Tự động hóa công nghiệp (Automation Industry) là một tập hợp các công nghệ sử dụng các hệ thống và thiết bị điều khiển, chẳng hạn như phần mềm máy tính và robot, để cho phép vận hành tự động các quy trình và máy móc công nghiệp mà không cần con người vận hành. Tự động hóa công nghiệp loại bỏ khả năng xảy ra lỗi của con người, giảm chi phí, tiết kiệm thời gian và đạt được hiệu suất cao hơn.
Các công cụ tự động hóa công nghiệp
Một loạt các công cụ được yêu cầu cho tự động hóa công nghiệp. Chúng bao gồm các hệ thống điều khiển khác nhau nhằm kết hợp các thiết bị và hệ thống khác nhau để tác động đến các khía cạnh của quá trình sản xuất. Các công cụ chính như:
Bộ điều khiển lập trình (PLC)
PLC (Programmable Logic Controller) là một thiết bị điều khiển công nghiệp kỹ thuật số, siêu bền và được lập trình trước để thực hiện các hoạt động tự động trong các quy trình công nghiệp. PLC liên tục theo dõi và nhận thông tin từ các thiết bị đầu vào hoặc cảm biến, xử lý thông tin và kích hoạt các thiết bị đầu ra được kết nối để hoàn thành nhiệm vụ trong quy trình công nghiệp hoặc máy móc.
Vai trò của PLC trong tự động hóa công nghiệp
- Bộ điều khiển lập trình tương tự như máy tính công nghiệp.
- PLC có thể hoạt động như các đơn vị độc lập có thể liên tục giám sát và tự động hóa một quy trình, chức năng máy cụ thể.
- PLC có thể được nối mạng; một mạng lưới như vậy có thể kiểm soát toàn bộ dây chuyền sản xuất.
- PLC có thể được điều chỉnh để giám sát và điều khiển nhiều cảm biến và cơ cấu chấp hành; chúng xử lý các tín hiệu điện và sử dụng chúng để thực hiện các lệnh được lập trình trước cho hầu hết mọi ứng dụng.
- PLC được sử dụng trong tự động hóa công nghiệp để tăng độ tin cậy, độ ổn định và hiệu suất của hệ thống, giảm thiểu nhu cầu về người vận hành và khả năng xảy ra lỗi của con người.
Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA)
Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) điều khiển và giám sát các quy trình công nghiệp. Hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực thông qua tương tác trực tiếp với các thiết bị, chẳng hạn như cảm biến và PLC, đồng thời ghi lại các sự kiện vào tệp nhật ký. SCADA rất quan trọng đối với việc phân tích dữ liệu và cho phép ra quyết định hiệu quả để tối ưu hóa trong các quy trình công nghiệp.
Giao diện người & máy (HMI)
HMI (Human Machine Interface) là một ứng dụng phần mềm cho phép tương tác và giao tiếp giữa người vận hành và máy móc hoặc hệ thống sản xuất. Nó chuyển dữ liệu phức tạp thành thông tin có thể truy cập được, cho phép kiểm soát tốt hơn quá trình sản xuất và các ứng dụng khác nhau của nó.
Mạng thần kinh nhân tạo (ANN)
ANN (Artificial Neural Network) là một hệ thống máy tính được xây dựng giống như bộ não con người, một mạng lưới các nút nơ-ron liên kết với nhau. ANN mô phỏng cách bộ não con người phân tích và xử lý thông tin.
Hệ thống điều khiển phân tán (DCS)
DCS (Distributed Control System) là một mạng giám sát trung tâm kết nối các thiết bị để kiểm soát các phần tử khác nhau trong một hệ thống tự động.
Người máy (Robotics)
Robot có thể thực hiện các nhiệm vụ một cách hiệu quả trong các tình huống phức tạp hoặc nguy hiểm, cải thiện quy trình và chất lượng sản xuất cũng như tăng cường an toàn cho nhân viên. Ngoài ra, robot có thể làm cho cuộc sống hàng ngày trở nên thoải mái và thuận tiện hơn nhiều.
Ưu điểm tự động hóa
- Tăng thông lượng hoặc năng suất (giảm thời gian chu kỳ)
- Cải thiện chất lượng hoặc tăng khả năng dự báo về chất lượng (tăng mức độ chính xác)
- Tăng tính nhất quán của đầu ra (thống nhất quy trình và sản phẩm)
- Giảm chi phí nhân công trực tiếp và chi phí nhân lực (thay thế con người trong các công việc: thể chất, đơn điệu hay nguy hiểm,..)
- Thực hiện các nhiệm vụ vượt quá khả năng của con người về kích thước, trọng lượng, tốc độ, sức chịu đựng,..
- Giải phóng sức lao động và thời gian của con người
- Tạo ra các công việc ở cấp cao hơn trong việc phát triển, triển khai, bảo trì và hoạt động cho các quá trình tự động
- Cải thiện nền kinh kế của nhân loài, xã hội, đất nước, doanh nghiệp cho đến mỗi cá nhân.
Hạn chế tự động hóa
- Công nghệ tự động hóa hiện nay chưa thể tự động hóa được tất cả các nhiệm vụ, yêu cầu đặt ra theo sự mong muốn của con người.
- Mối đe dọa an ninh/ dễ bị nguy hiểm: mỗi hệ thống tự động có thể đều có một mức giới hạn về trí thông minh, vì thế dễ bị phạm lỗi khi ngoài phạm vi có thể xử lý hoặc ngoài tầm kiểm soát. Bởi vậy, đòi hỏi cần một số nhân viên có năng lực để vận hành, giám sát và khắc phục sự cố.
- Không thể dự toán được chi phí đầu tư: các chi phí đầu tư cho nghiên cứu và phát triển của một dây chuyền, hệ thống, nhà máy,.. tự động hóa là rất lớn và đôi khi có thể vượt mức dự toán rất nhiều
- Chi phí đầu tư ban đầu cao: việc đầu tư vào một dây chuyền sản xuất một cách tự động hóa đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu rất lớn so với chi phí của sản phẩm. Mặc dù một dây chuyền sản xuất có thể tái sử dụng, nâng cấp và tiếp tục sinh ra lợi nhuận lớn trong tương lai. Tuy nhiên, nhiều chủ đầu tư vẫn chưa sẵn sàng mạo hiểm để đầu tư vào nó.
- Có một số tính chất công việc hiện nay mà ngoài phạm vi của tự động hóa như: yếu tố cảm giác (mùi hương, âm thanh,..), lập kế hoạch chiến lược,…
Ứng dụng tự động hóa trong công nghiệp
Với sự phát triển của khoa học & kỹ thuật hiện nay, chất lượng sống của con người ngày càng tăng. Song song với đó, để đáp ứng các nhu cầu của con người từ đời sống hàng ngày cho đến công việc, môi trường làm việc trong các doanh nghiệp. Tự động hóa đã len lỏi vào trong mọi góc ngách của cuộc sống, nó không chỉ được ứng dụng trong các nhà máy, xí nghiệp mà còn được ứng dụng vào trong cả cuộc sống hàng ngày. Tự động hóa được ứng dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp, ngoài ra còn được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như: y tế, môi trường, giáo dục, giao thông,..
Một số ứng dụng phổ biến của tự động hóa
- Công nghiệp sản xuất, chế tạo, nâng cấp hệ thống, dây chuyền và máy móc
- Các hệ thống điều khiển bơm, xử lý nước, nước thải
- Các hệ thống điều khiển, giám sát và quản lý tòa nhà BMS, HAVC,..
- Các hệ thống quản lý giám sát năng lượng: điện, dầu, khí né, gas,..
- Các hệ thống nhà thông minh, nông nghiệp thông minh,..
Với bài viết trên đây, MC&TT đã chia sẻ cho các bạn một cái nhìn tổng quan hơn về tự động hóa nói chung và tự động hóa trong công nghiệp nói riêng. Chúng tôi hy vọng thông tin được chia sẻ trong bài viết này sẽ giúp ích cho các bạn trong quá trình nghiên cứu, học tập và làm việc. Xin cảm ơn!