Para resolver los problemas de automatización y control, las industrias utilizan tecnologías en constante cambio en los sistemas de control para lograr procesos de fabricación o producción eficientes. Esto requiere sistemas de control confiables y de alta calidad. Las nuevas tendencias en automatización industrial tratan con los últimos dispositivos de control y protocolos de comunicación para controlar dispositivos de campo como válvulas de control y otros elementos de control final. Algunos de los dispositivos o instrumentos inteligentes utilizados en la industria automatizada tienen la capacidad de controlar los procesos y también las capacidades de comunicación sin interconectarse con otros dispositivos de control de nivel de campo como los PLC.
¿Qué es la automatización industrial?
La automatización industrial es el uso de varios dispositivos de control como PC / PLC / DCS, que se utilizan para tener control sobre varias operaciones de una industria sin una intervención significativa de los humanos y para proporcionar un rendimiento de control automático. En las industrias, las estrategias de control utilizan un conjunto de tecnologías que se implementan para obtener el rendimiento o la producción deseados, lo que hace que el sistema de automatización sea más esencial para las industrias.
Proceso automatizado en industrias
La automatización industrial implica el uso de estrategias de control avanzadas como controles en cascada, dispositivos de hardware de control modernos como PLC, sensores y otros instrumentos para detectar las variables de control, equipos de acondicionamiento de señales para conectar las señales a los dispositivos de control, variadores y otros dispositivos de control final importantes, independientes sistemas informáticos, sistemas de comunicación, alarmas y sistemas HMI (Human Machine Interface).
Necesidad de industria automatizada
Manual control
- Para reducir la verificación periódica o manual
En algunas aplicaciones críticas es necesaria la verificación periódica de la variable del proceso para realizar operaciones industriales. El equipo de automatización reduce las operaciones periódicas o manuales y establece las condiciones de trabajo automático.
- Para aumentar la productividad
La automatización de los procesos de fabricación y otros procesos de producción aumenta la tasa de producción al producir una producción en mayores cantidades para un insumo de trabajo determinado.
- Reducir el costo de producción
Usando las máquinas y equipos automáticos, la intervención humana para controlar los procesos cae abruptamente. Esto reduce la inversión en el costo de mano de obra y, por lo tanto, el costo de producción.
- Para mejorar la calidad del producto
Hacer el mismo trabajo continuamente puede no ser perfecto en todos los casos en términos de especificaciones de calidad con esfuerzo humano. Con los equipos de automatización, se puede obtener una calidad de producto confiable y uniforme mediante el uso de dispositivos de control de hardware en tiempo real.
- Para aumentar la flexibilidad
Utilizando los diversos equipos de automatización, los procesos se manejan de forma sencilla sin conseguir ningún entorno complejo, especialmente en los procesos de fabricación.
- Fácil de operar y mejora la seguridad
La complejidad de operar los equipos o procesos se reduce con la automatización industrial. Cambia la posición del operador como operador a la función de supervisor.
Estructura de la automatización industrial
La estructura de la automatización industrial explica varios niveles de operación, estos incluyen nivel de sensor, nivel de control de automatización (Unidad, celda, controles de proceso), nivel de supervisión y nivel de empresa.La estructura piramidal indica que, a medida que se asciende por la punta, la información se agrega y al descender se disuelve. Esto significa que obtendremos la información detallada de una variable en particular en la parte inferior. La automatización industrial no significa que todos los niveles estén automatizados como el nivel empresarial no necesita ser automatizado.
Estructura de automatización
El nivel del sensor también se denomina capa de proceso. Utiliza los sensores y actuadores para obtener los valores de las variables del proceso de manera continua o periódica. Actúan como ojos y brazos de los procesos industriales. Algunos de estos instrumentos incluyen instrumentos neumáticos, instrumentos inteligentes, etc.
El nivel de control de automatización o la capa de control utiliza dispositivos de control industrial como PC / PLC / DCS, etc. Este nivel utiliza los distintos procesadores integrados, algoritmos PID para controlar el proceso.
Capas de automatización
El nivel de supervisión o capa SCADA obtiene mucha información del canal y almacena los datos en la base de datos del sistema. Adquiere datos de varios dispositivos de control y los muestra en la HMI (interfaz hombre-máquina). También da alarma para indicar los niveles del proceso y las variables de control. Utiliza un software especial para que los protocolos de comunicación y datos interactúen con los dispositivos de campo.
El nivel empresarial realiza las tareas como programación, pedidos y ventas, planificación de productos, etc.
Tipos de automatizaciones industriales
Los sistemas de automatización se clasifican en cuatro tipos básicos, según la flexibilidad y el nivel de integración en los procesos de fabricación. Éstos se describen a continuación.
Automatización fija
1. Automatización fija
En esta secuencia de operaciones a realizar son fijadas por la configuración del equipo. Se utiliza en producción de alto volumen con equipo dedicado. Ejemplos de este sistema de automatización son las líneas de montaje automatizadas, procesos destilados, líneas de transferencia de máquinas.
Automatización programable
2. Automatización programable
En esto, la secuencia de operaciones se puede cambiar cambiando el programa. La secuencia de operaciones varía en función de las diferentes configuraciones de productos. También se pueden ingresar nuevos programas en los dispositivos programables para los nuevos productos. Este tipo de sistema se utiliza en procesos por lotes, laminadores de acero, robots industriales, etc.
3. Automatización flexible
Es la extensión para la automatización programable. Esto ofrece una mayor flexibilidad para lidiar con variaciones de diseño de productos. Los operadores pueden dar comandos en forma de códigos en el programa de computadora si desean cambiar la secuencia del proceso. Los equipos de nivel inferior reciben las instrucciones para operar a nivel de campo sin perder el tiempo de producción. Este tipo de automatización se utiliza en la fabricación de máquinas CNC polivalentes, vehículos de guiado automático, etc.
Automatización flexible
4. Automatización integrada
En este tipo, el sistema total está completamente automatizado bajo control informático. Desde el proceso de diseño hasta el envío, todo el sistema está completamente automatizado. Incluso el equipo es manejado por robots. Este sistema se utiliza en sistemas de fabricación integrados por ordenador.
Equipos de automatización
Equipos de industria automatizada
- Sensores y actuadores
Un sensor detecta las diversas variables del proceso y las convierte en señales eléctricas u ópticas. Estos sensores incluyen temperatura, presión, velocidad, flujo, etc.
Los actuadores convierten las señales eléctricas en medios mecánicos para controlar los procesos. Estos incluyen relés, imanes, servomotores, etc.
Algunos de los sensores y actuadores tienen la capacidad de comunicarse con los buses de comunicación de campo industrial que se encuentran debajo de los dispositivos inteligentes.
- Computadoras industriales
Controladores lógicos programables (PLC) También llamados ordenadores industriales, son capaces de programarse para realizar determinadas funciones de control. Consiste en una CPU o procesador, módulos de E / S (tanto analógicos como digitales) para conectar los distintos dispositivos de entrada / salida y módulos de relé. Estos pueden ser modulares, que son de tipo fijo o integrados para ampliar módulos en función de las entradas disponibles.
Junto con los PLC, se utilizan PC convencionales para controlar el proceso en línea o cambiando los programas. Los PLC vienen con software dedicado para programar la estrategia de control.
- HMI (interfaz hombre-máquina)
HMI ofrece las facilidades como, mostrar la información en pantallas de computadora y otras pantallas, registrar los resultados en la base de datos, dar señal de alarma, etc. Utiliza tecnologías como SCADA (Control de Supervisión y Adquisición de Datos) y otras tecnologías de base visual.
- Sistema de comunicación
En las industrias, muchos sensores, actuadores, PC de control y otros dispositivos de control están distribuidos geográficamente e interactúan entre sí a través de varios buses de datos. Hay tres tipos de buses utilizados en la automatización industrial, es decir, bus de fábrica, bus de proceso y bus de campo.
El bus de campo interactúa entre los instrumentos de campo y los dispositivos de control, mientras que el bus de proceso conecta las computadoras de nivel de supervisión a los dispositivos de control como los PLC. El bus de fábrica conecta el nivel superior de la organización con el nivel supervisor. Se utilizan diferentes protocolos para las comunicaciones como RS-485, profibus, CAN control modbus, etc.
Gracias por dedicar su valioso tiempo a este artículo y espero que haya entendido qué es la automatización industrial. Aquí tiene una pregunta sobre la automatización,
¿Qué es la inteligencia artificial?
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