Xu hướng gần đây trong các hệ thống điều khiển công nghiệp và gia đình đã chứng kiến sự phát triển của các công nghệ tự động hóa. Mặc dù bắt đầu với những bước tiến chậm, nhưng hiện nay tự động hóa đã phát triển từ điều khiển có dây sang không dây đối với các ứng dụng điều khiển đơn giản đến phức tạp.
Với sự hiện diện của các loại hệ thống tự động hóa khác nhau, bản chất điều khiển quá trình trở nên tiến bộ để cung cấp năng suất cao hơn với chi phí thấp hơn. Chúng ta hãy thảo luận ngắn gọn về các loại tự động hóa này và việc sử dụng nó trong các lĩnh vực khác nhau. Cùng đọc nhé các bạn.
Tóm Tắt Nội Dung
Tự động hóa là gì?
Tự động hóa là việc sử dụng các thiết bị điện tử và điều khiển bằng máy tính để nắm quyền kiểm soát các quy trình. Mục đích của tự động hóa là để tăng hiệu quả và độ tin cậy. Tự động hóa ngày càng thay thế cho lao động sức người một cách hiệu quả. Trên thực tế, các nhà kinh tế ngày nay lo ngại rằng công nghệ mới cuối cùng sẽ đẩy tỷ lệ thất nghiệp tăng đáng kể.
Trong nhiều nhà máy sản xuất hiện nay, dây chuyền lắp ráp robot đang dần dần thực hiện các chức năng mà con người thường làm. Thuật ngữ “sản xuất” có nghĩa là chuyển đổi nguyên liệu thô và linh kiện thành hàng hóa thành phẩm, thường là trên quy mô lớn trong một nhà máy.
Tự động hóa bao gồm nhiều yếu tố chính, hệ thống và chức năng công việc trong hầu hết các ngành công nghiệp. Nó đặc biệt phổ biến trong sản xuất, vận chuyển, vận hành tại các nhà máy. Ngoài ra, các hệ thống quốc phòng cũng đang ngày càng tự động hoá.
Tự động hóa ngày nay tồn tại trong tất cả các chức năng trong ngành bao gồm tích hợp, cài đặt, mua sắm, bảo trì và thậm chí là tiếp thị và bán hàng.
Trong điều khiển tự động hóa, các bộ điều khiển tiên tiến như bộ điều khiển logic lập trình (PLC) được triển khai cho các hoạt động khác nhau.
Phân loại hệ thống tự động
Hệ thống tự động hóa thay thế hệ thống rơle có dây thông thường bằng cách tự động hóa các chức năng của quy trình với việc sử dụng các công cụ phần cứng và phần mềm sao cho sức người can thiệp là ít nhất. Có nhiều loại hệ thống tự động hóa khác nhau được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Chúng phụ thuộc vào khu vực ứng dụng và tính chất kiểm soát, điều khiển các hệ thống tự động này.
Có 2 loại hệ thống tự động hoá quen thuộc với chúng ta, đó là gì? Các bạn theo dõi tiếp nội dung bên dưới nhé!
Tự động hóa công nghiệp
Tự động hóa công nghiệp là quá trình làm cho các quy trình sản xuất công nghiệp trở nên linh hoạt và đơn giản hơn với hiệu quả cao hơn. Tự động hóa tích hợp với các ngành công nghiệp dẫn đến các giải pháp sản xuất thông minh với chất lượng và năng suất sản phẩm được cải thiện với thời gian ngắn hơn. Tự động hóa công nghiệp liên quan đến việc sử dụng các thiết bị điều khiển khác nhau như PC/PLC, các cảm biến và bộ truyền động khác nhau, bus/mô-đun truyền thông, bộ điều khiển máy, hệ thống HMI (Giao diện người máy) và các thiết bị điều khiển khác.
Loại tự động hóa này được sử dụng phổ biến nhất trong ngành ô tô, máy tính và điện tử, y tế, viễn thông, hàng tiêu dùng và các ứng dụng công nghiệp khác. Các hệ thống tự động hóa có thể là một hệ thống cố định, được lập trình, linh hoạt và tích hợp. Một số loại tự động hóa công nghiệp cơ bản mình chia sẻ dưới đây:
Công nghệ CNC
Các hệ thống này là các máy được điều khiển bằng máy tính. Sử dụng máy tính để thực hiện các hoạt động điều khiển bằng cách thu thập, xử lý, tính toán và kiểm soát các biến quy trình.
Phương pháp này là một phiên bản được lập trình của các công cụ máy móc và còn được gọi là Máy vi tính điều khiển số (CNC). Những máy CNC này được sử dụng trong các ứng dụng cắt và phay cho hoạt động chính xác cao.
Công nghệ CAM
Trong đó, toàn bộ quy trình sản xuất (bao gồm sản xuất, lập kế hoạch và kiểm soát) được tự động hóa với việc sử dụng các máy móc điều khiển số, robot công nghiệp và các loại thiết bị tự động hóa khác. Các hệ thống tự động hóa này cũng sử dụng máy tính để lập kế hoạch, thiết kế và bố trí các sản phẩm khác nhau.
Ví dụ về các hệ thống tự động hóa này là thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD), thiết kế và soạn thảo hỗ trợ máy tính (CADD) và lập kế hoạch quy trình hỗ trợ máy tính (CAPP).
Robot công nghiệp
Đây là một loại máy móc hoặc thiết bị tự động, có thể thực hiện các nhiệm vụ khác nhau trong thời gian dài hơn. Chúng hầu hết được thực hiện ở những khu vực rất nguy hiểm hoặc nguy hiểm cho con người.
Hệ thống sản xuất linh hoạt
Hệ thống này là hoàn toàn tự động. Bắt đầu từ quá trình lập kế hoạch và thiết kế đến việc gửi sản phẩm, toàn bộ hệ thống được tích hợp hoàn toàn để được tự động hóa. Hệ thống này là kết hợp các máy móc điều khiển số, robot công nghiệp và các thiết bị tự động hóa khác như: cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, đồng đồ đo điện thông minh, các bộ chuyển đổi tín hiệu, các bộ hiển thị đa năng… vào một hệ thống tích hợp.
Tự động hóa toà nhà
Khi các công nghệ đang phát triển nhanh chóng, ảnh hưởng nhiều đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta hơn, đặc biệt là trong việc kiểm soát các thiết bị gia dụng. Hệ thống tự động hóa gia đình thực hiện các hoạt động như điều khiển và điều tiết ánh sáng, điều chỉnh các thiết bị HVAC (Hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí), quản lý năng lượng và tải, an ninh và giám sát, hệ thống âm thanh/video, và các nhiệm vụ điều khiển khác.
Tự động hóa gia đình sử dụng các cảm biến để cảm nhận các thông số như nhiệt độ, áp suất, chuyển động, chiếu sáng,… và gửi các tín hiệu này đến bộ điều khiển trung tâm. Các bộ điều khiển này là các thiết bị lập trình như PLC được lập trình theo ứng dụng mà nó được sử dụng. Do đó, các bộ điều khiển này nhận đầu vào từ các cảm biến và gửi tín hiệu điều khiển đến các thiết bị hoạt động như rơle. Một số loại hệ thống tự động hóa gia đình mình chia sẻ bên dưới đây, các bạn cùng tham khảo nhé!
Hệ thống tự động hóa cấp điện toà nhà
Việc tự động hóa này có chi phí thấp vì nó sử dụng các đường dây điện để truyền thông tin hoặc dữ liệu, do đó, nó không yêu cầu các dây cáp bổ sung để truyền thông tin. Tuy nhiên, hệ thống này hơi phức tạp một chút đòi hỏi các mạch chuyển đổi bổ sung.
Hệ thống tự động hoá toà nhà có dây
Loại tự động hóa này sử dụng bus liên lạc chung mà tất cả các thiết bị trong nhà được kết nối. Bus hoặc cáp truyền thông này được kết nối với bộ điều khiển chính (bộ điều khiển logic khả trình) để thu tín hiệu đầu vào và gửi tín hiệu lệnh điều khiển đến bộ chấp hành.
Tự động hóa toà nhà không dây
Đây là một công nghệ tự động tiên tiến so với tự động hóa có dây. Máy tự động này sử dụng các công nghệ không dây như RF, Zigbee, GSM, Wi-Fi và Bluetooth để điều khiển các hoạt động từ xa. Đây là một mô hình tự động hóa linh hoạt đòi hỏi ít dây dẫn để kết nối các thiết bị khác nhau trong nhà với bộ điều khiển trung tâm.
Đây là hai loại hệ thống tự động hóa đã được triển khai trong hầu hết các ngành công nghiệp và gia đình. Chất lượng tổng thể, độ chính xác, năng suất, giảm chi phí lao động và an toàn là những lý do để xây dựng các hệ thống tự động hóa.
Ưu nhược điểm của tự động hoá
Có lẽ lợi thế lớn nhất của tự động hóa trong công nghiệp là nó được kết hợp với sản xuất nhanh hơn và ổn định hơn. Thay thế công việc khó khăn, nguy hiểm hoặc lặp lại liên tục.
Tuy nhiên, tại thời điểm hiện tại, không phải tất cả các tác vụ đều có thể được tự động hóa và một số tác vụ tốn kém hơn nhiều để tự động hóa.
Chúng ta cùng nhau phân tích các ưu nhược điểm mà hệ thống tự động hoá mang đến cho chúng ta cả trong sản xuất công nghiệp và đời sống gia đình nhé.
Ưu điểm của tự động hóa
- Tăng thông lượng hoặc năng suất.
- Cải thiện chất lượng hoặc tăng khả năng dự đoán về chất lượng.
- Cải thiện độ bền (tính nhất quán), của các quy trình hoặc sản phẩm.
- Giảm chi phí lao động trực tiếp của con người
- Có thể hoàn thành các nhiệm vụ đòi hỏi mức độ chính xác cao.
- Thay thế người vận hành trong các nhiệm vụ liên quan đến công việc nặng nhọc hoặc đơn điệu
- Giảm một số chấn thương nghề nghiệp cho người làm việc
- Thay thế con người trong các nhiệm vụ được thực hiện trong môi trường nguy hiểm (ví dụ: môi trường ô nhiễm khói bụi, hoá chất, ẩm ướt, nóng quá hoặc lạnh quá…)
- Thực hiện các nhiệm vụ vượt quá khả năng của con người về kích thước, trọng lượng, tốc độ, độ bền,…
- Giảm đáng kể thời gian hoạt động và thời gian xử lý công việc.
- Giải phóng công nhân để đảm nhận các vai trò khác.
- Cung cấp các công việc cấp cao hơn trong việc phát triển, triển khai, bảo trì và chạy các quy trình tự động.
Nhược điểm của tự động hóa
- Các mối đe dọa/lỗ hổng bảo mật có thể xảy ra do tăng độ nhạy cảm khi xảy ra lỗi chương trình.
- Chi phí nâng cấp phát triển không thể đoán trước.
- Chi phí đầu tư ban đầu cao.
- Ảnh hưởng đến việc làm của công nhân lao động.
Bài viết đã đem đến cho các bạn những góc nhìn về sự phát triển của ngành tự động hoá.
Mặt khác cũng định hình cho các bạn học sinh có cái nhìn tổng thể hơn về ngành học, để có những định hướng nghề nghiệp trong tương lai.
Bài viết hy vọng nhận được những góp ý của các bạn. Cảm ơn!
BÀI VIẾT LIÊN QUAN