وكانت الثورة الصناعية بمثابة القابلة لتكنولوجيا الأتمتة. كان السبب على وجه التحديد هو احتياجات الثورة الصناعية التي تحررت تكنولوجيا الأتمتة من قوقعتها وحققت تطورًا سريعًا. وفي الوقت نفسه، عززت تكنولوجيا الأتمتة أيضًا التقدم الصناعي. اليوم، تم تطبيق تكنولوجيا الأتمتة على نطاق واسع في مجالات مثل التصنيع الميكانيكي، والطاقة، والبناء، والنقل، وتكنولوجيا المعلومات، لتصبح الوسيلة الأساسية لتحسين إنتاجية العمل.
تشير أتمتة المصنع، والمعروفة أيضًا باسم أتمتة ورشة العمل، إلى الإكمال التلقائي لكل أو جزء من عملية تصنيع المنتج. لتحقيق مصنع آلي، لا غنى عن بعض المنتجات الإلكترونية والميكانيكية...
I. وحدة التحكم - عقل المصنع الآلي
وحدة التحكم (الاسم الإنجليزي: وحدة التحكم) هي جهاز تحكم يتحكم في بدء تشغيل المحرك الكهربائي وتنظيم سرعته وفرامله وعكس اتجاهه عن طريق تغيير أسلاك الدائرة الرئيسية أو دائرة التحكم في تسلسل محدد مسبقًا وتغيير قيم المقاومة في الدائرة. وهو يتألف من عداد البرامج، وسجل التعليمات، ووحدة فك ترميز التعليمات، ومولد التوقيت، ووحدة التحكم في التشغيل. وهي بمثابة "هيئة اتخاذ القرار" التي تصدر الأوامر وتنسق وتدير عمليات نظام الكمبيوتر بأكمله. تشتمل وحدات التحكم شائعة الاستخدام في المصانع الآلية على أجهزة PLC وأجهزة كمبيوتر التحكم الصناعي.
تستخدم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) نوعًا من الذاكرة القابلة للبرمجة لتخزين البرامج داخليًا، وتنفيذ التعليمات الموجهة للمستخدم-مثل العمليات المنطقية، والتحكم التسلسلي، والتوقيت، والعد، والعمليات الحسابية، والتحكم في أنواع مختلفة من الآلات أو عمليات الإنتاج من خلال الإدخال/الإخراج الرقمي أو التناظري.
أجهزة الكمبيوتر الشخصية الصناعية (IPCs) هي نوع من أجهزة كمبيوتر التحكم الصناعية التي تستخدم هيكل ناقل لاكتشاف عمليات الإنتاج والمعدات الكهروميكانيكية وآلات المعالجة والتحكم فيها. تمتلك IPCs سمات وميزات كمبيوتر مهمة، مثل وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر، ومحرك الأقراص الثابتة، والذاكرة، والأجهزة الطرفية، والواجهات، بالإضافة إلى نظام التشغيل، وشبكات التحكم والبروتوكولات، والإمكانات الحسابية، وواجهة آلة -سهلة الاستخدام-. تعتبر المنتجات والتقنيات في صناعة التحكم الصناعي متخصصة للغاية، وتصنف على أنها منتجات وسيطة، وتوفر أجهزة كمبيوتر صناعية موثوقة ومدمجة وذكية للصناعات الأخرى.
ثانيا. الروبوتات-المنفذون الموثوقون للمصانع الآلية
الروبوت هو جهاز آلي يقوم بأداء المهام. يمكنه إما اتباع الأوامر البشرية، أو تنفيذ-تسلسلات مبرمجة مسبقًا، أو التصرف وفقًا للمبادئ التي وضعتها تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي. وتتمثل وظيفتها الأساسية في مساعدة أو استبدال العمالة البشرية في مهام مثل التصنيع أو البناء أو العمليات الخطرة. تتكون الروبوتات عادةً من آليات تنفيذية، وأنظمة قيادة، وأجهزة استشعار، وأنظمة تحكم، ومكونات ميكانيكية معقدة.
ثالثا. المحركات المؤازرة - عضلات القوة في المصانع الآلية
المحرك المؤازر هو محرك يتحكم في تشغيل المكونات الميكانيكية في نظام مؤازر، ويعمل كمحرك مساعد لتنظيم السرعة غير المباشرة. تتيح المحركات المؤازرة التحكم الدقيق في السرعة ودقة الموضع، وتحويل إشارات الجهد إلى عزم دوران وسرعة لقيادة الجسم الذي يتم التحكم فيه. يتم التحكم في سرعة دوران دوار محرك سيرفو من خلال إشارة الإدخال ويمكن أن تستجيب بسرعة. في أنظمة التحكم الآلي، يعمل كمشغل ويتميز بخصائص مثل ثابت وقت كهروميكانيكي صغير، وخطية عالية، وجهد بدء منخفض. يمكنه تحويل الإشارات الكهربائية المستقبلة إلى إزاحة زاويّة أو إخراج سرعة زاوية على عمود المحرك. وهي مقسمة إلى فئتين رئيسيتين: محركات مؤازرة تعمل بالتيار المستمر والتيار المتردد. السمة الرئيسية لها هي أنها لا تظهر دورانًا ذاتيًا عندما يكون جهد الإشارة صفرًا، وتتناقص سرعتها بشكل منتظم مع زيادة عزم الدوران.
النظام المؤازر (الآلية المؤازرة) هو نظام تحكم تلقائي يمكّن المتغيرات التي يتم التحكم فيها في الإخراج مثل الموضع والاتجاه وحالة الكائن من متابعة أي تغييرات في هدف الإدخال (أو القيمة المحددة). تعتمد الماكينات في المقام الأول على النبضات لتحديد المواقع. بشكل أساسي، عندما يستقبل محرك سيرفو نبضة واحدة، فإنه يدور بالزاوية المقابلة لتلك النبضة، وبالتالي يحقق الإزاحة. نظرًا لأن محرك السيرفو نفسه لديه القدرة على توليد نبضات، فإنه يصدر عددًا مماثلاً من النبضات لكل زاوية يدورها. يؤدي هذا إلى إنشاء حلقة تغذية مرتدة، أو نظام حلقة مغلقة-، مع النبضات التي يستقبلها محرك المؤازرة. بهذه الطريقة، يعرف النظام عدد النبضات التي أرسلها إلى المحرك المؤازر وعدد النبضات التي استقبلها مرة أخرى، مما يتيح التحكم الدقيق في دوران المحرك وتحقيق تحديد موضع دقيق بدقة 0.001 مم.
تنقسم المحركات المؤازرة DC إلى محركات مصقولة ومحركات بدون فرش. تتميز المحركات المصقولة بتكلفة منخفضة-، ولها بنية بسيطة، وعزم دوران مرتفع، ونطاق سرعة واسع، ويسهل التحكم فيها. ومع ذلك، فهي تتطلب صيانة، وهو أمر غير مريح (استبدال فرش الكربون)، وتولد تداخلًا كهرومغناطيسيًا، ولها متطلبات بيئية. ولذلك، فهي مناسبة للتطبيقات الصناعية والمدنية العامة الحساسة للتكلفة-.
رابعا. المستشعرات - الحاسة اللمسية للمصنع الآلي
المستشعر (الاسم باللغة الإنجليزية: محول/مستشعر) هو جهاز كشف يمكنه استشعار المعلومات المقاسة وتحويل المعلومات المستشعرة إلى إشارات كهربائية أو أشكال أخرى مطلوبة لإخراج المعلومات وفقًا لقواعد معينة، لتلبية متطلبات نقل المعلومات ومعالجتها وتخزينها وعرضها وتسجيلها والتحكم فيها. إنه المكون الأساسي لتحقيق الكشف والتحكم التلقائي.
في الإنتاج الصناعي الحديث، وخاصة في عمليات الإنتاج المؤتمتة، يتم استخدام أجهزة استشعار مختلفة لرصد المعلمات والتحكم فيها طوال عملية الإنتاج، مما يضمن تشغيل المعدات في الظروف العادية أو المثالية وتحقق المنتجات أعلى مستويات الجودة. لذلك، يمكن القول أنه بدون وجود مجموعة واسعة من أجهزة الاستشعار-عالية الجودة، فإن الإنتاج الحديث سيفقد أساسه.