1. Thiết bị tự động hóa là gì?
Thiết bị tự động hóa là các thiết bị điều khiển tự động các hệ thống nhúng, hệ thống điện, động cơ, máy móc trong dây chuyền xử lý trong nhà máy, xí nghiệp, chuyển mạch trong mạng điện thoại,…
Điểm đặc biệt lớn nhất của các thiết bị tự động hóa này chính là chúng thay con người làm việc, giúp con người tiết kiệm được tối đa sức lao động, nhiên liệu, vật việt, năng lượng cũng như nâng cao hiệu quả, chất lượng làm việc với độ chính xác cao nhất.
Ngày nay các thiết bị tự động hóa được ứng dụng hầu hết ở nhiều ngành công nghiệp như xử lý nước, dây chuyền sản xuất, đóng gói, giám sát năng lượng, chế biến thực phẩm, máy cắt tốc độ cao, máy in, lập trình nhúng và thiết kế hệ thống điều khiển chuyên dụng, trong chăn nuôi, trong lĩnh vực giao thông, điều khiển tín hiệu đèn từ xa….
Thiết bị tự động hóa có ứng dụng rất phong phú. Nó xuất hiện trong tất cả các ngành sản xuất công nghiệp hiện đại và đem lại tiện ích cho con người cũng như diện mạo của nền công nghiệp.
2. Đặc điểm ứng dụng thiết bị tự động hóa
2.1 Ưu điểm của thiết bị tự động hóa
- Giảm chi phí vận hành: Ứng dụng các thiết bị tự động hóa sẽ giúp doanh nghiệp cắt giảm đáng kể khoản chi trả lương và phúc lợi cho nhân viên.
- Năng suất cao hơn: Việc ứng dụng tự động hóa có thể giúp công ty hoạt động 24/7.
- Tạo ra các sản phẩm đồng nhất về chất lượng: Ứng dụng thiết bị tự động hóa giúp nâng cao độ đồng đều và tính nhất quán sản phẩm đầu ra. Ứng dụng thiết bị tự động hóa có thể giúp giảm thiểu số lượng lỗi liên quan đến việc con người tạo ra sản phẩm, dẫn đến sản phẩm chất lượng cao hơn được sản xuất.
- Tính linh hoạt cao hơn: Thay vì phải đào tạo nhân viên cho một nhiệm vụ mới, một mã máy tính đơn giản có thể nhanh chóng thay đổi quy trình sản xuất.
- Tăng độ an toàn: Sử dụng robot công nghiệp hoặc các loại hệ thống tự động hóa khác có thể giúp người lao động tránh khỏi các tình huống nguy hiểm.
- Thay thế con người trong các môi trường nguy hiểm, độc hại: Ứng dụng tự động hóa sẽ giúp thay thế con người làm việc ở các môi trường nguy hiểm (dưới nước, tiếp xúc với lửa hay nhiệt độ cao, cơ sở hạt nhân, những môi trường hóa chất,..)
2.2 Nhược điểm của thiết bị tự động hóa
- Chi phí cao: Chi phí ban đầu các doanh nghiệp bỏ ra để đầu tư vào thiết bị tự động hóa, kỹ thuật điều khiển hay nguồn nhân lực cấp cao để vận hành, triển khai, bảo trì cho quá trình tự động hóa sẽ khá cao.
3. Phân loại thiết bị tự động hóa
3.1. Các loại cảm biến
Cảm biến – sensor là thiết bị tự động hóa điện dùng để đo đạc tín hiệu của áp suất, nhiệt độ, tốc độ, ánh sáng và những hiện tượng, yếu tố thay đổi bên ngoài chuyển thành các tín hiệu điện tiêu chuẩn nhằm cung cấp cho bộ điều khiển để xử lý, phân tích.
Một cảm biến thường có các phần tử mạch điện, bao gồm các loại như: Cảm biến thụ động, cảm biến hoạt động, cảm biến kỹ thuật số, cảm biến analog… Tuy nhiên, thông dụng nhất vẫn là cách chia dự trên yếu tố tín hiệu: Cảm biến quang, cảm biến tiệm cận, cảm biến hồng ngoại, cảm biến áp suất…
3.2. Biến tần
Biến tần là thiết bị tự động hóa làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ. Thông qua đó điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp mà không cần dùng đến các hộp số cơ khí.
Trong 1 hệ thống sản xuất thì sẽ có rất nhiều thiết bị hoạt động: động cơ điện, bơm, motor… Chúng không làm việc chung 1 cấp độ. Với sự thay đổi về sản lượng, năng suất liên tục thì các cấp độ có sẵn thường không thể nào đáp ứng. Biến tần chính là 1 giải pháp thông minh, làm giảm dòng khởi động giúp tránh được tình trạng sụt áp, dễ dàng đảo chiều và thay đổi tốc độ động cơ, tránh việc khởi động đột ngột khi động cơ mang tải lớn, giúp hệ thống an toàn và ổn định.
Do biến tần có thể kết hợp với các module truyền thông mà việc giám sát cũng như điều khiển trở nên dễ dàng hơn.
3.3. Bộ lập trình PLC
Bộ lập trình PLC ra đời được xem như là bước đột phá mới của nền công nghiệp hiện đại, làm thay đổi nhiều quan điểm trước đây về hệ thống điều khiển tự động hóa. Nhờ có bộ lập trình PLC, con người có thể thay đổi thuật toán điều khiển đễ dàng kèm theo tốc độ xử lý nhanh gọn của máy và cực kỳ phù hợp với môi trường sản xuất công nghiệp.
Các bộ điều khiển được lập trình là thiết bị tự động hóa có thể tự động hóa cho một hoặc nhiều thiết bị khác hoạt động có thể là cả một dây chuyển sản xuất, đóng gói. Cấu tạo bộ lập trình PLC gồm:
- Một bộ nhớ trong (bộ nhớ chương trình) và có thể mở rộng bằng bộ nhớ ngoài.
- Mộ mạch xử lý có cổng kết nối giữa PLC và các modul vào và ra.
Bộ lập trình PLC có nhiều loại khác nhau dựa trên thành phần chính của nó như ngõ ra, vào, dung lượng RAM, bộ đếm, Bit nhớ, các chức năng, tốc độ xử lý , khả năng truyền thông. Nó được ứng dụng rộng rãi trong việc tự động hóa dây chuyền sản xuất, xử lý rác, nước thải, máy cắt tốc độ cao.
3.4. Màn hình HMI
Màn hình HMI là một thuật ngữ rộng dùng để chỉ một giao diện màn hình bất kỳ nào màcon người có thể dùng để tương tác với các thiết bị, được sử dụng nhiều nhất trong lĩnh vực sản xuất công ngiệp, giao thông, sản xuất, chăn nuôi. Các nhà điều hành nhà máy sử dụng màn hình HMI để điều khiển và giám sát các quá trình, hoạt động sản xuất đang diễn ra tại các địa điểm từ xa mà không có mặt thực tế tại địa điểm cụ thể đó.
Màn hình HMI có nhiều ưu điểm như:
- Giá tốt
- Ở các điều kiện môi trường khác nhau đều cho kết quả tương thích với mắt quan sát
- Bộ mạch xử lý phức tạp nhưng thao tác vận hành cực dễ dàng
- Độ bền cao
3.5. Bộ nguồn
Bộ nguồn là những bộ nguồn điện tích hợp sẵn các thiết bị giúp người sử dụng cung cấp nguồn cho hoạt động của thiết bị khác nhanh chóng, hiệu quả. Thiết bị tự động hóa này giúp phân phối điện năng hiệu quả trong hoạt động của các dây chuyền, máy móc để đảm bảo đủ nguồn điện và vận hành trơn tru.
Nguồn điện cung cấp có thể được điều chỉnh theo phạm vi pha, được thiết kế đặt biệt để cung cấp các DC điện áp cần thiết cho thiết bị điện hoạt động trên một điện áp an toàn.
Ưu điểm nổi bật của Bộ nguồn:
- Phù hợp với tiêu chuẩn trên thế giới với công nghệ chuyển đổi chế độ đảm bảo chất lượng
- Dễ dàng cài đặt, sử dụng và thay thế dễ dàng từ ứng dụng này sang ứng dụng khác
3.6 Relay
Relay còn được gọi là rơ le, nó là một công tắc điện từ. Hoạt động phụ thuộc hoàn toàn vào một dòng điện tương đối nhỏ nhưng lạ có thể bật hay ngắt một dòng điện lớn hơn. Khi mua rơ le cần lưu ý 3 yếu tố là hiệu điện thế kèm cường độ dòng điện tối đa cũng như hiệu điện thế kích tối ưu.
Một rơ le sẽ có cấu tạo gồm 3 khối, đó là:
- Khối chấp hành: Nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển.
- Khối tiếp thu: Chức năng tiếp nhận tín hiệu từ đầu vào rồi biến thành 1 đại lượng để cung cấp tín hiệu cho khối trung gian.
- Khối trung gian: Khối này sẽ nhận tín hiệu từ khối tiếp thu rồi biến thành đại lượng để relay tác động
4. Ứng dụng của thiết bị tự động hóa là gì
Hiện tại, việc áp dụng các thiết bị tự động hóa đã trở nên phổ biến trong các ngành công nghiệp, mang đến nhiều lợi ích và tạo nên một diện mạo mới cho nền công nghiệp của nước ta.
Một số ngành công nghiệp đang áp dụng thiết bị tự động hóa, ví dụ như:
- Công nghiệp khai thác tài nguyên khoáng sản như vàng, thiếc, boxit, sắt, đồng, nhôm…
- Các ngành công nghiệp nhẹ như nhà máy dệt sợi, may mặc, máy móc, xử lý tại các nhà máy, nồi hơi, lò xử lý nhiệt, chế biến lương thực thực phẩm, đóng gói thành phẩm, nhà máy in ấn…
- Các ngành công nghiệp đặc biệt như hóa chất, xử lý nước thải, sản xuất nước sinh hoạt, chế biến gỗ, sản xuất giấy, sản xuất và lắp ráp ô tô, xe cơ giới.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, ứng dụng của các thiết bị tự động hóa không chỉ giới hạn trong mỗi ngành sản xuất và năng lượng. Chúng còn được áp dụng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Một ví dụ điển hình là hệ thống năng lượng mặt trời, với việc sử dụng tấm pin năng lượng, được áp dụng rộng rãi tại các khu công cộng như sân bay, bến tàu, nhà ga, cũng như các khu vui chơi, resort, khách sạn và gia đình.
Trên đây là tổng hợp các kiến thức về thiết bị tự động hóa là gì, ưu điểm và ứng dụng của nó trong công nghiệp. Hi vọng đã cung cấp cho bạn đọc cái nhìn tổng quan về ngành và các thiết bị tự động hóa công nghiệp, từ đó có thể ứng dụng hiệu quả nó vào hoạt động sản xuất, điều khiển tự động cho nhà máy, xí nghiệp của mình.
Nhắn tin qua Zalo