De Industriële Revolutie was de vroedvrouw van de automatiseringstechnologie. Het was juist dankzij de behoeften van de Industriële Revolutie dat de automatiseringstechnologie zich losmaakte van haar schulp en zich snel ontwikkelde. Tegelijkertijd bevorderde de automatiseringstechnologie ook de industriële vooruitgang. Tegenwoordig wordt automatiseringstechnologie op grote schaal toegepast op gebieden als mechanische productie, energie, bouw, transport en informatietechnologie, en is het het belangrijkste middel geworden om de arbeidsproductiviteit te verbeteren.
Fabrieksautomatisering, ook wel werkplaatsautomatisering genoemd, verwijst naar de automatische voltooiing van het gehele of een deel van het productieproces van een product. Om een geautomatiseerde fabriek te realiseren zijn bepaalde elektronische en mechanische producten onmisbaar...
I. Controller - Het brein van de geautomatiseerde fabriek
Een controller (Engelse naam: controller) is een commandoapparaat dat het starten, de snelheidsregeling, het remmen en het omkeren van een elektromotor regelt door de bedrading van het hoofdcircuit of het stuurcircuit in een vooraf bepaalde volgorde te wijzigen en de weerstandswaarden in het circuit te wijzigen. Het bestaat uit een programmateller, instructieregister, instructiedecoder, timinggenerator en bedieningscontroller. Het dient als het 'beslissende-orgaan' dat opdrachten uitvaardigt en de werking van het gehele computersysteem coördineert en stuurt. Veelgebruikte controllers in geautomatiseerde fabrieken zijn onder meer PLC's en industriële besturingscomputers.
Programmable Logic Controller (PLC) gebruikt een type programmeerbaar geheugen om programma's intern op te slaan, waarbij gebruikers-gerichte instructies worden uitgevoerd, zoals logische bewerkingen, sequentiële besturing, timing, tellen en rekenkundige bewerkingen, en het besturen van verschillende soorten machines of productieprocessen via digitale of analoge invoer/uitvoer.
Industriële personal computers (IPC's) zijn een type industriële besturingscomputer die een busstructuur gebruikt om productieprocessen, elektromechanische apparatuur en procesmachines te detecteren en te besturen. IPC's beschikken over belangrijke computerkenmerken en -functies, zoals een computer-CPU, harde schijf, geheugen, randapparatuur en interfaces, evenals een besturingssysteem, besturingsnetwerken en -protocollen, rekenmogelijkheden en een gebruiksvriendelijke-mens-machine-interface. Producten en technologieën in de industriële besturingsindustrie zijn zeer gespecialiseerd, geclassificeerd als tussenproducten, en bieden betrouwbare, ingebedde en intelligente industriële computers voor andere industrieën.
II. Robots-De betrouwbare uitvoerders van geautomatiseerde fabrieken
Een robot is een geautomatiseerd machineapparaat dat taken uitvoert. Het kan menselijke commando's volgen, voor-voorgeprogrammeerde reeksen uitvoeren of handelen volgens principes die zijn vastgelegd door kunstmatige intelligentietechnologie. De primaire functie is het assisteren of vervangen van menselijke arbeid bij taken zoals productie, constructie of gevaarlijke operaties. Robots bestaan doorgaans uit uitvoerende mechanismen, aandrijfsystemen, sensorapparatuur, besturingssystemen en complexe mechanische componenten.
III. Servomotoren - De krachtspieren van geautomatiseerde fabrieken
Een servomotor is een motor die de werking van mechanische componenten in een servosysteem regelt en dient als hulpmotor voor indirecte snelheidsregeling. Servomotoren maken een nauwkeurige regeling van de snelheid en positienauwkeurigheid mogelijk, waarbij spanningssignalen worden omgezet in koppel en snelheid om het bestuurde object aan te drijven. De rotatiesnelheid van de rotor van de servomotor wordt geregeld door het ingangssignaal en kan snel reageren. In automatische besturingssystemen fungeert het als actuator en heeft het kenmerken zoals een kleine elektromechanische tijdconstante, hoge lineariteit en lage startspanning. Het kan de ontvangen elektrische signalen omzetten in hoekverplaatsing of hoeksnelheid op de motoras. Ze zijn onderverdeeld in twee hoofdcategorieën: DC- en AC-servomotoren. Hun belangrijkste kenmerk is dat ze geen zelfrotatie vertonen als de signaalspanning nul is, en dat hun snelheid gelijkmatig afneemt naarmate het koppel toeneemt.
Een servosysteem (servomechanisme) is een automatisch besturingssysteem dat ervoor zorgt dat de uitvoergestuurde variabelen, zoals de positie, oriëntatie en toestand van een object, eventuele veranderingen in het invoerdoel (of de ingestelde waarde) kunnen volgen. Servo's zijn voornamelijk afhankelijk van pulsen voor positionering. Wanneer een servomotor één puls ontvangt, roteert deze in wezen over de hoek die overeenkomt met die puls, waardoor verplaatsing wordt bereikt. Omdat de servomotor zelf pulsen kan genereren, zendt hij een overeenkomstig aantal pulsen uit voor elke hoek waarin hij draait. Hierdoor ontstaat een feedbacklus, of een gesloten-lussysteem, waarbij de pulsen worden ontvangen door de servomotor. Op deze manier weet het systeem hoeveel pulsen het naar de servomotor heeft gestuurd en hoeveel pulsen het heeft teruggekregen, waardoor een nauwkeurige controle van de rotatie van de motor mogelijk is en een nauwkeurige positionering met een nauwkeurigheid van 0,001 mm wordt bereikt.
DC-servomotoren zijn onderverdeeld in borstelmotoren en borstelloze motoren. Borstelmotoren zijn goedkoop-, hebben een eenvoudige structuur, een hoog startkoppel, een breed snelheidsbereik en zijn gemakkelijk te bedienen. Ze vereisen echter onderhoud, wat onhandig is (koolborstels vervangen), elektromagnetische interferentie veroorzaken en milieueisen stellen. Daarom zijn ze geschikt voor kostengevoelige algemene industriële en civiele toepassingen.
IV. Sensoren - Het tastgevoel van een geautomatiseerde fabriek
Een sensor (Engelse naam: transducer/sensor) is een detectieapparaat dat gemeten informatie kan waarnemen en de waargenomen informatie kan omzetten in elektrische signalen of andere vereiste vormen van informatie-uitvoer volgens bepaalde regels, om te voldoen aan de vereisten van informatieoverdracht, verwerking, opslag, weergave, opname en controle. Het is het belangrijkste onderdeel voor het bereiken van automatische detectie en controle.
In de moderne industriële productie, vooral in geautomatiseerde productieprocessen, worden verschillende sensoren gebruikt om parameters gedurende het hele productieproces te bewaken en te controleren, zodat de apparatuur onder normale of optimale omstandigheden werkt en de producten de hoogste kwaliteit bereiken. Daarom kan worden gezegd dat zonder een breed scala aan sensoren van hoge- kwaliteit de moderne productie zijn basis zou verliezen.