La révolution industrielle a été la sage-femme de la technologie de l’automatisation. C’est précisément grâce aux besoins de la révolution industrielle que la technologie de l’automatisation s’est libérée de sa carapace et a connu un développement rapide. Dans le même temps, la technologie de l’automatisation favorise également le progrès industriel. Aujourd'hui, la technologie de l'automatisation a été largement appliquée dans des domaines tels que la fabrication mécanique, l'énergie, la construction, les transports et les technologies de l'information, devenant ainsi le principal moyen d'améliorer la productivité du travail.
L'automatisation d'usine, également connue sous le nom d'automatisation d'atelier, fait référence à l'achèvement automatique de tout ou partie du processus de fabrication d'un produit. Pour réaliser une usine automatisée, certains produits électroniques et mécaniques sont indispensables...
I. Contrôleur - Le cerveau de l'usine automatisée
Un contrôleur (nom anglais : contrôleur) est un dispositif de commande qui contrôle le démarrage, la régulation de la vitesse, le freinage et l'inversion d'un moteur électrique en modifiant le câblage du circuit principal ou du circuit de commande dans une séquence prédéterminée et en modifiant les valeurs de résistance dans le circuit. Il se compose d'un compteur de programme, d'un registre d'instructions, d'un décodeur d'instructions, d'un générateur de synchronisation et d'un contrôleur d'opérations. Il sert d'« organe de décision-qui émet des commandes, coordonne et dirige l'ensemble des opérations du système informatique. Les contrôleurs couramment utilisés dans les usines automatisées comprennent les automates programmables et les ordinateurs de contrôle industriel.
Le contrôleur logique programmable (PLC) utilise un type de mémoire programmable pour stocker des programmes en interne, exécutant des instructions orientées utilisateur-telles que des opérations logiques, un contrôle séquentiel, des opérations de synchronisation, de comptage et arithmétiques, et contrôlant divers types de machines ou de processus de production via des entrées/sorties numériques ou analogiques.
Les ordinateurs personnels industriels (IPC) sont un type d'ordinateur de contrôle industriel qui utilise une structure de bus pour détecter et contrôler les processus de production, les équipements électromécaniques et les machines de traitement. Les IPC possèdent des attributs et des fonctionnalités informatiques importants, tels qu'un processeur, un disque dur, de la mémoire, des périphériques et des interfaces, ainsi qu'un système d'exploitation, des réseaux et des protocoles de contrôle, des capacités de calcul et une interface homme-machine-conviviale-. Les produits et technologies de l'industrie du contrôle industriel sont hautement spécialisés, classés comme produits intermédiaires et fournissent des ordinateurs industriels fiables, intégrés et intelligents pour d'autres industries.
II. Robots-Les exécuteurs fiables des usines automatisées
Un robot est une machine automatisée qui effectue des tâches. Il peut soit suivre des commandes humaines, exécuter des séquences préprogrammées-ou agir selon des principes établis par la technologie de l'intelligence artificielle. Sa fonction principale est d'assister ou de remplacer le travail humain dans des tâches telles que la fabrication, la construction ou les opérations dangereuses. Les robots sont généralement constitués de mécanismes exécutifs, de systèmes d'entraînement, de dispositifs de détection, de systèmes de contrôle et de composants mécaniques complexes.
III. Servomoteurs - Les muscles puissants des usines automatisées
Un servomoteur est un moteur qui contrôle le fonctionnement des composants mécaniques d'un système d'asservissement, servant de moteur auxiliaire pour la régulation indirecte de la vitesse. Les servomoteurs permettent un contrôle précis de la vitesse et de la position, convertissant les signaux de tension en couple et en vitesse pour piloter l'objet contrôlé. La vitesse de rotation du rotor du servomoteur est contrôlée par le signal d'entrée et peut répondre rapidement. Dans les systèmes de contrôle automatique, il sert d'actionneur et présente des caractéristiques telles qu'une faible constante de temps électromécanique, une linéarité élevée et une faible tension de démarrage. Il peut convertir les signaux électriques reçus en sortie de déplacement angulaire ou de vitesse angulaire sur l'arbre du moteur. Ils sont divisés en deux grandes catégories : les servomoteurs DC et AC. Leur principale caractéristique est qu'ils ne présentent pas d'auto--rotation lorsque la tension du signal est nulle et que leur vitesse diminue uniformément à mesure que le couple augmente.
Un système d'asservissement (servomécanisme) est un système de contrôle automatique qui permet aux variables contrôlées de sortie telles que la position, l'orientation et l'état d'un objet de suivre tout changement dans la cible d'entrée (ou la valeur définie). Les servos s'appuient principalement sur des impulsions pour le positionnement. Essentiellement, lorsqu'un servomoteur reçoit une impulsion, il tourne de l'angle correspondant à cette impulsion, réalisant ainsi un déplacement. Étant donné que le servomoteur lui-même a la capacité de générer des impulsions, il émet un nombre correspondant d’impulsions pour chaque angle de rotation. Cela crée une boucle de rétroaction, ou un système en boucle fermée-, avec les impulsions reçues par le servomoteur. De cette façon, le système sait combien d'impulsions il a envoyées au servomoteur et combien d'impulsions il a reçu en retour, permettant un contrôle précis de la rotation du moteur et obtenant un positionnement précis avec une précision de 0,001 mm.
Les servomoteurs à courant continu sont divisés en moteurs avec et sans balais. Les moteurs à balais sont peu coûteux-, ont une structure simple, un couple de démarrage élevé, une large plage de vitesse et sont faciles à contrôler. Cependant, ils nécessitent un entretien peu pratique (remplacement des balais de charbon), génèrent des interférences électromagnétiques et ont des exigences environnementales. Par conséquent, ils conviennent aux applications industrielles et civiles générales-sensibles aux coûts.
IV. Capteurs - Le sens tactile d'une usine automatisée
Un capteur (nom anglais : transducteur/capteur) est un dispositif de détection qui peut détecter les informations mesurées et convertir les informations détectées en signaux électriques ou en d'autres formes requises de sortie d'informations selon certaines règles, pour répondre aux exigences de transmission, de traitement, de stockage, d'affichage, d'enregistrement et de contrôle des informations. Il s'agit du principal composant permettant de réaliser une détection et un contrôle automatiques.
Dans la production industrielle moderne, en particulier dans les processus de production automatisés, divers capteurs sont utilisés pour surveiller et contrôler les paramètres tout au long du processus de production, garantissant ainsi que les équipements fonctionnent dans des conditions normales ou optimales et que les produits atteignent la plus haute qualité. Par conséquent, on peut dire que sans une large gamme de capteurs-de haute qualité, la production moderne perdrait ses fondements.