automatisering
Store norske leksikon,Teknologi og industri,Elektronikk,Teknisk kybernetikk
Automatisering er teknikken å få systemer til å fungere uten, eller med liten grad av menneskelig medvirkning. Automatisering benyttes på alle områder hvor det er ønskelig å erstatte menneskelig arbeidskraft med selvvirkende systemer: i industri, handel og kontor, transport, kommunikasjon, administrasjon, helsevesen og i hjemmene.
Det er dermed et bredt spektrum av systemer som kan automatiseres, fra tekniske systemer som maskiner og kjemiske prosesser, til administrative systemer som regnskapssystemer og lønnsutbetalingssystemer. Historikk Automatisering som begrep ble først lansert etter første verdenskrig. Men selve teknikken ble gjennomført allerede under den industrielle revolusjon mot slutten av 1700-tallet. Den gang bestod automatiseringen først og fremst av mekanisering, det vil si å la maskiner erstatte menneskelig muskelkraft, men også selvvirkende systemer ble tatt i bruk. Det store gjennombruddet for automatiseringen kom i 1920-årene i Henry Fords bilfabrikk i USA. Innen automatisering av industriell produksjon ble det der innledet en utvikling som har vart helt til våre dager. Industriell produksjon Industriell produksjon er et meget viktig anvendelsesområde for automatisering. Målet er dels å redusere behovet for menneskelig arbeidskraft, men også å kunne oppnå bedre resultater med hensyn til nøyaktighet og kvalitet. Et teknisk system som skal automatiseres, for eksempel en kjemisk industriprosess, en maskin eller fabrikk, må ha sensorer og pådragsorganer. Sensorene måler forskjellige tilstander i systemet, som trykk, temperaturer og posisjoner. Med pådragsorganene kan man via et pådragssignal påvirke systemet, for eksempel starte eller stoppe motorer eller stille lukningsgraden på ventiler. Automatiseringen består i at man ved hjelp av en styreenhet etablerer den ønskede funksjonelle sammenheng mellom sensorsignalene og pådragssignalene. Tradisjonelt skiller man mellom to hovedtyper av styring: sekvensstyring og regulering. Sekvensstyring vil si å sørge for at visse operasjoner skjer i en bestemt rekkefølge. Som eksempel på sekvensstyring kan vi ta for oss en vaskemaskin. Sekvensen i en vaskeoperasjon kan være slik: Åpne påfyllingskran. Når en nivåsensor gir signal om at tanken er full, steng kranen. Skru på varmeelementet. Når en temperatursensor gir signal om at ønsket temperatur er oppnådd, skru av varmeelementet. Start trommelmotoren. Etter en viss tid, stopp den. Start avtappingspumpen og så videre. Regulering vil si kontinuerlig å manipulere et sett med pådragsignaler slik at et sett av tilstander i prosessen, kalt prosessens utganger, holdes nærmest mulig visse ønskede verdier, referanser. Et slikt system kalles et tilbakekoplet system eller reguleringssystem.Styreenheten i et tilbakekoplet system kalles gjerne regulator. Dersom vi bare har et pådrag, en referanse og en prosessutgang, kaller vi det en reguleringssløyfe. Som eksempel på en reguleringssløyfe kan vi ta for oss reguleringen av nivået i en vanntank. Vi tenker oss at tanken fylles via en påfyllingskran som utgjør pådragsorganet. Via en tappekran tappes det en ukjent mengde vann. En sensor måler nivået i tanken, og i regulatoren sammenlignes dette nivået med det ønskede nivået, referansen. Differansen mellom disse utgjør feilen, som benyttes til å påvirke åpningsgraden av påfyllingskranen slik at feilen blir minst mulig. Blir nivået for lavt, må regulatoren øke åpningsgraden av påfyllingskranen og tilsvarende minske den dersom nivået blir for høyt. Avtappingen vil utgjøre en forstyrrelse av systemet. Forandres avtappingen, må regulatoren kompensere for dette ved å forandre påfyllingen tilsvarende.Et annet eksempel på reguleringssløyfe kan være regulering av platetykkelsen i et valseverk. Man kan holde den valsede platen konstant i tykkelse ved å måle og korrigere valseavstanden. En feil i platetykkelse gir et elektrisk feilsignal som forsterkes og driver en motor som korrigerer valseavstanden. Reguleringssystemer er gjenstand for meget inngående matematisk analyse, se reguleringsteknikk. Teknologi Mange forskjellige slags teknologier har vært og blir brukt i automatiseringsteknikken. I tidlige tider var rent mekaniske systemer vanlige. Pneumatiske (luftdrevne) systemer har vært mye brukt, og er fremdeles i bruk. Imidlertid har elektroniske systemer i stadig sterkere grad gjort seg gjeldende, og datamaskiner er i utstrakt bruk.Styreenheter for sekvensstyringssystemer er tradisjonelt blitt realisert ved sammenkobling av elektriske releer. Nå brukes imidlertid ofte såkalte programmerbare logiske styringer (PLS), som er en datamaskin spesielt laget for formålet, eller eventuelt så realiseres styreenheten i en mer generell type datamaskin. Likeledes har det tidligere vært vanlig at regulatorer for reguleringssystemer er blitt realisert med analog elektronikk.I et større industrianlegg vil det oftest være mange delsystemer som hver for seg er automatisert. Tidligere var disse delsystemene uavhengige av hverandre; et transportsystem hadde sin sekvensstyring, en tank sin nivåregulering, en reaktor sin temperaturregulering og så videre. Operatører måtte sørge for at delsystemene virket sammen som de skulle. Dette er nok for en stor del fremdeles tilfelle, men det er stadig mer vanlig at samspillet mellom delprosessene også automatiseres.I 1970-årene ble datamaskiner tatt i bruk i store industrianlegg. En datamaskin var imidlertid svært dyr, det ble derfor oftest brukt én enkelt datamaskin som tok seg av alle styrings- og reguleringsoppgavene i anlegget. Dette ble først og fremst gjort slik at de enkelte styringsenhetene og regulatorene ble realisert i samme datamaskin. Det kunne være tale om hundrevis av regulatorer i en maskin.Fordelen med denne metoden var at man med en datamaskin kunne realisere bedre styrings- og reguleringsmetoder for de enkelte delsystemene, man hadde oversikt over alle systemene på et sentralt sted, og det ble mulig å la datamaskinen koordinere samspillet mellom delsystemene. Ulempene var at man måtte ha kabler fra hver sensor og hvert enkelt pådragsorgan til den sentrale datamaskinen, og at driftsforstyrrelser i datamaskinen kunne få alvorlige følger for hele industrianlegget. Distribuerte reguleringssystemer er etter hvert blitt vanlige i store industribedrifter. Disse finnes i mange forskjellige former, men hovedprinsippet er at hvert delsystem er styrt av sin programmerbare logiske styring, elektroniske regulator eller datamaskin. Disse enhetene kalles satellittsystemer og er tilknyttet en såkalt databuss eller et datanett som de kan kommunisere over. På denne bussen eller nettet er det også tilknyttet en overordnet datamaskin. Denne overordnede datamaskinen har oversikt over driftstilstandene i hele systemet, og kan gi de enkelte satellittsystemene kommandoer.Til databussen eller datanettet er det også tilknyttet operatørstasjoner som kan være plassert på forskjellige steder i bedriften der operatører måtte ha behov for å overvåke prosessens driftstilstand. Slike distribuerte systemer er oftest laget sånn at de enkelte satellittsystemene kan virke selv om det skulle oppstå driftsforstyrrelser i den sentrale datamaskinen.Det er en sterk tendens i tiden mot stadig mer integrerte systemer. Ofte vil derfor slike distribuerte systemer også være knyttet sammen med bedriftens administrative dataanlegg, såsom lageradministrasjon, ordresystem og regnskapssystem. Det gjør det mulig å optimalisere driften ut fra bedriftens totale målsetting.Som element i automatiseringen i produksjonsbedrifter blir ofte industrielle roboter brukt. Roboter finnes i mange former, men er vanligvis en automatisk styrt manipulatorarm som kan utføre kompliserte bevegelsesmønstre. Manipulatorarmer er særlig brukt til sveising, lakkering og andre oppgaver som er preget av sammensatte og varierte bevegelsesmønstre. Administrative systemer Automatiseringen av administrative systemer er av relativt ny dato, og i hurtig utvikling. Bruk av elektronisk databehandling, ofte i kombinasjon med kommunikasjon mellom datamaskiner over større avstander, har revolusjonert den administrative databehandlingen på alle aktuelle områder og i alle bransjer. Automatiske regnskapssystemer, lønnsutbetalingssystemer og faktureringssystemer er en selvfølge selv i små bedrifter. Bankvesenet er eksempel på en bransje som har ført denne utviklingen svært langt. Man kan for eksempel ta ut penger fra minibanker over hele verden og automatisk få belastet sin hjemlige bankkonto. Et trekk i utviklingen er at systemene blir stadig større, og knyttes sterkere sammen.Siden 1950-årene har automatisering i stadig økende grad også gjort seg gjeldende i hjemmene i de industrialiserte landene. Moderne husholdningsmaskiner som en vaskemaskin er eksempel på et høyt automatisert system.Automatisering har og vil få store sosiale konsekvenser. Automatiseringen av de administrative systemene er ikke minst viktig i denne sammenheng, og man må forvente at disse i fremtiden vil ha større samfunnsmessige konsekvenser enn automatiseringen av den industrielle produksjonen. Les mer i Store norske leksikon kybernetikk reguleringsteknikk