Tự động hóa là ngành thuộc nhóm ngành điện-điện tử dùng để chỉ một công việc được thực hiện mà không có sự giúp đỡ của bất kỳ sự can thiệp trưc tiếp của con người. Tự động hóa có nghĩa là thực hiện một nhiệm vụ đặc biệt với sự giúp đỡ của mạch điện truyền động điện. Tự động hóa đã luôn luôn chứng tỏ là một ý tưởng có hiệu quả đối với hầu hết các ngành công nghiệp và các công ty, mà đối phó với sản xuất, vốn và hàng hoá tiêu dùng. Bất kỳ loại hình sản xuất sẵn sàng tạo điều kiện thuận lợi bằng cách tự động hóa.

Tự động hóa là một bộ môn được hình thành khi kỷ thuật điện đã sử dụng các chất bán dẫn phát minh ra Transitor, diode, thiristor đã (1949) và đã dần xây dựng bộ vi xử lý(1971) đã tạo ra các máy tính điều khiển (Role, PLC, 8051, PIC, 8088, PC,…) nên hệ thống truyền động điện bằng động cơ điện – mạch điều khiển đã thay thế các hệ thống điều khiển bằng cơ khí: xích-bánh răng.

Hệ thống tự động hóa là phần điện – điện tử của của một hệ thống có cả điện – điện tử và cơ khí. Ví dụ điều khiển lò nhiệt của nhà máy thép: thì có 2 phần cơ bản là Cơ khí và Điện, trong đó cơ khí là phần vỏ lò chịu nhiệt còn phần Điện tức là phần mạch điều khiển nhiệt độ của lò để biến điện năng thành nhiệt năng.

Các tên tương đương: Tự động hóa, Điều khiển tự động, Tin học công nghiệp, Điện tự động, Điện tử công nghiệp,… thuộc nhóm ngành Kỷ thuật điều khiển – tự động hóa hay rộng hơn nữa là thuộc lĩnh vực Kỷ thuật điện.

Lợi thế:

Có một số lợi thế của tự động hóa trong ngành công nghiệp hoặc thậm chí trong một công ty . Tự động hóa giúp tiết kiệm sức lao động của người lao động và do đó nó cũng giúp tiết kiệm rất nhiều thời gian cho người lao động có thể được hướng dẫn đến một số quá trình làm việc khác. Lợi thế lớn nhất của việc sử dụng hệ thống tự động và các công cụ là nó tiết kiệm thời gian quảng cáo đồng thời nó cũng giúp tiết kiệm chi phí. Trong một ngành công nghiệp, đó là tham gia vào sản xuất hàng hoá kỹ thuật nặng và dịch vụ, trong cùng một ngành công nghiệp các hệ thống tự động có thể thực hiện nhiệm vụ, được thực sự được thực hiện, nói, 100 người lao động. Hệ thống tự động hóa sẽ không mất một nửa thời gian của người lao động của con người sẽ thực hiện để hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể. Vì lý do này ít hơn số lượng của bàn tay con người được yêu cầu phải thực hiện một nhiệm vụ cụ thể trong một ngành công nghiệp. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và tại cùng một thời gian, công ty đã thanh toán tiền lương thấp hơn cho người lao động do đó tiết kiệm một số tiền một lần ra lợi nhuận của nó.

Cùng với tất cả những điều này, lợi thế quan trọng của tự động hóa là để nâng cao năng suất của công ty. Một ngành công nghiệp, có cài đặt các máy tự động trong quá trình sản xuất của nó, rõ ràng là đã đưa ra một quyết định thông minh. Lý do là nó thường được quan sát thấy rằng tự động hóa của bất kỳ quá trình sản xuất cải thiện năng suất phần lớn. Do đó, tự động hóa của nền văn hóa làm việc trong một công ty cụ thể, công ty có thể tăng tiềm năng của nó và kiếm được nhiều hơn bằng cách đầu tư ít hơn.

Khối kiến thức chuyên ngành Tự Động Hóa:

• Toán học cao cấp
• Vật lý Điện học
• Lý thuyết Trường điện từ
• Lý thuyết mạch
• Kỷ thuật mạch
• Máy điện
• Khí cụ điện
• Truyền động điện
• Điện tử công suất
• Cung cấp điện
• Lý thuyết điều khiển tự động
• Kỷ thuật đo lường-cảm biến
• Trang bị điện công nghiệp
• Điêu khiển kinh điển: PI,PD, PID
• Điều khiển hiện đại: điều khiển thích nghi, bền vững
• Điều khiển thông minh: điều khiển mờ, mạng noron thần kinh,..
• Điều khiển hệ lai: kết hợp các thuật toán điều khiển trên
• Mạng truyền thông công nghiệp
• Hệ SCADA
• Hệ DCS
• Xử lý tín hiệu số
• Kỷ thuật xung số
• Điều khiển robot
• Điều khiển truyền động điện
• Mô hình hóa & mô phỏng hệ thống điều khiển
• Điều khiển tự động trong truyền động điện
• Vi xử lý
• Vi điều khiển
• Điều khiển logic: PLC
• Điều khiển ghép nối thiết bị ngoại vi
• Hệ thống thông tin đo lường

Ngôn ngữ lập trình:

Yêu cầu các kỷ sư Điện Tự Động Hóa tư duy lập trình điều khiển sử dụng các thuật toán, các bộ vi xử lý, vi điều khiển và máy tính với các ngôn ngữ: Mã máy, Hợp ngữ, Ladder, STL, C++, Visual Basic, Delphi,..

II/ Tự động hóa dây chuyền sản xuất:

1/ Vai trò và ý nghĩa của tự động hóa trong sản xuất:

  Ngày nay Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các qui luật kinh tế. Có thể nói giá thành là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa. Không một sản phẩm nào có thể cạnh tranh được nếu giá thành sản phẩm cao hơn các sản phẩm cùng loại, có tính năng tương đương với các hãng khác. Trong bối cảnh nền kinh tế đang phải đối phó với các hiện tượng như lạm phát, chi phí cho vật tư, lao động, quảng cáo và bán hàng ngày càng tăng buộc công nghiệp chế tạo phải tìm kiếm các phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm. Mặt khác nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm sẽ làm tăng mức độ phức tạp của quá trình gia công. Khối lượng các công việc đơn giản cho phép trả lương thấp sẽ giảm nhiều. Chi phí cho đào tạo công nhân và đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bị cũng tăng theo. Đây là động lực mạnh kích thích sự phát triển của tự động hóa.

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất. Các quá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống rất dễ mất ổn định về giờ giấc, về chất lượng gia công và năng suất lao động, gây khó khăn cho việc điều hành và quản lý sản xuất. Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các nhược điểm trên. Đồng thời tự động hóa đã thay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nhất là trong các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán, khắc phục dần sự khác nhau giữa lao động trí óc và lao động chân tay.

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sản xuất hiện đại . Với các loại sản phẩm có số lượng lớn (hàng tỉ cái trong một năm) như đinh, bóng đèn điện, khóa kéo v..v.thì không thể sử dụng các quá trình sản xuất thủ công để đáp ứng sản lượng yêu cầu với giá thành nhỏ nhất.

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất. Chỉ có một số ít sản phẩm phức tạp là được chế tạọ hoàn toàn bởi một nhà sản xuất. Thông thường một hãng sẽ sử dụng nhiều nhà thầu để cung cấp các bộ phận riêng lẻ cho mình, sau đó tiến hành liên kết, lắp ráp thành sản phẩm tổng thể. Các sản phẩm phức tạp như ôtô, máy bay.v…v nếu chế tạo theo phương thức trên sẽ có rất nhiều ưu điểm. Các nhà thầu sẽ chuyên sâu hơn với các sản phẩm của mình . Việc nghiên cứu, cải tiến chỉ phải thực hiện trong một vùng chuyên môn hẹp, vì thế sẽ có chất lượng cao hơn, tiến độ nhanh hơn. Sản xuất của các nhà thầu có điều kiện chuyển thành sản xuất hàng khối. Do một nhà thầu tham gia vào quá trình sản xuất một sản phẩm phức tạp nào đó có thể đóng vai trò như một nhà cung cấp cho nhiều hãng khác nhau, nên khả năng tiêu chuẩn hóa sản phẩm là rất cao. Điều này cho phép ứng dụng nguyên tắc hoán đổi - một trong các điều kiện cơ bản dẫn tới sự hình thành dạng sản xuất hàng khối khi chế tạo các sản phẩm phức tạp, số lượng ít. Tuy nhiên, cũng không nên quá đề cao tầm quan trọng của tiêu chuẩn hoá. Không có tiêu chuẩn hóa trong sản xuất chỉ có thể gây cản trở cho việc hoán chuyển ở một mức độ nhất định, làm tăng tiêu tốn thời gian cho các quá trình sản xuất các sản phẩm phức tạp chứ không thể làm cho các quá trình này không thể thực hiện được. Có thể nói tự động hóa giữ một vai trò quan trọng trong việc thực hiện tiêu chuẩn hóa bởi chỉ có nền sản xuất tự động hóa mới cho phép chế tạo các sản phẩm có kích cỡ và đặc tính không hoặc ít thay đổi với số lượng lớn một cách hiệu quả nhất.

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp ứng điều kiện sản xuất. Nhu cầu về sản phẩm sẽ quyết định mức độ áp dụng tự động hóa cần thiết trong quá trình sản xuất. Đối với sản phẩm phức tạp như tàu biển, giàn khoan dầu và các sản phẩm có kích cỡ, trọng lượng rất lớn khác, số lượng sẽ rất ít. Thời gian chế tạo kéo dài từ vài tháng đến vài năm. Khối lượng lao động rất lớn. Việc chế tạo chúng trên các dây chuyền tự động cao cấp là không hiệu quả và không nên. Mặt khác các sản phẩm như bóng đèn điện, ôtô, các loại dụng cụ điện dân dụng thường có nhu cầu rất cao tiềm năng thị trường lớn, nhưng lại được rất nhiều hãng chế tạo. Trong nhiều trường hợp, lợi nhuận riêng của một đơn vị sản phẩm là rất bé. Chỉ có sản xuất tập trung với số lượng lớn trên các dây chuyền tự động, năng suất cao mới có thể làm cho giá thành sản phẩm thấp, hiệu quả kinh tế cao. Sử dụng các quá trình sản xuất tự động hóa trình độ cao trong những trường hợp này là rất cần thiết. Chính yếu tố này là một tác nhân tốt kích thích quá trình cạnh tranh trong cơ chế kinh tế thị trường. Cạnh tranh sẽ loại bỏ các nhà sản xuất chế tạo ra các sản phẩm chất lượng thấp, giá thành cao. Cạnh tranh bắt buộc các nhà sản xuất phải cải tiến công nghệ, áp dụng tự động hóa các quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm tốt hơn với giá rẻ hơn. Có rất nhiều ví dụ về các nhà sản xuất không có khả năng hoặc không muốn cải tiến công nghệ và áp dụng tự động hóa sản xuất nên dẫn đến thất bại trong thị trường.

Phương hướng phát triển tự động hóa ở Việt Nam.

Nghiên cứu lịch sử phát triển tự động hóa của thế giới, căn cứ vào điều kiện cụ thể trong nước, có thể sơ lược vạch ra phương hướng phát triển tự động hóa của ngành chế tạo máy nước ta:

Cơ khí hóa và tự động hóa các máy vạn năng đang sử dụng.

Với các máy vạn năng hiện có, chúng ta cần cải tiến thành các máy bán tự động. Trang bị gá lắp nhanh, sử dụng các cơ cấu chép hình. Đặc biệt nên sử dụng dầu ép và khí ép trong các chuyển động chạy dao và kẹp chặt.

Lựa chọn những máy bán tự động sản xuất hàng loạt để trang bị thêm phần cấp phôi tự động, biến nó thành máy tự động.

Nghiên cứu cải tiến một số máy trở thành máy điều khiển chương trình số làm cơ sở cho việc thiết kế và chế tạo sau này.

2/ Hệ thống điều khiển tự động hóa quá trình sản xuất:

         Ngày nay nhờ ứng dụng máy tính mà hệ thống điều hành sản xuất này đã được tự động hoá ở mức độ cao. Những hệ thống như vậy được gọi là hệ thống tự động hoá điều hành sản xuất ( TĐH ĐHSX ). Một cách đơn giản người ta có thể coi hệ thống điều khiển tự động hóa quá trình sản xuất là hệ thống điều khiển tự động hoá quá trình công nghệ cộng với hệ thống tự động hoá điều hành sản xuất.