Автоматизація

Одним з найпростіших видів контролю, є контроль увімкнення-вимкнення. Прикладом, може служити термостат, що використовується у побутових приладах, який розмикає або замикає електричний контакт.

Керування послідовністю, в якому виконується запрограмована черговість дискретних операцій, часто засноване на елементах системної логіки, складовою якої є стан системи. Система керування підйомником, є прикладом послідовного керування.

PID регулятор

Пропорційно-інтегрально-диференційний регулятор (ПІД-регулятор) є механізмом контуру керування зі зворотним зв'язком (контролером) та широко використовується у промислових системах керування.

ПІД-регулятор безперервно обчислює значення помилки, як різницю між заданою уставкою та виміряною змінною процесу, і застосовує уточнювальний вплив на основі пропорційної, інтегральної та похідної (диференційної) складової, які відповідно позначається P, I, і D та дають своє ім'я цьому виду контролера.

Ці теоретичні розуміння і застосування, позначаються 1920-ми роками, і їх впроваджено практично в усіх аналогових системах керування — спочатку у механічних контролерах, відтак, за допомогою дискретної електроніки, та останнім часом, у промислових комп'ютерних процесах.

Програмований логічний контролер

Послідовне керування може здійснюватися або сталою послідовністю, або логічною одиницею, та виконує будь-які дії, залежно від різних станів системи. Прикладом регульованої, але в іншому випадку, сталої послідовності, є реле часу спринклера на газоні.

Ранній розвиток послідовного контролю, був релейним, де реле замикали електричні контакти, задля початку або переривання живлення пристрою. Реле вперше були використані у зародкових телеграфних мережах, для керування іншими пристроями, наприклад, під час запуску та зупинки промислових електричних двигунів або відкриття та закриття електромагнітних клапанів. Використання реле задля управління, допускає контроль, керований подіями, де дії може бути запущено з послідовністю, відповідною до зовнішніх впливів. Вони були більш гнучкими у відгуку, ніж жорсткі з однією послідовністю, кулачкові таймери.

Електромагнітні клапани широко використовуються у системах стислого повітря або гідравлічних, задля живлення виконавчих пристроїв точної механіки. Водночас, електродвигуни котрі використовуються для забезпечення безперервного обертального руху та приводи, як правило, є найкращим вибором щодо періодичного створення обмеження діапазону руху для механічних пристроїв.

Загальна кількість реле, кулачкових таймерів і барабанних секвенсерів, які були потрібні на деяких заводах,

Робот KUKA для дії з пласким склом

могла нараховувати сотні або, навіть, тисячі одиниць. Знадобилися ранні методи програмування та мови, щоби зробити такі системи керованими. Однією з перших була мова релейно-контактної логіки, назва якої «драбинова діаграма» (англ. ladder diagram) пішла від слова ladder (драбина), позаяк схеми взаємопов'язаних реле та їхніх контактів нагадували драбину з її щаблями. Пізніше було розроблено спеціальні комп'ютери, так звані програмовані логічні контролери, щоби замінити ці нагромадження апаратних засобів, одним, легше перепрограмованим блоком.

Комп'ютери можуть виконувати як послідовний контроль так і керування зі зворотним зв'язком. Програмовані логічні контролери (ПЛК) являють собою тип мікропроцесора спеціального призначення, який замінює безліч апаратних складових, таких як таймери і барабанні секвенсери, використовувані у системах логіки релейного типу. Комп'ютери керування технологічними процесами загального призначення, все частіше замінюються самостійними контролерами, з одним комп'ютером, здатним виконувати операції сотень контролерів. Комп'ютери керування процесом, можуть обробляти дані з мережі ПЛК, приладів і контролерів, для впровадження типового (наприклад, PID) контролю багатьох окремих змінних або, у деяких випадках, для реалізації складних алгоритмів керування з використанням декількох входів, і математичних перетворень. Вони також, можуть аналізувати дані і створювати у реальному часі, графічні дисплеї та складати звіти для операторів, інженерів або керівництва.

Контроль банкомату (ATM) є прикладом інтерактивного процесу, у якому комп'ютер, на вибір користувача, виконує логічну отриману відповідь на основі інформації, витягнутої з мережевої бази даних. Процес ATM, має схожість з іншими інтернет-процесами транзакцій. Різні логічні відповіді, називаються сценаріями. Такі процеси, як правило, розроблено за допомогою випадків та блок-схем використання, які направляють до написання програмного коду.

Автоматичний телефонний комутатор було введено 1892 року, разом з набірними телефонами. До 1929 року 31,9 відсотків системи дзвінків, були автоматизовані. Для автоматичного перемикання телефону, спочатку використовувалися лампові підсилювачі й електромеханічні вимикачі, якими споживалася велика кількість електроенергії. Обсяг викликів, у кінцевому підсумку, зріс настільки швидко, що виникло побоювання, ніби телефонна система буде споживати всю вироблену електроенергію, що спонукало Bell Labs, почати дослідження стосовно транзисторів.

Логіка виконання перемикання телефонних реле, стала натхненням для розробки цифрової обчислювальної машини. Першу комерційно успішну автоматичну модель видування скляних пляшок, було  введено 1905 року. Машина, що керувалася за допомогою двох робітників, котрі працювали у дві 12-годинні зміни, могла виробляти 17280 пляшок протягом 24 годин, порівняно з 2880 пляшок, зроблених колективом з шести чоловіків і хлопчиків, які працювали у крамниці протягом дня. Вартість виготовлення пляшок машиною була від 10 до 12 центів за брутто порівняно з $ 1,80 за брутто виготовлених вручну, склодувами та помічниками.

Секційні електроприводи було розроблено з використанням теорії керування. Такі електроприводи

Автоматизація дозування ліків

застосовуються на різних ділянках машини, де повинен підтримуватися точний диференціал між секціями. Під час прокату сталі, метал витягується, по мірі проходження його крізь пари роликів, які повинні працювати за послідовно більш високих швидкостей. Перше застосування секційного електроприводу, було на папероробній машині 1919 року. Одною з найбільш важливих подій у металургійній промисловості протягом 20-го століття, був — безперервний прокат широкої смуги, розроблений Armco 1928 року.

Зараз, на початку XXI століття, велика автоматизація застосовується майже в усіх видах виробництва та збиральних процесах. Це охоплює: генерацію електроенергії, нафтопереробну, хімічну, сталеливарну промисловість, виробництво пластмаси, цементних заводів, заводів з виробництва добрив, целюлозно-паперових комбінатів, автомобільних заводів, виробництво літаків, виробництво скла та інше. Роботи, особливо корисні за небезпечних застосувань, таких як забарвлення автомобілів розпиленням. Роботи також, використовуються задля складання електронних плат (марудна та дуже точна праця). Зварювання корпусів автомобілів також, здійснюється за допомогою роботів, а автоматичні зварювальні апарати, застосовуються у трубопровідному транспорті.

Також прикладом автоматизації є розподілена мережа, наприклад World Community Grid.

На початку 2000-х років, інженери можуть мати цифровий контроль над автоматизованими пристроями. У підсумку, було швидко розширено межі використання та діяльності людини. Автоматизовані технології тепер служать основою для математичних та організаційних інструментів, застосовуваних для створення складних систем. Відомі приклади — системи автоматизованого проєктування (САПР) та автоматизованого виробництва.

Інформаційні технології, разом з промисловими машинами та процесами, можуть допомогти у розробці, реалізації та моніторингу систем керування. Один із прикладів промислової системи керування, являє собою програмований логічний контролер (ПЛК). ПЛК це спеціалізовані загартовані комп'ютери, які часто використовуються для синхронізації потоку вхідних даних від (фізичних) давачів і подій, з потоком виходів на виконавчі пристрої та події.

Людино-машинні інтерфейси (HMI) або інтерфейси комп'ютер-людина (CHI), зазвичай, використовуються для зв'язку з ПЛК та іншими комп'ютерами. Допоміжний персонал, який стежить та контролює через HMI, можна назвати різними іменами. У промислових технологічних і виробничих умовах, вони називаються операторами або щось подібне. У котельнях та центральних відділах комунального господарства, їх називають стаціонарними інженерами.

Існують різні види засобів автоматизації:

• ANN — Штучна нейронна мережа
• DCS — розподілена система керування
• HMI — Human Machine Interface
• SCADA — диспетчерське керування та збір даних
• PLC — програмований логічний контролер
• вимірювальні прилади
• керування рухом
• робототехніка

Коли справа доходить до автоматизації виробничих процесів, хост-моделювання програмного забезпечення (HSS), є широко використовуваним інструментом тестування, який застосовується для налаштування програмного забезпечення обладнання. HSS використовується для тестування продуктивності обладнання за заводськими стандартами автоматизації (тайм-ауту, часу відгуку, часу обробки).

Сучасні технології не здатні автоматизувати усі потрібні завдання.

Багато операцій з використанням автоматизації, мають численний інвестований капітал та виробляють великі обсяги продукції, що робить збої надзвичайно дорогими та потенційно небезпечними. Таким чином, потрібен деякий персонал для забезпечення того, щоби вся система працювала належним чином, і щоби підтримувалася безпека й якість продукції.

Оскільки процеси стають усе більш автоматизованими, треба щоразу менше праці задля збереження або поліпшення якості, які можна отримати.

Хоча, дедалі більше процесів, стають автоматизованими, залишаються, тим не менше, неавтоматизовані ділянки. Це приклад вичерпання можливостей. Проте, нові технологічні парадигми, можуть встановити нові обмеження, які перевершать попередні.

Багато ролей для людей у промислових процесах, досі знаходяться за межами сфери автоматизації. Розпізнавання образів людського рівня, розуміння мови  та здатність розмовляти, виходять далеко за межі можливостей сучасних механічних і комп'ютерних систем. Завдання, що вимагають суб'єктивної оцінки або підсумовування складних даних давачів, таких, як запахи і звуки, а також, завдань високого рівня, таких як стратегічне планування, на початку XXI століття, ще вимагають людського досвіду. У багатьох випадках, використання людей є більш економічно вигідним, ніж застосування механічних підходів, навіть там, де автоматизація виробничих завдань можлива. Створення теорії, допоможе подоланню цих перешкод, на  шляху до післядефіцитної економіки.

Парадокс автоматизації полягає у тому, що чим  ефективніше автоматизовано системи, тим більш важливий внесок людей-операторів. Люди залучаються в усе меншій мірі, але їх участь стає все більш вагомою.

Якщо автоматизована система має похибку, вона буде множити цю помилку, поки хиба, не стане поміченою або усуненою, людським оператором.

Важким прикладом цього, є катастрофа рейсу Air France 447, де відмова автоматизації, примусила пілотів до ручного керування літаком Airbus A330 — події, до якої вони не були готові.

Заводська автоматизація — роботизоване пакування хліба

У харчовій промисловості почали застосовувати автоматизацію процесу замовлення; Макдональдс вже давно застосувала сенсорний екран та впорядкування платіжних систем у багатьох зі своїх ресторанів, чим зменшила потребу касирів. Техаський університет в Остіні представив повністю автоматизоване кафе роздрібної торгівлі. Деякі кав'ярні та ресторани, використовують мобільні і планшетні «додатки» (замовлення й оплата на пристрої), щоби зробити процес замовлення для клієнтів більш зручним. Інші ресторани, автоматизували доправлення їжі до столів клієнтів, з використанням конвеєр-системи. Щоби замінити обслугу, інколи використовують роботів.

Багато супермаркетів і навіть невеликих магазинів, швидко вводять касові системи самообслуговування, що знижує потребу у найманні працівників задля оформлення покупки.

Інтернет-магазин можна вважати формою автоматизованої роздрібної торгівлі, де оплата й оформлення замовлення, відбувається крізь автоматизовану онлайн-систему обробки транзакцій. Інші форми автоматизації також, можуть бути невід'ємною частиною інтернет-магазинів, наприклад, розгортання автоматизованої складської робототехніки, яка застосовується, наприклад, на Amazon за допомогою Kiva Systems.

Передбачається вилучення людської праці з процесу видобутку. Гірничодобувна промисловість на початку 2000-х років, була у стані переходу до автоматизації. Натепер, вона все ще потребує великої кількості людського капіталу, особливо у країнах третього світу, де витрати на робочу силу є низькими, тобто є менше стимулів для підвищення ефективності за рахунок автоматизації.

Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) почала дослідження та розробку автоматизованого візуального спостереження та контролю, на виконання програми (VSAM), в період між 1997 і 1999 роками, і бортових систем відеоспостереження програми (AVS), з 1998 по 2002 рік. Тепер докладаються великі зусилля задля реалізації бачення спільноти, щодо розроблення повністю автоматизованої системи відстеження. Автоматизоване відеоспостереження, контролює людей та транспортні засоби у режимі дійсного часу у певному середовищі. Автоматизовані системи спостереження, які існують, засновано на тому, що їх, насамперед, призначено для спостереження у приміщенні, просто неба, або у повітрі, за наявності певної кількості давачів, дані з яких, автоматизована система, може обробляти. Метою системи відеоспостереження, є запис властивостей та траєкторій об'єктів у тій чи іншій області, видавання попередження або повідомлення уповноваженому органу, у разі виникнення тих чи інших подій.

Що стосується вимог до безпеки і мобільності, то зі зростанням технологічних можливостей, цікавість до автоматизації збільшилась. Прагнення пришвидшити розробку та впровадити повністю автоматизовані транспортні засоби й автомобільні дороги, спонукало конгрес Сполучених Штатів, до виділення, більш ніж на $ 650 млн коштів, протягом шести років для впровадження інтелектуальних транспортних систем (ІТС). Такий розвиток, повинен передбачати, дослідження в галузі людського чинника для забезпечення успіху людино-машинної взаємодії. Мета цієї програми полягала, у тому, щоб отримати перше повністю автоматизоване шосе, проїзну частину або автоматизований тестовий трек, 1997 року. Ця система повинна була пристосувати установку обладнання, у нових та наявних автотранспортних засобах.

Повна автоматизація, зазвичай, визначається як така, що не вимагає ніякого контролю, або дуже обмежений контроль з боку водія; такої автоматизації буде досягнуто завдяки поєднанню давачів, комп'ютерів і систем зв'язку у транспортних засобах, та вздовж проїзної частини. Повністю автоматизоване керування буде, теоретично, дозволяти ближчі відстані між транспортними засобами та більш високі швидкості, які могли б підвищити пропускну здатність у місцях, де додаткове дорожнє будівництво, фізично неможливе, політично неприйнятне або занадто дороге. Автоматизовані засоби керування, також, можуть підвищити безпеку дорожнього руху, за рахунок скорочення можливостей для помилки водія, які викликають велику частку дорожньо-транспортних пригод. Іншими можливими перевагами є: поліпшення якості повітря (внаслідок більш економічних транспортних потоків), збільшення заощадження палива, а також спін-офф технологій, що з'являються у ході досліджень і розробок, пов'язаних з автоматизованими системами шосе.

• Автоматизація рудопідготовки
• Автоматизація процесів магнітного збагачення руд
• Автоматизація процесу згущення
• Автоматизація процесу флотації
• Автоматизація відсаджувальної машини
• Автоматизація важкосередовищної сепарації
• Автоматизація процесу зневоднення на вакуум-фільтрі
• Автоматизація процесу термічної сушки корисних копалин
• Комплекс автоматизованого керування конвеєрами