Automatyka

Automatyka to dziedzina nauki oraz techniki, zajmująca się urządzeniami sterującymi procesami technologicznymi bez udziału człowieka, lub z jego niewielkim udziałem. Pod tym pojęciem, najczęściej rozumiemy pojęcia związane ze sterowaniem różnorodnymi procesami, zazwyczaj technologicznymi lub przemysłowymi - tymi, z ograniczonym udziałem człowieka, lub tymi, które w ogóle działań człowieka nie potrzebują. Do powstania dziedziny jaką jest automatyka, przyczynił się dynamiczny rozwój technologii, pojawiające się maszyny, komputery i sterowniki, które wykorzystują cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Automatykę możemy rozpatrywać w dwóch głównych aspektach (E. Rosołowski 2014, s.11):

1. Analiza układu i tworzenie jego modelu
2. Projektowanie systemów sterowania

TL;DR

Automatyka to dziedzina nauki i techniki zajmująca się sterowaniem procesami technologicznymi. Sterowanie polega na wpływie człowieka lub urządzeń na inne urządzenia. Historia automatyki dzieli się na kilka okresów, a dziedziny związane z automatyką to m.in. informatyka, robotyka, mechatronika i bionika. Automatyka ma zastosowanie w przemyśle, budownictwie, transporcie, medycynie i innych dziedzinach.

Czym jest sterowanie

Sterowanie, jest to właściwy wpływ działań człowieka lub innych stworzonych przez niego urządzeń, na inne urządzenia. To, czym sterujemy, możemy nazwać "obiektem sterowania" lub "procesem sterowanym"; proces, w tym znaczeniu, daje nam do zrozumienia, że wpływ człowieka lub urządzeń na to czym sterujemy, nie jest chwilowy bądź krótkotrwały - badamy przebieg tych oddziaływań, ich skutki oraz dynamikę. Dokładna i precyzyjna obserwacja przebiegu tego "procesu", pozwoli nam zdefiniować i opracować właściwy sposób sterowania, dzięki któremu osiągniemy cel. Gdy uda nam się zrealizować założenia, zachodzi sprzężenie zwrotne, które jest silnie powiązane z opcją oddziaływania skutków na przyczyny. Taki rodzaj sterowania, nazywamy regulacją, a cały proces, nazwany jest obiektem regulacji. Najczęściej, procesy dynamiczne ilustruje się przy użyciu schematów blokowych, na których uwydatnia się związek i kierunek oddziaływania na siebie konkretnych elementów tych procesów (A. Dębowski 2007, s. 7).

Historia Automatyki

Możemy podzielić ją na okresy:

1. Wczesny, tj. do 1900 roku
2. Przedklasyczny, tj. 1900-1840 rok
3. Klasyczny, tj. 1935-1960 rok
4. Nowoczesny, tj. po 1955 roku

Urządzenia, które wykorzystywały mechanizmy sterujące, były konstruowane już w bardzo odległych od współczesności czasach. Potrzeba produkcji większej ilości takich maszyn oraz rozwinięcia wiedzy na ich temat, nasiliła się wraz z nadejściem rewolucji przemysłowej i jej skutków, czyli coraz prężniejszym rozwojem wszelakich technik i technologii. Na początku, projekty maszyn i ich opis, wykonywane były w oparciu o fach i wyczucie inżynierów, jednak wraz z coraz silniejszym i większym zapotrzebowaniem na dane konstrukcje, potrzebne stały się analizy teoretyczne oraz opatentowane i sprawdzone sposoby na projektowanie układów regulacji. W późniejszym okresie, ogromną pomocą dla automatyki stało się rozwinięcie techniki komputerowej.

Rodzaje i zastosowania automatyki

Możemy wyróżnić następujące dziedziny automatyki:

1. Automatyka przemysłowa - obecnie najprężniej rozwijająca się dziedzina automatyki. Jest ona kluczowa przy funkcjonowaniu kopalni, hut, w zakładach w których utylizowane są odpady, linii produkcyjnych w fabrykach. Dodatkowo, automatykę wykorzystuje się w sieciach użytku publicznego, czyli w sieci dystrybucji wody, elektrowniach, gazowniach, sieciach telefonicznych.
2. Automatyka budynkowa - obejmuje instalacje znajdujące się w konkretnym obiekcie. Ma za zadanie integrować poszczególne instalacje obecne w budynku (J. Majcher 2016, s. 37).
3. Automatyka środków i systemów transportu - dotyczy automatyki kolei, samochodów (automatyczna skrzynia biegów, tempomat), samolotów (autopilot, systemy nawigacji), statków wodnych.
4. Automatyka systemów wojskowych - sterowanie artylerią przeciwlotniczą.
5. Automatyka systemów biologicznych, medycznych - np. kardiomonitor, analizator biochemiczny, wózki inwalidzkie.

Dziedziny związane z automatyką

Dziedziny związane z automatyką (I. Kaczmarczyk, s. 28):

1. Informatyka - komputery wykorzystuje się do matematycznej analizy oraz do projektowania systemów automatyki. Urządzenia cyfrowe, są niezbędne do sterowania rzeczywistymi obiektami i procesami. Nowoczesne linie technologiczne, wymagają od projektantów układów automatyki stosowania nowoczesnych metod obliczeniowych, do których zaliczamy między innymi metody oparte na sztucznej inteligencji (R. Rojek, K. Bartecki, J. Korniak 2006, s. 29).
2. Robotyka - dziedzina wiedzy, łącząca ze sobą automatykę, mechanikę, elektronikę, informatykę oraz cybernetykę. Robotyka opiera się na sterowaniu. Wyróżniamy między innymi następujące rodzaje robotyki: teoretyczną, ogólną, medyczną, przemysłową oraz robotykę maszyn lokomocyjnych (P. Sauer 2011, s. 3).
3. Mechatronika - integruje klasyczne urządzenia mechaniczne ze sterowaniami komputerowymi. Bada i rozszerza nowe zintegrowane systemy mechaniczne i elektroniczne, które charakteryzują się samodzielnością podejmowania decyzji (M. Gawrysiak 1997, s. 3).
4. Bionika - nauka, która wykorzystuje wyniki badań przyrodniczych w tworzeniu rozwiązań technicznych.
5. Automatyka domowa - powstają dzięki niej tzw. "inteligentne budynki", czyli takie, które posiadają zintegrowane systemy sterowania do zarządzania wszystkimi instalacjami, które znajdują się w budynku.

Automatyka — artykuły polecane

Bioinformatyka — Sztuczna inteligencja — Informatyka — Robotyka — Data science — Inżynieria odwrotna — Cybernetyka — Automatyka i robotyka — Algorytm genetyczny

Bibliografia

• Cetnarowicz D., Kardyś P., Dąbrowski A., Pawłowski P. (2018), PLC - elektroniczny element automatyki przemysłowej , Wydawnictwo Sigma-not, Poznań
• Dębowski A. (2007), Automatyka. Podstawy teorii dla praktyków, Wydawnictwo Naukowe PWN, Łódź
• Gawrysiak M. (1997), Mechatronika i projektowanie mechatroniczne. Wprowadzenie, Wydawnictwo i Poligrafia Politechniki Białostockiej, Białystok
• Greblicki W. (2006), Podstawy automatyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław
• Jabłoński W., Płoszajski G. (1996), Elektrotechnika z automatyką, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa
• Kaczmarczyk I. (2018), Rozwój automatyki na przestrzeni wieków, ZST, Gorlice
• Majcher J. (2016), Automatyka budynkowa: modny gadżet czy podstawowy element infrastruktury technicznej budynku, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań
• Rojek R., Bartecki K., Korniak J. (2006), Metody sztucznej inteligencji w zastosowaniach automatyki, Pomiary Automatyka Kontrola, nr 10
• Rosołowski E. (2014), Podstawy regulacji automatycznej, Wrocław
• Sauer P. (2011), Nowoczesne wykorzystanie robotyki, Poznań

Autor: Konrad Kokoszka, Yulia Ivanitska, Victoria Kapcio