Τα όργανα βιομηχανικού αυτοματισμού διατίθενται σε μεγάλη ποικιλία. Με βάση τη διαδικασία απόκτησης, μετάδοσης, ανάκλασης και επεξεργασίας πληροφοριών, κατηγοριοποιούνται σε πέντε κύριους τύπους: (1) Όργανα ανίχνευσης. (2) Όργανα προβολής. (3) Όργανα ελέγχου. (4) Ενεργοποιητές. (5) Κεντρικές συσκευές παρακολούθησης και ελέγχου.
(Ι) Όργανα ανίχνευσης
Κατά τη διάρκεια των διαδικασιών παραγωγής, η θερμοκρασία, η πίεση, ο ρυθμός ροής, το επίπεδο και άλλες φυσικές ποσότητες μέσων μέσα στον εξοπλισμό και τους αγωγούς κυμαίνονται συνεχώς και αλλάζουν διαρκώς. Τα όργανα ανίχνευσης χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση των στιγμιαίων τιμών αυτών των φυσικών μεγεθών.
Με βάση τις συγκεκριμένες παραμέτρους της διαδικασίας που μετρώνται, τα όργανα ανίχνευσης μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως εξής.
1. Όργανα θερμοκρασίας:Τα κοινά όργανα μέτρησης θερμοκρασίας περιλαμβάνουν γυάλινα θερμόμετρα, διμεταλλικά θερμόμετρα, θερμόμετρα τύπου πίεσης-(λαμπτήρα), διακόπτες θερμοκρασίας, θερμοστοιχεία, ανιχνευτές θερμοκρασίας αντίστασης (RTD), καθώς και θερμόμετρα ακτινοβολίας όπως πυρόμετρα ακτινοβολίας, οπτικά πυρόμετρα και φωτοηλεκτρικά χρωματομετρικά.
2. Όργανα πίεσης:Τα όργανα μέτρησης πίεσης ανιχνεύουν την πίεση, το κενό και τη διαφορική πίεση. Με βάση τις αρχές λειτουργίας, περιλαμβάνουν: - Ελαστικά πιεσόμετρα (επιπλέον ταξινομημένα κατά ελαστικά στοιχεία: μετρητές σωλήνα bourdon, μετρητές διαφράγματος, μετρητές κάψουλας, διακόπτες πίεσης κ.λπ.). Μετρητές πίεσης - αισθητήρα-τύπου (π.χ. αντίστασης, χωρητικός, επαγωγικός, μετρητές πίεσης Hall-εφέ). μετρητές πίεσης στήλης υγρού (π.χ. και μετρητές πίεσης εμβόλου υψηλής ακρίβειας-που συνήθως χρησιμοποιούνται για τη βαθμονόμηση τυπικών μετρητών πίεσης.
3. Μετρητές ροής:Τα όργανα μέτρησης ροής διατίθενται σε πολλές ποικιλίες, με τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα επί του παρόντος να είναι οι συσκευές στραγγαλισμού σε συνδυασμό με πομπούς ροής διαφορικής πίεσης. Οι κοινές συσκευές στραγγαλισμού περιλαμβάνουν πλάκες στομίου, ακροφύσια και σωλήνες Venturi. Άλλοι κοινοί μετρητές ροής περιλαμβάνουν μετρητές νερού, περιστροφόμετρα, μετρητές ροής με οβάλ γρανάζια, μετρητές ροής στόχου, ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροής, μετρητές ροής vortex, μετρητές ροής Annubar και μετρητές ροής μάζας.
4. Όργανα επιπέδου:Τα όργανα στάθμης μετρούν κυρίως τη στάθμη υγρού ενός μέσου μέσα σε πύργους, δεξαμενές ή πλοία. τη διεπαφή μεταξύ δύο υγρών διαφορετικής πυκνότητας· ή το επίπεδο των στερεών υλικών. Οι πιο συνηθισμένοι μετρητές στάθμης υγρού είναι οι μετρητές στάθμης γυάλινων σωλήνων και οι μετρητές στάθμης γυάλινης πλάκας. Άλλα περιλαμβάνουν μετρητές στάθμης διαφορικής πίεσης και μετρητές στάθμης πλευστότητας- (όπως μετρητές στάθμης πλωτήρα, διακόπτες στάθμης, μετρητές στάθμης θαλάμου πλωτήρα, μετρητές στάθμης σημαντήρα, μετρητές στάθμης ταινίας χάλυβα και όργανα ζύγισης στάθμης δεξαμενής). Για την ανίχνευση στάθμης στερεού υλικού, τα όργανα περιλαμβάνουν μετρητές στάθμης αντίστασης, χωρητικούς μετρητές στάθμης, διακόπτες στάθμης, ανιχνευτές επιπέδου βάρους-, μετρητές στάθμης πιρουνιού συντονισμού, μετρητές στάθμης υπερήχων και μετρητές στάθμης ραδιενέργειας.
5. Όργανα ανάλυσης εξαρτημάτων:Τα όργανα ανάλυσης συστατικών χρησιμοποιούνται για την επαλήθευση της σύνθεσης των μέσων διεργασίας και τον προσδιορισμό του περιεχομένου συγκεκριμένων συστατικών (ή πολλαπλών συστατικών μέχρι την πλήρη σύνθεση). Με βάση τις αρχές λειτουργίας, περιλαμβάνουν ηλεκτροχημικούς αναλυτές (π.χ. αγωγιμόμετρα, βιομηχανικούς μετρητές pH, αναλυτές ζιρκονίας), θερμικούς αναλυτές (π.χ. αναλυτές θερμικής αγωγιμότητας, θερμοχημικούς αναλυτές, αναλυτές υπερύθρων), μαγνητικούς αναλυτές, φωτοηλεκτρικά χρωματόμετρα, φασματόμετρα μάζας και βιομηχανικούς αέριους χρωματογράφους.
Κατά την εγκατάσταση ηλεκτρονικών αναλυτών εξαρτημάτων, απαιτείται γενικά προεπεξεργασία δείγματος για να διασφαλιστεί ότι οι παράμετροι όπως η κατάσταση του δείγματος, η θερμοκρασία, η πίεση και ο ρυθμός ροής πληρούν τις συνθήκες λειτουργίας του οργάνου. Αυτό απαιτεί ένα σύστημα σωληνώσεων που περιλαμβάνει εξαρτήματα όπως φίλτρα, συλλέκτες σκόνης, δοχεία στεγνώματος, ψύκτες, περιστροφόμετρα, στεγανοποιήσεις νερού, βαλβίδες και σωληνώσεις για γενική προεπεξεργασία δείγματος. Για ειδικά μέσα (π.χ. δείγματα καυσαερίων, δείγματα αερίων κλιβάνου υψηλής θερμοκρασίας, δειγματοληψία ανάλυσης βαρέος λαδιού, δειγματοληψία διαβρωτικών εξαρτημάτων και δειγματοληψία περιβαλλοντικής παρακολούθησης), το σύστημα δειγματοληψίας προ{5}επεξεργασίας είναι πιο εξελιγμένο. Αυτά τα προ{7}}προκατασκευασμένα συστήματα δειγματοληψίας προ-επεξεργασίας ονομάζονται μονάδες δειγματοληψίας προ-επεξεργασίας.
Επιπλέον, ορισμένα όργανα μέτρησης φυσικών ιδιοτήτων-όπως μετρητές υγρασίας, υγρόμετρα, πυκνόμετρα, μετρητές συγκέντρωσης, θολόμετρα και ιξωδόμετρα- συχνά ταξινομούνται στα όργανα ανάλυσης εξαρτημάτων.
6. Όργανα μηχανικής ποσότητας:Τα κοινά χρησιμοποιούμενα βιομηχανικά μηχανικά όργανα ποσότητας περιλαμβάνουν μετρητές πάχους, ανιχνευτές θερμικής διαστολής, ανιχνευτές τάσης, ανιχνευτές εκτροπής, καθώς και συσκευές για την ανίχνευση κραδασμών άξονα, μετατόπισης άξονα και ταχύτητας περιστροφής σε περιστρεφόμενα μηχανήματα (όπως μεγάλοι ατμοστρόβιλοι και συμπιεστές). Περιλαμβάνουν επίσης συσκευές ζύγισης (π.χ. ηλεκτρονικές ζυγαριές ζώνης, ανιχνευτές απόκλισης και ολίσθησης ζώνης, δείκτες ζύγισης και συστήματα σακουλών ζύγισης).
(II) Όργανα προβολής
Αυτά τα όργανα έχουν σχεδιαστεί για να συμπληρώνουν τα όργανα ανίχνευσης υποδεικνύοντας ή καταγράφοντας στιγμιαίες τιμές των μετρούμενων παραμέτρων. Παραδείγματα περιλαμβάνουν κινούμενους-ενδείκτες πηνίου όπως μετρητές αναλογίας και χιλιοβολτόμετρα για σκοπούς ένδειξης, ψηφιακές οθόνες και ηλεκτρονικά ποτενσιόμετρα ή ηλεκτρονικές γέφυρες ισορροπίας για ένδειξη ή καταγραφή θερμοκρασίας (τα ηλεκτρονικά ποτενσιόμετρα και οι γέφυρες ισορροπίας μπορούν επίσης να συνδυαστούν με ηλεκτρικούς ή πνευματικούς ρυθμιστές για να σχηματίσουν σύνθετα όργανα). Επιπλέον, περιλαμβάνουν όργανα αθροοποίησης με δυνατότητες συσσώρευσης ροής.
(III) Όργανα ελέγχου
Τα όργανα ελέγχου λαμβάνουν σήματα μέτρησης από όργανα και πομπούς ανίχνευσης διεργασιών για προβολή και εκδίδουν ρυθμιστικά σήματα για τον έλεγχο της λειτουργίας ενεργοποιητών (ενεργοποιητές και βαλβίδες ελέγχου), σχηματίζοντας ένα σύστημα ελέγχου κλειστού-βρόχου.
Τα όργανα ελέγχου μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ευρέως σε αναλογικά όργανα ελέγχου και όργανα ψηφιακού ελέγχου με βάση τον τύπο του σήματος.
1. Τα αναλογικά όργανα ελέγχου περιλαμβάνουν όργανα με βάση-, όργανα συνδυασμού μονάδων (πνευματικά/ηλεκτρικά) και αρθρωτά όργανα.
(1) Τα όργανα συνδυασμού μονάδων χωρίζονται σε διακριτές μονάδες με βάση τις λειτουργίες τους εντός του συστήματος ελέγχου. Κάθε μονάδα υπάρχει ανεξάρτητα και μπορεί να συνδυαστεί ελεύθερα για να σχηματίσει διάφορα συστήματα ανίχνευσης και ρύθμισης, προσφέροντας ευέλικτη και βολική διαμόρφωση συστήματος. Η μετάδοση σήματος μεταξύ των μονάδων χρησιμοποιεί τυποποιημένα αναλογικά σήματα. Τα όργανα συνδυασμού μονάδων χρησιμοποιήθηκαν ευρέως από τη δεκαετία του 1950 έως τις αρχές της δεκαετίας του 1970. Αντιπροσωπεύουν πραγματικά λειτουργικά κατανεμημένα όργανα, όπου ένα μεμονωμένο όργανο εκτελεί μια συγκεκριμένη απαιτούμενη λειτουργία.
Πρέπει να σημειωθεί ότι οι μονάδες πομπού εντός οργάνων συνδυασμού μονάδων (εκτός των πομπών θερμοκρασίας) ανήκουν λειτουργικά στην κατηγορία των οργάνων ανίχνευσης.
Τα όργανα συνδυασμού μονάδων ταξινομούνται περαιτέρω σε πνευματικούς και ηλεκτρικούς τύπους με βάση την πηγή ενέργειας λειτουργίας τους.
Όργανα συνδυασμού πνευματικών μονάδων: Αυτά εξελίχθηκαν από προηγούμενα πνευματικά όργανα. Χρησιμοποιούν πεπιεσμένο αέρα 0,14 MPa ως πηγή ενέργειας λειτουργίας και χρησιμοποιούν πεπιεσμένο αέρα στα 0,02–0,1 MPa ως τυποποιημένο σήμα. Ακριβώς επειδή τόσο η λειτουργική ενέργεια όσο και η μετάδοση σήματος βασίζονται σε πεπιεσμένο αέρα, τα όργανα πνευματικών μονάδων παρέχουν εγγενώς αντιεκρηκτική προστασία όταν χρησιμοποιούνται σε εγκαταστάσεις διύλισης και παραγωγής χημικών. Το μειονέκτημά τους είναι ότι η πνευματική μετάδοση σήματος περιορίζεται γενικά σε αποστάσεις κάτω των 150 μέτρων. Όταν οι αποστάσεις μετάδοσης υπερβαίνουν αυτό το όριο, εμφανίζονται καθυστερήσεις μετάδοσης του σήματος, που επηρεάζουν την ευαισθησία της οθόνης και τη ρύθμιση.
Τα όργανα συνδυασμού πνευματικών μονάδων περιλαμβάνουν τα ακόλουθα όργανα μονάδας:
ένα. Οι μονάδες πομπού (π.χ. πομποί) περιλαμβάνουν πομπούς πίεσης, πομπούς διαφορικής πίεσης, πομπούς ροής-προορισμού, ενσωματωμένους πομπούς ροής πλάκας, μονής (ή διπλής) φλάντζας διαφορικής πίεσης (επίπεδο), εσωτερικούς (ή εξωτερικούς) πομπούς στάθμης πλωτήρα και πομπούς θερμοκρασίας.
σι. Μονάδες ένδειξης όπως έγχρωμες-δείκτες ζώνης, δείκτες ράβδων, δείκτες πολλαπλών-βελόνων, καταγραφείς ενδείξεων και αθροιστές.
ντο. Μονάδες ελέγχου που περιλαμβάνουν ελεγκτές ένδειξης, ελεγκτές εγγραφής, ελεγκτές καταρράκτη και αναλογικούς (ολοκληρωμένους, παράγωγους) ελεγκτές.
ρε. Υπολογισμός μονάδων όπως αθροιστές, πολλαπλασιαστές, διαιρέτες και αριθμομηχανές αναλογιών.
μι. Όργανα μονάδας σημείου ρύθμισης: ελεγκτές σημείου ρύθμισης, προγραμματισμένοι ελεγκτές σημείου ρύθμισης χρόνου, κ.λπ.
φά. Βοηθητικά όργανα μονάδας: Πνευματικοί ενεργοποιητές (-τύπου Q), ενεργοποιητές χειροκίνητης/αυτόματης εναλλαγής, επιλογείς υψηλής (χαμηλής)-τιμής, ρελέ, διακόπτες αλλαγής, περιοριστές, ελεγκτές αναλογίας, διανομείς φορτίου, βαλβίδες ρυθμιστή υψηλής-φίλτρου ροής-, κ.λπ.
Όργανα συνδυασμού ηλεκτρικών μονάδων: Τα όργανα συνδυασμού ηλεκτρικών μονάδων λειτουργούν με ισχύ συνεχούς ρεύματος. Λόγω των ενημερώσεων στα βασικά ηλεκτρονικά εξαρτήματά τους, αυτά τα όργανα έχουν υποστεί τρία στάδια ανάπτυξης: Τύπου I (κυκλώματα σωλήνων κενού), Τύπου II (κυκλώματα τρανζίστορ) και Τύπου III (γραμμικά ολοκληρωμένα κυκλώματα). Επί του παρόντος, οι τύποι I και II έχουν καταργηθεί σταδιακά και δεν χρησιμοποιούνται πλέον. Τα όργανα τύπου III εξακολουθούν να εφαρμόζονται ευρέως σε εγκαταστάσεις διύλισης πετρελαίου και χημικής παραγωγής. Τα όργανα συνδυασμού ηλεκτρικών μονάδων που συζητούνται εδώ αναφέρονται αποκλειστικά στον Τύπο III. Τα όργανα τύπου III λειτουργούν με τροφοδοτικό DC 24V. Η μετάδοση σήματος μεταξύ μεμονωμένων οργάνων εντός του θαλάμου ελέγχου χρησιμοποιεί σήματα τάσης DC 1–5V, ενώ η επικοινωνία μεταξύ οργάνων του χώρου ελέγχου και εγκατεστημένων πομπών-, βαλβίδων ελέγχου και ενεργοποιητών χρησιμοποιεί σήματα ρεύματος DC 4–20 mA. Για να ανταποκρίνονται σε διάφορες απαιτήσεις αντιεκρηκτικής-προστασίας, οι εγκατεστημένοι πομποί-και οι σχετικές μονάδες εισόδου/εξόδου του θαλάμου ελέγχου (όπως φύλακες ασφαλείας και φράγματα ασφαλείας) κατηγοριοποιούνται είτε ως πυρίμαχα είτε ως εγγενώς ασφαλείς τύπους. Επιπλέον, με γνώμονα την πρόοδο της τεχνολογίας βιομηχανικού ελέγχου υπολογιστών, τα τελευταία χρόνια εμφανίστηκαν έξυπνα όργανα μονάδων βασισμένα σε μικροεπεξεργαστές, που αντιπροσωπεύουν μια νέα γενιά οργάνων ηλεκτρικών μονάδων.
Τα όργανα συνδυασμού ηλεκτρικών μονάδων περιλαμβάνουν τις ακόλουθες μονάδες:
ένα. Οι μονάδες πομπού (π.χ. πομποί) περιλαμβάνουν πομπούς πίεσης, πομπούς διαφορικής πίεσης, πομπούς ροής στόχου-, ενσωματωμένους πομπούς ροής πλάκας με στόμιο, πομπούς διαφορικής πίεσης (επίπεδο) μονής (ή διπλής) φλάντζας, πομπούς στάθμης πλωτήρα εσωτερικού (ή εξωτερικού), πομπούς θερμοκρασίας (ή διαφορικής πίεσης, πομπούς θερμοκρασίας (ή διαφορικής πίεσης), πομπούς πομπούς.
σι. Όργανα μονάδας εμφάνισης, όπως δείκτες μονής (διπλής) δείκτη, δείκτες έγχρωμης ζώνης, συναγερμοί μεμονωμένου (διπλού) δείκτη, συσκευές εγγραφής μονής (διπλής) πένας, καταγραφείς ενδείξεων πολλαπλών{{1}σημείων, αθροιστές αναλογικών (τετραγωνικής ρίζας) κ.λπ.
ντο. Τα όργανα της μονάδας ελέγχου περιλαμβάνουν ελεγκτές ένδειξης, εφεδρικούς ελεγκτές SPC/DDC, ελεγκτές παρακολούθησης θέσης βαλβίδων πολλαπλών-καναλιών, ελεγκτές ειδικών λειτουργιών, ολοκληρωτές, διαφοροποιητές κ.λπ.
ρε. Όργανα μονάδων υπολογισμού όπως αθροιστές/αφαιρείς, πολλαπλασιαστές/διαιρέτες, αριθμομηχανές τετραγωνικής ρίζας κ.λπ.
μι. Τα όργανα της μονάδας μετατροπής περιλαμβάνουν μετατροπείς σήματος ρεύματος, μετατροπείς παλμού/τάσης, μετατροπείς συχνότητας/ρεύματος, μετατροπείς σύνθετης αντίστασης, μετατροπείς συναρτήσεων, ηλεκτρικούς/πνευματικούς μετατροπείς και πνευματικούς/ηλεκτρικούς μετατροπείς.
φά. Τα όργανα μονάδας σημείου ρύθμισης περιλαμβάνουν ρυθμιστές σταθερού ρεύματος, ρυθμιστές αναλογιών, ρυθμιστές ποσοστού, ρυθμιστές συναγερμού, ρυθμιστές προγράμματος παραμέτρων και ρυθμιστές προγράμματος χρόνου.
σολ. Τα βοηθητικά όργανα της μονάδας περιλαμβάνουν ηλεκτρικούς ενεργοποιητές (-τύπου D), ενεργοποιητές DDC, βάσεις ασφαλείας, φράγματα ασφαλείας, διανομείς ισχύος, κουτιά τάσης, επιλογείς σήματος, απομονωτές, μετατροπείς, ανελκυστήρες, αποσβεστήρες σήματος, αντιστροφείς σήματος, περιοριστές σήματος και επιλογείς{2}ρυθμού{3}.
(2) Αρθρωτά Ολοκληρωμένα Όργανα Ελέγχου
Αυτό αντιπροσωπεύει μια νέα σειρά στην εξέλιξη των οργάνων ελέγχου διεργασιών, γνωστών και ως αρθρωτές ολοκληρωμένες μονάδες ελέγχου. Διαθέτοντας μια αρθρωτή δομή συναρμολόγησης, διευκολύνει την ευέλικτη διαμόρφωση των συστημάτων ελέγχου διεργασιών. Εσωτερικά, χρησιμοποιεί σύστημα σήματος τάσης 0-10 V DC και μπορεί να λαμβάνει διάφορα πνευματικά και ηλεκτρικά σήματα (συμπεριλαμβανομένου ρεύματος, τάσης, επαφών, παλμών, συχνότητας, κωδικοποιητών κ.λπ.) από όργανα ανίχνευσης πεδίου και αισθητήρια στοιχεία.
Οι αρθρωτές ενσωματωμένες μονάδες ελέγχου περιλαμβάνουν τα ακόλουθα όργανα και εξαρτήματα:
ένα. Στοιχεία εισόδου/εξόδου:Μονάδες μετατροπής εισόδου, μονάδες μετατροπής εξόδου, μονάδες μετατροπής παλμών, μονάδες μετατροπής mV/V, μονάδες μετατροπής P/E, μονάδες οδηγού αθροιστικής ισχύος κ.λπ.
σι. Στοιχεία επεξεργασίας σήματος:Στοιχεία προσωρινής αποθήκευσης σήματος, εξαρτήματα προσωρινής αποθήκευσης ρελέ, εξαρτήματα παραγωγής σήματος (στοιχεία παραγωγής κλίσης, στοιχεία χρονισμού, κ.λπ.), στοιχεία αναλογικού υπολογισμού (στοιχεία πολλαπλασιασμού/διαίρεσης, στοιχεία τετραγωνικής ρίζας, στοιχεία προσθήκης, στοιχεία λειτουργίας, περιοριστικά στοιχεία, στοιχεία επιλογής σήματος, κ.λπ.), στοιχεία ολοποίησης, στοιχεία συναγερμού, λογικά στοιχεία.
ντο. Στοιχεία ελέγχου:Στοιχεία PID (αναλογικά, ενσωματωμένα, παράγωγα στοιχεία), στοιχεία δυναμικής αντιστάθμισης, στοιχεία παρακολούθησης, στοιχεία διεπαφής πολλαπλών-εξόδων, ακουστικά-στοιχεία οπτικού ελέγχου.
ρε. Βοηθητικά και άλλα εξαρτήματα:Εξαρτήματα διανομής ισχύος, εξαρτήματα διανομής σήματος, εξαρτήματα μεταγωγής, εξαρτήματα σημείου ρύθμισης, εξαρτήματα ρελέ, εξαρτήματα παρακολούθησης.
μι. Οθόνη και όργανα λειτουργίας:Ενδείξεις μονής (διπλής) δείκτη, συσκευές εγγραφής μονής (διπλής) πένας, καταγραφείς τριπλής (τετραπλής) πένας, καταγραφείς τάσεων, ελεγκτές χειρός, χειριστές οθόνης ελέγχου.
(3) Βασικά-Όργανα ελέγχου
Κατά την εξέλιξη των οργάνων βιομηχανικού αυτοματισμού από την τοπική ανίχνευση και απεικόνιση στον κεντρικό έλεγχο, εμφανίστηκε ένας τύπος οργάνου που ενσωματώνει λειτουργίες μέτρησης, απεικόνισης και ρύθμισης. Αναφερόμαστε σε αυτό ως όργανο ρύθμισης-βάσης ή απλώς ως όργανο με βάση-. Στα παραδείγματα περιλαμβάνονται η ένδειξη-ρυθμιστών εγγραφής με πνευματικούς ενεργοποιητές και ορισμένων τοπικών ρυθμιστών με ρύθμιση μίας-λειτουργίας (π.χ. ρυθμιστές θερμοκρασίας, ρυθμιστές πίεσης, ρυθμιστές διαφορικής πίεσης, ρυθμιστές ροής). Τα όργανα ελέγχου που τοποθετούνται σε βάση{9}}διακρίνονται περαιτέρω ανάλογα με την πηγή ισχύος τους σε πνευματικούς και ηλεκτρικούς τύπους.
Οι αυτοδιαχειριζόμενοι ρυθμιστές-είναι ένας τύπος οργάνου τοπικού ελέγχου. Αντλούν το όνομά τους από τη χρήση του μετρούμενου μέσου ως πηγής ενέργειας και γι' αυτό ονομάζονται επίσης ρυθμιστές άμεσης-δράσης. Επιπλέον, επειδή είναι ενσωματωμένοι στη βαλβίδα ελέγχου, οι ρυθμιστές που λειτουργούν μόνο{{4} αναφέρονται επίσης ως αυτολειτουργούμενες βαλβίδες ελέγχου. Οι συνήθεις αυτοχειριζόμενοι-ρυθμιστές περιλαμβάνουν-αυτολειτουργικούς ρυθμιστές θερμοκρασίας,-αυτοχειριζόμενους ρυθμιστές πίεσης και{10}}αυτόνομους ρυθμιστές ροής.
2. Ψηφιακά Όργανα Ελέγχου
Τα όργανα ψηφιακού ελέγχου περιλαμβάνουν κατανεμημένα συστήματα ελέγχου (DCS), προγραμματιζόμενους λογικούς ελεγκτές (PLC), υπολογιστές βιομηχανικού ελέγχου (IPC) και συστήματα ελέγχου ασφαλείας (FSC).
Στη δεκαετία του 1960, καθώς οι διαδικασίες βιομηχανικής παραγωγής γίνονταν όλο και πιο μεγάλες-και πολύπλοκες, απαιτούνταν συστήματα ελέγχου βιομηχανικού αυτοματισμού για τη διαχείριση τεράστιων όγκων δεδομένων, την εκτέλεση προηγμένου υπολογιστικού ελέγχου, τη διευκόλυνση της επικοινωνίας πληροφοριών, την παροχή κεντρικής προβολής και λειτουργίας, την επίτευξη ελέγχου υψηλότερου-επιπέδου και τη βελτίωση της ακρίβειας ελέγχου. Τα συμβατικά αναλογικά όργανα από μόνα τους δεν μπορούσαν πλέον να ανταποκριθούν σε αυτές τις απαιτήσεις, οδηγώντας στην υιοθέτηση συστημάτων ελέγχου υπολογιστών που ανέβασαν σημαντικά το επίπεδο του ολοκληρωμένου ελέγχου διεργασιών. Ωστόσο, η υψηλή συγκέντρωση των λειτουργιών ελέγχου συγκέντρωσε επίσης τον κίνδυνο ατυχημάτων. Σε περίπτωση που αποτύχει το σύστημα ελέγχου υπολογιστή, ο έλεγχος, η παρακολούθηση και η λειτουργία θα σταματήσουν, επηρεάζοντας σοβαρά την παραγωγή και ενδεχομένως να προκαλέσουν καταστροφικές-μεγάλες βλάβες του συστήματος.
Μετά τη δεκαετία του 1970, η εμφάνιση-ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και μικροεπεξεργαστών μεγάλης κλίμακας, σε συνδυασμό με περαιτέρω προόδους στην τεχνολογία ελέγχου, την τεχνολογία απεικόνισης, την τεχνολογία υπολογιστών και την τεχνολογία επικοινωνίας, οδήγησαν στην ανάπτυξη νέων συστημάτων ελέγχου διεργασιών που βασίζονται σε μικροεπεξεργαστές και μικροϋπολογιστές, όπως το Κατανεμημένο Σύστημα Ελέγχου (DCS). Το DCS κληρονομεί τα πλεονεκτήματα των συμβατικών αναλογικών οργάνων και των ηλεκτρονικών συστημάτων ελέγχου. Ενώ διατηρεί την κεντρική οθόνη και τη λειτουργία μαζί με την κεντρική διαχείριση, αποκεντρώνει την εξουσία ελέγχου, ενισχύοντας έτσι την ασφάλεια και την αξιοπιστία του συστήματος ελέγχου. Αυτό επιτυγχάνεται με την κατανομή των μικροεπεξεργαστών σύμφωνα με τις λειτουργίες ή τις ζώνες ελέγχου. Κάθε σταθμός ελέγχου που είναι εξοπλισμένος με μικροεπεξεργαστή-μπορεί να διαχειριστεί αρκετούς έως δεκάδες βρόχους. Πολλαπλοί σταθμοί ελέγχου συνδυάζονται για να επιβλέπουν ολόκληρη τη διαδικασία παραγωγής, πραγματοποιώντας έτσι αποκεντρωμένο έλεγχο και διασπορά των κινδύνων. Βασιζόμενοι σε αυτό το θεμέλιο, τεράστιες ποσότητες πληροφοριών μεταδίδονται μέσω καλωδίων επικοινωνίας δεδομένων σε έναν σταθμό οθόνης και λειτουργίας CRT-που βασίζεται σε μικροεπεξεργαστή στο κεντρικό δωμάτιο ελέγχου. Αυτός ο σταθμός εμφανίζει ή καταγράφει κεντρικά τις πληροφορίες. Ταυτόχρονα, συντονίζεται με υπολογιστές υψηλότερου{12}}επιπέδου (υπολογιστές διαχείρισης διεργασιών και υπολογιστές διαχείρισης παραγωγής) για την υλοποίηση της κεντρικής παρακολούθησης και διαχείρισης της παραγωγικής διαδικασίας.
Τα κατανεμημένα συστήματα ελέγχου επιτρέπουν συνεχή έλεγχο, έλεγχο κατά παρτίδες, διαδοχικό έλεγχο, απόκτηση και επεξεργασία δεδομένων, καθώς και προηγμένο έλεγχο, ενσωματώνοντας στενά τη λειτουργική διαχείριση με τη διαδικασία παραγωγής. Αυτά τα συστήματα διαθέτουν επίσης αυτο{1}}διαγνωστικές δυνατότητες, ικανές να επιθεωρούν στοιχεία υλικού και λογισμικού. Με τον εντοπισμό ενός σφάλματος, ενεργοποιούν ηχητικούς και οπτικούς συναγερμούς ενώ εμφανίζουν την ακριβή τοποθεσία της δυσλειτουργίας.
Ένα τυπικό κατανεμημένο σύστημα ελέγχου περιλαμβάνει σταθμούς ελέγχου πεδίου, σταθμούς χειριστή οθόνης CRT, δίκτυα επικοινωνίας και περιφερειακές συσκευές όπως εκτυπωτές.
Κατά τη διάρκεια της μεταγενέστερης ανάπτυξης, οι δυνατότητες ελέγχου και επικοινωνίας των κατανεμημένων συστημάτων ελέγχου βελτιώθηκαν και τυποποιήθηκαν ολοένα και περισσότερο. Βάσει των λειτουργιών ελέγχου τους, οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές (PLC) προέκυψαν από συστήματα DCS-τα οποία επικεντρώθηκαν κυρίως στον έλεγχο βρόχου-για να εξειδικεύονται στον διαδοχικό έλεγχο. Αρχικά σχεδιασμένα για να αντικαταστήσουν τα παραδοσιακά συστήματα συναγερμού που βασίζονται{4}}με ρελέ, τα PLC χειρίζονται και τα σήματα εισόδου και εξόδου ως σήματα διακόπτη. Εκτελούν συναρτήσεις λογικής, αλληλουχίας, χρονισμού, μέτρησης και αριθμητικής μέσω προγραμματισμού λογισμικού, καθιστώντας τα κατάλληλα για σύνθετες παρεμβολές. Το καθοριστικό χαρακτηριστικό των PLC είναι ότι τα σχήματα ελέγχου "προγραμματισμού"-τους μπορούν να τροποποιηθούν απλώς τροποποιώντας το πρόγραμμα. Η αξιοπιστία, η ευελιξία, η ταχύτητα λειτουργίας και η χωρητικότητά τους για πολύπλοκα σχήματα ελέγχου ξεπερνούν κατά πολύ αυτά που επιτυγχάνονται με τα κυκλώματα ρελέ.
Τα PLC έχουν εξελιχθεί γρήγορα, ενσωματώνοντας δυνατότητες αναλογικού ελέγχου, υπολογιστικές λειτουργίες, ακόμη και χαρακτηριστικά όπως δυναμική εμφάνιση γραφικών CRT, διαχείριση βάσης δεδομένων και δημιουργία αρχείων. Εν τω μεταξύ, τα συστήματα DCS έχουν υιοθετήσει τεχνικά χαρακτηριστικά PLC ενώ ενισχύουν τις λειτουργίες επεξεργασίας παρτίδας και διαδοχικού ελέγχου. Αυτή η λειτουργική σύγκλιση περιορίζει τη διάκριση μεταξύ DCS και PLC, θολώνοντας τα όριά τους. Καθώς τα κατανεμημένα συστήματα ελέγχου συνεχίζουν να εξελίσσονται-ιδιαίτερα μέσω της σμίκρυνσης του συστήματος, των ευφυών πομπών πεδίου, των τυποποιημένων διαύλων πεδίου, των τυποποιημένων δικτύων επικοινωνίας, της αμοιβαίας ενοποίησης DCS και PLC, της ενσωμάτωσης υπολογιστών παρακολούθησης και υπολογιστών στα συστήματα DCS και περαιτέρω βελτίωσης του λογισμικού του συστήματος{{4} θα επιτύχουν καλύτερα τεχνικά πλεονεκτήματα και οικονομικές απαιτήσεις για τον έλεγχο της διαδικασίας.
Το Fieldbus (FCS) είναι ένας ψηφιακός, σειριακός, πολλαπλών σημείων, αμφίδρομος δίαυλος δεδομένων που εγκαθίσταται μεταξύ των συσκευών πεδίου και του εξοπλισμού αυτοματισμού του θαλάμου ελέγχου. Η θεμελιώδης ιδέα του περιλαμβάνει την εξάλειψη των απευθείας συνδέσεων από ένα προς ένα μεταξύ σταθμών DCS/PLC του δωματίου ελέγχου, έξυπνων ελεγκτών και οργάνων πεδίου (όπως πομπούς, βαλβίδες ελέγχου, διακόπτες) μέσω αποκλειστικών καναλιών I/O. Αντίθετα, αυτές οι συσκευές συνδέονται στο κανάλι υψηλής-ταχύτητας H2 του fieldbus μέσω των σειριακών διεπαφών τους. Στη συνέχεια συνδέονται με το fieldbus H1 μέσω γεφυρών μετατροπής H2/H1, επιτρέποντας την επικοινωνία μεταξύ οργάνων πεδίου H1 και H2 για παρακολούθηση και ανίχνευση διαδικασίας.
Καθώς το fieldbus αποτελεί τις συσκευές πεδίου διασύνδεσης δικτύων επικοινωνίας χαμηλότερου-επιπέδου (συμπεριλαμβανομένου του εξοπλισμού πεδίου και των οργάνων πεδίου), ενσωματώνοντας λειτουργίες ελέγχου πεδίου και επικοινωνίας πεδίου, οι κόμβοι του περιλαμβάνουν έξυπνους πομπούς (που καλύπτουν θερμοκρασία, πίεση, ροή, επίπεδο, αναλυτές διεργασίας, κ.λπ.) και έξυπνους ενεργοποιητές.
Οι βιομηχανικοί υπολογιστές κατηγοριοποιούνται ανάλογα με τις λειτουργίες ελέγχου και διαχείρισης σε βασικές συσκευές ελέγχου αυτοματισμού και υπολογιστές διαχείρισης. Οι βασικές συσκευές αυτοματισμού αποτελούν το πρώτο επίπεδο συστημάτων ελέγχου πολλαπλών-επιπέδων, συμπεριλαμβανομένων των Συστημάτων Κατανεμημένου Ελέγχου (DCS), των Προγραμματιζόμενων Λογικών Ελεγκτών (PLC), των συσκευών Απευθείας Ψηφιακού Ελέγχου (DDC) και των Συστημάτων Ελέγχου Fieldbus (FCS). Οι υπολογιστές διαχείρισης διεργασιών χρησιμεύουν ως μηχανήματα ανώτερου-επιπέδου για βασικές συσκευές αυτοματισμού, αντιπροσωπεύοντας το δεύτερο επίπεδο ελέγχου πολλαπλών-επιπέδων. Οι υπολογιστές διαχείρισης παραγωγής ισχύουν για το τρίτο έως το πέμπτο επίπεδο συστημάτων ελέγχου πολλαπλών-επιπέδων.
(IV) Ενεργοποιητές
Οι ενεργοποιητές, γνωστοί και ως βαλβίδες ελέγχου, αποτελούνται από δύο μέρη: τον μηχανισμό ενεργοποιητή και το σώμα της βαλβίδας. Με βάση την πηγή ισχύος του μηχανισμού του ενεργοποιητή, ταξινομούνται σε τέσσερις κύριους τύπους: πνευματικές βαλβίδες ελέγχου, ηλεκτρικές βαλβίδες ελέγχου, υδραυλικές βαλβίδες ελέγχου και υβριδικές βαλβίδες ελέγχου. Οι πνευματικές βαλβίδες ελέγχου κατηγοριοποιούνται περαιτέρω ανάλογα με τον τύπο του μηχανισμού ενεργοποιήσεώς τους σε βαλβίδες ελέγχου διαφράγματος-τύπου, βαλβίδες ελέγχου τύπου εμβόλου-και βαλβίδες ελέγχου μακράς- διαδρομής.
(V) Κεντρικές Συσκευές Παρακολούθησης και Ελέγχου
Οι συσκευές κεντρικής παρακολούθησης χρησιμοποιούν αισθητήρια στοιχεία ή ανιχνευτές για την κεντρική εμφάνιση μετρούμενων μεταβλητών ή σημάτων επαφής συναγερμού. Οι κεντρικές συσκευές ελέγχου διαχειρίζονται τους ενεργοποιητές σύμφωνα με προκαθορισμένα προγράμματα ενσωματώνοντας μια σειρά από μετρούμενα μεταβλητά σήματα. Αυτά τα συστήματα περιλαμβάνουν διάφορες μονάδες απόκτησης δεδομένων, συστήματα παρακολούθησης περιπολίας, συσκευές συναγερμού σημάτων, εξοπλισμό ανίχνευσης ασφαλείας, βιομηχανική τηλεόραση και συστήματα απομακρυσμένης παρακολούθησης, καθώς και μονάδες ελέγχου ακολουθίας. Οι συσκευές κεντρικής παρακολούθησης και ελέγχου κατηγοριοποιούνται γενικά ως εξής:
1. Συσκευές παρακολούθησης ασφαλείας: Αυτές περιλαμβάνουν συστήματα ανίχνευσης και συναγερμού καύσιμων αερίων, συστήματα ανίχνευσης και συναγερμού τοξικών αερίων, οθόνες φλόγας, συστήματα αυτόματης ανάφλεξης, συσκευές προστασίας ασφαλείας κατά της καύσης, συστήματα ανίχνευσης διαρροών λαδιού και συσκευές ανίχνευσης υψηλής αντίστασης.
2. Τα βιομηχανικά τηλεοπτικά συστήματα περιλαμβάνουν κάμερες και βοηθητικό εξοπλισμό (συσκευές φωτισμού, καθαρισμού, ψύξης, μηχανοκίνητα πικάπ), οθόνες και βοηθητικό εξοπλισμό (χειριστές, διανομείς, αντισταθμιστές, μεταγωγείς).
3. Οι συσκευές τηλεχειρισμού λαμβάνουν μεταβλητά σήματα εισόδου, επεξεργάζονται πληροφορίες, εμφανίζουν οπτικά τους συναγερμούς και εξάγουν σήματα ελέγχου στο τερματικό ελέγχου.
4. Οι συσκευές συναγερμού σήματος περιλαμβάνουν διάφορους τύπους, συμπεριλαμβανομένων των συναγερμών σήματος που αναβοσβήνουν, των έξυπνων συσκευών συναγερμού που αναβοσβήνουν και των συστημάτων συναγερμού κυκλώματος ρελέ.
5. Οι συσκευές διαδοχικού ελέγχου περιλαμβάνουν συστήματα προστασίας αλληλομανδάλωσης ρελέ, συσκευές λογικής παρακολούθησης, διαδοχικούς ελεγκτές και ευφυείς διαδοχικούς ελεγκτές.
6. Οι συσκευές συναγερμού απόκτησης δεδομένων και ανίχνευσης βρόχου περιλαμβάνουν μονάδες απόκτησης δεδομένων και όργανα συναγερμού ανίχνευσης βρόχου.
(6) Άλλος εξοπλισμός αυτόματου ελέγχου
Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει κυρίως διάφορους τύπους ταμπλό οργάνων (κανάλι-τύπος, ντουλάπι-τύπος, πλαίσιο-τύπος, τύπος πίνακα-), κουτιά οργάνων, κονσόλες χειριστή, μονωτικά (προστατευτικά) κουτιά, κουτιά τροφοδοσίας κ.λπ.
(7) Υλικά Αυτοματισμού
Τα υλικά αυτοματισμού αναφέρονται σε εξαρτήματα που απαιτούνται για την εγκατάσταση οργάνων, τα οποία περιλαμβάνουν διάφορους τύπους, όπως σωλήνες πίεσης (σωλήνες χωρίς ραφή, σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα, σωλήνες υψηλής{{0}πίεσης), σωλήνες παροχής αέρα (σωλήνες από γαλβανισμένο χάλυβα, ορειχάλκινοι σωλήνες), πνευματικοί σωλήνες σήματος (σωλήνες χαλκού, καλώδια χαλκού, ηλεκτρικές σωλήνες, σωλήνες από νάιλον), σωλήνες, γαλβανισμένοι σωλήνες από χάλυβα), βαλβίδες, φλάντζες και εξαρτήματα για διάφορα συστήματα σωληνώσεων, υλικά ηλεκτρικού εξοπλισμού για αυτοματισμό (καλώδια, σύρματα, κιβώτια διακλάδωσης, ηλεκτρικός εξοπλισμός και εξαρτήματα), δίσκοι καλωδίων οργάνων, υλικά από δομικό χάλυβα όπως γωνιακός σίδηρος και χάλυβας καναλιών για την κατασκευή στηριγμάτων και στηριγμάτων εξοπλισμού οργάνων, μονωτικά υλικά ανίχνευσης θερμότητας11} και αντιδιαβρωτικά υλικά.