Σε έναν κόσμο διαρκώς αυξανόμενης αποτελεσματικότητας, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι οι περισσότερες από τις ευκολίες που θεωρούμε δεδομένες επιτυγχάνονται μέσω αυτοματοποιημένων διαδικασιών. Καθώς οι ανθρώπινοι χειριστές απαιτούν ελάχιστη προσοχή, οι μηχανές εκτελούν σημαντικές εργασίες όπως η ανάλυση δεδομένων, η εκτέλεση λειτουργιών και η συνεργασία μεταξύ τους.
Ως αποτέλεσμα της προόδου στον βιομηχανικό αυτοματισμό, συστήματα όπως το SCADA συνδυάζονται με εξαρτήματα όπως PLC και HMI για να αυξήσουν την παραγωγικότητα, την ευκολία και να βελτιώσουν την ασφάλεια σε επικίνδυνες συνθήκες.
Σήμερα, εκατοντάδες κρίσιμες εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν συστήματα SCADA και PLC που έχουν σχεδόν πάντα HMI. Αυτές οι διαδικασίες είναι κρίσιμες όταν πρόκειται για το χειρισμό του αυτοματισμού και του προηγμένου σχεδιασμού συστήματος. Αυτά τα συστήματα θα βελτιωθούν μόνο. Η χρήση του SCADA αναμένεται να αυξηθεί σχεδόν κατά 7 τοις εκατό έως το 2024, με όλο και περισσότερους κατασκευαστές να υιοθετούν αυτήν την πιο αποτελεσματική προσέγγιση.
Επειδή όμως ορισμένα από αυτά τα συστήματα έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά και λειτουργικότητα, είναι σημαντικό να κατανοήσετε πώς διαφέρουν και πώς λειτουργούν ειδικά για τις ανάγκες του κλάδου σας.
Γρήγορη Ανάλυση SCADA, HMI και PLC
Τα συστήματα SCADA είναι απαραίτητα για τις λειτουργίες βιομηχανικού αυτοματισμού. Όπως οι υπολογιστές, αυτά τα πολύπλοκα συστήματα μπορούν να αναλύσουν πληροφορίες, να καταγράψουν δεδομένα και να εκτελέσουν εργασίες χωρίς ιδιαίτερη ανθρώπινη βοήθεια.
Συστήματα Εποπτικού Ελέγχου και Απόκτησης Δεδομένων
Ο εποπτικός έλεγχος και η απόκτηση δεδομένων, ή SCADA, είναι μια αυτοματοποιημένη διαδικασία ελέγχου που χρησιμοποιείται από πολλές μεγάλες βιομηχανίες για βιομηχανικούς αυτοματισμούς, όπως η κατασκευή, οι κατασκευές και οι εγκαταστάσεις μηχανικής.
Το SCADA είναι ένα σύστημα δύο μερών:
- PLC (Προγραμματιζόμενος Λογικός Έλεγχος)
- RTU (Απομακρυσμένη τερματική μονάδα)
Συχνά, το SCADA θα έχει επίσης ένα ξεχωριστό στοιχείο που ονομάζεται HMI (Human Machine Interface). Με λίγα λόγια, το SCADA είναι ένα σύστημα με στοιχεία λογισμικού και υλικού για τον έλεγχο διαδικασιών, την αλληλεπίδραση και την παρακολούθηση και καταγραφή δεδομένων μέσω PLC και HMI.
Διεπαφή ανθρώπινης μηχανής
Το HMI είναι μια διεπαφή χρήστη ή πίνακας εργαλείων που επιτρέπει σε έναν ανθρώπινο χειριστή να αλληλεπιδρά με ένα μηχάνημα. Τα HMI χρησιμοποιούνται παγκοσμίως σε ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών, από smartphone έως σταθμούς παραγωγής ενέργειας.
Τα HMI δεν αποτελούν μέρος συγκεκριμένου λογισμικού, αλλά χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία των ατόμων με ένα μηχάνημα ή συσκευή. Τα HMI χρησιμοποιούνται κυρίως για να βοηθήσουν τους χρήστες να κατανοήσουν και να ελέγξουν τα δεδομένα με το άγγιγμα του δακτύλου μέσω μιας επικοινωνιακής συσκευής, για παράδειγμα:
- οθόνη (τηλεόραση, υπολογιστής ή ταινία)
- Κουμπιά
- Μοχλοί
- Ποντίκι υπολογιστή
- Πληκτρολόγιο
Τα συστήματα SCADA μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς HMI, αν και συχνά συνιστάται HMI. έτσι ώστε οι χειριστές να κατανοούν πώς να επικοινωνούν με το σύστημα και να λαμβάνουν ειδοποίηση για τυχόν σφάλματα που πρέπει να επιλυθούν.
Προγραμματιζόμενοι ελεγκτές
Οι προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές περιγράφονται συχνά ως μικροϋπολογιστές που μπορούν να επικοινωνούν με διαφορετικά αντικείμενα, συστήματα και μηχανές. Έχουν σχεδιαστεί για τον έλεγχο και την αντιμετώπιση προβλημάτων δικτύων, γι' αυτό και αποτελούν απαραίτητο συστατικό του SCADA.
Το σύστημα απλοποιεί τη χρήση των μηχανών, ενώ εξακολουθεί να παρέχει την απαραίτητη λειτουργικότητα και χρησιμοποιείται σε κάθε περίπτωση όπου απαιτείται ανθρώπινος χειριστής για εξαιρετικά αξιόπιστο έλεγχο. Επιπλέον, αποτελούν ένα περίπλοκο μέρος του βιομηχανικού αυτοματισμού, χωρίς το οποίο δεν μπορεί να λειτουργήσει ένα σύστημα SCADA.
Μερικές από τις κύριες λειτουργίες των PLC στο SCADA περιλαμβάνουν:
- Ρομποτική
- γραμμή συναρμολόγησης
- Μετρητής
- Μέτρημα
- Χρήση υπολογιστή
- Αισθητήρες
- Κινητήρες
- Λαμπτήρες
- Θαυμαστές
- Διακόπτης Κυκλώματος
Ο σημαντικός ρόλος του βιομηχανικού αυτοματισμού
Ο βιομηχανικός αυτοματισμός είναι η χρήση πολλαπλών συστημάτων ελέγχου για τη λειτουργία μηχανών και εξοπλισμού. Αυτό ποικίλλει πολύ μεταξύ πολλών τύπων βιομηχανιών, όπως εργοστάσια παραγωγής και συστήματα ελέγχου για κτίρια, μεταφορές και επικοινωνίες.
Αυτός ο τύπος διαδικασίας είναι ισχυρός και χρησιμοποιεί υπολογιστές και μηχανές για να λειτουργήσει αντί για ανθρώπους, με ελάχιστη προσοχή στους χειριστές. Ως εκ τούτου, μερικά από τα κύρια οφέλη των αυτοματοποιημένων συστημάτων περιλαμβάνουν:
- Αυξημένη παραγωγικότητα επειδή οι μηχανές μπορούν να λειτουργούν ακούραστα
- Βελτιώστε την ποιότητα των προϊόντων παράγοντας την ίδια ποσότητα κάθε φορά
- Μειώστε το κόστος εργασίας αντικαθιστώντας τους εργαζόμενους με μηχανήματα
- Μειώστε τις επιθεωρήσεις ρουτίνας με το να λειτουργούν παράλληλα PLC και HMI
- Βελτιώστε την ασφάλεια απομακρύνοντας τους εργαζόμενους από επικίνδυνα περιβάλλοντα
Όσον αφορά το θέμα, ο αυτοματισμός είναι ένας εξαιρετικός τρόπος για να επιτευχθούν σημαντικές διαδικασίες με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση. Αν και χρησιμοποιείται σε διαφορετικές μορφές, αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο εδώ και αιώνες.
Μια σύντομη ιστορία του αυτοματισμού
Αν και η Ford Motor Company επινόησε τον όρο «αυτοματισμός» το 1948, η διαδικασία μπορεί να εντοπιστεί στην αρχαία Αίγυπτο. Μάλιστα, ένας από τους πρώτους μηχανισμούς ελέγχου ανάδρασης χρονολογείται από το 270 π.Χ.!
Κατά τους επόμενους αιώνες, η ανθρωπότητα αναζήτησε τρόπους για να διευκολύνει την εργασία. Με τη συγκομιδή των τροφίμων, το χτίσιμο σπιτιών και την εισαγωγή της Βιομηχανικής Επανάστασης, υπήρχαν εκατοντάδες τρόποι για να γίνει η ζωή πιο πρακτική. Καθ' όλη τη διάρκεια του 1800, οι άνθρωποι γνώρισαν τις πρώτες μηχανές που λειτουργούσαν αυτόματα, όπως φούρνους, κινητήρες και θερμοστάτες.
Καθώς ο χρόνος πέρασε στον 20ο αιώνα, οι άνθρωποι έκαναν μεγάλη χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας και ο βιομηχανικός αυτοματισμός ήταν σε πλήρη εξέλιξη. Ο βιομηχανικός αυτοματισμός είναι ελαφρώς πιο περίπλοκος από τον αυτοματισμό που οι άνθρωποι γνώριζαν εδώ και χρόνια. είναι ο έλεγχος και η χρήση διαφόρων συστημάτων για τη λειτουργία εξοπλισμού όπως μηχανών.
Σήμερα, υπάρχει μεγάλη ζήτηση για προϊόντα, προμήθειες και είδη πρώτης ανάγκης όπως η μεταφορά και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ένας από τους ευκολότερους τρόπους για να ικανοποιηθούν αυτές οι απαιτήσεις είναι η χρήση βιομηχανικού αυτοματισμού. Αυτά τα πλήρη συστήματα βοηθούν στον έλεγχο αυτών των βασικών τμημάτων της ζωής και απαιτούν αποτελεσματικά συστήματα όπως SCADA, PLC και HMI.
Πώς συνεργάζονται τα SCADA, HMI και PLC στον βιομηχανικό αυτοματισμό;
Στον σημερινό κόσμο, υπάρχουν τόσες πολλές τεχνολογίες που πρέπει να συμβαδίσουν. Έτσι, ενώ μπορεί να ακούγεται συντριπτικό να κατανοήσουμε ακριβώς πώς λειτουργεί ένα πολύπλοκο σύστημα όπως το SCADA, είναι μια απλή αλυσίδα πληροφοριών. Θυμηθείτε, τα συστήματα SCADA έχουν σχεδιαστεί για:
- Αυτοματοποίηση διαδικασιών και διαδικασιών
- Παρακολούθηση και ανάλυση δεδομένων και σφαλμάτων
- Εκτελέστε απομακρυσμένη παρακολούθηση τοποθεσίας
- Αυξήστε την παραγωγικότητα και εξασφαλίστε την ίδια ποιότητα παραγωγής
Πώς όμως συνεργάζονται το SCADA, τα PLC και τα HMI;
Το SCADA είναι καλύτερα κατανοητό ως η κεντρική βάση δεδομένων που αποθηκεύει και ελέγχει ολόκληρη τη λειτουργία. Αυτό επικοινωνεί με το PLC, το οποίο είναι ο τρόπος με τον οποίο το σύστημα τρέχει και επικοινωνεί εντός του λειτουργικού περιβάλλοντος. Εάν υπάρχει HMI, μπορεί να έχει τη μορφή οθόνης, κουμπιού, μοχλού ή πληκτρολογίου που επιτρέπει σε έναν άνθρωπο να αλληλεπιδρά με το σύστημα SCADA-PLC. Μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν εργοστασιακές μηχανές, υπολογιστές και οχήματα.
Στη βιομηχανική κατασκευή, το HMI είναι κρίσιμο για την παροχή πληροφοριών στον χειριστή. Το σύστημα PLC εντοπίζει τυχόν προβλήματα εντός του συστήματος SCADA και τα παρουσιάζει στον χειριστή μέσω του HMI, ώστε να μπορεί να επιλυθεί το πρόβλημα.
Κατασκευαστικές Εγκαταστάσεις
Υπάρχουν αμέτρητες βιομηχανίες που χρησιμοποιούν αυτοματοποιημένα συστήματα, αλλά μερικές από τις πιο δημοφιλείς είναι:
- Τρόφιμα, όπως ζώα, δημητριακά, κονσέρβες φρούτων και λαχανικών και συσκευασίες
- Ποτά και καπνός, όπως εμφιαλωμένο νερό, σόδα, αλκοόλ, τσιγάρα και πούρα
- Κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, όπως υφάσματα ενδυμάτων, κλινοσκεπάσματα, πετσέτες και κουρτίνες
- Προϊόντα ξύλου, όπως ξυλεία, κόντρα πλακέ, καπλαμάς, δάπεδα και οικοδομικά υλικά για το σπίτι
Είναι ασφαλές να πούμε ότι τα αγαθά έχουν ζήτηση σε όλο τον κόσμο, πράγμα που με τη σειρά του σημαίνει ότι η ανάγκη για παραγωγικότητα είναι μεγαλύτερη από ποτέ. Για να ανταποκριθούν σε αυτές τις απαιτήσεις, οι εγκαταστάσεις παραγωγής στρέφονται σε συστήματα βιομηχανικού αυτοματισμού, τα οποία συμβάλλουν στην αύξηση της παραγωγικότητας και στην παραγωγή προϊόντων υψηλής ποιότητας με συνέπεια.
Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας
Με τη σταθερή αύξηση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας σε όλο τον κόσμο, υπάρχει μεγάλη ζήτηση για αυτοματοποιημένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αν και αυτές οι εγκαταστάσεις πρέπει να λειτουργούν χειροκίνητα, μπορεί να διανεμηθεί περισσότερη απόδοση χάρη σε αυτοματοποιημένα συστήματα όπως το SCADA.
Τροφίμων και Λιανικής
Αν έχετε πάει σε ένα εστιατόριο γρήγορου φαγητού McDonald's τον τελευταίο καιρό, τότε μάλλον έχετε παρατηρήσει τη νεότερη προσθήκη στο κατάστημά τους: το περίπτερο παραγγελιών. Με αυτό το αυτοματοποιημένο σύστημα παραγγελιών με οθόνη αφής, η παραγωγικότητα έχει αυξηθεί, πράγμα που σημαίνει λιγότερο χρόνο αναμονής για τους καταναλωτές και περισσότερο χρόνο για τους εργαζόμενους να επικεντρωθούν στην εργασία τους.
Αλλά η McDonald's δεν είναι η μόνη εταιρεία που χρησιμοποιεί αυτοματοποιημένα συστήματα. Σε οποιοδήποτε δεδομένο εστιατόριο ή παντοπωλείο, μπορείτε να βρείτε παραδείγματα αυτών των συστημάτων, για παράδειγμα:
- Συστήματα μεταφορικών ταινιών
- Επιλογές διαδικτυακών αγορών
- Μηχανήματα αυτοελέγχου
- Παραδόσεις drone
Ένα άλλο χαρακτηριστικό παράδειγμα συστήματος SCADA στη λιανική είναι η αυτοματοποιημένη τραπεζική. Χάρη στα ΑΤΜ, οι άνθρωποι μπορούν να κάνουν ανάληψη μετρητών από τους τραπεζικούς λογαριασμούς τους ανά πάσα στιγμή. Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν SCADA, PLC και HMI για να συνεργαστούν.
Συστήματα ταξιδιών και μεταφορών
Οι φορείς εκμετάλλευσης βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε αυτοματοποιημένα συστήματα κατά τον έλεγχο και την παρακολούθηση των διαδικασιών μεταφοράς, για παράδειγμα:
- αεροπλάνα
- έλεγχος εναέριας κυκλοφορίας
- Διευθυντικά πλοία
- τρένα
- Μηχανικές εκτροπές
- GPS trackers και συσκευές
- Χρονομετρημένα φώτα σε διασταυρώσεις
Ο χειριστής θα χρησιμοποιήσει το HMI, το οποίο μπορεί να είναι ένας συνδυασμός οθονών, μοχλών, κουμπιών και πληκτρολογίων.
Σύναψη
Ο βιομηχανικός αυτοματισμός αλλάζει τον τρόπο που λειτουργεί ο κόσμος. Περισσότερο από ποτέ, οι μηχανές είναι σε θέση να χειρίζονται και να επεξεργάζονται δεδομένα για να αυξήσουν την παραγωγικότητα, να μειώσουν το κόστος εργασίας και να μειώσουν την ανθρώπινη αλληλεπίδραση, έτσι ώστε η παραγωγή να είναι συνεπής.