Ο βιομηχανικός αυτοματισμός είναι ένας πολύπλοκος, δυναμικός και συναρπαστικός τομέας τεχνολογίας.
Εισαγωγή
Στον σημερινό κόσμο, ο βιομηχανικός αυτοματισμός είναι σχεδόν πανταχού παρών. Τα αυτοματοποιημένα συστήματα επιτρέπουν την κατασκευή, τη μηχανική, τις κατασκευές, την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και άλλες διαδικασίες στον πυρήνα της οικονομίας για τη βελτίωση της αποδοτικότητας και της παραγωγικότητας. Σήμερα, ο βιομηχανικός αυτοματισμός διέρχεται ένα νέο κύμα σημαντικής ανάπτυξης, με γνώμονα τις καινοτόμες τεχνολογίες όπως η τεχνητή νοημοσύνη (AI), το cloud computing, τα μεγάλα δεδομένα και το Internet of Things (IoT).
Τι είναι ο βιομηχανικός αυτοματισμός;
Ο βιομηχανικός αυτοματισμός αναφέρεται στη χρήση αυτοματοποιημένων χειριστηρίων, όπως προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές (PLC) και απομακρυσμένες τερματικές μονάδες (RTU). Αυτά βοηθούν στον έλεγχο βιομηχανικών διεργασιών και μηχανημάτων, αντικαθιστώντας τη χειροκίνητη επέμβαση και τις επικίνδυνες αυτοματοποιημένες λειτουργίες συναρμολόγησης.
Ο βιομηχανικός αυτοματισμός αποτελείται από μια σειρά συγχρονισμένων εξαρτημάτων. Εκτελεί λειτουργίες όπως έλεγχος, ανίχνευση, επίβλεψη και παρακολούθηση βιομηχανικών διεργασιών.
Λειτουργικά, ο βιομηχανικός αυτοματισμός περιλαμβάνει το επίπεδο-πεδίου (αισθητήρες και ενεργοποιητές), το επίπεδο-ελέγχου, το επίπεδο επίβλεψης, το επίπεδο ελέγχου παραγωγής- (SCADA) και το επίπεδο πληροφοριών και επιχείρησης- (MES και ERP).
Εξαρτήματα αυτοματοποιημένου ελέγχου
PLC - Προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής
Το PLC είναι ένας ψηφιακός υπολογιστής βιομηχανικής-ποιότητας που έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί λειτουργίες ελέγχου, ιδιαίτερα σε βιομηχανικές εφαρμογές.
Ένας προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο διαδικασιών. Αποτελείται από μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας. συσκευές εισόδου και εξόδου, μονάδες τροφοδοσίας, επικοινωνίας και εφεδρείας. Ένα PLC είναι προ-προγραμματισμένο σύμφωνα με την εφαρμογή του και τίθεται σε λειτουργία. Ένα PLC λαμβάνει εισόδους από το πεδίο, επεξεργάζεται τις εισόδους σύμφωνα με τον ολοκληρωμένο προγραμματισμό και εξάγει εντολές σε συσκευές πεδίου. Μπορεί επίσης να λαμβάνει εντολές από χειριστές εγκαταστάσεων μέσω SCADA και να εκδίδει εντολές σε συσκευές πεδίου. Οι λειτουργίες ενός PLC διαφέρουν ανάλογα με τον κατασκευαστή, αλλά η βασική αρχιτεκτονική παραμένει η ίδια.
Απομακρυσμένη τερματική μονάδα RTU -
Το RTU σημαίνει Remote Terminal Unit. Ένα RTU είναι μια συσκευή ελέγχου που εγκαθίσταται συνήθως σε απομακρυσμένη τοποθεσία ως μέρος ενός μεγαλύτερου συστήματος. Ο πρωταρχικός σκοπός μιας RTU είναι να παρακολουθεί και να ελέγχει συσκευές πεδίου όπως βαλβίδες, ενεργοποιητές, αισθητήρες κ.λπ. Οι RTU αποτελούν βασικό συστατικό των συστημάτων Εποπτικού Ελέγχου και Απόκτησης Δεδομένων (SCADA), που χρησιμεύουν ως διεπαφή μεταξύ ελέγχου SCADA και φυσικών διεργασιών.
Ένα RTU αποτελείται από έναν πίνακα υλικού που φιλοξενεί μία ή περισσότερες μονάδες εισόδου/εξόδου (I/O). Τα πιο σημαντικά στοιχεία ενός RTU είναι η κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU), το τροφοδοτικό, οι θύρες επικοινωνίας και η φυσική I/O.
Σύστημα κατανεμημένου ελέγχου DCS -
Ένα DCS (Distributed Control System) έχει σχεδιαστεί για τη διαχείριση πιο περίπλοκων και γεωγραφικά εκτεταμένων βιομηχανικών διεργασιών. Ολόκληρη η βιομηχανική διαδικασία χωρίζεται σε διακριτές ζώνες ελέγχου, καθεμία από τις οποίες ελέγχεται από αποκλειστικούς αυτόνομους ελεγκτές. Οι συσκευές πεδίου επικοινωνούν με ελεγκτές σε συγκεκριμένες ζώνες ελέγχου. Αυτοί οι ελεγκτές διασυνδέονται μέσω ενός δικτύου επικοινωνίας υψηλής-ταχύτητας και συνδέονται με έναν υπολογιστή μηχανικής, όπου εκτελούνται λειτουργίες γενικού ελέγχου, παρακολούθησης, καταγραφής δεδομένων και συναγερμού. Σε ένα κατανεμημένο σύστημα ελέγχου, οι αποφάσεις ελέγχου λαμβάνονται από τους χειριστές της εγκατάστασης και όχι από τους ίδιους τους ελεγκτές. Ένα DCS είναι μια προ{6}σχεδιασμένη λύση που απαιτεί διαμόρφωση αντί για προγραμματισμό (όπως ένα PLC).
Προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής PAC -
Ένα PAC μπορεί να θεωρηθεί ένας συνδυασμός ενός PLC, RTU, DCS και PC. Διαθέτει τις δυνατότητες διακριτού ελέγχου ενός PLC, τις δυνατότητες πολλαπλών εργασιών και αποθήκευσης ενός υπολογιστή, τις δυνατότητες επικοινωνίας και απομακρυσμένης λειτουργίας πολλαπλών πρωτοκόλλων ενός RTU και τις τεράστιες δυνατότητες επεξεργασίας I/O ενός DCS.
Σύστημα εποπτικού ελέγχου και απόκτησης δεδομένων SCADA -
Το Σύστημα Εποπτικού Ελέγχου και Απόκτησης Δεδομένων (SCADA) είναι μια διεπαφή λογισμικού που επιτρέπει στους χειριστές των εγκαταστάσεων να ελέγχουν και να παρακολουθούν εύκολα διάφορες συσκευές σε βιομηχανικά/εγκαταστατικά περιβάλλοντα. Επιπλέον, εκτελεί την απόκτηση δεδομένων. Οι χειριστές μπορούν να παρακολουθούν παραμέτρους μέσω PLC/SCADA και να εκδίδουν εντολές σε συσκευές πεδίου. Το SCADA δεν μπορεί να επικοινωνήσει απευθείας με συσκευές πεδίου. μπορεί να το κάνει μόνο μέσω PLC. Όλα τα δεδομένα από το πεδίο εισάγονται στις μονάδες I/O στο PLC και αποθηκεύονται σε συγκεκριμένες θέσεις μνήμης ή καταχωρητές. Με τη σειρά του, το SCADA διαβάζει ή γράφει σε αυτές τις θέσεις μνήμης. Ολόκληρη η λογική ελέγχου αποθηκεύεται στο PLC και όχι στο SCADA.