Τα συστήματα ελέγχου βιομηχανικού αυτοματισμού αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της σύγχρονης βιομηχανικής παραγωγής. Χρησιμοποιούν διάφορους αισθητήρες, ενεργοποιητές, ελεγκτές και άλλες συσκευές για την επίτευξη-παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο, τον αυτόματο έλεγχο και τη βελτιστοποιημένη διαχείριση των διαδικασιών παραγωγής. Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας, οι τύποι συστημάτων ελέγχου βιομηχανικού αυτοματισμού έχουν γίνει ολοένα και πιο διαφορετικοί και εξελιγμένοι. Αυτό το άρθρο θα παρέχει μια λεπτομερή επισκόπηση πολλών κύριων τύπων συστημάτων ελέγχου βιομηχανικού αυτοματισμού, συμπεριλαμβανομένων κεντρικών συστημάτων ελέγχου, κατανεμημένων συστημάτων ελέγχου, συστημάτων ελέγχου fieldbus, βιομηχανικών συστημάτων ελέγχου Ethernet, συστημάτων ελέγχου προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή (PLC) και ολοκληρωμένων συστημάτων παραγωγής υπολογιστών- (CIMS).
1. Κεντρικά Συστήματα Ελέγχου
Ένα κεντρικό σύστημα ελέγχου είναι ένα σύστημα ελέγχου που συγκεντρώνει όλες τις συσκευές ελέγχου σε ένα ενιαίο δωμάτιο ελέγχου. Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του συστήματος είναι η ευκολία διαχείρισης και συντήρησης, καθώς επιτρέπει την κεντρική επεξεργασία διαφόρων σημάτων ελέγχου και δεδομένων. Ένα κεντρικό σύστημα ελέγχου αποτελείται συνήθως από τα ακόλουθα στοιχεία:
1.1 Ελεγκτής:Ο ελεγκτής είναι ο πυρήνας του κεντρικού συστήματος ελέγχου, υπεύθυνος για τη λήψη σημάτων αισθητήρων, την επεξεργασία δεδομένων, τη λήψη αποφάσεων και στη συνέχεια την αποστολή οδηγιών ελέγχου στους ενεργοποιητές.
1.2 Σταθμός χειριστή:Ο σταθμός χειριστή χρησιμεύει ως η διεπαφή μεταξύ των χειριστών και του συστήματος ελέγχου, συνήθως περιλαμβάνει συσκευές όπως οθόνες, πληκτρολόγια και ποντίκια. Οι χειριστές μπορούν να παρακολουθούν τις διαδικασίες παραγωγής, να προσαρμόζουν τις παραμέτρους ελέγχου και να βλέπουν πληροφορίες συναγερμού μέσω του σταθμού χειριστή.
1.3 Αισθητήρες και ενεργοποιητές:Οι αισθητήρες είναι υπεύθυνοι για τη συλλογή διαφόρων φυσικών ποσοτήτων κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας, όπως θερμοκρασία, πίεση και ροή, και τη μετατροπή αυτών των σημάτων σε ηλεκτρικά σήματα που θα σταλούν στον ελεγκτή. Οι ενεργοποιητές, με τη σειρά τους, προσαρμόζουν τη διαδικασία παραγωγής σύμφωνα με τις οδηγίες του ελεγκτή, όπως το άνοιγμα ή το κλείσιμο βαλβίδων και η ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα.
1.4 Δίκτυο επικοινωνίας δεδομένων:Το δίκτυο επικοινωνίας δεδομένων χρησιμεύει ως σύνδεσμος που συνδέει ελεγκτές, σταθμούς χειριστή, αισθητήρες και ενεργοποιητές, υπεύθυνοι για τη μετάδοση διαφόρων σημάτων ελέγχου και δεδομένων.
2. Κατανεμημένο Σύστημα Ελέγχου
Ένα κατανεμημένο σύστημα ελέγχου είναι ένα σύστημα ελέγχου που διανέμει συσκευές ελέγχου σε διάφορα στάδια παραγωγής. Τα κύρια πλεονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι η βελτιωμένη αξιοπιστία και ευελιξία του συστήματος, επιτρέποντας εξατομικευμένο έλεγχο προσαρμοσμένο σε διαφορετικά στάδια παραγωγής. Ένα κατανεμημένο σύστημα ελέγχου αποτελείται συνήθως από τα ακόλουθα στοιχεία:
2.1 Κόμβοι ελέγχου:Οι κόμβοι ελέγχου είναι οι βασικές μονάδες ενός κατανεμημένου συστήματος ελέγχου, υπεύθυνες για την επεξεργασία εργασιών ελέγχου στους αντίστοιχους κόμβους τους. Κάθε κόμβος ελέγχου περιλαμβάνει τυπικά έναν μικροεπεξεργαστή, διεπαφές εισόδου/εξόδου και διεπαφές επικοινωνίας.
2.2 Δίκτυα επικοινωνίας:Τα δίκτυα επικοινωνίας χρησιμεύουν ως σύνδεσμος που συνδέει κόμβους ελέγχου, υπεύθυνοι για τη μετάδοση σημάτων ελέγχου και δεδομένων. Τα κοινά δίκτυα επικοινωνίας περιλαμβάνουν το fieldbus και το βιομηχανικό Ethernet.
2.3 Ανθρώπινες-συσκευές διεπαφής μηχανών:Οι συσκευές διεπαφής ανθρώπινων-μηχανών χρησιμεύουν ως διεπαφή μεταξύ χειριστών και συστήματος ελέγχου και μπορεί να περιλαμβάνουν οθόνες αφής, πληκτρολόγια, ποντίκια κ.λπ.
2.4 Βάση δεδομένων και διακομιστής:Η βάση δεδομένων και ο διακομιστής χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση και διαχείριση διαφόρων δεδομένων από τη διαδικασία παραγωγής, όπως κατάσταση εξοπλισμού, δεδομένα παραγωγής, πληροφορίες συναγερμού κ.λπ.
3. Σύστημα ελέγχου Fieldbus
Ένα σύστημα ελέγχου fieldbus είναι ένα κατανεμημένο σύστημα ελέγχου που βασίζεται στην τεχνολογία fieldbus. Το fieldbus είναι ένα δίκτυο επικοινωνίας που χρησιμοποιείται για τη σύνδεση συσκευών πεδίου (όπως αισθητήρες, ενεργοποιητές, κόμβους ελέγχου, κ.λπ.), με υψηλή απόδοση σε πραγματικό-χρόνο, αξιοπιστία και{3}}αποτελεσματικότητα κόστους. Οι κοινές τεχνολογίες fieldbus περιλαμβάνουν τα Profibus, Modbus και CAN.
3.1 Συσκευές πεδίου:Οι συσκευές πεδίου είναι οι βασικές μονάδες ενός συστήματος ελέγχου fieldbus, συμπεριλαμβανομένων αισθητήρων, ενεργοποιητών και κόμβων ελέγχου.
3.2 Διεπαφή Fieldbus:Η διεπαφή fieldbus είναι μια συσκευή που συνδέει συσκευές πεδίου με το fieldbus, υπεύθυνη για τη μετατροπή των σημάτων της συσκευής πεδίου σε σήματα fieldbus.
3.3 Δίκτυο Fieldbus:Ένα δίκτυο fieldbus είναι ένα δίκτυο επικοινωνίας που συνδέει διάφορες συσκευές πεδίου, υπεύθυνες για τη μετάδοση σημάτων ελέγχου και δεδομένων.
3.4 Ελεγκτές και σταθμοί χειριστή:Οι ελεγκτές και οι σταθμοί χειριστή είναι παρόμοιοι με τα κατανεμημένα συστήματα ελέγχου, υπεύθυνα για τις εργασίες ελέγχου επεξεργασίας και την αλληλεπίδραση του ανθρώπου-μηχανής.
4. Βιομηχανικό Σύστημα Ελέγχου Ethernet
Ένα βιομηχανικό σύστημα ελέγχου Ethernet είναι ένα κατανεμημένο σύστημα ελέγχου που βασίζεται στην τεχνολογία Ethernet. Το Ethernet είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία επικοινωνίας στα δίκτυα υπολογιστών, που χαρακτηρίζεται από υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης, μεγάλο εύρος ζώνης και καλή συμβατότητα. Ένα βιομηχανικό σύστημα ελέγχου Ethernet αποτελείται συνήθως από τα ακόλουθα στοιχεία:
4.1 Βιομηχανικές συσκευές Ethernet:Οι βιομηχανικές συσκευές Ethernet περιλαμβάνουν βιομηχανικούς διακόπτες Ethernet, βιομηχανικούς προσαρμογείς Ethernet και βιομηχανικές διεπαφές Ethernet.
4.2 Κόμβοι ελέγχου και συσκευές πεδίου:Οι κόμβοι ελέγχου και οι συσκευές πεδίου είναι παρόμοιες με εκείνες σε ένα κατανεμημένο σύστημα ελέγχου, υπεύθυνο για την επεξεργασία εργασιών ελέγχου και τη συλλογή δεδομένων παραγωγής.
4.3 Δίκτυο επικοινωνίας Ethernet:Το δίκτυο επικοινωνίας Ethernet είναι το δίκτυο επικοινωνίας που συνδέει όλους τους κόμβους ελέγχου και τις συσκευές πεδίου, που είναι υπεύθυνοι για τη μετάδοση σημάτων ελέγχου και δεδομένων.
4.4 Ελεγκτές και σταθμοί χειριστή:Οι ελεγκτές και οι σταθμοί χειριστή είναι παρόμοιοι με τα κατανεμημένα συστήματα ελέγχου, υπεύθυνα για τις εργασίες ελέγχου επεξεργασίας και την αλληλεπίδραση του ανθρώπου-μηχανής.
5. Σύστημα ελέγχου προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή (PLC).
Ο προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής (PLC) είναι ένας υπολογιστής ειδικά σχεδιασμένος για εφαρμογές βιομηχανικού ελέγχου. Τα PLC διαθέτουν ευέλικτο προγραμματισμό, υψηλή αξιοπιστία και ευκολία επέκτασης και χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορα συστήματα ελέγχου βιομηχανικού αυτοματισμού. Ένα σύστημα ελέγχου PLC αποτελείται συνήθως από τα ακόλουθα στοιχεία:
5.1 PLC:Το PLC είναι ο πυρήνας του συστήματος ελέγχου PLC, υπεύθυνος για τη λήψη σημάτων αισθητήρων, την επεξεργασία δεδομένων, τη λήψη αποφάσεων και στη συνέχεια την αποστολή εντολών ελέγχου στους ενεργοποιητές.
5.2 Μονάδες εισόδου/εξόδου:Οι μονάδες εισόδου/εξόδου είναι συσκευές που συνδέουν το PLC με συσκευές πεδίου, υπεύθυνες για τη μετατροπή των σημάτων αισθητήρων σε σήματα αναγνωρίσιμα από το PLC ή για τη μετατροπή των εντολών ελέγχου του PLC σε σήματα αναγνωρίσιμα από ενεργοποιητές.