I. Εισαγωγή
Το βιομηχανικό σύστημα ελέγχου (ICS) είναι ένα απαραίτητο μέρος της σύγχρονης βιομηχανικής παραγωγής, το οποίο χρησιμοποιεί υπολογιστή, επικοινωνία, αυτοματοποίηση και άλλες τεχνολογίες για να πραγματοποιήσει την παρακολούθηση, τον έλεγχο και τη βελτιστοποίηση της βιομηχανικής παραγωγικής διαδικασίας. Με την ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας των πληροφοριών και τη συνεχή βελτίωση του επιπέδου εκβιομηχάνισης, οι τύποι και οι λειτουργίες των συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου εμπλουτίζονται συνεχώς και βελτιώνονται. Στο παρόν έγγραφο, θα εισαγάγουμε τους τύπους, τα χαρακτηριστικά, τα σενάρια εφαρμογών και τις μελλοντικές τάσεις ανάπτυξης των συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου, προκειμένου να δοθεί αναφορά στην έρευνα και την εφαρμογή σε συναφείς τομείς.
Ii. Τύποι συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου
Τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου μπορούν να χωριστούν σύμφωνα με διαφορετικά κριτήρια ταξινόμησης, τα παρακάτω είναι διάφοροι συνήθεις τρόποι ταξινόμησης:
Διαιρείται σύμφωνα με τη δομή του συστήματος
(1) Κεντρικό σύστημα ελέγχου:Το κεντρικό σύστημα ελέγχου σημαίνει ότι όλες οι λειτουργίες ελέγχου συγκεντρώνονται σε έναν κεντρικό ελεγκτή, μέσω του οποίου ολόκληρη η διαδικασία παραγωγής διαχειρίζεται και ελέγχεται κεντρικά. Αυτό το σύστημα έχει μια απλή δομή, αλλά η αξιοπιστία και η ευελιξία είναι κακή, κατάλληλη για μικρότερη κλίμακα, οι απαιτήσεις ελέγχου δεν είναι υψηλές περιπτώσεις παραγωγής.
(2) Διανεμημένο σύστημα ελέγχου (DCS):Το κατανεμημένο σύστημα ελέγχου αποτελείται από πολλαπλές διασκορπισμένες στον τομέα του συστήματος ελεγκτή, κάθε ελεγκτής είναι υπεύθυνος για τον έλεγχο ενός τμήματος της παραγωγικής διαδικασίας και μέσω του δικτύου επικοινωνίας για την επίτευξη του κεντρικού ελεγκτή και της ανταλλαγής πληροφοριών. Το σύστημα DCS διαθέτει υψηλή αξιοπιστία, ευελιξία και επεκτασιμότητα και άλλα πλεονεκτήματα, κατάλληλα για μεγάλης κλίμακας, πολύπλοκες παραγωγικές διαδικασίες.
(3) Σύστημα ελέγχου FieldBus (FCS):Το σύστημα ελέγχου FieldBus είναι ένα κατανεμημένο σύστημα ελέγχου που βασίζεται στο FieldBus, το οποίο χρησιμοποιεί την τεχνολογία ψηφιακής επικοινωνίας για την υλοποίηση της ανταλλαγής πληροφοριών και τον έλεγχο μεταξύ των συσκευών πεδίου. Το σύστημα FCS έχει τα πλεονεκτήματα της ισχυρής σε πραγματικό χρόνο, υψηλού βαθμού ενσωμάτωσης πληροφοριών, εύκολη στη συντήρηση κλπ., Και είναι μια σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης του σύγχρονου συστήματος βιομηχανικού ελέγχου.
Χωρισμένο σύμφωνα με το αντικείμενο ελέγχου
(1) Σύστημα ελέγχου διεργασιών:Το σύστημα ελέγχου διεργασιών χρησιμοποιείται κυρίως για συνεχή παραγωγική διαδικασία, όπως πετροχημική, παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και άλλα πεδία. Μέσα από τη διαδικασία παραγωγής της θερμοκρασίας, της πίεσης, της ροής και άλλων παραμέτρων για παρακολούθηση και έλεγχο σε πραγματικό χρόνο για να διασφαλιστεί η σταθερότητα της παραγωγικής διαδικασίας και της ποιότητας του προϊόντος.
(2) Διακριτό σύστημα ελέγχου:Το διακριτικό σύστημα ελέγχου χρησιμοποιείται κυρίως για διακριτές διαδικασίες παραγωγής, όπως η κατασκευή μηχανημάτων, η κατασκευή ηλεκτρονικών και άλλοι τομείς. Παρακολουθεί και ελέγχει την κατάσταση λειτουργίας του εξοπλισμού για την επίτευξη αυτοματοποιημένης λειτουργίας του εξοπλισμού και τη βελτιστοποίηση της παραγωγικής διαδικασίας.
(3) Σύστημα ελέγχου κίνησης:Το σύστημα ελέγχου κίνησης εξειδικεύεται στον με ακρίβεια τη θέση, την ταχύτητα και την επιτάχυνση της μηχανικής κίνησης. Χρησιμοποιείται ευρέως σε τομείς όπως η ρομποτική, τα εργαλεία CNC και οι γραμμές συναρμολόγησης και εξασφαλίζουν την ακρίβεια και τον συγχρονισμό της κίνησης μέσω αλγορίθμων και εξοπλισμού ελέγχου υψηλής ακρίβειας.
Χωρισμένο σύμφωνα με τη λειτουργία
(1) Εποπτικός έλεγχος και απόκτηση δεδομένων (SCADA):Το σύστημα SCADA είναι ένα ηλεκτρονικό σύστημα για απομακρυσμένη παρακολούθηση και έλεγχο των βιομηχανικών εγκαταστάσεων. Ενσωματώνει την απόκτηση δεδομένων, την επικοινωνία δικτύου, τη διεπαφή ανθρώπινης μηχανής κ.λπ. και είναι σε θέση να εμφανίζει την κατάσταση του εξοπλισμού σε πραγματικό χρόνο, να καταγράφει δεδομένα και να εκδίδει εντολές ελέγχου όταν είναι απαραίτητο. , σιδηροδρομικές μεταφορές και ηλεκτρικά δίκτυα.
(2) Προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής (PLC):Το PLC είναι ένα από τα πιο κοινά συστήματα ελέγχου στον βιομηχανικό αυτοματισμό. Αποθηκεύει οδηγίες για την εκτέλεση λογικών λειτουργιών, ελέγχου αλληλουχίας, χρονισμού, καταμέτρησης και αριθμητικών λειτουργιών μέσω προγραμματιζόμενης μνήμης και μπορεί να ελέγξει διάφορους τύπους μηχανικών εξοπλισμού ή διαδικασιών παραγωγής μέσω ψηφιακών ή αναλογικών εισόδων/εξόδων. προγραμματισμού.
(3) Διεπαφή ανθρώπινης μηχανής (HMI):Το HMI είναι το μέρος του βιομηχανικού συστήματος ελέγχου με ανθρώπινη αλληλεπίδραση, η οποία επιτρέπει στον χειριστή να παρακολουθεί και να λειτουργεί τη διαδικασία. Το HMI περιλαμβάνει συνήθως οθόνες, κουμπιά λειτουργίας και φώτα κ.λπ., που έχει σχεδιαστεί για να επικεντρωθεί στην εμπειρία των χρηστών, ώστε οι χειριστές να μπορούν εύκολα να έχουν πρόσβαση σε πληροφορίες και έλεγχο.
Iii. Χαρακτηριστικά των συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου
Τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
Σε πραγματικό χρόνο:Τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου πρέπει να παρακολουθούν και να ελέγχουν τη διαδικασία παραγωγής σε πραγματικό χρόνο για να εξασφαλίσουν τη σταθερότητα της διαδικασίας παραγωγής και της ποιότητας του προϊόντος.
Αξιοπιστία:Τα βιομηχανικά συστήματα ελέγχου συνήθως λειτουργούν σε σκληρά βιομηχανικά περιβάλλοντα, οπότε πρέπει να έχουν υψηλή αξιοπιστία και ικανότητα κατά της παρεμβολής.
Ασφάλεια:Το σύστημα βιομηχανικού ελέγχου περιλαμβάνει ασφάλεια παραγωγής και ασφάλεια προσωπικού και άλλα ζητήματα, επομένως πρέπει να έχει τέλεια μέτρα προστασίας ασφαλείας.
Ειλικρίνεια:Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας των πληροφοριών, τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου πρέπει να υποστηρίξουν την ενσωμάτωση και την επικοινωνία με άλλα συστήματα για την επίτευξη ανταλλαγής και ανταλλαγής πληροφοριών.
Iv. Σενάρια εφαρμογής του συστήματος βιομηχανικού ελέγχου
Τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένης της πετροχημικής παραγωγής ενέργειας, της παραγωγής μηχανημάτων, της ηλεκτρονικής παραγωγής, της μεταφοράς και ούτω καθεξής. Τα παρακάτω είναι μερικά τυπικά σενάρια εφαρμογής:
Πετροχημικό πεδίο:Η διαδικασία παραγωγής πετροχημικής παραγωγής είναι πολύπλοκη και επικίνδυνη, η ανάγκη παρακολούθησης και ελέγχου της θερμοκρασίας, της πίεσης, της ροής και άλλων παραμέτρων σε πραγματικό χρόνο για να εξασφαλιστεί η σταθερότητα της παραγωγικής διαδικασίας και της ποιότητας του προϊόντος. Το βιομηχανικό σύστημα ελέγχου μπορεί να συνειδητοποιήσει τον έλεγχο και τη διαχείριση του αυτοματισμού της διαδικασίας παραγωγής πετροχημικών.
Πεδίο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας:Το σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας χρειάζεται παρακολούθηση και έλεγχο του εξοπλισμού παραγωγής ενέργειας σε πραγματικό χρόνο και της λειτουργίας του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας για να διασφαλιστεί η σταθερότητα και η ασφάλεια της τροφοδοσίας. Το σύστημα βιομηχανικού ελέγχου μπορεί να πραγματοποιήσει την απομακρυσμένη παρακολούθηση και τον έλεγχο του συστήματος παραγωγής ενέργειας.
Μηχανικό πεδίο κατασκευής:Η μηχανική διαδικασία κατασκευής απαιτεί ακριβή έλεγχο της μηχανικής κίνησης της θέσης, της ταχύτητας και της επιτάχυνσης και άλλων παραμέτρων για να εξασφαλιστεί η ποιότητα του προϊόντος και η αποδοτικότητα της παραγωγής. Το σύστημα βιομηχανικού ελέγχου μπορεί να πραγματοποιήσει τον αυτόματο έλεγχο και τη διαχείριση της διαδικασίας παραγωγής μηχανημάτων.
V. Μελλοντικές τάσεις ανάπτυξης
Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας των πληροφοριών και τη συνεχή βελτίωση του επιπέδου εκβιομηχάνισης, η μελλοντική τάση ανάπτυξης των συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου περιλαμβάνει κυρίως τις ακόλουθες πτυχές:
Εξυπνος:Τα βιομηχανικά συστήματα ελέγχου θα δώσουν μεγαλύτερη προσοχή στην έξυπνη και προσαρμοστική, μέσω της εισαγωγής της τεχνητής νοημοσύνης, των μεγάλων δεδομένων και άλλων προηγμένων τεχνολογιών για την επίτευξη ευφυούς βελτιστοποίησης και ελέγχου της παραγωγικής διαδικασίας.
Δικτύωση:Τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου θα δώσουν μεγαλύτερη προσοχή στη δικτύωση και την ολοκλήρωση, μέσω της ενσωμάτωσης και της επικοινωνίας με άλλα συστήματα για την επίτευξη ανταλλαγής πληροφοριών και ανταλλαγής.
Ασφάλεια:Το σύστημα βιομηχανικού ελέγχου θα δώσει μεγαλύτερη προσοχή στην ασφάλεια και την αξιοπιστία και θα διασφαλίσει την ασφάλεια και τη σταθερότητα της διαδικασίας παραγωγής ενισχύοντας τα μέτρα προστασίας της ασφάλειας και καθορίζοντας το σύστημα διαχείρισης της ασφάλειας.
Πράσινος:Το βιομηχανικό σύστημα ελέγχου θα δώσει μεγαλύτερη προσοχή στην πράσινη και βιώσιμη ανάπτυξη, μέσω της βελτιστοποίησης της παραγωγικής διαδικασίας και της μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας και άλλων τρόπων μείωσης των επιπτώσεων στο περιβάλλον.
Vi. Σύναψη
Το σύστημα βιομηχανικού ελέγχου ως βασική υποστήριξη της σύγχρονης βιομηχανικής παραγωγής, της ποικιλίας και της πλούσιας λειτουργικότητάς του, για την αυτοματοποίηση της βιομηχανικής παραγωγής, ευφυής και αποτελεσματική για την παροχή ισχυρής εγγύησης. Από το κεντρικό σύστημα ελέγχου στο κατανεμημένο σύστημα ελέγχου στο σύστημα ελέγχου του FieldBus, η εξέλιξη του συστήματος βιομηχανικού ελέγχου αντικατοπτρίζει τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας και την αυξανόμενη βιομηχανική ζήτηση.
Πρώτα απ 'όλα, υπάρχουν πολλοί τύποι συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου, το καθένα με τα δικά του μοναδικά σενάρια εφαρμογών και πλεονεκτήματα. Για παράδειγμα, το σύστημα DCS είναι κατάλληλο για μεγάλες και σύνθετες διαδικασίες παραγωγής, ενώ το σύστημα FCS καταλαμβάνει σημαντική θέση στον σύγχρονο βιομηχανικό έλεγχο με τον ισχυρό σε πραγματικό χρόνο και υψηλό βαθμό ενσωμάτωσης πληροφοριών. Επιπλέον, η PLC ως "εγκέφαλος" του βιομηχανικού αυτοματισμού, με τη σταθερότητα, την ευελιξία και την ευκολία προγραμματισμού χρησιμοποιείται ευρέως σε ποικίλες περιπτώσεις παραγωγής.
Δεύτερον, τα χαρακτηριστικά των συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου καθορίζουν τη σημαντική θέση της στη βιομηχανική παραγωγή. Σε πραγματικό χρόνο, αξιοπιστία, ασφάλεια και διαφάνεια είναι απαραίτητα στοιχεία των συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου. Με τις αυξανόμενες απαιτήσεις της βιομηχανικής παραγωγής στο επίπεδο αυτοματοποίησης και νοημοσύνης, το σύστημα βιομηχανικού ελέγχου αναπτύσσεται συνεχώς και βελτιώνεται για να ανταποκριθεί στις νέες ανάγκες παραγωγής και τις τεχνικές προκλήσεις.
Και πάλι, τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου έχουν ένα ευρύ φάσμα σεναρίων εφαρμογών, που καλύπτουν σχεδόν όλους τους τομείς της βιομηχανικής παραγωγής. Από την πετροχημική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας έως την κατασκευή μηχανημάτων, την ηλεκτρονική παραγωγή, τη μεταφορά και άλλα πεδία, τα συστήματα βιομηχανικών ελέγχων διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο. Μέσω της παρακολούθησης και ελέγχου της διαδικασίας παραγωγής σε πραγματικό χρόνο, το σύστημα βιομηχανικού ελέγχου εξασφαλίζει τη σταθερότητα της διαδικασίας παραγωγής και την ποιότητα του προϊόντος και βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της παραγωγής και την ανταγωνιστικότητα των επιχειρήσεων.
Τέλος, η μελλοντική τάση ανάπτυξης των συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου θα δώσει μεγαλύτερη προσοχή στη νοημοσύνη, τη δικτύωση, την ασφάλεια και το πράσινο. Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης, των μεγάλων δεδομένων και άλλων προηγμένων τεχνολογιών, το σύστημα βιομηχανικού ελέγχου θα δώσει μεγαλύτερη προσοχή στη νοημοσύνη και την προσαρμοστικότητα, για να επιτευχθεί έξυπνη βελτιστοποίηση και έλεγχος της παραγωγικής διαδικασίας. Ταυτόχρονα, με την άνοδο του βιομηχανικού διαδικτύου και την ευρεία εφαρμογή της τεχνολογίας του Διαδικτύου των πραγμάτων, τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου θα δώσουν μεγαλύτερη προσοχή στη δικτύωση και την ολοκλήρωση και θα πραγματοποιήσουν απρόσκοπτη ολοκλήρωση και επικοινωνία με άλλα συστήματα. Επιπλέον, με τη συνεχή βελτίωση των απαιτήσεων βιομηχανικής παραγωγής για την προστασία της ασφάλειας και του περιβάλλοντος, τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου θα δώσουν επίσης μεγαλύτερη προσοχή στην ασφάλεια και την προστασία του Πράσινου Περιβάλλοντος για να εξασφαλίσουν την ασφάλεια και τη βιωσιμότητα της παραγωγικής διαδικασίας.
Συνοπτικά, τα συστήματα βιομηχανικού ελέγχου διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη σύγχρονη βιομηχανική παραγωγή. Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας και την αυξανόμενη βιομηχανική ζήτηση, τα βιομηχανικά συστήματα ελέγχου θα συνεχίσουν να αναπτύσσουν και να βελτιώνουν, παρέχοντας πιο σταθερή υποστήριξη για την αυτοματοποίηση, τη νοημοσύνη και την αποτελεσματικότητα της βιομηχανικής παραγωγής.