Системи промислової автоматизації є невід'ємною частиною сучасного промислового виробництва. Вони використовують різні датчики, виконавчі механізми, контролери та інші пристрої для здійснення-моніторингу в реальному часі, автоматичного керування та оптимізованого керування виробничими процесами. З безперервним розвитком технологій типи систем керування промисловою автоматизацією стають все більш різноманітними та складними. У цій статті надано детальний огляд кількох основних типів систем промислової автоматизації, включаючи централізовані системи керування, розподілені системи керування, системи керування польовими шинами, промислові системи керування Ethernet, системи керування програмованими логічними контролерами (PLC) та комп’ютерно-інтегровані виробничі системи (CIMS).
1. Централізовані системи управління
Централізована система управління - це система управління, яка зосереджує всі пристрої управління в одній диспетчерській. Основною перевагою цієї системи є її простота в управлінні та обслуговуванні, оскільки вона забезпечує централізовану обробку різних керуючих сигналів і даних. Централізована система управління зазвичай складається з наступних компонентів:
1.1 Контролер:Контролер є ядром централізованої системи керування, відповідальним за прийом сигналів датчиків, обробку даних, прийняття рішень, а потім надсилання інструкцій керування виконавчим механізмам.
1.2 Станція оператора:Станція оператора служить інтерфейсом між операторами та системою керування, зазвичай включає такі пристрої, як дисплеї, клавіатури та миші. Оператори можуть контролювати виробничі процеси, регулювати параметри керування та переглядати інформацію про тривоги через станцію оператора.
1.3 Датчики та виконавчі механізми:Датчики відповідають за збір різних фізичних величин під час виробничого процесу, таких як температура, тиск і потік, і перетворення цих сигналів в електричні сигнали, які надсилаються до контролера. Приводи, у свою чергу, регулюють виробничий процес відповідно до вказівок контролера, наприклад відкривають або закривають клапани та регулюють швидкість двигуна.
1.4 Мережа передачі даних:Мережа передачі даних служить ланкою, що з'єднує контролери, операторські станції, датчики і виконавчі механізми, відповідальні за передачу різних керуючих сигналів і даних.
2. Розподілена система управління
Розподілена система керування — це система керування, яка розподіляє пристрої керування між різними етапами виробництва. Основними перевагами цієї системи є підвищена надійність і гнучкість системи, що дозволяє налаштовувати контроль, адаптований до різних етапів виробництва. Розподілена система управління зазвичай складається з наступних компонентів:
2.1 Контрольні вузли:Вузли керування — це основні одиниці розподіленої системи керування, відповідальні за обробку завдань керування у відповідних вузлах. Кожен вузол керування зазвичай містить мікропроцесор, інтерфейси введення/виведення та інтерфейси зв’язку.
2.2 Мережі зв'язку:Мережі зв'язку служать ланкою, що з'єднує вузли управління, відповідальні за передачу керуючих сигналів і даних. Загальні комунікаційні мережі включають польову шину та промисловий Ethernet.
2.3 Пристрої інтерфейсу людина-машина:Людино{0}}інтерфейсні пристрої служать інтерфейсом між операторами та системою керування та можуть включати сенсорні екрани, клавіатури, миші тощо.
2.4 База даних і сервер:База даних і сервер використовуються для зберігання та керування різноманітними даними виробничого процесу, такими як стан обладнання, виробничі дані, інформація про тривоги тощо.
3. Система керування Fieldbus
Система керування Fieldbus — це розподілена система керування, заснована на технології Fieldbus. Польова шина – це комунікаційна мережа, яка використовується для з’єднання польових пристроїв (таких як датчики, виконавчі механізми, вузли керування тощо), що забезпечує високу-продуктивність у реальному часі, надійність і-рентабельність. Поширені технології fieldbus включають Profibus, Modbus і CAN.
3.1 Польові пристрої:Польові пристрої є основними блоками системи керування польовою шиною, включаючи датчики, виконавчі механізми та вузли керування.
3.2 Інтерфейс польової шини:Інтерфейс польової шини — це пристрій, який підключає польові пристрої до польової шини, відповідальний за перетворення сигналів польових пристроїв у сигнали польової шини.
3.3 Мережа Fieldbus:Мережа польової шини — це комунікаційна мережа, що з’єднує різні польові пристрої, відповідальні за передачу керуючих сигналів і даних.
3.4 Контролери та станції оператора:Контролери та операторські станції схожі на розподілені системи керування, відповідальні за обробку завдань керування та взаємодію людини-і машини.
4. Промислова система керування Ethernet
Промислова система керування Ethernet — це розподілена система керування на основі технології Ethernet. Ethernet — це широко використовувана технологія зв’язку в комп’ютерних мережах, яка характеризується високою швидкістю передачі, великою пропускною здатністю та хорошою сумісністю. Промислова система керування Ethernet зазвичай складається з таких компонентів:
4.1 Промислові пристрої Ethernet:Промислові пристрої Ethernet включають промислові комутатори Ethernet, промислові адаптери Ethernet та промислові інтерфейси Ethernet.
4.2 Вузли управління та польові пристрої:Вузли керування та польові пристрої схожі на ті, що в розподіленій системі керування, відповідають за обробку завдань керування та збір виробничих даних.
4.3 Мережа зв'язку Ethernet:Мережа зв'язку Ethernet - це мережа зв'язку, що з'єднує всі вузли управління та польові пристрої, відповідальні за передачу керуючих сигналів і даних.
4.4 Контролери та станції оператора:Контролери та операторські станції схожі на розподілені системи керування, відповідальні за обробку завдань керування та взаємодію людини-і машини.
5. Система керування програмованим логічним контролером (PLC).
Програмований логічний контролер (PLC) — це комп’ютер, спеціально розроблений для застосування в промисловому управлінні. ПЛК відрізняються гнучким програмуванням, високою надійністю та легкістю розширення, і широко використовуються в різних системах управління промисловою автоматизацією. Система керування PLC зазвичай складається з таких компонентів:
5.1 ПЛК:ПЛК є ядром системи керування ПЛК, відповідальним за прийом сигналів датчиків, обробку даних, прийняття рішень, а потім надсилання команд керування виконавчим механізмам.
5.2 Модулі вводу/виводу:Модулі вводу/виводу — це пристрої, які з’єднують ПЛК із польовими пристроями, відповідальними за перетворення сигналів датчиків у сигнали, які розпізнає ПЛК, або перетворення команд керування ПЛК у сигнали, що розпізнаються виконавчими механізмами.