Industrijska avtomatizacija je kompleksno, dinamično in fascinantno področje tehnologije.
Uvod
V današnjem svetu je industrijska avtomatizacija tako rekoč vseprisotna. Avtomatizirani sistemi omogočajo proizvodnjo, inženiring, gradnjo, proizvodnjo električne energije in druge procese v jedru gospodarstva za izboljšanje učinkovitosti in produktivnosti. Danes je industrijska avtomatizacija v novem valu pomembnega razvoja, ki ga poganjajo inovativne tehnologije, kot so umetna inteligenca (AI), računalništvo v oblaku, veliki podatki in internet stvari (IoT).
Kaj je industrijska avtomatizacija?
Industrijska avtomatizacija se nanaša na uporabo avtomatiziranih krmilnikov, kot so programabilni logični krmilniki (PLC) in oddaljene terminalske enote (RTU). Ti pomagajo pri nadzoru industrijskih procesov in strojev ter nadomeščajo ročne posege in nevarne avtomatizirane postopke sestavljanja.
Industrijska avtomatizacija je sestavljena iz niza sinhroniziranih komponent. Izvaja funkcije, kot so nadzor, zaznavanje, nadzor in spremljanje industrijskih procesov.
Funkcionalno industrijska avtomatizacija vključuje teren-nivo (senzorji in aktuatorji), nadzor-nivo, nadzor, nadzor-proizvodnje (SCADA) ter informacijsko in-nivo podjetja (MES in ERP).
Avtomatizirane krmilne komponente
PLC - Programabilni logični krmilnik
PLC je industrijski-digitalni računalnik, zasnovan za izvajanje nadzornih funkcij, zlasti v industrijskih aplikacijah.
Programabilni logični krmilnik je elektronska naprava, ki se uporablja za krmiljenje procesov. Sestavljen je iz centralne procesne enote; vhodne in izhodne naprave, napajalne, komunikacijske in redundančne enote. PLC je pred-programiran glede na svojo aplikacijo in zagnan. PLC sprejema vhode iz polja, obdela vhode v skladu z opravljenim programiranjem in oddaja ukaze terenskim napravam. Prejema lahko tudi ukaze od upravljavcev obratov preko SCADA in izdaja ukaze terenskim napravam. Funkcije PLC-ja se razlikujejo glede na proizvajalca, vendar osnovna arhitektura ostaja enaka.
RTU - Oddaljena terminalska enota
RTU pomeni oddaljena terminalska enota. RTU je krmilna naprava, običajno nameščena na oddaljeni lokaciji kot del večjega sistema. Primarni namen RTU je spremljanje in krmiljenje terenskih naprav, kot so ventili, aktuatorji, senzorji itd. RTU so bistvena komponenta sistemov za nadzorni nadzor in pridobivanje podatkov (SCADA), ki služijo kot vmesnik med nadzorom SCADA in fizičnimi procesi.
RTU je sestavljen iz plošče strojne opreme, na kateri je eden ali več vhodno/izhodnih (I/O) modulov. Najpomembnejše komponente RTU so centralna procesna enota (CPE), napajalnik, komunikacijska vrata in fizični V/I.
DCS - Distribuirani nadzorni sistem
DCS (distribuirani nadzorni sistem) je zasnovan za upravljanje kompleksnejših in geografsko obsežnejših industrijskih procesov. Celoten industrijski proces je razdeljen na ločena nadzorna območja, od katerih vsako nadzorujejo namenski avtonomni krmilniki. Naprave na terenu komunicirajo s krmilniki v določenih območjih nadzora. Ti krmilniki so med seboj povezani prek-hitrostnega komunikacijskega omrežja in povezani z inženirskim osebnim računalnikom, kjer se izvajajo splošne funkcije nadzora, spremljanja, beleženja podatkov in alarma. V porazdeljenem nadzornem sistemu nadzorne odločitve sprejemajo upravljavci obratov in ne sami krmilniki. DCS je vnaprej-zasnovana rešitev, ki zahteva konfiguracijo in ne programiranje (kot PLC).
PAC - programabilni logični krmilnik
PAC lahko štejemo za kombinacijo PLC, RTU, DCS in PC. Ima zmožnosti diskretnega krmiljenja PLC-ja, večopravilnosti in zmogljivosti shranjevanja osebnega računalnika, komunikacijo z več-protokoli in zmožnosti daljinskega upravljanja RTU-ja ter ogromne zmogljivosti obdelave V/I DCS-ja.
SCADA - Nadzorni nadzorni sistem in sistem za pridobivanje podatkov
Nadzorni sistem za nadzor in zbiranje podatkov (SCADA) je programski vmesnik, ki operaterjem obratov omogoča enostavno krmiljenje in spremljanje različnih naprav v industrijskih/tovarniških okoljih. Poleg tega izvaja zajem podatkov. Operaterji lahko spremljajo parametre preko PLC/SCADA in izdajajo ukaze terenskim napravam. SCADA ne more neposredno komunicirati s terenskimi napravami; to lahko stori samo prek PLC-jev. Vsi podatki iz polja vstopijo v I/O module v PLC-ju in se shranijo na določena pomnilniška mesta ali registre. SCADA pa bere ali piše na te pomnilniške lokacije. Celotna krmilna logika je shranjena v PLC, ne v SCADA.