در فرآیند طراحی سیستم هایی که وظایف تولید را پشتیبانی می کنند، بسیاری از تفاوت های ظریف عملیاتی در نظر گرفته می شوند. هر مجموعه فردی است، اما اصول اجرای آن بر اساس مجموعه ای اساسی از الزامات است. سیستم باید کارآمد، قابل اعتماد، کاربردی و در عین حال ارگونومیک باشد. ارتباط بین بخش فنی مستقیم پشتیبانی تولید و وظایف مدیریتی توسط کنترل کننده ها برای اتوماسیون فرآیند پیاده سازی می شود. آنها اطلاعاتی را که از حوزه‌های مختلف فناوری به دست می‌آیند، متمرکز می‌کنند، که مبنایی برای تصمیم‌گیری‌های خاص است.
طبقه بندی کنترلرها بر اساس برنامه
عملاً هر شرکت مدرن تا حدودی از سیستم ها برای خودکارسازی فرآیندهای کاری استفاده می کند. علاوه بر این، ماهیت عملکردهای سرویس شده می تواند کاملاً متفاوت باشد. بنابراین، در زمینه صنایع شیمیایی، تجهیزات قابل برنامه ریزی کنترل دوز، حجم عرضه مواد فله و مایع از طریق کنترلرها، نظارت بر خواص مواد مختلف با استفاده از حسگرها و غیره را انجام می دهند. در بخش خدمات سازمان های حمل و نقل، تاکیدبر روی کنترل تجهیزات قدرت، به عنوان یک قاعده، بارگیری و تخلیه انجام می شود. کنترل کننده های جهانی برای اتوماسیون سیستم های تهویه، گرمایش و تامین آب نیز گسترده هستند. این گروهی از سیستم‌ها است که خدمات شهری را در شرکت‌ها در زمینه‌های مختلف مدیریت می‌کنند. برعکس، حوزه‌های بسیار تخصصی وجود دارد که در آنها نیاز به توسعه سیستم‌های فردی برای نیازهای خاص است. این مناطق شامل صنعت نفت و کارخانه های متالورژی است.
کنترلرها چگونه کار می کنند
کنترل کننده صنعتی یک ریزپردازنده است که سخت افزار و نرم افزار را ارائه می دهد. بخش اول، در واقع، بر اساس برنامه اجرای وظایف تو در تو، به عملیات فیزیکی سیستم خدمت می کند. یک جنبه مهم از هر پیکربندی از این نوع، زیرساخت نظارتی است. یعنی پایگاه نرم افزاری مسئول اتخاذ تصمیمات خاص است، اما در آینده سیگنال های دریافتی به نقاط دستوراتی که مستقیماً به تجهیزات کار داده می شود، ارسال می شود. بنابراین، کنترل‌کننده‌های اتوماسیون ماشین‌ها، خطوط نقاله، امکانات فنی قدرت و غیره را کنترل می‌کنند.
یکی دیگر از اجزای نه چندان مهم زیرساخت کنترل کلی سنسورها و نشانگرها هستند که بر اساس شاخص هایی که کنترل کننده تصمیمات یا زنجیره های استراتژیک را ایجاد می کند که حالت های عملکرد تجهیزات را تعیین می کند. اینها می توانند حسگرهایی باشند که وضعیت دستگاه ها و واحدهای سرویس شده را ارزیابی می کنندمواد، پارامترهای ریزاقلیم در اتاق تولید و سایر مشخصات.
معماری کنترلرهای اتوماسیون
در معماری کنترلر مجموعه ای از اجزا درک می شود که به دلیل آن عملکرد کنترل اتوماسیون اجرا می شود. به عنوان یک قاعده، پیکربندی معماری حضور یک پردازنده، رابط های شبکه، دستگاه ذخیره سازی و سیستم های ورودی / خروجی را در مجموعه فرض می کند. این یک بسته اولیه است، اما بسته به نیازهای یک پروژه خاص، ترکیب و ویژگی های تک تک قطعات ممکن است متفاوت باشد. کنترلرهای پیچیده برای اتوماسیون مدولار نامیده می شوند. اگر معماری ساده سنتی یک بلوک یکپارچه با ترکیبی معمولی از عناصر عملکردی است که برای تغییر توسط اپراتور در دسترس نیست، در مدل‌های معماری پیچیده یک پیکربندی مدولار چند جزئی اجرا می‌شود. این نه تنها امکان نگهداری از یک واحد بسته، بلکه هر ماژول را به طور جداگانه نیز فراهم می کند. اکنون ارزش آن را دارد که بخش های جداگانه معماری را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.
انواع ماژول های معماری
دستگاه ماژولار اصلی توسط یک ریزپردازنده نشان داده می شود. به قدرت آن بستگی دارد که وظایف حل شده توسط یک کنترل کننده خاص چقدر می تواند پیچیده باشد. دستگاه ذخیره سازی نیز مهم است. می توان آن را بدون امکان تغییر بیشتر در سیستم ادغام کرد. اما اغلب از ماژول های حافظه فلش خارجی استفاده می شود که می توان آنها را تغییر دادبسته به وظایف فعلی دستگاه های I/O تا حد زیادی مسئول اقداماتی هستند که کنترل کننده های اتوماسیون صنعتی انجام می دهند. از طریق این کانال ها، پردازنده اطلاعاتی را برای پردازش دریافت می کند و در ادامه دستورات مربوطه را صادر می کند. در مجتمع‌های مدرن، ماژول‌های رابط نقش مهمی را ایفا می‌کنند که قابلیت‌های ارتباطی کنترلر به آن بستگی دارد.
ویژگی های اصلی ماژول پردازنده
هنگام توسعه یک سیستم کنترل، توجه به ویژگی‌های اساسی و قابلیت‌های ریزپردازنده بسیار مهم است. در مورد پارامترهای اصلی عملیاتی این ماژول، آنها شامل فرکانس ساعت، عمق بیت، دوره های اجرای وظیفه، حافظه و غیره می شوند. اما حتی این ویژگی ها همیشه تعیین کننده نیستند، زیرا عملکرد ریزپردازنده های مدرن حتی ارزان برای سرویس دهی به اکثر موارد کافی است. فرآیندهای تولید تعیین قابلیت ها و عملکردهای ارتباطی که کنترل کننده ها برای خودکارسازی کار شرکت انجام می دهند بسیار مهمتر است. به طور خاص، با توجه به الزامات، اپراتورها توانایی کار با طیف گسترده ای از کانال های شبکه، رابط ها و زبان های برنامه نویسی را در وهله اول قرار می دهند. به طور جداگانه، شایان ذکر است که توانایی اتصال دستگاه های نمایشگر، کنترل ها، نمایشگرهای مدرن و سایر اجزاء را دارد.
پنل اپراتور
صرف نظر از ویژگی های پر کردن کنترلر، برای کنترل عملکرد آن، باید یک ایستگاه اپراتور با رله مناسب تهیه شود. از نظر ظاهری، چنین دستگاه هایی شبیه یک دستگاه کوچک هستندیک کامپیوتر مجهز به دستگاه های ورودی و خروجی، حسگرهای پردازش و نمایشگر. ساده ترین کنترلرهای اتوماسیون صنعتی امکان برنامه ریزی از طریق این پنل را فراهم می کند. علاوه بر این، برنامه نویسی می تواند به معنای تنظیمات ابتدایی برای دستورات سطح ورودی باشد. پیچیده ترین پایانه های اپراتور نیز خود عیب یابی و کالیبراسیون خود را انجام می دهند.
منابع تغذیه اتوماسیون
محدوده متوسط ولتاژهای تامین کننده کنترلرهای صنعتی در محدوده 12-48 ولت است. منبع معمولاً یک شبکه محلی 220 ولت است. در عین حال، منبع تغذیه همیشه در نزدیکی تجهیزات در حال سرویس نیست. برای مثال، اگر از کنترل‌کننده‌ها برای اتوماسیون یک دیگ بخار در یک تولید چند مرحله‌ای متالورژی استفاده شود، آن‌گاه یک شبکه برق توزیع شده می‌تواند از چندین مصرف‌کننده انرژی فاصله داشته باشد. یعنی یک مدار برای فلزات نرم بویلر و دیگری برای فلزات سخت خدمت می کند. در همان زمان، ولتاژ در خطوط نیز می تواند تغییر کند.
نتیجه گیری
سیستم های اتوماسیون گردش کار به طور فزاینده ای به بخشی از زیرساخت های شرکت های مدرن تبدیل می شوند. بر این اساس، کنترل کننده های سیستم های اتوماسیون در اصلاحات مختلف نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. نگهداری چنین دستگاهی به خودی خود نیاز به هزینه خاصی ندارد. مشکلات اصلی کار با این تجهیزات به کیفیت برنامه نویسی مربوط می شودو بهینه سازی طرح پیکربندی. اما در عین حال، برای ساده‌سازی عملکرد اپراتور، ماژول‌هایی که بر اساس داده‌های اصلی وارد شده توسط کاربر خودپیکربندی را فرض می‌کنند، روز به روز محبوب‌تر می‌شوند.
