Industrielle automatiseringskontrollsystemer er en uunnværlig del av moderne industriell produksjon. De bruker ulike sensorer, aktuatorer, kontrollere og andre enheter for å oppnå sanntidsovervåking, automatisk kontroll og optimalisert styring av produksjonsprosesser. Med den kontinuerlige utviklingen av teknologi har typene industrielle automatiseringskontrollsystemer blitt stadig mer mangfoldige og sofistikerte. Denne artikkelen vil gi en detaljert oversikt over flere hovedtyper industrielle automasjonskontrollsystemer, inkludert sentraliserte kontrollsystemer, distribuerte kontrollsystemer, feltbusskontrollsystemer, industrielle Ethernet-kontrollsystemer, programmerbar logikkkontroller (PLC) kontrollsystemer og datamaskin-integrerte produksjonssystemer (CIMS).
1. Sentraliserte kontrollsystemer
Et sentralisert kontrollsystem er et kontrollsystem som konsentrerer alle kontrollenheter i et enkelt kontrollrom. Den primære fordelen med dette systemet er dets enkle administrasjon og vedlikehold, da det muliggjør sentralisert behandling av ulike kontrollsignaler og data. Et sentralisert kontrollsystem består vanligvis av følgende komponenter:
1.1 Kontroller:Kontrolleren er kjernen i det sentraliserte kontrollsystemet, ansvarlig for å motta sensorsignaler, behandle data, ta beslutninger og deretter sende kontrollinstruksjoner til aktuatorer.
1.2 Operatørstasjon:Operatørstasjonen fungerer som grensesnittet mellom operatører og kontrollsystemet, vanligvis inkludert enheter som skjermer, tastaturer og mus. Operatører kan overvåke produksjonsprosesser, justere kontrollparametere og se alarminformasjon gjennom operatørstasjonen.
1.3 Sensorer og aktuatorer:Sensorer er ansvarlige for å samle ulike fysiske mengder under produksjonsprosessen, som temperatur, trykk og strømning, og konvertere disse signalene til elektriske signaler som skal sendes til kontrolleren. Aktuatorer justerer på sin side produksjonsprosessen i henhold til kontrollerens instruksjoner, for eksempel åpning eller lukking av ventiler og regulering av motorhastighet.
1.4 Datakommunikasjonsnettverk:Datakommunikasjonsnettverket fungerer som koblingen som forbinder kontrollere, operatørstasjoner, sensorer og aktuatorer, ansvarlig for overføring av ulike kontrollsignaler og data.
2. Distribuert kontrollsystem
Et distribuert kontrollsystem er et kontrollsystem som fordeler kontrollenheter på tvers av ulike produksjonsstadier. De primære fordelene med dette systemet er forbedret systempålitelighet og fleksibilitet, som muliggjør skreddersydd kontroll tilpasset ulike produksjonsstadier. Et distribuert kontrollsystem består vanligvis av følgende komponenter:
2.1 Kontrollnoder:Kontrollnoder er de grunnleggende enhetene i et distribuert kontrollsystem, ansvarlig for å behandle kontrolloppgaver ved sine respektive noder. Hver kontrollnode inkluderer typisk en mikroprosessor, inngangs-/utgangsgrensesnitt og kommunikasjonsgrensesnitt.
2.2 Kommunikasjonsnettverk:Kommunikasjonsnettverk fungerer som koblingen som forbinder kontrollnoder, ansvarlig for overføring av kontrollsignaler og data. Vanlige kommunikasjonsnettverk inkluderer feltbuss og industriell Ethernet.
2.3 Menneskelige-maskingrensesnittenheter:Menneskelige-maskingrensesnittenheter fungerer som grensesnittet mellom operatører og kontrollsystemet, og kan inkludere berøringsskjermer, tastaturer, mus osv.
2.4 Database og server:Databasen og serveren brukes til å lagre og administrere ulike data fra produksjonsprosessen, som utstyrsstatus, produksjonsdata, alarminformasjon, etc.
3. Feltbusskontrollsystem
Et feltbusskontrollsystem er et distribuert kontrollsystem basert på feltbussteknologi. En feltbuss er et kommunikasjonsnettverk som brukes til å koble sammen feltenheter (som sensorer, aktuatorer, kontrollnoder osv.), med høy sanntidsytelse, pålitelighet og kostnadseffektiv-. Vanlige feltbussteknologier inkluderer Profibus, Modbus og CAN.
3.1 Feltenheter:Feltenheter er de grunnleggende enhetene i et feltbusskontrollsystem, inkludert sensorer, aktuatorer og kontrollnoder.
3.2 Feltbussgrensesnitt:Et feltbussgrensesnitt er en enhet som kobler feltenheter til feltbussen, ansvarlig for å konvertere feltenhetssignaler til feltbusssignaler.
3.3 Feltbussnettverk:Et feltbussnettverk er et kommunikasjonsnettverk som kobler sammen ulike feltenheter, ansvarlig for overføring av kontrollsignaler og data.
3.4 Kontrollere og operatørstasjoner:Kontrollere og operatørstasjoner ligner på distribuerte kontrollsystemer, ansvarlige for behandling av kontrolloppgaver og menneskelig-maskininteraksjon.
4. Industrielt Ethernet-kontrollsystem
Et industrielt Ethernet-kontrollsystem er et distribuert kontrollsystem basert på Ethernet-teknologi. Ethernet er en mye brukt kommunikasjonsteknologi i datanettverk, preget av høye overføringshastigheter, stor båndbredde og god kompatibilitet. Et industrielt Ethernet-kontrollsystem består vanligvis av følgende komponenter:
4.1 Industrielle Ethernet-enheter:Industrielle Ethernet-enheter inkluderer industrielle Ethernet-svitsjer, industrielle Ethernet-adaptere og industrielle Ethernet-grensesnitt.
4.2 Kontrollnoder og feltenheter:Kontrollnoder og feltenheter ligner på de i et distribuert kontrollsystem, ansvarlig for å behandle kontrolloppgaver og samle inn produksjonsdata.
4.3 Ethernet kommunikasjonsnettverk:Ethernet-kommunikasjonsnettverket er kommunikasjonsnettverket som forbinder alle kontrollnoder og feltenheter, ansvarlig for overføring av kontrollsignaler og data.
4.4 Kontrollere og operatørstasjoner:Kontrollere og operatørstasjoner ligner på distribuerte kontrollsystemer, ansvarlige for behandling av kontrolloppgaver og menneskelig-maskininteraksjon.
5. Programmerbar Logic Controller (PLC) kontrollsystem
En programmerbar logisk kontroller (PLC) er en datamaskin som er spesielt utviklet for industrielle kontrollapplikasjoner. PLS-er har fleksibel programmering, høy pålitelighet og enkel utvidelse, og er mye brukt i ulike industrielle automatiseringskontrollsystemer. Et PLS-kontrollsystem består vanligvis av følgende komponenter:
5.1 PLS:PLS-en er kjernen i PLS-kontrollsystemet, ansvarlig for å motta sensorsignaler, behandle data, ta beslutninger og deretter sende kontrollkommandoer til aktuatorer.
5.2 Inn-/utgangsmoduler:Inn-/utgangsmoduler er enheter som kobler PLS-en til feltenheter, ansvarlig for å konvertere sensorsignaler til signaler som kan gjenkjennes av PLS-en, eller konvertere PLS-ens kontrollkommandoer til signaler som kan gjenkjennes av aktuatorer.