Geautomatiseerde procescontrole is een integraal onderdeel van de moderne industrie. Automatisering stelt fabrikanten van geïntegreerde schakelingen in staat om fouten tijdens het fabricageproces te minimaliseren en de productie-efficiëntie te verbeteren, waardoor de kwaliteit van de eindproducten toeneemt.
Besturingstheorie en industriële automatisering
Om geautomatiseerde procescontrole te bereiken, moeten industriële processen nauwkeurig, voorspelbaar en herhaalbaar zijn. In de praktijk vereist dit een regelaar die een procesvariabele bewaakt en vergelijkt met een setpoint of referentiewaarde.
Het verschil tussen de waarde van de procesvariabele en het setpoint (dwz de ideale toestand van de procesvariabele) wordt gedefinieerd als het foutsignaal. Dit stuurt feedback naar de controller om actie te ondernemen om de proceswaarde terug te brengen naar het ideale setpoint.
Regel- en automatiseringstechniek (of C&E) is in wezen een tak van elektrotechniek die zich bezighoudt met het ontwerp, de ontwikkeling en de algehele werking van hardware- en software-elementen voor industriële procesbesturing.
Wat zijn besturingssystemen?
Een besturingssysteem is een netwerk van elektrische en/of elektromechanische apparaten die zijn ontworpen om het gedrag van dynamische processystemen te regelen via regellussen. Er zijn twee hoofdtypen controles: open-loop en closed-loop.
In een controller hangt de juiste actie van de controller niet af van de waarde van de procesvariabele. Een timer die wordt gebruikt om een verwarmingselement in of uit te schakelen, is bijvoorbeeld een open lus omdat de timer het apparaat op een bepaald tijdstip uitschakelt, ongeacht de temperatuur.
Bij regeling met gesloten lus daarentegen hangt het gedrag van de controller af van de feedbacksignalen van het proces.
typen regellussen
De belangrijkste regellustypen die in de industrie worden gebruikt, zijn onder meer supervisie- en data-acquisitiesystemen (SCADA), industriële controlesystemen (ICS) of gedistribueerde controlesystemen (DCS).
De volgende drie secties rapporteren meer over regellussen.
Toezichtscontrole en data-acquisitie
SCADA verwijst naar computertoepassingen voor het op afstand besturen van processen. Hoewel SCADA-systemen werken met propriëtaire software, kunnen ze ook hardwarecomponenten bevatten. De hardwarecomponent verzamelt informatie over een specifiek proces en verzendt deze naar een computer waarop de relevante SCADA-software draait.
Zo'n programma registreert alle gebeurtenissen in een lokaal opslagbestand en bewaakt continu het systeem. Als er zich een abnormale toestand voordoet, wordt de monteur in de controlekamer op de hoogte gebracht (zie voorbeeld hierboven) zodat hij het probleem handmatig kan oplossen.
Industrieel besturingssysteem
Een ICS is de integratie van hardware- en softwareapparaten via bekabelde of draadloze netwerken om kritieke industriële processen te besturen. Belangrijke toepassingen voor ICS zijn onder meer stroomvoorziening, fabricage van elektronische componenten en industriële IoT. De meeste ICS gebruiken bedrijfseigen besturingssoftware met ingebouwde netwerkbeveiligingsprotocollen.
Gedistribueerde besturingssystemen
DCS zijn geautomatiseerde besturingssystemen voor fabrieken of grote faciliteiten: ze bestaan uit meerdere regelkringen met gedistribueerde, speciale regelingen (in plaats van een centraal besturingssysteem).
DCS worden gebruikt in industriële toepassingen, b.v. B. in olie- en gasraffinaderijen, verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsystemen (HVAC), voedselverwerkende fabrieken, rioolwaterzuiveringsinstallaties en andere. Net als SCADA-systemen bestaan gedistribueerde besturingssystemen uit zowel software- als hardwarecomponenten.
Besturingsapparatuur
Afhankelijk van de toepassing zijn er vele soorten procesbesturingsapparatuur en Toegangscontrole ingezet. Zes voorbeelden van dergelijke apparaten worden behandeld in de volgende vijf paragrafen:
programmeerbare logische controllers
Programmeerbare logische controllers (PLC's) zijn draagbaar en robuust Industriële computers geprogrammeerd om een specifieke taak uit te voeren. Ze bestaan uit een CPU, invoer- en uitvoereenheden, computersoftware, voeding en een rekeenheid.
Proportioneel-integraal afgeleide controller
PID-technologieën zijn industriële besturingsapparaten waarvan de controllers proportionele, integrale en afgeleide besturingen gebruiken om een procesvariabele aan te passen aan het gewenste instelpunt.
PID's worden gebruikt om variabelen zoals temperatuur, stroming en druk in gesloten kringlopen te regelen (bijvoorbeeld in assemblagefabrieken voor auto's en rioolwaterzuiveringsinstallaties).
Industriële sensoren
Industriële sensoren zijn apparaten die fysieke prikkels zoals licht, warmte, beweging of mechanische druk detecteren en dienovereenkomstig reageren (bijvoorbeeld een waarde op een LCD-scherm weergeven, een schakelaar indrukken, enz.).
Besturingssystemen gebruiken verschillende sensoren om industriële processen te regelen door verbinding te maken met controllers. Een temperatuursensor kan bijvoorbeeld een abnormale procestemperatuur detecteren en een relais aansturen om een anders mogelijk oververhitte machine uit te schakelen.
