Automatiserad processkontroll är en integrerad del av modern industri. Automatisering gör det möjligt för tillverkare av integrerade kretsar att både minimera fel under tillverkningsprocessen och förbättra produktionseffektiviteten, och därigenom öka kvaliteten på slutprodukterna.
Styrteori och industriell automation
För att uppnå automatiserad processkontroll måste industriella processer vara exakta, förutsägbara och repeterbara. I praktiken kräver detta en regulator som övervakar en processvariabel och jämför den med ett börvärde eller referensvärde.
Skillnaden mellan värdet på processvariabeln och börvärdet (dvs. processvariabelns idealtillstånd) definieras som felsignalen. Detta skickar feedback till regulatorn för att vidta åtgärder för att få processvärdet tillbaka till det ideala börvärdet.
I grund och botten är styr- och automationsteknik (eller C&E) en gren av elektroteknik som handlar om design, utveckling och övergripande drift av hårdvaru- och mjukvaruelement för industriell processkontroll.
Vad är styrsystem?
Ett styrsystem är ett nätverk av elektriska och/eller elektromekaniska anordningar utformade för att styra beteendet hos dynamiska processsystem genom styrslingor. Det finns två huvudtyper av kontroller: öppen och sluten slinga.
I en regulator beror regulatorns korrekta åtgärd inte på värdet på processvariabeln. Till exempel, en timer som används för att slå på eller stänga av ett värmeelement är öppen, eftersom timern kommer att stänga av enheten vid en viss tidpunkt, oavsett dess temperatur.
I motsats härtill, vid styrning med sluten slinga, beror styrenhetens beteende på återkopplingssignalerna från processen.
typer av styrslingor
De huvudsakliga typerna av styrslingor som används inom industrin inkluderar övervaknings- och datainsamlingssystem (SCADA), industriella styrsystem (ICS) eller distribuerade styrsystem (DCS).
De följande tre avsnitten rapporterar mer om kontrollslingor.
Översynskontroll och dataförvärvning
SCADA hänvisar till datorapplikationer för fjärrstyrning av processer. Även om SCADA-system fungerar med proprietär programvara, kan de också innehålla hårdvarukomponenter. Hårdvarukomponenten samlar in information om en specifik process och överför den till en dator som kör relevant SCADA-programvara.
Ett sådant program loggar alla händelser till en lokal lagringsfil och övervakar kontinuerligt systemet. Om ett onormalt tillstånd uppstår meddelas ingenjören i kontrollrummet (se exempel ovan) så att han kan åtgärda problemet manuellt.
Industriellt styrsystem
En ICS är integrationen av hårdvaru- och mjukvaruenheter över trådbundna eller trådlösa nätverk för att styra kritiska industriella processer. Nyckelapplikationer för ICS inkluderar strömförsörjning, tillverkning av elektroniska komponenter och industriell IoT. De flesta ICS använder proprietär kontrollprogramvara med inbyggda nätverkssäkerhetsprotokoll.
Distribuerade styrsystem
DCS är datoriserade styrsystem för anläggningar eller stora anläggningar: de består av flera styrslingor med distribuerade, dedikerade kontroller (istället för ett centralt styrsystem).
DCS används i industriella tillämpningar, t.ex. B. i olje- och gasraffinaderier, värme-, ventilations- och luftkonditioneringssystem (HVAC), livsmedelsbearbetningsanläggningar, avloppsreningsverk och andra. Liksom SCADA-system består distribuerade styrsystem av både mjukvaru- och hårdvarukomponenter.
kontrollanordningar
Beroende på applikation, många typer av processtyrningsutrustning och åtkomstkontroll utplacerade. Sex exempel på sådana enheter behandlas i följande fem avsnitt:
programmerbara logiska styrenheter
Programmerbara logiska styrenheter (PLC) är portabla och robuste Industriella datorer programmerade för att utföra en specifik uppgift. De består av en CPU, in- och utgångsenheter, datorprogram, strömförsörjning och en rackenhet.
Proportionell-integral derivatkontroller
PID-teknologier är industriella styrenheter vars styrenheter använder proportionella, integrerade och derivativa kontroller för att justera en processvariabel till önskat börvärde.
PID används för att styra variabler som temperatur, flöde och tryck i slutna kretsar (t.ex. i bilmonteringsanläggningar och avloppsreningsverk).
Industriella sensorer
Industriella sensorer är enheter som upptäcker fysisk stimuli som ljus, värme, rörelse eller mekaniskt tryck och svarar därefter (t.ex. visa ett värde på en LCD-skärm, trycka på en strömbrytare, etc.).
Styrsystem använder en mängd olika sensorer för att reglera industriella processer genom att ansluta till styrenheter. Till exempel kan en temperatursensor detektera en onormal processtemperatur och aktivera ett relä för att stänga av en annars potentiellt överhettad maskin.
