W procesie projektowania systemów obsługujących zadania produkcyjne bierze się pod uwagę wiele niuansów operacyjnych. Każdy kompleks jest indywidualny, ale zasady jego realizacji oparte są na podstawowym zestawie wymagań. System musi być wydajny, niezawodny, funkcjonalny i jednocześnie ergonomiczny. Połączenie bezpośrednio technicznej części wsparcia produkcji z zadaniami zarządzania realizowane jest przez sterowniki do automatyzacji procesów. Koncentrują informacje pochodzące z różnych obszarów technologicznych, co jest podstawą do podejmowania określonych decyzji.
Klasyfikacja kontrolerów według aplikacji
Praktycznie każde nowoczesne przedsiębiorstwo wykorzystuje do pewnego stopnia systemy do automatyzacji procesów pracy. Co więcej, charakter obsługiwanych funkcji może być zupełnie inny. Tak więc w branży chemicznej urządzenia programowalne sterują dozowaniem, dostarczają objętości materiałów sypkich i płynnych za pomocą sterowników, monitorują właściwości różnych substancji za pomocą czujników itp. W sektorze usług organizacji transportowych naciskodbywa się na kontroli urządzeń energetycznych, z reguły załadunku i rozładunku. Powszechne są również sterowniki uniwersalne do automatyzacji systemów wentylacji, ogrzewania i zaopatrzenia w wodę. To grupa systemów do zarządzania mediami w przedsiębiorstwach z różnych dziedzin. I odwrotnie, istnieją wysoce wyspecjalizowane obszary, w których konieczne jest rozwijanie indywidualnych systemów pod konkretne potrzeby. Obszary te obejmują przemysł naftowy i zakłady metalurgiczne.
Jak działają kontrolery
Kontroler przemysłowy to mikroprocesor, który zapewnia sprzęt i oprogramowanie. Pierwsza część w rzeczywistości służy fizycznej obsłudze systemu w oparciu o zagnieżdżony program do wykonywania zadań. Ważnym aspektem każdej konfiguracji tego typu jest infrastruktura regulacyjna. Oznacza to, że za podejmowanie określonych decyzji odpowiedzialna jest baza oprogramowania, ale w przyszłości odebrane sygnały trafiają do punktów poleceń przekazywanych bezpośrednio do działającego sprzętu. Tym samym sterowniki automatyki sterują maszynami, liniami transportowymi, obiektami technicznymi energetycznymi itp.
Kolejnym nie mniej ważnym elementem całej infrastruktury sterowania są czujniki i wskaźniki, na podstawie których kontroler opracowuje decyzje lub łańcuchy strategiczne określające tryby pracy sprzętu. Mogą to być czujniki oceniające stan serwisowanych urządzeń i jednostekmateriały, parametry mikroklimatu w hali produkcyjnej i inne cechy.
Architektury sterowników automatyki
Pod architekturą sterownika rozumie się zestaw komponentów, dzięki którym realizowana jest funkcja sterowania automatyką. Z reguły konfiguracja architektoniczna zakłada obecność w kompleksie procesora, interfejsów sieciowych, urządzenia pamięci masowej i systemów I/O. Jest to pakiet podstawowy, ale w zależności od potrzeb konkretnego projektu skład i charakterystyka poszczególnych części może się różnić. Złożone sterowniki do automatyki nazywane są modułowymi. Jeżeli tradycyjna prosta architektura jest zunifikowanym blokiem z typową kompozycją elementów funkcjonalnych, które nie są dostępne do zmiany przez operatora, to w złożonych modelach architektonicznych implementowana jest wieloskładnikowa konfiguracja modułowa. Pozwala na konserwację nie tylko pojedynczej jednostki zamkniętej, ale również każdego modułu z osobna. Teraz warto dokładniej przyjrzeć się poszczególnym częściom architektury.
Odmiany modułów architektury
Podstawowe urządzenie modułowe jest reprezentowane przez mikroprocesor. Od jego mocy zależy, jak złożone mogą być zadania rozwiązywane przez danego kontrolera. Ważna jest również pamięć masowa. Można go zintegrować z systemem bez możliwości dalszej modyfikacji. Najczęściej jednak używane są zewnętrzne moduły pamięci flash, które można wymienić ww zależności od bieżących zadań. Za działania podejmowane przez sterowniki automatyki przemysłowej w dużej mierze odpowiadają urządzenia I/O. Za pośrednictwem tych kanałów procesor otrzymuje informacje do przetworzenia, a następnie wydaje odpowiednie polecenia. W nowoczesnych kompleksach coraz większą rolę odgrywają moduły interfejsów, od których zależą możliwości komunikacyjne sterownika.
Główne cechy modułu procesora
Przy opracowywaniu systemu sterowania szczególnie ważne jest uwzględnienie podstawowych cech i możliwości mikroprocesora. Główne parametry pracy tego modułu to między innymi częstotliwość taktowania, głębia bitowa, okresy wykonywania zadań, pamięć itp. Jednak nawet te cechy nie zawsze są decydujące, ponieważ wydajność nowoczesnych, nawet budżetowych mikroprocesorów jest wystarczająca do obsługi większości procesy produkcyjne. O wiele ważniejsze jest określenie możliwości komunikacyjnych i funkcji, jakie pełnią kontrolery w celu automatyzacji pracy przedsiębiorstwa. W szczególności, zgodnie z wymaganiami, operatorzy stawiają na pierwszym miejscu możliwość pracy z szeroką gamą kanałów sieciowych, interfejsów i języków programowania. Osobno warto zwrócić uwagę na możliwość podłączenia urządzeń wyświetlających, elementów sterujących, nowoczesnych wyświetlaczy i innych komponentów.
Panel operatora
Niezależnie od charakterystyki wypełnienia sterownika, aby sterować jego funkcjami, należy zapewnić stanowisko operatorskie z odpowiednim przekaźnikiem. Zewnętrznie takie urządzenia przypominają małekomputer wyposażony w urządzenia wejściowe i wyjściowe, czujniki procesowe i wyświetlacz. Najprostsze sterowniki automatyki przemysłowej zapewniają możliwość programowania za pośrednictwem tego panelu. Co więcej, programowanie może oznaczać podstawowe ustawienia poleceń poziomu podstawowego. Najbardziej zaawansowane terminale operatorskie wykonują również autodiagnostykę i autokalibrację.
Zasilacze automatyczne
Średni zakres napięć zasilających sterowniki przemysłowe mieści się w zakresie 12-48 V. Źródłem jest zwykle lokalna sieć 220V. Jednocześnie zasilacz nie zawsze znajduje się w bliskiej odległości od serwisowanego sprzętu. Na przykład, jeśli sterowniki są wykorzystywane do automatyzacji kotłowni w hutniczej wieloetapowej produkcji, to rozproszona sieć energetyczna może znajdować się w równej odległości od kilku odbiorców energii. Oznacza to, że jeden obwód będzie obsługiwał kocioł do miękkich metali, a drugi do twardych. W tym samym czasie napięcie w liniach również może się zmieniać.
Wniosek
Systemy automatyzacji przepływu pracy coraz częściej stają się częścią infrastruktury nowoczesnych przedsiębiorstw. W związku z tym szeroko stosowane są również sterowniki układów automatyki w różnych modyfikacjach. Sama konserwacja takiego urządzenia nie wymaga specjalnych kosztów. Główne trudności w pracy z tym sprzętem dotyczą jakości programowaniai optymalizacja układu konfiguracji. Ale jednocześnie, aby uprościć funkcje operatorskie, coraz popularniejsze stają się moduły, które zakładają samokonfigurację według głównych danych wprowadzanych przez użytkownika.
