در دنیایی با کارایی روزافزون، تعجب آور نیست که بیشتر راحتی هایی که ما بدیهی می دانیم از طریق فرآیندهای خودکار انجام می شود. در شرایطی که اپراتورهای انسانی به حداقل توجه نیاز دارند، ماشینها وظایف مهمی مانند تجزیه و تحلیل دادهها، انجام عملیات و کار هماهنگ با یکدیگر را انجام میدهند.
در نتیجه پیشرفت در اتوماسیون صنعتی، سیستم هایی مانند SCADA با قطعاتی مانند PLC و HMI ترکیب می شوند تا بهره وری، راحتی و بهبود ایمنی در شرایط خطرناک را افزایش دهند.
امروزه، صدها تسهیلات حیاتی از سیستمهای SCADA و PLC استفاده میکنند که تقریباً همیشه HMI دارند. این فرآیندها برای مدیریت اتوماسیون و طراحی سیستم پیشرفته بسیار مهم هستند. این سیستم ها فقط بهبود خواهند یافت. انتظار می رود که استفاده از SCADA تا سال 2024 نزدیک به 7 درصد رشد کند و تولید کنندگان بیشتری از این رویکرد کارآمدتر استفاده کنند.
اما از آنجایی که برخی از این سیستمها دارای ویژگیها و عملکردهای مشابهی هستند، درک تفاوت آنها و نحوه عملکرد آنها به طور خاص برای نیازهای صنعت شما مهم است.
خرابی سریع SCADA، HMI و PLC
سیستم های اسکادا برای عملکردهای اتوماسیون صنعتی ضروری هستند. این سیستمهای پیچیده مانند رایانهها میتوانند اطلاعات را تجزیه و تحلیل کنند، دادهها را ثبت کنند و وظایف را بدون کمک زیاد انسان انجام دهند.
سیستم های کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها
کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها یا SCADA یک فرآیند کنترل خودکار است که توسط بسیاری از صنایع بزرگ برای اتوماسیون صنعتی مانند تولید، ساخت و ساز و تاسیسات مهندسی استفاده می شود.
SCADA یک سیستم دو بخشی است:
- PLC (کنترل منطقی قابل برنامه ریزی)
- RTU (واحد پایانه راه دور)
اغلب، SCADA دارای یک جزء جداگانه به نام HMI (رابط ماشین انسانی) نیز خواهد بود. به طور خلاصه، SCADA یک سیستم دارای عناصر نرم افزاری و سخت افزاری برای کنترل فرآیندها، تعامل، و نظارت و ثبت اطلاعات از طریق PLC ها و HMI ها است.
رابط ماشین انسان
HMI یک رابط کاربری یا داشبورد است که به اپراتور انسانی اجازه می دهد تا با یک ماشین تعامل داشته باشد. HMI ها در سراسر جهان در طیف گسترده ای از فناوری ها، از تلفن های هوشمند گرفته تا نیروگاه ها استفاده می شوند.
HMI ها بخشی از نرم افزار خاصی نیستند، اما برای ارتباط افراد با یک ماشین یا دستگاه استفاده می شوند. HMI ها عمدتاً برای کمک به کاربران برای درک و کنترل داده ها با لمس نوک انگشت از طریق یک دستگاه قابل ارتباط استفاده می شوند، به عنوان مثال:
- صفحه نمایش (تلویزیون، کامپیوتر یا فیلم)
- دکمه ها
- اهرم ها
- ماوس کامپیوتر
- صفحه کلید
سیستم های SCADA را می توان بدون HMI کار کرد، اگرچه HMI اغلب توصیه می شود. به طوری که اپراتورها می توانند نحوه ارتباط با سیستم را درک کنند و از هر گونه خطای که باید برطرف شود اطلاعیه دریافت کنند.
کنترلرهای قابل برنامه ریزی
کنترلکنندههای منطقی قابل برنامهریزی اغلب به عنوان ریز رایانههایی توصیف میشوند که میتوانند با اشیاء، سیستمها و ماشینهای مختلف ارتباط برقرار کنند. آنها برای کنترل و عیب یابی شبکه ها طراحی شده اند، به همین دلیل آنها جزء ضروری SCADA هستند.
این سیستم استفاده از ماشین ها را ساده می کند و در عین حال عملکردهای لازم را ارائه می دهد و در هر شرایطی که برای کنترل بسیار قابل اعتماد به اپراتور انسانی نیاز است استفاده می شود. علاوه بر این، آنها بخش پیچیده ای از اتوماسیون صنعتی هستند که بدون آن یک سیستم SCADA نمی تواند کار کند.
برخی از وظایف اصلی PLC ها در SCADA عبارتند از:
- رباتیک
- خط مونتاژ
- شمارنده
- اندازه گیری
- محاسبات
- حسگرها
- موتورها
- لامپ ها
- طرفداران
- مدار شکن
نقش مهم اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی استفاده از سیستم های کنترل چندگانه برای کارکرد ماشین ها و تجهیزات است. این امر بین بسیاری از انواع صنایع مانند کارخانه های تولیدی و سیستم های کنترل ساختمان ها، حمل و نقل و ارتباطات بسیار متفاوت است.
این نوع فرآیند قدرتمند است و با کمترین توجه اپراتورها به جای انسان از رایانه و ماشین برای کار استفاده می کند. بنابراین، برخی از مزایای اصلی سیستم های خودکار عبارتند از:
- افزایش بهره وری زیرا ماشین ها می توانند خستگی ناپذیر کار کنند
- کیفیت محصول را با تولید همان مقدار در هر بار بهبود بخشید
- کاهش هزینه های نیروی کار با جایگزینی کارگران با ماشین آلات
- با داشتن PLC و HMI که پشت سر هم کار می کنند، بازرسی های معمول را کاهش دهید
- با بیرون بردن کارگران از محیط های خطرناک ایمنی را بهبود بخشید
وقتی صحبت از آن به میان میآید، اتوماسیون یک راه عالی برای انجام رویههای مهم با حداقل دخالت انسان است. این روش اگرچه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می گیرد، قرن هاست که توسط انسان ها استفاده می شود.
تاریخچه مختصری از اتوماسیون
اگرچه شرکت خودروسازی فورد در سال 1948 اصطلاح اتوماسیون را ابداع کرد، اما این روند را می توان به مصر باستان ردیابی کرد. در واقع یکی از اولین مکانیسم های کنترل بازخورد به 270 سال قبل از میلاد برمی گردد!
در طول چند قرن بعد، بشر به دنبال راه هایی برای آسان کردن کار بود. با برداشت غذا، ساختن خانه ها و آغاز انقلاب صنعتی، صدها راه برای عملی کردن زندگی وجود داشت. در طول دهه 1800، مردم اولین ماشینهایی که به طور خودکار کار میکردند، مانند کورهها، موتورها و ترموستاتها را تجربه کردند.
با گذشت زمان به قرن بیستم، مردم به شدت از برق استفاده کردند و اتوماسیون صنعتی در نوسان کامل بود. اتوماسیون صنعتی کمی پیچیده تر از آن چیزی است که مردم سال هاست که می شناسند. کنترل و استفاده از سیستم های مختلف برای کار با تجهیزاتی مانند ماشین آلات است.
امروزه تقاضای زیادی برای محصولات، لوازم و ملزومات مانند حمل و نقل و تولید برق وجود دارد. یکی از ساده ترین راه ها برای برآورده کردن این خواسته ها استفاده از اتوماسیون صنعتی است. این سیستمهای کامل به کنترل این بخشهای اصلی زندگی کمک میکنند و به سیستمهای مؤثری مانند SCADA، PLC و HMI نیاز دارند.
چگونه SCADA، HMI و PLC با هم در اتوماسیون صنعتی کار می کنند؟
در دنیای امروز، فناوری های زیادی وجود دارد که می توان با آن همراه شد. بنابراین، اگرچه درک دقیق نحوه عملکرد سیستم پیچیده ای مانند SCADA ممکن است طاقت فرسا به نظر برسد، اما یک زنجیره ساده از اطلاعات است. به یاد داشته باشید، سیستم های اسکادا برای موارد زیر طراحی شده اند:
- فرآیندها و رویه ها را خودکار کنید
- ردیابی و تجزیه و تحلیل داده ها و خطاها
- نظارت از راه دور سایت را انجام دهید
- افزایش بهره وری و اطمینان از خروجی با کیفیت یکسان
اما SCADA، PLC و HMI چگونه با هم کار می کنند؟
SCADA به عنوان پایگاه داده متمرکزی که کل عملیات را ذخیره و کنترل می کند بهتر درک می شود. این با PLC ارتباط برقرار می کند، که نحوه اجرا و ارتباط سیستم در محیط عملیاتی است. اگر HMI وجود داشته باشد، ممکن است به شکل یک صفحه نمایش، دکمه، اهرم یا صفحه کلید باشد که به انسان اجازه می دهد با سیستم SCADA-PLC تعامل داشته باشد. برخی از نمونهها عبارتند از ماشینهای کارخانه، کامپیوترها و وسایل نقلیه.
در تولید صنعتی، HMI برای ارائه اطلاعات به اپراتور بسیار مهم است. سیستم PLC هر گونه مشکل در سیستم SCADA را شناسایی کرده و از طریق HMI به اپراتور ارائه می کند تا مشکل برطرف شود.
تاسیسات تولیدی
صنایع بی شماری وجود دارند که از سیستم های خودکار استفاده می کنند، اما برخی از محبوب ترین آنها عبارتند از:
- مواد غذایی مانند دام، غلات، کنسرو میوه و سبزیجات و بسته بندی
- نوشیدنی ها و تنباکو، مانند آب بطری، نوشابه، الکل، سیگار و سیگار برگ
- منسوجات، مانند پارچه های پوشاک، ملافه، حوله، و پارچه
- محصولات چوبی مانند الوار، تخته سه لا، روکش، کفپوش و مصالح ساختمانی خانه
به جرات می توان گفت که کالاها در سراسر جهان مورد تقاضا هستند و این به نوبه خود به این معنی است که نیاز به بهره وری بیشتر از همیشه است. برای کمک به پاسخگویی به این خواسته ها، تاسیسات تولیدی به سیستم های اتوماسیون صنعتی روی می آورند که به افزایش بهره وری و تولید مداوم محصولات با کیفیت بالا کمک می کند.
تولید برق
با افزایش مداوم مصرف برق در سراسر جهان، تقاضای زیادی برای تولید برق خودکار وجود دارد. اگرچه این امکانات باید به صورت دستی کار کنند، اما به لطف سیستم های خودکار مانند SCADA می توان خروجی بیشتری توزیع کرد.
مواد غذایی و خرده فروشی
اگر اخیراً به یک رستوران فست فود مکدونالد رفتهاید، احتمالاً متوجه جدیدترین محصول اضافه شده به فروشگاه آنها شدهاید: کیوسک سفارش. با استفاده از این سیستم سفارش خودکار صفحه نمایش لمسی، بهره وری افزایش یافته است، که به معنای زمان انتظار کمتر برای مصرف کنندگان و زمان بیشتری برای تمرکز کارمندان بر روی کارشان است.
اما مک دونالد تنها شرکتی نیست که از سیستم های خودکار استفاده می کند. در هر رستوران یا فروشگاه مواد غذایی، می توانید نمونه هایی از این سیستم ها را بیابید، به عنوان مثال:
- سیستم های تسمه نقاله
- گزینه های خرید آنلاین
- ماشین های خود چک
- تحویل هواپیماهای بدون سرنشین
نمونه بارز دیگر سیستم اسکادا در خرده فروشی، بانکداری خودکار است. به لطف دستگاه های خودپرداز، مردم می توانند در هر زمان وجه نقد خود را از حساب های جاری خود برداشت کنند. این سیستم ها از SCADA، PLC و HMI برای کار با هم استفاده می کنند.
سیستم های سفر و حمل و نقل
اپراتورها هنگام کنترل و نظارت بر رویه های حمل و نقل به شدت به سیستم های خودکار متکی هستند، به عنوان مثال:
- هواپیماها
- کنترل ترافیک هوایی
- کشتی های هدایت کننده
- قطارها
- انحرافات مکانیکی
- ردیاب ها و دستگاه های GPS
- چراغ های زمان بندی شده در تقاطع ها
اپراتور از HMI استفاده خواهد کرد که می تواند ترکیبی از صفحه نمایش، اهرم، دکمه و صفحه کلید باشد.
نتیجه گیری
اتوماسیون صنعتی روش کار دنیا را تغییر می دهد. بیش از هر زمان دیگری، ماشینها قادر به دستکاری و پردازش دادهها برای افزایش بهرهوری، کاهش هزینههای نیروی کار و کاهش تعامل انسانی هستند تا خروجی یکسان باشد.