اتوماسیون صنعتی چیست؟ در اصطلاح عامیانه، اتوماسیون صنعتی در درجه اول به فرآیند معرفی تجهیزات مکانیکی مختلف در تمام مراحل تولید برای آزادسازی نیروی کار سنتی اشاره دارد. مهمتر از آن، تکمیل سریعتر و کارآمدتر وظایف تولید را ممکن می سازد، از این رو کل فرآیند را توسعه اتوماسیون صنعتی می نامند. در حال حاضر، در صنایعی مانند نفت، مواد شیمیایی، خودروسازی و دفاع، بهبود کارایی تولید از پیشرفتهای اتوماسیون فناوری کنترل جدا نیست. امروز، وضعیت فعلی و روندهای آتی کنترل اتوماسیون صنعتی را بررسی می کنیم.
وضعیت فعلی کنترل اتوماسیون صنعتی
اتوماسیون صنعتی شامل سه جزء است: سیستم های اتوماسیون صنعتی، سخت افزار و نرم افزار. این یک فناوری جامع است که از ابزار دقیق، تئوری کنترل و فناوری رایانه برای اجرای عملیات از پیش تعیین شده با توجه به نیازهای تولید صنعتی استفاده می کند و در نتیجه به اهدافی مانند افزایش تولید، کاهش مصرف و بهبود کیفیت دست می یابد.
کنترل اتوماسیون صنعتی معاصر با استفاده از پیشرفتها در الکترونیک و ارتباطات، اساساً بر سیستمهای مبتنی بر میکروکامپیوتر{0}}متکی است. معماریهای کنترل معمولی کنونی دارای ساختار سه لایهای هستند که شامل رایانههای میزبان، کنترلکنندههای صنعتی و محرکهای میدانی است. سیستمهای کنترل اتوماسیون عمدتاً از کنترلکنندههای منطقی قابل برنامهریزی (PLC)، سیستمهای کنترل توزیعشده (DCS)، رایانههای شخصی صنعتی، و رایانههای تعبیهشده-از جمله تنظیمکنندهها و کنترلکنندههای PID-در کنار محصولات OEM استفاده میکنند.
اول، فناوری کنترل کننده قابل برنامه ریزی (PLC) نشان دهنده نسل جدیدی از دستگاه های کنترل صنعتی مبتنی بر فناوری کامپیوتر است. این یک سیستم الکترونیکی دیجیتال است که به طور خاص برای محیط های صنعتی برای انجام عملیات حسابی، کنترل ترتیبی، شمارش، زمان بندی و عملیات منطقی طراحی شده است. PLC ها به طور موثر کل فرآیند تولید محصولات و ماشین آلات را مدیریت می کنند و تسلط طولانی مدت بازار را در کنترل اتوماسیون صنعتی حفظ می کنند.
دوم، سیستمهای کنترل توزیعشده (DCS) بر اساس شبکههای ارتباطی پایه ساخته شدهاند و از معماریهای رایانهای چند سطحی، از جمله سطوح نظارت و کنترل فرآیند، تشکیل شدهاند. DCS چندین فناوری پیشرفته{2}}ارتباطات مدرن، کنترل، نمایشگر و فناوریهای رایانهای را ادغام میکند و آن را به محصولی از همگرایی چند فناوری تبدیل میکند.
سوم، با ظهور نوآوری فناوری اطلاعات، رایانه های شخصی صنعتی دارای فناوری های فیلدباس و کنترل شبکه، تکنیک های کنترل شبکه مدرن، و تجهیزات پیشرفته و فناوری های نمایشگر هستند. این با روندهای تکنولوژیک معاصر به سمت اطلاعات، دیجیتالی شدن و هوشمندی همسو است. از زمان ورود به اتوماسیون صنعتی نظامی در اوایل دهه 1990، رایانه های شخصی صنعتی به سرعت در بخش های تجاری و غیرنظامی گسترش یافته و به کاربردهای گسترده تری دست یافته اند.
PLC ها به سمت یکپارچه سازی و شبکه سازی تکامل می یابند
معرفی یکپارچه کنترلر (OCS) مسیر یکپارچه سازی PLC را روشن کرده است. در حالی که OCS از PLC ها تکامل می یابد، فقط یک PLC نیست. این PLC های سنتی را با HMI، I/O و فناوری های شبکه که به سرعت در حال پیشرفت هستند را در یک سیستم یکپارچه ادغام می کند و از رابط های ماشینی انسان- برای تسهیل عملیات کنترل اتوماسیون صنعتی استفاده می کند. هر دو برنامه کنترل PLC و برنامه نویسی HMI از پلت فرم برنامه نویسی توسعه یافته توسط HORNER استفاده می کنند. عملکرد راحت و کارآمد آن باعث شده است که بسیار مورد پسند کاربران قرار گیرد و روند یکپارچه سازی PLC به طور فزاینده ای مشهود باشد. علاوه بر این، نوآوریها در فناوری اینترنت موجب تحول در کنترل فرآیند از طریق گسترش فناوری اترنت شده است. توسعه PLC اکنون به پیشرفت های اینترنت برای تکامل به سمت شبکه متکی است. با انتقال دادهها با سرعت بالا در سیستمهای ارتباطی و افزایش ادغام عملکردهای شبکه در پایانههای کنترل، PLCها به سمت راهحلهای شبکهای پیشروی خواهند کرد.
توسعه سیستم های کنترل فیلدباس جدید
سیستمهای کنترل رایانهای که توسط فناوریهای جدید هدایت میشوند، طی چندین مرحله کلیدی تکامل یافتهاند: سیستمهای کنترل ابزار دقیق پنوماتیک پایه، سیستمهای کنترل ابزار دقیق آنالوگ واحد الکتریکی، سیستمهای کنترل دیجیتال متمرکز، و سیستمهای کنترل توزیعشده (DCS). امروزه، آنها در حال گسترش و گسترش به سمت سیستم های کنترل فیلدباس (FCS) هستند. سرزندگی آینده FCS به طور فزاینده ای قوی خواهد شد، در درجه اول به این دلیل که FCS فناوری های جدیدی مانند DCS، اترنت صنعتی و کنترل پیشرفته را ادغام می کند. فناوریهای اترنت صنعتی و فیلدباس روشهای انتقال داده بسیار قابل اعتماد، انعطافپذیر و راحت را ارائه میکنند که کاربرد گستردهتری از FCS را در تنظیمات صنعتی ممکن میسازد. سیستم های کنترل فیلدباس جدید رشد را در زمینه کنترل حفظ کرده و جایگاه مهم تری را در بازار اشغال خواهند کرد.
توسعه کنترل هوشمند
ظهور کنترل هوشمند باعث تحولات در زمینه های مختلف شده است. به عنوان یک کاربرد فناوری اطلاعات، از نظریه هوش مصنوعی، الگوریتم های یادگیری و تکنیک های پیشرفته استفاده می کند تا تجهیزات را قادر سازد تا ویژگی ها و عملکردهای خاص هوش انسانی را شبیه سازی کنند. کنترل هوشمند صنعتی، توسعه یافته از اصول هوش مصنوعی، در درجه اول در اتوماسیون چند منظوره تجهیزات مکانیکی آشکار می شود. این سیستمهای هوشمند توزیعشده باز را از طریق اترنت و فنآوریهای وب، با بهرهگیری از مجموعه پروتکلهای چهار لایه TCP/IP جهانی برای ارائه راهحلهای کنترل صنعتی بسیار ماژولار، توزیعشده و قابل استفاده مجدد، درک میکند. به عنوان مثال: سنسورهای-نسل جدید حالت جامد-و فرستندههای هوشمند به سمت کوچکسازی، دقت بالا، مصرف انرژی کم و هوشمندی در حال تکامل هستند. موقعیتدهندههای شیر هوشمند، که توسط میکروکنترلرهای بسیار یکپارچه کنترل میشوند، امکان پیکربندی تمام پارامترهای کنترل را فراهم میکنند. آنها عملکردهای تصحیح مشخصه مانند خطی، تقسیم-کنترل دامنه، درصد مساوی و باز{10}سریع را در عین دستیابی به عملکرد هوشمند، فعال میکنند. تعبیه شبکه ها، تحقق هوش را به یک روند اجتناب ناپذیر تبدیل می کند.