Automatyka przemysłowa to złożona, dynamiczna i fascynująca dziedzina technologii.
Wstęp
W dzisiejszym świecie automatyka przemysłowa jest praktycznie wszechobecna. Zautomatyzowane systemy umożliwiają produkcję, inżynierię, budownictwo, wytwarzanie energii i inne procesy w rdzeniu gospodarki w celu poprawy wydajności i produktywności. Obecnie automatyka przemysłowa przechodzi nową falę znaczącego rozwoju, napędzaną innowacyjnymi technologiami, takimi jak sztuczna inteligencja (AI), przetwarzanie w chmurze, duże zbiory danych i Internet rzeczy (IoT).
Czym jest automatyka przemysłowa?
Automatyka przemysłowa odnosi się do stosowania zautomatyzowanych elementów sterujących, takich jak programowalne sterowniki logiczne (PLC) i zdalne terminale (RTU). Pomagają one kontrolować procesy przemysłowe i maszyny, zastępując ręczną interwencję i niebezpieczne zautomatyzowane operacje montażowe.
Automatyka przemysłowa składa się z szeregu zsynchronizowanych komponentów. Realizuje takie funkcje jak sterowanie, wykrywanie, nadzór i monitorowanie procesów przemysłowych.
Funkcjonalnie automatyka przemysłowa obejmuje poziom-obiegu (czujniki i siłowniki), poziom-sterowania, nadzór, poziom-kontroli produkcji (SCADA) oraz poziom informacji i przedsiębiorstwa-(MES i ERP).
Elementy automatycznego sterowania
PLC - Programowalny sterownik logiczny
Sterownik PLC to komputer-cyfrowy klasy przemysłowej przeznaczony do wykonywania funkcji sterujących, szczególnie w zastosowaniach przemysłowych.
Programowalny sterownik logiczny to urządzenie elektroniczne służące do sterowania procesami. Składa się z jednostki centralnej; urządzenia wejściowe i wyjściowe, zasilacze, moduły komunikacyjne i redundancyjne. Sterownik PLC jest wstępnie-programowany zgodnie z jego zastosowaniem i uruchamiany. Sterownik PLC odbiera dane wejściowe z obiektu, przetwarza je zgodnie z ukończonym programowaniem i wysyła polecenia do urządzeń obiektowych. Może także odbierać polecenia od operatorów instalacji za pośrednictwem SCADA i wydawać polecenia do urządzeń obiektowych. Funkcje sterownika PLC różnią się w zależności od producenta, ale podstawowa architektura pozostaje taka sama.
RTU - Zdalny terminal końcowy
RTU oznacza zdalny moduł terminala. RTU to urządzenie sterujące zwykle instalowane w zdalnej lokalizacji jako część większego systemu. Podstawowym celem RTU jest monitorowanie i sterowanie urządzeniami obiektowymi, takimi jak zawory, siłowniki, czujniki itp. RTU są istotnym elementem systemów nadzoru i gromadzenia danych (SCADA), służąc jako interfejs pomiędzy sterowaniem SCADA a procesami fizycznymi.
Jednostka RTU składa się z panelu sprzętowego, w którym mieści się jeden lub więcej modułów wejścia/wyjścia (I/O). Najważniejszymi elementami jednostki RTU są jednostka centralna (CPU), zasilacz, porty komunikacyjne i fizyczne wejścia/wyjścia.
DCS - Rozproszony system sterowania
DCS (Distributed Control System) przeznaczony jest do zarządzania bardziej złożonymi i rozległymi geograficznie procesami przemysłowymi. Cały proces przemysłowy jest podzielony na odrębne strefy kontrolne, z których każda jest kontrolowana przez dedykowane, autonomiczne sterowniki. Urządzenia polowe komunikują się ze sterownikami w określonych strefach kontrolnych. Sterowniki te są połączone ze sobą-szybką siecią komunikacyjną i podłączone do komputera inżynieryjnego, na którym realizowane jest ogólne sterowanie, monitorowanie, rejestrowanie danych i funkcje alarmowe. W rozproszonym systemie sterowania decyzje dotyczące sterowania są podejmowane przez operatorów instalacji, a nie przez samych kontrolerów. DCS to wstępnie-zaprojektowane rozwiązanie, które wymaga konfiguracji, a nie programowania (jak sterownik PLC).
PAC - Programowalny sterownik logiczny
PAC można uznać za kombinację sterownika PLC, RTU, DCS i komputera PC. Posiada możliwości sterowania dyskretnego sterownika PLC, możliwości wielozadaniowości i przechowywania danych komputera PC, wieloprotokołową komunikację i możliwości zdalnej obsługi jednostki RTU oraz ogromne możliwości przetwarzania we/wy systemu DCS.
SCADA - System kontroli nadzorczej i gromadzenia danych
System kontroli nadzorczej i gromadzenia danych (SCADA) to interfejs oprogramowania, który umożliwia operatorom instalacji łatwe sterowanie i monitorowanie różnych urządzeń w środowiskach przemysłowych/zakładowych. Dodatkowo dokonuje akwizycji danych. Operatorzy mogą monitorować parametry za pośrednictwem PLC/SCADA i wydawać polecenia urządzeniom obiektowym. SCADA nie może komunikować się bezpośrednio z urządzeniami terenowymi; można tego dokonać jedynie poprzez sterowniki PLC. Wszystkie dane z pola trafiają do modułów we/wy sterownika PLC i są przechowywane w określonych lokalizacjach pamięci lub rejestrach. Z kolei SCADA odczytuje lub zapisuje w tych lokalizacjach pamięci. Cała logika sterowania jest przechowywana w PLC, a nie w SCADA.