Industrielle automationskontrolsystemer er en uundværlig del af moderne industriel produktion. De bruger forskellige sensorer, aktuatorer, controllere og andre enheder til at opnå realtidsovervågning, automatisk kontrol og optimeret styring af produktionsprocesser. Med den kontinuerlige udvikling af teknologi er typerne af industrielle automationskontrolsystemer blevet stadig mere forskellige og sofistikerede. Denne artikel vil give et detaljeret overblik over flere hovedtyper af industrielle automationskontrolsystemer, herunder centraliserede kontrolsystemer, distribuerede kontrolsystemer, fieldbus-kontrolsystemer, industrielle Ethernet-kontrolsystemer, programmerbar logisk controller (PLC) kontrolsystemer og computer-integrerede produktionssystemer (CIMS).
1. Centraliserede kontrolsystemer
Et centraliseret kontrolsystem er et kontrolsystem, der koncentrerer alle styreenheder i et enkelt kontrolrum. Den primære fordel ved dette system er dets lette administration og vedligeholdelse, da det muliggør centraliseret behandling af forskellige styresignaler og data. Et centraliseret kontrolsystem består typisk af følgende komponenter:
1.1 Controller:Controlleren er kernen i det centraliserede kontrolsystem, ansvarlig for at modtage sensorsignaler, behandle data, træffe beslutninger og derefter sende kontrolinstruktioner til aktuatorer.
1.2 Operatørstation:Operatørstationen fungerer som grænsefladen mellem operatører og styresystemet, typisk inkluderende enheder såsom skærme, tastaturer og mus. Operatører kan overvåge produktionsprocesser, justere kontrolparametre og se alarmoplysninger gennem operatørstationen.
1.3 Sensorer og aktuatorer:Sensorer er ansvarlige for at indsamle forskellige fysiske mængder under produktionsprocessen, såsom temperatur, tryk og flow, og konvertere disse signaler til elektriske signaler, der skal sendes til controlleren. Aktuatorer justerer til gengæld produktionsprocessen i henhold til regulatorens instruktioner, såsom åbning eller lukning af ventiler og regulering af motorhastighed.
1.4 Datakommunikationsnetværk:Datakommunikationsnetværket fungerer som forbindelsesleddet, der forbinder controllere, operatørstationer, sensorer og aktuatorer, ansvarlige for at transmittere forskellige styresignaler og data.
2. Distribueret kontrolsystem
Et distribueret kontrolsystem er et kontrolsystem, der fordeler kontrolenheder på tværs af forskellige produktionsstadier. De primære fordele ved dette system er forbedret systempålidelighed og fleksibilitet, hvilket muliggør skræddersyet styring skræddersyet til forskellige produktionsstadier. Et distribueret kontrolsystem består typisk af følgende komponenter:
2.1 Kontrolnoder:Kontrolknudepunkter er de grundlæggende enheder i et distribueret kontrolsystem, ansvarlige for at behandle kontrolopgaver på deres respektive knudepunkter. Hver kontrolknude indbefatter typisk en mikroprocessor, input/output-grænseflader og kommunikationsgrænseflader.
2.2 Kommunikationsnetværk:Kommunikationsnetværk fungerer som forbindelsesleddet, der forbinder kontrolknudepunkter, ansvarlige for transmission af styresignaler og data. Fælles kommunikationsnetværk omfatter fieldbus og industrielt Ethernet.
2.3 Menneskelige-maskinegrænsefladeenheder:Menneskelige-maskinegrænsefladeenheder fungerer som grænsefladen mellem operatører og kontrolsystemet og kan omfatte berøringsskærme, tastaturer, mus osv.
2.4 Database og server:Databasen og serveren bruges til at lagre og administrere forskellige data fra produktionsprocessen, såsom udstyrsstatus, produktionsdata, alarminformation mv.
3. Fieldbus kontrolsystem
Et feltbusstyringssystem er et distribueret styresystem baseret på fieldbusteknologi. En fieldbus er et kommunikationsnetværk, der bruges til at forbinde feltenheder (såsom sensorer, aktuatorer, kontrolknudepunkter osv.), med høj realtidsydelse, pålidelighed og omkostningseffektivitet-. Almindelige feltbusteknologier omfatter Profibus, Modbus og CAN.
3.1 Markenheder:Feltenheder er de grundlæggende enheder i et fieldbus-kontrolsystem, herunder sensorer, aktuatorer og styreknuder.
3.2 Feltbusgrænseflade:Et feltbusinterface er en enhed, der forbinder feltenheder til feltbussen, ansvarlig for at konvertere feltenhedssignaler til feltbussignaler.
3.3 Fieldbus-netværk:Et feltbusnetværk er et kommunikationsnetværk, der forbinder forskellige feltenheder, ansvarlige for at sende styresignaler og data.
3.4 Controllere og operatørstationer:Controllere og operatørstationer ligner distribuerede kontrolsystemer, der er ansvarlige for behandling af kontrolopgaver og menneskelig-maskineinteraktion.
4. Industrielt Ethernet kontrolsystem
Et industrielt Ethernet-kontrolsystem er et distribueret kontrolsystem baseret på Ethernet-teknologi. Ethernet er en meget brugt kommunikationsteknologi i computernetværk, kendetegnet ved høje transmissionshastigheder, stor båndbredde og god kompatibilitet. Et industrielt Ethernet-kontrolsystem består typisk af følgende komponenter:
4.1 Industrielle Ethernet-enheder:Industrielle Ethernet-enheder omfatter industrielle Ethernet-switche, industrielle Ethernet-adaptere og industrielle Ethernet-grænseflader.
4.2 Styreknuder og feltenheder:Kontrolknudepunkter og feltenheder ligner dem i et distribueret kontrolsystem, der er ansvarlige for behandling af kontrolopgaver og indsamling af produktionsdata.
4.3 Ethernet kommunikationsnetværk:Ethernet-kommunikationsnetværket er kommunikationsnetværket, der forbinder alle kontrolnoder og feltenheder, ansvarligt for at transmittere styresignaler og data.
4.4 Controllere og operatørstationer:Controllere og operatørstationer ligner distribuerede kontrolsystemer, der er ansvarlige for behandling af kontrolopgaver og menneskelig-maskineinteraktion.
5. Programmerbar Logic Controller (PLC) styresystem
En PLC (Programmable Logic Controller) er en computer, der er specielt designet til industrielle kontrolapplikationer. PLC'er har fleksibel programmering, høj pålidelighed og nem udvidelse og er meget udbredt i forskellige industrielle automationskontrolsystemer. Et PLC-styringssystem består typisk af følgende komponenter:
5.1 PLC:PLC'en er kernen i PLC-kontrolsystemet, ansvarlig for at modtage sensorsignaler, behandle data, træffe beslutninger og derefter sende styrekommandoer til aktuatorer.
5.2 Input/outputmoduler:Input/output-moduler er enheder, der forbinder PLC'en med feltenheder, ansvarlige for at konvertere sensorsignaler til signaler, der kan genkendes af PLC'en, eller konvertere PLC'ens styrekommandoer til signaler, der kan genkendes af aktuatorer.