בתהליך תכנון מערכות התומכות במשימות ייצור, נלקחים בחשבון ניואנסים תפעוליים רבים. כל מתחם הוא אינדיבידואלי, אך עקרונות היישום שלו מבוססים על מערכת בסיסית של דרישות. המערכת חייבת להיות יעילה, אמינה, פונקציונלית ויחד עם זאת ארגונומית. החיבור בין החלק הטכני הישיר של התמיכה בייצור ומשימות הניהול מיושם על ידי בקרים לאוטומציה של תהליכים. הם מרכזים מידע המגיע מתחומים טכנולוגיים שונים, שהוא הבסיס לקבלת החלטות מסוימות.
סיווג של בקרים לפי אפליקציה
כמעט כל ארגון מודרני משתמש במערכות במידה מסוימת כדי להפוך תהליכי עבודה לאוטומטיים. יתר על כן, אופי הפונקציות המשרתות יכול להיות שונה לחלוטין. כך, בתחום התעשייה הכימית, ציוד הניתן לתכנות שולט במינון, אספקת כמויות של חומרים בתפזורת ונוזלים באמצעות בקרים, מנטר תכונות של חומרים שונים באמצעות חיישנים וכו'. במגזר השירותים של ארגוני התחבורה, הדגשנעשה על בקרה של ציוד כוח, ככלל, טעינה ופריקה. גם בקרים אוניברסליים לאוטומציה של מערכות אוורור, חימום ואספקת מים נפוצים. מדובר בקבוצת מערכות המנהלות שירותים בארגונים בתחומים שונים. לעומת זאת, ישנם תחומים מאוד מיוחדים בהם יש צורך לפתח מערכות בודדות לצרכים ספציפיים. אזורים אלה כוללים את תעשיית הנפט ומפעלי מתכות.
איך בקרים עובדים
בקר תעשייתי הוא מיקרו-מעבד, המספק חומרה ותוכנה. החלק הראשון, למעשה, משרת את הפעולה הפיזית של המערכת, בהתבסס על תוכנית ביצוע המשימות המקוננות. היבט חשוב בכל תצורה מסוג זה הוא התשתית הרגולטורית. כלומר, בסיס התוכנה אחראי על קבלת החלטות מסוימות, אך בעתיד, האותות המתקבלים נשלחים לנקודות הפקודות שניתנו ישירות לציוד העבודה. לפיכך, בקרי אוטומציה שולטים במכונות, קווי מסועים, מתקני חשמל טכניים וכו'.
עוד מרכיב לא פחות חשוב בתשתית הבקרה הכוללת הם חיישנים ומחוונים, המבוססים על האינדיקטורים שלהם מפתח הבקר החלטות או שרשראות אסטרטגיות הקובעות את מצבי הפעולה של הציוד. אלה יכולים להיות חיישנים שמעריכים את מצבם של המכשירים והיחידות המטופליםחומרים, פרמטרי מיקרו אקלים בחדר הייצור ומאפיינים נוספים.
ארכיטקטורות של בקרי אוטומציה
תחת הארכיטקטורה של הבקר מובנת סט של רכיבים, שבגללם מיושמת הפונקציה של שליטה באוטומציה. ככלל, התצורה הארכיטקטונית מניחה נוכחות של מעבד, ממשקי רשת, התקן אחסון ומערכות I/O במתחם. זוהי חבילה בסיסית, אך בהתאם לצרכים של פרויקט מסוים, ההרכב והמאפיינים של חלקים בודדים עשויים להשתנות. בקרים מורכבים לאוטומציה נקראים מודולריים. אם הארכיטקטורה הפשוטה המסורתית היא בלוק מאוחד עם הרכב טיפוסי של אלמנטים פונקציונליים שאינם זמינים לשינוי על ידי המפעיל, אז במודלים אדריכליים מורכבים מיושמת תצורה מודולרית מרובת רכיבים. זה מאפשר לא רק תחזוקה של יחידה סגורה אחת, אלא גם כל מודול בנפרד. כעת כדאי לשקול את החלקים הבודדים של הארכיטקטורה ביתר פירוט.
מגוון מודולי ארכיטקטורה
ההתקן המודולרי הבסיסי מיוצג על ידי מיקרו-מעבד. זה תלוי בכוח שלו כמה מורכבות יכולות להיות המשימות שנפתרו על ידי בקר מסוים. גם התקן האחסון חשוב. ניתן לשלב אותו במערכת ללא אפשרות לשינוי נוסף. אבל לרוב נעשה שימוש במודולי זיכרון פלאש חיצוניים, אותם ניתן לשנותבהתאם למשימות הנוכחיות. התקני I/O אחראים במידה רבה לפעולות שמבצעים בקרי אוטומציה תעשייתית. דרך הערוצים הללו, המעבד מקבל מידע לעיבוד ומוציא עוד את הפקודות המתאימות. במתחמים מודרניים, מודולי ממשק משחקים תפקיד חשוב יותר ויותר, שבו תלויות יכולות התקשורת של הבקר.
מאפיינים עיקריים של מודול המעבד
כאשר מפתחים מערכת בקרה, חשוב במיוחד לקחת בחשבון את המאפיינים והיכולות הבסיסיות של המיקרו-מעבד. באשר לפרמטרי ההפעלה העיקריים של מודול זה, הם כוללים תדר שעון, עומק סיביות, תקופות ביצוע משימות, זיכרון וכו'. אבל אפילו מאפיינים אלה לא תמיד הופכים מכריעים, שכן הביצועים של מיקרו-מעבדים מודרניים אפילו תקציביים מספיקים לשירות רוב את תהליכי הייצור. חשוב הרבה יותר לקבוע את יכולות התקשורת והפונקציות שמבצעים בקרים כדי להפוך את עבודת הארגון לאוטומטית. בפרט, על פי הדרישות, מפעילים שמים את היכולת לעבוד עם מגוון רחב של ערוצי רשת, ממשקים ושפות תכנות מלכתחילה. בנפרד, ראוי לציין את היכולת לחבר התקני תצוגה, פקדים, צגים מודרניים ורכיבים נוספים.
פאנל מפעילים
ללא קשר למאפייני המילוי של הבקר, כדי לשלוט בפונקציות שלו, יש לספק תחנת מפעיל עם ממסר מתאים. כלפי חוץ, מכשירים כאלה דומים קטןמחשב המסופק עם התקני קלט ופלט, חיישני תהליך ותצוגה. הבקרים הפשוטים ביותר לאוטומציה תעשייתית מספקים אפשרות לתכנות דרך פאנל זה. יתר על כן, תכנות יכול להיות הגדרות אלמנטריות עבור פקודות ברמת הכניסה. מסופי המפעיל המתוחכמים ביותר מבצעים גם אבחון עצמי וכיול עצמי.
ספקי כוח אוטומציה
הטווח הממוצע של מתחים המספקים בקרים תעשייתיים הוא בטווח של 12-48 V. המקור הוא בדרך כלל רשת מקומית של 220V. יחד עם זאת, אספקת החשמל לא תמיד נמצאת בסמיכות לציוד המטופל. לדוגמה, אם משתמשים בבקרים לאוטומציה של בית דוודים בייצור רב-שלבי מתכתי, אזי רשת חשמל מבוזרת יכולה להיות במרחק שווה ממספר צרכני אנרגיה. כלומר, מעגל אחד ישמש את הדוד למתכות רכות, והשני למתכות קשות. במקביל, המתח בקווים יכול גם להשתנות.
מסקנה
מערכות אוטומציה של זרימת עבודה הופכות יותר ויותר לחלק מהתשתית של ארגונים מודרניים. בהתאם, גם בקרים למערכות אוטומציה בשינויים שונים נמצאים בשימוש נרחב. כשלעצמה, תחזוקה של מכשיר כזה אינה דורשת עלויות מיוחדות. הקשיים העיקריים בעבודה עם ציוד זה נוגעים לאיכות התכנותואופטימיזציה של פריסת התצורה. אבל במקביל, כדי לפשט את פונקציות המפעיל, מודולים המניחים תצורה עצמית בהתאם לנתונים העיקריים שהזין המשתמש הופכים פופולריים יותר ויותר.
