Pidevalt kasvava efektiivsusega maailmas ei ole üllatav tõdeda, et enamik meie jaoks iseenesestmõistetavatest mugavustest saavutatakse automatiseeritud protsesside kaudu. Kuna inimoperaatorid nõuavad minimaalset tähelepanu, täidavad masinad olulisi ülesandeid, nagu andmete analüüsimine, toimingute tegemine ja üksteisega kooskõlastatud töö.
Tööstuse automatiseerimise edusammude tulemusena kombineeritakse selliseid süsteeme nagu SCADA selliste komponentidega nagu PLC-d ja HMI-d, et suurendada tootlikkust, mugavust ja ohutust ohtlikes tingimustes.
Tänapäeval kasutavad sajad kriitilised rajatised SCADA- ja PLC-süsteeme, millel on peaaegu alati HMI-d. need protsessid on automatiseerimise ja täiustatud süsteemikujunduse käsitlemisel kriitilise tähtsusega. Need süsteemid ainult paranevad. Eeldatakse, et SCADA kasutamine kasvab 2024. aastaks ligi 7 protsenti, kusjuures üha rohkem tootjaid võtab selle tõhusama lähenemisviisi kasutusele.
Kuid kuna mõnel neist süsteemidest on sarnased omadused ja funktsionaalsus, on oluline mõista, kuidas need erinevad ja kuidas need konkreetselt teie valdkonna vajadustele vastavad toimivad.
SCADA, HMI-de ja PLC-de kiire rike
SCADA süsteemid on vajalikud tööstusautomaatika funktsioonide jaoks. Nagu arvutid, suudavad need keerulised süsteemid analüüsida teavet, salvestada andmeid ja täita ülesandeid ilma suurema inimabita.
Järelevalvekontrolli ja andmehõivesüsteemid
Supervisory Control and Data Acquisition ehk SCADA on automatiseeritud juhtimisprotsess, mida kasutavad paljud suured tööstused tööstuse automatiseerimiseks, nagu tootmine, ehitus ja insenerirajatised.
SCADA on kaheosaline süsteem:
- PLC (programmeeritav loogikajuhtimine)
- RTU (kaugterminalseade)
Sageli on SCADA-l ka eraldi komponent, mida nimetatakse HMI-ks (Human Machine Interface). Lühidalt öeldes on SCADA süsteem, mis sisaldab nii tarkvara kui ka riistvara elemente protsesside juhtimiseks, suhtlemiseks ning andmete jälgimiseks ja logimiseks PLC-de ja HMI-de kaudu.
Inimmasina liides
HMI on kasutajaliides või armatuurlaud, mis võimaldab inimoperaatoril masinaga suhelda. HMI-sid kasutatakse kogu maailmas paljudes tehnoloogiates, nutitelefonidest elektrijaamadeni.
HMI-d ei ole osa konkreetsest tarkvarast, vaid neid kasutatakse inimeste suhtlemiseks masina või seadmega. HMI-sid kasutatakse peamiselt selleks, et aidata kasutajatel andmeid mõista ja hallata sõrmeotsa puudutusega edastatava seadme kaudu, näiteks:
- ekraan (telekas, arvuti või film)
- Nupud
- Kangid
- Arvuti hiir
- Klaviatuur
SCADA süsteeme saab kasutada ka ilma HMI-ta, kuigi sageli soovitatakse kasutada HMI-d. et operaatorid saaksid aru, kuidas süsteemiga suhelda ja saada teateid kõigist lahendamist vajavatest vigadest.
Programmeeritavad kontrollerid
Programmeeritavaid loogikakontrollereid kirjeldatakse sageli kui mikroarvuteid, mis suudavad suhelda erinevate objektide, süsteemide ja masinatega. Need on loodud võrkude juhtimiseks ja tõrkeotsinguks, mistõttu on need SCADA vajalik komponent.
Süsteem lihtsustab masinate kasutamist, pakkudes samas vajalikku funktsionaalsust ja seda kasutatakse igas olukorras, kus ülimalt töökindlaks juhtimiseks on vaja inimoperaatorit. Lisaks on need tööstusautomaatika keerukas osa, ilma milleta ei saa SCADA-süsteem toimida.
Mõned SCADA PLC-de põhifunktsioonid hõlmavad järgmist:
- Robootika
- koosteliin
- Loendur
- Mõõtmine
- Arvutamine
- Andurid
- Mootorid
- Lambid
- Fännid
- Kaitselüliti
Tööstusautomaatika oluline roll
Tööstusautomaatika on mitme juhtimissüsteemi kasutamine masinate ja seadmete käitamiseks. See erineb väga erinevat tüüpi tööstusharudes, nagu tootmisettevõtted ja hoonete, transpordi ja side juhtimissüsteemid.
Seda tüüpi protsess on võimas ja kasutab inimeste asemel töötamiseks arvuteid ja masinaid, pöörates operaatoritele minimaalset tähelepanu. Seetõttu on mõned automatiseeritud süsteemide peamised eelised järgmised:
- Suurenenud tootlikkus, kuna masinad saavad väsimatult töötada
- Parandage toote kvaliteeti, tootes iga kord sama koguse
- Vähendage tööjõukulusid, asendades töötajad masinatega
- Vähendage rutiinseid ülevaatusi, kui PLC-d ja HMI-d töötavad koos
- Parandage ohutust, viies töötajad ohtlikust keskkonnast välja
Kui asi puudutab, siis automatiseerimine on suurepärane viis oluliste protseduuride teostamiseks minimaalse inimese sekkumisega. Kuigi seda meetodit kasutatakse erinevates vormides, on inimesed seda sajandeid kasutanud.
Automatiseerimise lühiajalugu
Kuigi Ford Motor Company lõi termini "automaatika" 1948. aastal, võib protsessi alguse saada juba Vana-Egiptusest. Tegelikult pärineb üks esimesi tagasiside kontrolli mehhanisme aastast 270 eKr!
Järgmise paari sajandi jooksul otsis inimkond viise, kuidas tööd lihtsamaks muuta. Toidu koristamisega, majade ehitamisega ja tööstusrevolutsiooniga avanes sadu võimalusi elu praktilisemaks muutmiseks. 1800. aastate jooksul kogesid inimesed esimesi automaatselt käitatavaid masinaid, nagu ahjud, mootorid ja termostaadid.
Kui aeg hüppas 20. sajandisse, hakkasid inimesed elektrit intensiivselt kasutama ja tööstusautomaatika oli täies hoos. Tööstusautomaatika on veidi keerulisem kui automaatika, mida inimesed on aastaid tundnud; see on erinevate süsteemide juhtimine ja kasutamine seadmete, näiteks masinate käitamiseks.
Tänapäeval on suur nõudlus toodete, tarvikute ja vajalike asjade, nagu transport ja elektritootmine, järele. Üks lihtsamaid viise nende nõudmiste täitmiseks on tööstusautomaatika kasutamine. Need terviklikud süsteemid aitavad juhtida neid olulisi eluosi ja need nõuavad tõhusaid süsteeme, nagu SCADA, PLC ja HMI.
Kuidas SCADA, HMI ja PLC töötavad koos tööstusautomaatikas?
Tänapäeva maailmas on nii palju tehnoloogiat, millega sammu pidada. Ehkki sellise keeruka süsteemi, nagu SCADA, toimimise täpne mõistmine võib tunduda tohutu, on see lihtne teabeahel. Pidage meeles, et SCADA süsteemid on loodud:
- Protsesside ja protseduuride automatiseerimine
- Jälgige ja analüüsige andmeid ja vigu
- Teostage saidi kaugjälgimist
- Suurendage tootlikkust ja tagage sama kvaliteediga toodang
Aga kuidas SCADA, PLC-d ja HMI-d koos töötavad?
SCADA-d mõistetakse kõige paremini tsentraliseeritud andmebaasina, mis salvestab ja kontrollib kogu toimingut. See suhtleb PLC-ga, mis tähendab, kuidas süsteem töötab ja suhtleb töökeskkonnas. Kui HMI on olemas, võib see olla ekraani, nupu, hoova või klaviatuuri kujul, mis võimaldab inimesel SCADA-PLC süsteemiga suhelda. Mõned näited hõlmavad tehase masinaid, arvuteid ja sõidukeid.
Tööstuslikus tootmises on HMI operaatorile teabe edastamisel ülioluline. PLC-süsteem tuvastab kõik SCADA-süsteemis olevad probleemid ja esitab need kasutaja HMI kaudu operaatorile, et probleem saaks lahendada.
Tootmisrajatised
On lugematu arv tööstusi, mis kasutavad automatiseeritud süsteeme, kuid mõned kõige populaarsemad on:
- Toiduained, nagu kariloomad, teraviljad, puu- ja köögiviljakonservid ning pakendid
- Joogid ja tubakas, nagu pudelivesi, sooda, alkohol, sigaretid ja sigarid
- Tekstiilid, nagu rõivakangad, voodipesu, rätikud ja eesriided
- Puittooted, nagu saematerjal, vineer, spoon, põrandakate ja koduehitusmaterjalid
Etteruttavalt võib öelda, et kaupade järele on nõudlus kogu maailmas, mis omakorda tähendab, et vajadus tootlikkuse järele on suurem kui kunagi varem. Nende nõudmiste täitmiseks pöörduvad tootmisrajatised tööstusautomaatikasüsteemide poole, mis aitavad tõsta tootlikkust ja toota järjepidevalt kvaliteetseid tooteid.
Elektrienergia tootmine
Elektritarbimise pideva kasvuga kogu maailmas on suur nõudlus automatiseeritud elektritootmise järele. Kuigi neid seadmeid tuleb käsitsi juhtida, saab tänu automatiseeritud süsteemidele, nagu SCADA, jaotada rohkem väljundit.
Toit ja jaemüük
Kui olete viimasel ajal McDonaldsi kiirtoidurestoranis käinud, siis olete ilmselt märganud nende poe uusimat täiendust: tellimiskioski. Selle automaatse puutetundliku ekraaniga tellimissüsteemiga on tõusnud tootlikkus, mis tähendab tarbijate jaoks vähem ooteaega ja töötajatel rohkem aega oma tööle keskenduda.
Kuid McDonald's pole ainus automatiseeritud süsteeme kasutav ettevõte. Igas restoranis või toidupoes võite leida nende süsteemide näiteid, näiteks:
- Konveieri lintsüsteemid
- Internetis ostmise võimalused
- Selvekassa masinad
- Droonide tarned
Teine suurepärane näide SCADA süsteemist jaemüügis on automatiseeritud pangandus. Tänu sularahaautomaatidele saavad inimesed igal ajal oma arvelduskontodelt sularaha välja võtta. Need süsteemid kasutavad koos töötamiseks SCADA-d, PLC-sid ja HMI-sid.
Reisi- ja transpordisüsteemid
Operaatorid toetuvad transpordiprotseduuride juhtimisel ja jälgimisel suuresti automatiseeritud süsteemidele, näiteks:
- lennukid
- lennujuhtimine
- Laevade juhtimine
- rongid
- Mehaanilised ümbersuunamised
- GPS-jälgijad ja seadmed
- Ajastatud tuled ristmikel
Operaator kasutab HMI-d, mis võib olla ekraanide, hoobade, nuppude ja klaviatuuride kombinatsioon.
Järeldus
Tööstusautomaatika muudab maailma toimimist. Masinad suudavad rohkem kui kunagi varem andmeid töödelda ja töödelda, et suurendada tootlikkust, vähendada tööjõukulusid ja vähendada inimestevahelist suhtlust, nii et toodang oleks ühtlane.