Tänapäeva tööstusmaastikku iseloomustab enneolematu volatiilsus, ebakindlus, keerukus ja ebaselgus. Seetõttu muutub varade ja inimeste jaoks üha olulisemaks efektiivsem, väiksemate kuludega ja suurema ohutusega töötamine. Selles kontekstis mängivad sensortehnoloogia ja selle edusammud tööstustegevuse konkurentsivõimelise ja tõhusana hoidmisel võtmerolli.
Sensingutehnoloogia ja selle erinevad rakendused arenevad jätkuvalt koos tehnoloogia ja ärivajadustega. Andureid saab kasutada mitmesuguste füüsiliste omaduste tuvastamiseks, alates kaugusest kuni kuumuse ja rõhuni. Tänapäeva tooted kasutavad andureid, et tajuda kõike ümbritsevat; need on väga täpsed, tarbivad vähem energiat ning on odavad paigaldada ja hooldada. Andurid on osutunud oluliseks osaks nende protsesside ja nendega seotud ettevõtete jaoks uue väärtuse loomisel.
1. Mis on sensortehnoloogia? Kuidas on see anduritega seotud?
Andurite valik on väga lai ja neid on mitut tüüpi, kuid põhimõtteliselt on andur seade, mis tuvastab mõõteobjektile iseloomuliku suuruse ja teisendab selle koguse loetavaks signaaliks, mis kuvatakse seadmel. Lühidalt öeldes on senseerimine tehnoloogia, mis kasutab andureid teabe hankimiseks, tuvastades füüsikalise, keemilise või bioloogilise iseloomuliku suuruse ja teisendades selle loetavaks signaaliks.
Tegelikult on tööstuslike vajaduste rahuldamiseks saadaval lai valik andureid. Nõudlike, missiooni{1}}kriitiliste tööstuslike rakenduste puhul võivad andurid aidata protsesse täiustada ja pakkuda enneolematut varade kaitset. Need andurid pakuvad reaalajas-jälgimist, sealhulgas protsessi jaoks vajalikku tuvastamist ja aruandlust. Andurite jälgitavad ja kogutavad andmed saadetakse juhtimiseks ja analüüsiks ning elektrilisi signaale väljastavad andurid teatavad kõigist konkreetsete omaduste kõrvalekalletest. Nii saavad andurid parandada protsesside tõhusust ja tootekvaliteeti, tagades samal ajal, et protsess on kooskõlas parimate tavadega.
2. Masina tajumise mõistmine inimese meeltest
Põhimõtteliselt on sensoriks iga materjal või seade, millel on võime tuvastada abstraktseid, mittemateriaalseid või füüsilisi omadusi. Meid ümbritsevad andurid, mis mõõdavad ja tuvastavad edukalt paljusid seadmeid ja protsesse, mis meie ümber edukalt toimivad.
Tegelikult sõltub inimkeha normaalne toimimine viiest meeleorganist - silmadest, kõrvadest, ninast, keelest ja nahast. Keha meelte (meeleorganite) funktsioon on selgelt määratletud - nad omandavad teavet väliskeskkonna kohta ja edastavad selle töötlemiseks ajju. Seejärel suunab aju keha edasistele tegevussuundadele. Meeleelundite nõuetekohane toimimine on inimkeha ohutuse ja tervise seisukohalt hädavajalik.
Aastate jooksul on välja töötatud palju spetsiaalseid andureid, mis suudavad tuvastada mitmesuguseid füüsikalisi või keemilisi omadusi.
Füüsikalised andurid mängivad olulist rolli nägemises, kuulmises ja puudutuses, füüsiliste suuruste, nagu valgus, helilained, rõhk ja temperatuur, tajumisel ja muundamisel elektrilisteks signaalideks.
Keemilised andurid mängivad rolli maitses ja lõhnas. Olenevalt erinevate kemikaalide olemasolust, kontsentratsioonist ja koostisest muundab ja tuvastab elektrisignaale.
Biosensoreid peetakse keemiliste andurite osaks, kuid need kasutavad bioloogilisi omadusi, mis kiirgavad elektrilisi ja optilisi signaale olekute või ainete tuvastamiseks.
On väga tundlikke andureid, mis suudavad tuvastada magnet- ja kiirgusdoose, mida inimmeel ei suuda tuvastada.
Tööstuslike rakenduste andurid mängivad olulist rolli, sarnaselt inimkeha sensoorsetele organitele. Töötlemistööstuses on suured masinate või süsteemide klastrid ja omavahel ühendatud seadmed, mille nõuetekohane toimimine sõltub anduritest. Protsessi voogu ühendatud andurid tuvastavad, mõõdavad ja edastavad pidevalt elektrilisi signaale mis tahes muutustest füüsilises keskkonnas. Elektrilised signaalid edastatakse juhtimissüsteemi (arvutisse), mis töötleb andmeid ja juhib protsessi edasi.
Ühiskonna edenedes on protsesside vood ja kontrollimehhanismid muutunud. Tegelikult on tänapäevastel masinatel nüüd väga tundlikud ja laialdaselt kättesaadavad valikud inimese{1}}masina liideste jaoks juhtimiseks ja jälgimiseks. Sensingutehnoloogia on nii automatiseeritud, et on võimalik valida inimeste soovid ja kavatsused ning viia protsessi edasi.
Seega, nii nagu inimkeha meeleorganid vastutavad mitmesuguste ülesannete eest ja on elu nõuetekohase toimimise võtmeelemendid, täidavad andurid tööstuses sama rolli, kontrollides pidevalt erinevaid protsessi parameetreid pidevaks tööks.
3. andurite tööstuslik kasutamine
Põhimõtteliselt on tööstusprotsessid füüsilised, keemilised, elektrilised või mehaanilised etapid, mis viivad toodete valmistamiseni. Kõrgelt arenenud protsessitööstusel on hästi-defineeritud ja dokumenteeritud protsessid. Oluline on pidevalt mõõta ja täpselt kontrollida iga tootmisprotsessi olekut, et vältida komponentide tahtmatuid muutusi ja ebastabiilseid tootmistingimusi. Protsessi õnnestumiseks on oluline ka infrastruktuuri jõudluse maksimeerimine, jälgides tootmisseadmete ja kommunaalteenuste seisukorda ning teostades optimaalset hooldusjuhtimist. Seetõttu on tööstuslikud andurid ja instrumendid mõeldud protsesside jälgimiseks ja varade jälgimiseks.
(1) Protsessi jälgimine
Protsessi jälgimise andureid kasutatakse tehase toodete ja protsesside oleku jälgimiseks. Need andurid, mis paigutatakse tootmisprotsessi, tuvastavad pidevalt testitava objekti seisukorda ja edastavad selle protsessiandmetena juhtplokile. Seejärel võrdleb juhtseade edastatud signaali sihtväärtusega, teisendab erinevuse juhitavaks muutujaks, väljastab selle ja muudab selle seejärel mõõdetud olekusse. Seda tsüklit korrates teostatakse "tagasiside juhtimine", et hoida jälgitav objekt stabiilses kontrollitud olekus.
Need andurid nõuavad pidevat,{0}}reaalajas andmete sisestamist ja kiiret{1}}vastust. Need usaldusväärsed andurid{3}}häälestavad protsessi reaalajas, et kõrvaldada pimealad, mille tulemuseks on kvaliteetne tootmine ja tehase optimaalne töö.
(2) Varade seire
Varade seireandurid mängivad tehase seadmete jälgimisel olulist rolli. Andmed, mida nad toovad ja edastavad, on analüüsi ja häirete aluseks. Anduri väljundandmeid analüüsides saab diagnoosida tehase seadmete tervist. Seda diagnoosi kasutatakse seejärel häirete haldamiseks, seadmete ennustavaks hoolduseks ja tõhusamaks hoolduspatrullimiseks. Hästi reageerivad andurid võivad aidata vältida tehaseõnnetusi, pikendada protsessi tööaega ja pikendada seadmete eluiga.
Protsessi automatiseerimise arenedes areneb ka anduritehnoloogia, mille tulemuseks on võimsamad ja paremini võrku ühendatud andurseadmed. Andureid on kasutatud paljudes tööstusharudes, sealhulgas nafta-, gaasi-, naftakeemia-, keemia-, energia-, tselluloosi- ja paberi-, farmaatsia-, toidu-, terase-, vee- ja reoveepuhastus- ning metallitööstuses. Tööstuse edusammud on sillutanud teed spetsiaalsetele andurite kategooriatele. Kuna üleminek digitaliseerimisele kiireneb, on vajadus suurema protsesside automatiseerimise, täiustatud kõrvalekallete tuvastamise võimaluste ja ennustavate hooldusfunktsioonide järele ajendanud sensortehnoloogiate enneolematut kasutuselevõttu.