I. Sissejuhatus
Tööstusliku juhtimissüsteem (ICS) on tänapäevase tööstusliku tootmise hädavajalik osa, mis kasutab tööstusliku tootmisprotsessi jälgimise, kontrolli ja optimeerimise realiseerimiseks arvuti, kommunikatsiooni, automatiseerimist ja muid tehnoloogiaid. Infotehnoloogia kiire arendamise ja industrialiseerimise taseme pideva täiustamise tõttu rikastatakse ja täiustatakse ka tööstuslike juhtimissüsteemide tüüpe ja funktsioone. Selles artiklis tutvustame tööstussüsteemide tüüpe, omadusi, rakenduse stsenaariume ja tulevasi arengusuundumusi, et pakkuda teadusuuringutele ja rakendamisele seotud valdkondades.
Ii. Tööstuslike juhtimissüsteemide tüübid
Tööstuslikke juhtimissüsteeme saab jagada vastavalt erinevatele klassifitseerimiskriteeriumidele, järgmised on mitmed levinud klassifitseerimise viisid:
Jagatud vastavalt süsteemi struktuurile
(1) tsentraliseeritud juhtimissüsteem:Tsentraliseeritud juhtimissüsteem tähendab, et kõik juhtimisfunktsioonid on koondunud keskkontrollerisse, mille kaudu kogu tootmisprotsessi juhitakse ja kontrollitakse. Sellel süsteemil on lihtne struktuur, kuid töökindlus ja paindlikkus on halvad, sobivad väiksemaks, juhtimisnõuded ei ole suured tootmisjuhtumid.
(2) jaotatud juhtimissüsteem (DCS):Hajutatud juhtimissüsteem koosneb mitmest hajutatud kontrollerisüsteemi valdkonnas, iga kontroller vastutab tootmisprotsessi osa juhtimise ning kommunikatsioonivõrgu kaudu keskkontrolleri ja teabevahetuse saavutamiseks. DCS-süsteemil on kõrge töökindlus, paindlikkus ja mastaapsus ning muud eelised, mis sobivad suuremahulisteks keerukateks tootmisprotsessideks.
(3) FieldBus juhtimissüsteem (FCS):FieldBus juhtimissüsteem on hajutatud juhtimissüsteem, mis põhineb FieldBusel, mis kasutab digitaalset kommunikatsioonitehnoloogiat teabevahetuse ja juhtimise realiseerimiseks väljaseadmete vahel. FCS-süsteemil on tugeva reaalajas, suure teabe integreerimise, hõlpsasti hooldatava jms eelised ning see on tänapäevase tööstussüsteemi oluline arengusuund.
Jagatud vastavalt kontrollobjektile
(1) Protsessi juhtimissüsteem:Protsessi juhtimissüsteemi kasutatakse peamiselt pideva tootmisprotsessi jaoks, näiteks naftakeemia, elektritootmine ja muud väljad. See toimub temperatuuri, rõhu, voo ja muude parameetrite tootmisprotsessi kaudu reaalajas jälgimiseks ja juhtimiseks, et tagada tootmisprotsessi stabiilsus ja toote kvaliteedi stabiilsus.
(2) diskreetne juhtimissüsteem:Diskreetset juhtimissüsteemi kasutatakse peamiselt diskreetsete tootmisprotsesside jaoks, näiteks masinate tootmise, elektroonikatootmise ja muude väljade jaoks. See jälgib ja kontrollib seadmete töö olekut, et saavutada seadme automatiseeritud töö ja tootmisprotsessi optimeerimine.
(3) Liikumise juhtimissüsteem:Liikumise juhtimissüsteem on spetsialiseerunud mehaanilise liikumise positsiooni, kiiruse ja kiirendamise täpselt juhtimisele. Seda kasutatakse laialdaselt sellistes valdkondades nagu robootika, CNC tööpinkide ja monteerimisliinid ning see tagab liikumise täpsuse ja sünkroniseerimise ülitäpse juhtimisalgoritmide ja seadmete kaudu.
Jagatud vastavalt funktsioonile
(1) järelevalvekontroll ja andmete hankimine (SCADA):SCADA süsteem on arvutipõhine süsteem tööstusrajatiste kaugseire ja juhtimiseks. See integreerib andmete hankimise, võrguühenduse, inimese-masinaliidese jne ning on võimeline kuvama seadme olekut reaalajas, andmete salvestamise ja vajadusel kontrolli käskude väljaandmiseks. Scada süsteeme kasutatakse laialdaselt suurtes jaotusalades, näiteks õlitorustikes , raudtee transport ja elektrivõrkud.
(2) Programmeeritav loogikakontroller (PLC):PLC on üks levinumaid juhtimissüsteeme tööstusautomaatikas. See salvestab juhised loogiliste toimingute, järjestuse juhtimise, ajastuse, loendamise ja aritmeetiliste toimingute tegemiseks programmeeritava mälu kaudu ning saab digitaalsete või analoogsisendite/väljundite kaudu juhtida erinevat tüüpi mehaanilisi seadmeid või tootmisprotsesse. programmeerimise.
(3) Inimese-masina liides (HMI):HMI on osa inimsuhtlusega tööstuslikust juhtimissüsteemist, mis võimaldab operaatoril protsessi jälgida ja juhtida. HMI sisaldab tavaliselt kuvasid, töönuppe ja tulesid jne, mis on loodud keskenduma kasutajakogemusele, et operaatorid pääseksid hõlpsalt teabele ja juhtida.
Iii. Tööstuslike juhtimissüsteemide omadused
Tööstussüsteemidel on järgmised omadused:
Reaalajas:Tööstuslikud juhtimissüsteemid peavad tootmisprotsessi reaalajas jälgima ja kontrollima, et tagada tootmisprotsessi ja toote kvaliteedi stabiilsus.
Usaldusväärsus:Tööstuslikud juhtimissüsteemid töötavad tavaliselt karmis tööstuskeskkonnas, seega peab olema suur usaldusväärsus ja sekkumisvastane võime.
Ohutus:Tööstuslik kontrollsüsteem hõlmab tootmisohutust ja personaliohutust ning muid probleeme, nii et sellel peab olema täiuslikud ohutuskaitsemeetmed.
Avatus:Infotehnoloogia pideva arendamise abil peavad tööstuslikud juhtimissüsteemid toetama integratsiooni ja suhtlemist teiste süsteemidega, et saavutada teabe jagamine ja vahetus.
IV. Tööstusliku juhtimissüsteemi rakenduse stsenaariumid
Tööstuslikke juhtimissüsteeme kasutatakse laialdaselt erinevates valdkondades, sealhulgas naftakeemia, elektritootmine, masinate tootmine, elektroonikatootmine, transport ja nii edasi. Järgmised on mõned tüüpilised rakenduse stsenaariumid:
Naftakeemiline väli:Naftakeemiline tootmisprotsess on keeruline ja ohtlik, vajadus tootmisprotsessi temperatuuri, rõhu, voolu ja muude parameetrite reaalajas jälgimise järele, et tagada tootmisprotsessi ja toote kvaliteedi stabiilsus. Tööstuslik juhtimissüsteem saab realiseerida naftakeemilise tootmisprotsessi automatiseerimise juhtimist ja haldamist.
Elektritootmise väli:Elektritootmissüsteem vajab elektritootmise seadmete ja elektrivõrgu töö reaalajas jälgimist ja juhtimist, et tagada toiteallika stabiilsus ja turvalisus. Tööstuslik juhtimissüsteem saab realiseerida elektritootmise süsteemi kaugseire ja juhtimist.
Mehaaniline tootmisvaldkond:Mehaaniline tootmisprotsess nõuab toote kvaliteedi ja tootmise tõhususe tagamiseks täpset kontrolli positsiooni, kiiruse ja kiirenduse ning muude parameetrite mehaanilise liikumise üle. Tööstuslik juhtimissüsteem saab realiseerida masinate tootmisprotsessi automaatse juhtimise ja haldamise.
V. Tulevased arengusuundumused
Infotehnoloogia pideva arendamise ja industrialiseerimise taseme pideva täiustamise korral hõlmab tööstussüsteemide tulevane arengusuund peamiselt järgmisi aspekte:
Intelligentne:Tööstuslikud juhtimissüsteemid pööravad rohkem tähelepanu intelligentsele ja adaptiivsele tehisintellekti, suurandmete ja muude arenenud tehnoloogiate kasutuselevõtu kaudu, et saavutada tootmisprotsessi arukas optimeerimine ja kontrolli.
Võrgustike loomine:Tööstuslikud juhtimissüsteemid pööravad rohkem tähelepanu võrgustike loomisele ja integreerimisele, integreerimise ja suhtluse kaudu teiste süsteemidega teabe jagamise ja vahetuse saavutamiseks.
Ohutus:Tööstuslik kontrollsüsteem pöörab rohkem tähelepanu ohutusele ja töökindlusele ning tagab tootmisprotsessi ohutuse ja stabiilsuse, tugevdades ohutuskaitsemeetmeid ja luues ohutuse juhtimissüsteemi.
Roheline:Tööstuslik juhtimissüsteem pöörab rohkem tähelepanu rohelisele ja säästvale arengule, optimeerides tootmisprotsessi ja vähendades energiatarbimist ning muid võimalusi keskkonnale mõju vähendamiseks.
Vi. Järeldus
Tööstuslik juhtimissüsteem kui tänapäevase tööstusliku tootmise, selle mitmekesisuse ja rikkaliku funktsionaalsuse põhitoetus, tööstusliku tootmise automatiseerimiseks, intelligentse ja tõhusa tagamiseks, et anda tugev garantii. Alates tsentraliseeritud juhtimissüsteemist kuni hajutatud juhtimissüsteemi ja FieldBusi juhtimissüsteemini kajastab tööstusliku juhtimissüsteemi areng tehnoloogia pidevat arengut ja kasvavat tööstuslikku nõudlust.
Esiteks on palju tüüpi tööstussüsteeme, millest igaühel on oma ainulaadsed rakenduse stsenaariumid ja eelised. Näiteks sobib DCS-süsteem suuremahulisteks ja keerukateks tootmisprotsessideks, samas kui FCS-süsteem on olulisel positsioonil kaasaegses tööstuslikus kontrollis, millel on tugev reaalajas ja kõrge teabe integreerimine. Lisaks kasutatakse PLC kui tööstusliku automatiseerimise "aju" koos selle stabiilsuse, paindlikkuse ja programmeerimise lihtsusega mitmesugustel tootmisjuhtudel.
Teiseks määravad tööstuslike kontrollsüsteemide omadused selle olulise positsiooni tööstuslikus tootmises. Reaalajas, töökindlus, turvalisus ja avatus on tööstussüsteemide hädavajalikud elemendid. Tööstusliku tootmise kasvavate nõuetega automatiseerimise ja intelligentsuse tasemel arendab ja täiustab ka tööstuslik kontrollsüsteem uute tootmisvajaduste ja tehniliste väljakutsete rahuldamiseks.
Tööstussüsteemidel on jällegi lai valik rakendusstsenaariume, mis hõlmavad peaaegu kõiki tööstusliku tootmise valdkondi. Alates naftakeemilisest, elektrienergia tootmisest kuni masinate tootmise, elektroonilise tootmise, transpordi ja muude põldudeni mängivad tööstussüsteemid olulist rolli. Tootmisprotsessi reaalajas jälgimise ja kontrolli kaudu tagab tööstuslik juhtimissüsteem tootmisprotsessi ja toote kvaliteedi stabiilsuse ning parandab ettevõtete tootmise tõhusust ja konkurentsivõimet.
Lõpuks pöörab tööstussüsteemide tulevane arengusuund rohkem tähelepanu luurele, võrgustike loomisele, turvalisusele ja rohelisele. Tehisintellekti, suurandmete ja muude arenenud tehnoloogiate pideva arendamise abil pöörab tööstuslik juhtimissüsteem rohkem tähelepanu intelligentsusele ja kohanemisvõimele, et saavutada tootmisprotsessi arukas optimeerimine ja kontrolli. Samal ajal pööravad tööstusliku interneti esilekutsumise ja asjade Interneti -tehnoloogia laialdase rakenduse suuremat tähelepanu võrgustike loomisele ja integreerimisele ning mõistab sujuvat integratsiooni ja suhtlemist teiste süsteemidega. Lisaks sellele pööravad tööstusliku tootmisnõuete pideva täiustamise ohutuse ja keskkonnakaitse jaoks ka tööstussüsteemid suuremat tähelepanu ohutusele ja rohelisele keskkonnakaitsele, et tagada tootmisprotsessi ohutus ja jätkusuutlikkus.
Kokkuvõtlikult mängivad tööstussüsteemid tänapäevases tööstusliku tootmises olulist rolli. Tehnoloogia pideva edusammude ja kasvava tööstusliku nõudluse arendamisel jätkavad tööstussüsteemid arenemist ja parendamist, pakkudes kindlamat tuge tööstusliku tootmise automatiseerimisele, luurele ja tõhususele.