דיון קצר על סוגי מכשירי אוטומציה תעשייתיים

ככל שסולמות הייצור ממשיכים להתרחב וטכנולוגיות הייצור מתקדמות, דרישות גבוהות יותר ויותר מוצבות ברמת האוטומציה של תהליכי הייצור. כתוצאה מכך, המכשור התעשייתי עבר מסע התפתחותי מאי-קיום לקיום, מפשטות למורכבות, ומיכולות-יחידה ליכולות ריבוי-פונקציות. בתחילה, המכשירים הוגבלו למדידה- באתר והצגה של פרמטרים כגון טמפרטורה (למשל, מדי חום מזכוכית), לחץ (לדוגמה, מדי צינורות U-), זרימה (למשל, מדי סיבוב זכוכית), ומפלס נוזל (למשל, מדי מפלס צינור זכוכית), יחד עם פונקציות בקרה מקומיות פשוטות. הם התפתחו בהדרגה לקראת שידור מרחוק, תצוגה מרכזית ויכולות שלט רחוק. מעבר למגוון ההולך וגובר של אלמנטים ומכשירי חישה לזיהוי פרמטרים שונים, מכשור בקרת תהליכים התקדם בקצב מדהים. היא עשתה קפיצת מדרגה ממכשירים משולבי יחידות פנאומטיות ומכשירים משולבי יחידות חשמליות להתקני בקרה משולבים אלקטרוניים ומערכות בקרת מחשבים תעשייתיות.

מכשירי אוטומציה תעשייתיים מגוונים. בהתבסס על תהליך רכישת מידע, שידור, השתקפות ועיבוד, הם מסווגים לחמישה סוגים עיקריים: (1) מכשירי זיהוי; (2) מכשירי תצוגה; (3) מכשירי בקרה; (4) מפעילים; (5) התקני ניטור ובקרה מרכזיים.

מכשירי איתור

במהלך הייצור, הטמפרטורה, הלחץ, קצב הזרימה, הרמה וכמויות פיזיות אחרות של מדיה בתוך ציוד וצינורות משתנים ללא הרף ונמצאים במצב של שינוי תמידי. מכשירי זיהוי משמשים למדידת הערכים המיידיים של הכמויות הפיזיקליות הללו.

בהתבסס על פרמטרי התהליך הספציפיים שנמדדו, ניתן לסווג מכשירי זיהוי באופן הבא:

1. מכשירי טמפרטורה:מכשירי מדידת טמפרטורה נפוצים כוללים מדי חום מזכוכית, מדי חום דו-מתכתיים, מדי חום מסוג -לחץ (נורה), מתגי טמפרטורה, צמדים תרמיים וגלאי טמפרטורת התנגדות (RTDs). מכשירי טמפרטורה מסוג -קרינה כוללים פירומטרים של קרינה, פירומטרים אופטיים ופירומטרים קולורימטריים פוטואלקטריים.

2. מכשירי לחץ:מכשירי מדידת לחץ מזהים לחץ, ואקום ולחץ דיפרנציאלי. בהתבסס על עקרונות הפעולה, הם כוללים: - מדי לחץ אלסטיים (מסווגים עוד לפי אלמנטים אלסטיים: מדי צינורות בורדון, מדי דיאפרגמה, מדי קפסולה, מתגי לחץ וכו'); מדי לחץ מסוג - חיישן- (למשל, התנגדות, קיבולית, אינדוקטיבית, מדי לחץ הול-אפקט); מדי לחץ בעמודת נוזלים (למשל, U-צינור, ישר-צינור, מדי לחץ צינור משופע{12}}); ומדדי לחץ בוכנה-בדיוק גבוה המשמשים בדרך כלל לכיול מדי לחץ סטנדרטיים.

3. מדי זרימה:מכשירי מדידת זרימה מגיעים במגוון סוגים, כאשר הנפוצים ביותר כיום הם מכשירי מצערת בשילוב עם משדרי זרימת לחץ דיפרנציאלית. התקני מצערת נפוצים כוללים לוחות פתחים, חרירים וצינורות ונטורי. מדי זרימה נפוצים אחרים כוללים מדי מים, סיבובי סיבוב, מדי זרימה גלגלי שיניים אובליים, מדי זרימת מטרה, מדי זרימה אלקטרומגנטיים, מדי זרימת מערבולת, מדי זרימה אנובר ומד זרימת מסה.

4. מכשירים ברמה:מכשירי רמה מודדים בעיקר את מפלס הנוזל של תווך בתוך מגדלים, טנקים או כלים; הממשק בין שני נוזלים בצפיפות שונה; או רמת החומרים המוצקים. מדי מפלס הנוזל הנפוצים ביותר הם מדי מפלס צינורות זכוכית ומדדי מפלס לוחות זכוכית. אחרים כוללים מדי רמת לחץ דיפרנציאליים ומדדי מפלס מסוג-ציפה (כגון מדי מפלס ציפה, מתגי מפלס, מדי מפלס תאי ציפה, מדי מפלס מצוף, מדי מפלס סרט פלדה ומכשירי שקילה למפלס מיכל). לזיהוי מפלס חומר מוצק, האפשרויות כוללות מדי מפלס התנגדות, מדי מפלס קיבוליים, מתגי מפלס, גלאי מפלס מסוג -משקל, מדי מפלס מכוון, מדי מפלס אולטרא-קוליים ומדדי מפלס רדיואקטיביים.

5. מכשירי ניתוח רכיבים:מכשירי ניתוח רכיבים משמשים לאימות ההרכב של מדיה תהליך ולקבוע את התוכן של רכיבים ספציפיים (או רכיבים מרובים עד להרכב המלא). בהתבסס על עקרונות הפעולה, הם כוללים מנתחים אלקטרוכימיים (למשל מדי מוליכות, מדי pH תעשייתיים, מנתחי זירקוניה), מנתחים תרמיים (למשל מנתחי מוליכות תרמית, מנתחי תרמוכימיים, מנתחי אינפרא אדום), מנתחים מגנטיים, קולימטרים פוטו-אלקטריים, ספקטרומטרי מסה ומנתחי גז תעשייתיים.

בעת התקנת מנתחי רכיבים מקוונים, בדרך כלל נדרש טיפול מקדים לדגימה כדי להבטיח שפרמטרים כמו מצב הדגימה, טמפרטורה, לחץ וקצב זרימה עומדים בתנאי הפעולה של המכשיר. זה מצריך מערכת צנרת הכוללת רכיבים כגון מסננים, קולטי אבק, כלי ייבוש, מצננים, סיבובי סיבוב, אטמי מים, שסתומים וצנרת לטיפול מקדים כללי לדגימות. עבור מדיה מיוחדת (למשל, דגימות גז פליטה, דגימות גז בטמפרטורה-גבוהה, דגימת ניתוח נפט כבד, דגימת רכיבים קורוזיביים ודיגום ניטור סביבתי), מערכת הטיפול הקדם-לדגימה מתוחכמת יותר. מערכות טרום-לדגימה-מוכנות שכאלה נקראות יחידות טרום-לדגימה.

בנוסף, מכשירי מדידת מאפיינים פיזיים מסוימים-כגון מדי לחות, מדי לחות, מדי צפיפות, מדי ריכוז, מדי עכירות ומדדי ויסקו-מסווגים לעתים קרובות תחת מכשירי ניתוח רכיבים.

6. מכשירים בכמות מכנית:מכשירי כמות מכאניים תעשייתיים נפוצים כוללים מדי עובי, גלאי התפשטות תרמית, גלאי מתח, גלאי סטיה, וכן מכשירים לזיהוי רטט פיר, תזוזה של פיר ומהירות סיבוב במכונות מסתובבות (כגון טורבינות קיטור ומדחסים גדולים). הם כוללים גם מכשירי שקילה (למשל מאזני חגורה אלקטרוניים, גלאי סטיית חגורה והחלקה, מחווני שקילה ומערכות שקילה).

מכשירי ציון

מכשירים אלה נועדו להשלים מכשירי זיהוי על ידי ציון או הקלטת ערכים מיידיים של פרמטרים שנמדדו. דוגמאות כוללות מחווני סליל נעים- כגון מדי יחס ומדדי מילי-וולט למטרות חיווי, צגים דיגיטליים ופוטנציומטרים אלקטרוניים או גשרי איזון אלקטרוניים לציון או רישום טמפרטורה (פוטנציומטרים אלקטרוניים וגשרי איזון יכולים להיות משולבים גם עם ווסתים חשמליים או פנאומטיים ליצירת מכשירים מרוכבים). בנוסף, הם כוללים מכשירי סיכום עם יכולות צבירת זרימה.

מכשירי בקרה

מכשירי בקרה מקבלים גם אותות מדידה ממכשירי זיהוי תהליך ומשדרים לתצוגה, וגם מוציאים אותות ויסות כדי לשלוט בפעולת המפעילים (מפעילים ושסתומי בקרה), ויוצרים מערכת בקרה-סגורה בלולאה.

ניתן לסווג מכשירי בקרה באופן נרחב למכשירי בקרה אנלוגיים ומכשירי בקרה דיגיטליים על סמך סוג האות.

1. מכשירי בקרה אנלוגיים כוללים מכשירי בסיס-, מכשירים משולבי יחידות (פנאומטי/חשמלי) ומכשירים מודולריים.

(1)מכשירי שילוב יחידות מחולקים ליחידות נפרדות על סמך הפונקציות שלהם בתוך מערכת הבקרה. כל יחידה קיימת באופן עצמאי וניתנת לשילוב חופשי ליצירת מערכות זיהוי וויסות שונות, המציעות תצורת מערכת גמישה ונוחה. העברת אותות בין יחידות משתמשת באותות אנלוגיים סטנדרטיים. מכשירי שילוב יחידות היו בשימוש נרחב משנות ה-50 ועד תחילת שנות ה-70. הם מייצגים מכשירים מבוזרים פונקציונלית באמת, כאשר מכשיר בודד מבצע פונקציה נדרשת ספציפית.

יש לציין כי יחידות משדר בתוך מכשירים משולבי יחידה (למעט משדרי טמפרטורה) שייכים מבחינה פונקציונלית לקטגוריית מכשירי הזיהוי.

מכשירי שילוב יחידות מסווגים עוד יותר לפי מקור האנרגיה ההפעלה שלהם לסוגים פנאומטיים וחשמליים:

מכשירים פנאומטיים לשילוב יחידות: אלה התפתחו ממכשירים פנאומטיים קודמים. הם משתמשים באוויר דחוס של 0.14 MPa כמקור האנרגיה ההפעלה ומשתמשים באוויר דחוס בקצב של 0.02-0.1 MPa כאות הסטנדרטי. בדיוק מכיוון שגם אנרגיית ההפעלה וגם העברת האותות שלהם מסתמכים על אוויר דחוס, מכשירי יחידה פניאומטיים מספקים מטבעם פונקציונליות הוכחה-לפיצוץ במתקני זיקוק וייצור כימיקלים. החיסרון שלהם הוא שהעברת אותות פנאומטי מוגבלת בדרך כלל למרחקים מתחת ל-150 מטר; שידור למרחקים ארוכים יותר גורם לעיכוב אות, ומשפיע על תגובתיות התצוגה והבקרה. מכשירי שילוב יחידות פניאומטיים כוללים את מכשירי היחידה הבאים:

א. יחידות המשדר (כלומר, משדרים) כוללות משדרי לחץ, משדרי לחץ דיפרנציאליים, משדרי זרימה מסוג-יעד, משדרי זרימה מובנים-בלוחית פתח, משדרי לחץ הפרשי לחץ (מפלס) יחיד/כפול, משדרי רמת ציפה פנימיים/חיצוניים ומשדרי טמפרטורה.

ב. ציון יחידות כגון מחווני פס צבע-, מחווני פסים, מחוונים מרובי-מחטים, מקליטים מצביעים ומסכמים.

ג. יחידות בקרה כולל בקרי חיווי, בקרי הקלטה, בקרי מפל ובקרים פרופורציונליים (אינטגרליים, נגזרים).

ד. חישוב יחידות כגון מחברים, מכפילים, מחלקים ומחשבוני יחס.

ה. מכשירי יחידת נקודת קבע: בקרי נקודת קבע, בקרי נקודת קבע מתוכנתים-כדו'.

ו. מכשירי יחידות עזר: מפעילים פנאומטיים (סוג Q-), מפעילי החלפה ידניים/אוטומטיים, בוררי ערכים גבוהים (נמוכים), ממסרים, מתגי מעבר, מגבילים, בקרי יחס, מפיצי עומסים, שסתומי מסנן זרימה- גבוהים- וכו'.

מכשירים לשילוב יחידות חשמליות: מכשירים משולבי יחידות חשמליות פועלים על מתח DC. מכשירים אלה עברו שלושה שלבי התפתחות-סוג I (מעגלי צינור ואקום), סוג II (מעגלי טרנזיסטורים) וסוג III (מעגלים משולבים ליניאריים)-בשל התקדמות ברכיבים האלקטרוניים הבסיסיים שלהם. נכון לעכשיו, סוגים I ו-II מיושנים ואינם בשימוש עוד. מכשירים מסוג III נשארים בשימוש נרחב במתקני זיקוק נפט וייצור כימיקלים. מכשירי שילוב יחידות חשמליות הנידונים כאן מתייחסים אך ורק לסוג III. מכשירים מסוג III פועלים על ספק כוח DC 24V. העברת אותות בין מכשירים בודדים בתוך חדר הבקרה משתמשת באותות מתח DC 1–5V, בעוד שתקשורת בין מכשירי חדר הבקרה ומשדרים, שסתומי בקרה ומפעילים מותקנים{11} בשטח משתמשת באותות זרם DC 4–20mA. כדי לעמוד בדרישות מגוונות של הגנת-פיצוץ, משדרים{16}}מותקנים בשטח ויחידות הקלט/פלט המשויכות להם בחדר הבקרה (כגון שומרי בטיחות ומחסומי בטיחות) מסווגים כסוגים חסיני להבה או בטוחים באופן מהותי. בנוסף, מונעים על ידי התקדמות טכנולוגיית בקרת המחשב התעשייתית, צצו בשנים האחרונות מכשירים חכמים מבוססי מיקרו-מעבדים-, המייצגים דור חדש של מכשירים חשמליים.

מכשירי שילוב יחידות חשמליות כוללים את היחידות הבאות:

א. יחידות המשדר (כלומר, משדרים) כוללות משדרי לחץ, משדרי לחץ דיפרנציאליים, משדרי זרימה מסוג-יעד, משדרי זרימה מובנים-בלוחית פתח, משדרי לחץ הפרשי לחץ (רמה) יחיד/כפול, משדרי רמת ציפה פנימיים/חיצוניים, משדרי לחץ דיפרנציאליים טמפרטורה (הפרש טמפרטורה), משדרי לחץ דיפרנציאליים, משדרי לחץ חכמים.

ב. מכשירי תצוגה כגון מחווני מצביע בודדים (כפולים), מחווני פס צבעוניים, אזעקות מצביע בודד (כפול), מקליטי עט בודדים (כפולים), מקליטי חיווי מרובה-נקודות, מסכימי סכומים פרופורציונליים (שורש מרובע) וכו'.

ג. מכשירי יחידות הבקרה כוללים בקרי חיווי, בקרי גיבוי SPC/DDC, בקרי מעקב אחר מיקום שסתומים רב--ערוציים, בקרי פונקציות מיוחדות, אינטגרטורים, מבדילים וכו'.

ד. מכשירי יחידות חישוב כגון מחברים, מכפילים, מחלקים, מחשבוני שורש ריבועי וכו'.

ה. מכשירי יחידת המרה כוללים ממירי אותות זרם, ממירי דופק/מתח, ממירי תדר/זרם, ממירי עכבה, ממירי פונקציות, ממירים חשמליים/פנאומטיים וממירים פנאומטיים/חשמליים.

ו. מכשירי יחידת ה-Setpoint כוללים קובעי זרם קבוע, קובעי יחס, קובעי אחוזים, קובעי אזעקה, קובעי תוכניות פרמטרים וקובעי תוכניות זמן.

ז. מכשירי יחידת עזר כוללים מפעילים חשמליים (D-סוג), מפעילי DDC, מחזיקי בטיחות, מחסומי בטיחות, מפיצי כוח, תיבות מתח, בוררי אותות, מבודדים, ממירים, מעליות, בולמים, מחזירי אותות, מגבילי אותות ובוררי קצב-שינוי.

(2) מכשירי בקרה משולבים מודולריים

זה מייצג סדרה חדשה באבולוציה של מכשירי בקרת תהליכים, הידועים גם בשם יחידות בקרה משולבות מודולריות. כולל מבנה הרכבה מודולרי, זה מאפשר תצורה גמישה של מערכות בקרת תהליכים. פנימית, היא משתמשת במערכת אותות מתח 0-10V DC ויכולה לקבל אותות פנאומטיים וחשמליים שונים (כולל זרם, מתח, מגעים, פולסים, תדר ומקודדים) ממכשירי זיהוי שדה ורכיבי חישה.

יחידות בקרה משולבות מודולריות כוללות את המכשירים והרכיבים הבאים:

א. רכיבי קלט/פלט: מודולי המרת קלט, מודולי המרת פלט, מודולי המרת פולסים, מודולי המרת mV/V, מודולי המרת P/E, מודולי דרייבר כוח מצטבר וכו'.

ב. רכיבי עיבוד אותות: רכיבי חציצה של אותות, רכיבי חציצה של ממסר, רכיבי הפקת אותות (רכיבי ייצור שיפוע, רכיבי תזמון וכו'), רכיבי חישוב אנלוגיים (רכיבי כפל/חלוקה, רכיבי שורש ריבועי, רכיבי הוספה, רכיבי פונקציה, רכיבי הגבלה, רכיבי בחירת אותות וכו'), רכיבי סיכומים, רכיבי אזעקה, רכיבי לוגיקה.

ג. רכיבי בקרה: רכיבי PID (רכיבים פרופורציונליים, אינטגרלים, נגזרות), רכיבי פיצוי דינמיים, רכיבי מעקב, רכיבי ממשק פלט מרובי-, רכיבי בקרה חזותיים קוליים-.

ד. רכיבי עזר ואחרים: רכיבי חלוקת כוח, רכיבי הפצת אותות, רכיבי מיתוג, רכיבי נקודת קבע, רכיבי ממסר, רכיבי ניטור.

ה. מכשירי תצוגה ותפעול: מחווני מצביע בודדים (כפולים), מקליטי עט בודדים (כפולים), מקליטי עט משולשים (מרובעים), מקליטי מגמה, בקרי כף יד, מפעילי תצוגה בקרה.

(3) מכשירי בקרה-על בסיס

במהלך האבולוציה של מכשירי אוטומציה תעשייתיים מזיהוי ותצוגה מקומיים לבקרה מרכזית, הופיע סוג של מכשיר המשלב פונקציות מדידה, תצוגה וויסות. אנו מתייחסים לזה כאל מכשיר ויסות מותקן-בסיסי, או פשוט מכשיר מותקן-בסיסי. דוגמאות כוללות ציון-ווסת הקלטה עם ווסתים פניאומטיים ווסתים מקומיים מסוימים עם ויסות-תפקוד יחיד (למשל, ווסתי טמפרטורה, ווסתי לחץ, ווסתי לחץ דיפרנציאלי, ווסתי זרימה). מכשירי ויסות בסיס- מסווגים עוד יותר לפי מקור הכוח שלהם לסוגים פניאומטיים וחשמליים.

רגולטורים- בהפעלה עצמית הם סוג נוסף של מכשירי בקרה מקומיים. הם שואבים את שמם מהסתמכות על המדיום הנמדד כמקור האנרגיה העובד שלהם, ומכאן נקראים גם רגולטורים הפועלים ישירות-. בנוסף, מכיוון שהם משולבים עם שסתומי הבקרה שלהם, וסתים בהפעלה עצמית- ידועים גם בתור שסתומי בקרה בהפעלה עצמית-. מווסת-מופעלים בעצמם כוללים-ווסת טמפרטורה בהפעלה עצמית, ווסתי לחץ- בהפעלה עצמית, ומווסת זרימה- בהפעלה עצמית.

2. מכשירי בקרה דיגיטליים

מכשירי בקרה דיגיטליים כוללים מערכות בקרה מבוזרות (DCS), בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC), מחשבי בקרה תעשייתיים (IPC) ומערכות בקרת בטיחות (FSC).

בשנות ה-60, כאשר תהליכי הייצור התעשייתיים הפכו ליותר ויותר גדולים ומורכבים בקנה מידה-, נדרשו מערכות בקרת אוטומציה תעשייתיות כדי להתמודד עם נפחי נתונים מסיביים, לבצע בקרה חישובית מתקדמת, להקל על תקשורת מידע, לאפשר תצוגה ותפעול מרכזיות, להשיג שליטה ברמה גבוהה יותר ולשפר את דיוק השליטה. מכשירים אנלוגיים קונבנציונליים לבדם לא יכלו עוד לעמוד בדרישות אלו, מה שהוביל לאימוץ של מערכות בקרה מבוססות-ממוחשבות שהעלו משמעותית את רמת בקרת התהליך המשולבת. עם זאת, הריכוז הגבוה של פונקציות הבקרה ריכז גם את הסיכון לתאונות. אם מערכת בקרת המחשב נכשלה, הבקרה, הניטור והתפעול ייפסקו, וישפיעו קשות על הייצור ועלולים לגרום לתאונות גדולות-במערכת.

לאחר שנות ה-70, הופעתם של מעגלים משולבים ומיקרו-מעבדים בקנה מידה גדול-, יחד עם התקדמות נוספת בטכנולוגיית בקרה, טכנולוגיית תצוגה, טכנולוגיית מחשבים וטכנולוגיית תקשורת, הובילו לפיתוח מערכות חדשות לבקרת תהליכים המבוססות על מיקרו-מעבדים ומיקרו-מחשבים, כגון מערכת הבקרה המבוזרת (DCS). DCS יורש את היתרונות של מכשירים אנלוגיים קונבנציונליים ומערכות בקרה ממוחשבות. תוך שמירה על תצוגה ותפעול מרכזיות יחד עם ניהול מרכזי, היא מבזרת את סמכות הבקרה, ובכך משפרת את הבטיחות והאמינות של מערכת הבקרה. זה מושג על ידי הפצת מיקרו-מעבדים לפי פונקציות בקרה או אזורים. כל תחנת בקרה המצוידת במיקרו-מעבד- יכולה לנהל כמה עד עשרות לולאות. תחנות בקרה מרובות משולבות לפיקוח על כל תהליך הייצור, ובכך מימוש בקרה מבוזרת ופיזור סיכונים. בהתבסס על כך, כמויות עצומות של מידע מועברות באמצעות כבלי תקשורת נתונים אל תצוגת CRT מבוססת-מיקרו-מעבד בחדר הבקרה המרכזי, שם המידע הזה מוצג או מוקלט באופן מרכזי. במקביל, בתיאום עם{11}}מחשבים ברמה גבוהה יותר (מחשבי ניהול תהליכים ומחשבי ניהול ייצור), מיושמים ניטור וניהול מרכזי של תהליך הייצור.

מערכות בקרה מבוזרות מאפשרות בקרה רציפה, בקרה אצווה (לסירוגין), בקרה רציפה, רכישת נתונים ועיבוד, כמו גם בקרה מתקדמת, המשלבת באופן הדוק את הניהול התפעולי עם תהליך הייצור. מערכות אלו כוללות גם יכולות-אבחון עצמי, המסוגלות לבדוק רכיבי חומרה ותוכנה. עם זיהוי תקלה, הם מפעילים אזעקות קוליות וחזותיות תוך הצגת המיקום המדויק של התקלה.

מערכת בקרה מבוזרת טיפוסית כוללת תחנות בקרה בשטח, עמדות מפעילי תצוגת CRT, רשתות תקשורת והתקנים היקפיים כגון מדפסות.

במהלך הפיתוח שלאחר מכן, יכולות הבקרה והתקשורת של מערכות בקרה מבוזרות הפכו ליותר ויותר מעודנות וסטנדרטיות. בהתבסס על פונקציות הבקרה העיקריות שלהם, בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC) יצאו ממערכות DCS-שהתמקדו בבקרת לולאה-כמכשירים מיוחדים המדגישים בקרה רציפה. תוכננו במקור להחליף מערכות אזעקה משתלבות המבוססות על ממסר- מסורתיות, PLCs מטפלים באותות קלט ופלט כאותות מתג. הם מבצעים פונקציות לוגיקה, רצף, תזמון, ספירה וחשבון באמצעות תכנות תוכנה, מה שהופך אותם למתאימים לנעילות מורכבות. התכונה המגדירה של PLCs היא ה"תכנות"-שלהם ניתן לשנות סכימות בקרה פשוטות על ידי שינוי התוכנית. האמינות, הגמישות, המהירות התפעולית והיכולת שלהם לתוכניות בקרה מורכבות עולים בהרבה על אלו שניתן להשיג עם מעגלי ממסר.

PLCs התפתחו במהירות, תוך שילוב יכולות שליטה אנלוגיות, פונקציות חישוביות ואפילו תכונות כמו תצוגה גרפית דינמית CRT, ניהול מסדי נתונים ויצירת קבצים. בינתיים, מערכות DCS אימצו מאפיינים טכניים של PLC תוך שיפור עיבוד אצווה ופונקציות בקרה רציפה. התכנסות פונקציונלית זו מצמצמת את ההבחנה בין DCS ל-PLC, ומטשטשת את הגבולות שלהם. ככל שמערכות בקרה מבוזרות ממשיכות להתפתח-במיוחד באמצעות מזעור מערכות, משדרי שטח חכמים, אוטובוסים שדה סטנדרטיים, רשתות תקשורת סטנדרטיות, אינטגרציה הדדית של DCS ו-PLC, שילוב מחשבי ניטור ומחשבים אישיים במערכות DCS, ושכלול נוסף של תוכנת המערכת-הם יתאימו טוב יותר לדרישות בקרה טכניות מגוונות וישיגו יתרונות מעולים.

Fieldbus (FCS) הוא אפיק נתונים דיגיטלי, טורי, רב-נקודתי, דו-כיווני המותקן בין התקני שטח וציוד אוטומציה של חדר בקרה. הרעיון הבסיסי שלו כולל ביטול חיבורים ישירים-ל- בין תחנות DCS/PLC בחדר בקרה, בקרים חכמים ומכשירי שטח (כגון משדרים, שסתומי בקרה, מתגים) באמצעות ערוצי קלט/פלט ייעודיים. במקום זאת, התקנים אלה מתחברים לערוץ המהירות הגבוה-H2 של אוטובוס השדה דרך הממשקים הטוריים שלהם. לאחר מכן הם מקשרים לאוטובוס השדה H1 באמצעות גשרי המרה של H2/H1, ומאפשרים תקשורת בין מכשירי שדה H1 ו-H2 לניטור וזיהוי תהליכים.

מכיוון שאוטובוס השדה מהווה את רשת התקשורת ברמה הנמוכה ביותר המחבר בין התקני שדה (כולל ציוד שדה ומכשירי שדה), המשלבים פונקציות בקרת שדה ותקשורת שדה, הצמתים שלו כוללים משדרים חכמים (מכסים טמפרטורה, לחץ, זרימה, רמה, מנתחי תהליכים וכו') ומפעילים חכמים.

מחשבים תעשייתיים מסווגים לפי פונקציות הבקרה והניהול שלהם להתקני בקרת אוטומציה בסיסיים ומחשבי ניהול. התקני אוטומציה בסיסיים מהווים את הרמה הראשונה של מערכות בקרה מרובות-, לרבות מערכות בקרה מבוזרות (DCS), בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות (PLC), התקני בקרה דיגיטלית ישירה (DDC) ומערכות בקרת אוטובוס שדה (FCS). מחשבי ניהול תהליכים משמשים כמכונות-ברמה העליונה עבור התקני אוטומציה בסיסיים, המייצגים את הרמה השנייה של שליטה מרובת-רמות; מחשבי ניהול ייצור ישימים לרמה השלישית עד החמישית של שליטה מרובת רמות-.

מפעילים

מפעילים, הידועים גם בשם שסתומי בקרה, מורכבים ממנגנון מפעיל וגוף שסתום. בהתבסס על מקור הכוח של המפעיל, הם מסווגים לארבעה סוגים עיקריים: שסתומי בקרה פנאומטיים, שסתומי בקרה חשמליים, שסתומי בקרה הידראוליים ושסתומי בקרה היברידיים. שסתומי בקרה פניאומטיים מסווגים עוד יותר לפי סוג מפעיל לשסתומי בקרה מסוג-דיאפרגמה, שסתומי בקרה מסוג -בוכנה ושסתומי בקרה-ארוכים.

התקני ניטור ובקרה מרכזיים

התקני זיהוי מרכזיים משתמשים ברכיבי חישה או גלאים כדי להציג באופן מרכזי משתנים נמדדים או אותות מגע אזעקה. התקני בקרה מרכזיים מנהלים מפעילים לפי תוכניות מוגדרות מראש על ידי שילוב של סדרה של אותות משתנים נמדדים. מערכות אלו כוללות יחידות שונות לאיסוף נתונים, מערכות זיהוי סיור, התקני אזעקה, ציוד ניטור בטיחות, מערכות טלוויזיה תעשייתיות, התקני ניטור מרחוק ויחידות בקרת רצף. מערכות ניטור ובקרה מרכזיות מסווגות בדרך כלל כדלקמן:

1. מכשירי ניטור בטיחות: אלה כוללים מערכות גילוי ואזעקה של גז בעירה, מערכות גילוי ואזעקה של גזים רעילים, מנגני להבה, מערכות הצתה אוטומטיות, התקני הגנה לבטיחות בעירה, מערכות לגילוי נזילות שמן והתקני זיהוי- גבוהים.

2. מערכות טלוויזיה תעשייתיות: אלה מורכבות ממצלמות וציוד עזר שלהן (התקני תאורה, טיהור, קירור ופטיפונים ממונעים), צגים וציוד עזר (מפעילים, מפיצים, מפצים ומתגים).

3. התקני אינדיקציה ובקרה מרחוק (RIC) מקבלים אותות משתנים, מעבדים מידע, מציגים אזעקות ויזואלית ומוציאים אותות בקרה למסוף הבקרה.

4. התקני אזעקת איתות כוללים סוגים שונים כגון אזעקות אות מהבהבים, התקני אזעקה מהבהבים חכמים ומערכות אזעקה של מעגל ממסר.

5. התקני בקרה עוקבים כוללים מערכות הגנה על נעילת ממסרים, התקני ניטור לוגיים, בקרים עוקבים ובקרים עוקבים חכמים.

6. התקני אזעקה לאיסוף נתונים וזיהוי לולאה כוללים יחידות רכישת נתונים ומכשירי אזעקה לזיהוי לולאות.

ציוד בקרה אוטומטי אחר

קטגוריה זו כוללת בעיקר סוגים שונים של לוחות מכשירים (סוג-ערוץ, סוג-ארון, סוג-מסגרת, לוח-סוג), מארזי מכשירים, קונסולות מפעיל, קופסאות מבודדות (מגן), קופסאות אספקת חשמל וכו'.

חומרי אוטומציה

חומרי אוטומציה מתייחסים לרכיבים הנדרשים להתקנת מכשיר, הכוללים סוגים שונים כגון צנרת לחץ (צינורות פלדה ללא תפרים, צינורות נירוסטה, צינורות בלחץ גבוה-), צנרת אספקת אוויר (צינורות פלדה מגולוונת, צינורות פליז), צנרת איתות פניאומטית (צינורות נחושת, כבלי צינורות נחושת, כבלי צינורות ניילון, חומרי חיבור חשמליים, תיבות פלדה מחוברות), צינורות, צינורות פלדה מגולוונת), שסתומים, אוגנים ואביזרים למערכות צנרת שונות, חומרי ציוד חשמלי לאוטומציה (כבלים, חוטים, קופסאות חיבור, ציוד ורכיבים חשמליים), מגשי כבלים למכשירים, חומרי פלדה מבניים כמו ברזל זווית ופלדת תעלות לייצור סוגריים ותמיכות לציוד מכשירים, חומרי בידוד למעקב אחר חום{1}} וחומרי בידוד נגד קורוזיה.