Автоматика Отрасли 101:

Руководство Для Проектирования Систем Управления

Часть 2

Определения процессов для автоматизации

Рассмотрев обеспечение безопасности, следующий шаг в постройке автоматизированной системы управления –определить, что может быть автоматизировано. Это поможет, если у вас есть понимание основ гидравлики, пневматики, механических приводов, электроники, контроль последовательности и др. и твердое знание операции или процесса, который вы собираетесь автоматизировать.
Вы должны понимать, как контролировать движение и развитие, регулировать поток жидкости, дозировать сыпучие материалы, штучные, смысл продукта в позиции, определить, когда операция завершена, и т.д.

Например
Допустим, у нас есть транспортер, который перемещает наш продукт из точки а в пункт Б. конвейер приводится в действие 3-фазным электродвигателем переменного тока, который выключается и включается ручным управлением стартера двигателя и включает в себя защиты: от огня, от короткого замыкания и перегрузки. Система требует, чтобы оператор стоял над пускателем стартера, наблюдая, как продукт подаётся на вход конвейера и перемещается. Затем оператор должен также произвести выключение конвейера, когда весь продукт пройдёт до конца.

Как можно этот процесс автоматизировать?

Для автоматизации конвейера, нам нужно будет заменить ручное управление пускателя двигателя на двигатель с автоматическим управлением пускателя, в том числе с защитой от короткого замыкания и перегрузки. Нам потребуется подобрать Тип пускателя для работы с существующим двигателем конвейера.

Использование датчиков для начала и остановки процесса

Мы должны определить, где расположить датчики, такие как концевые выключатели, фотоэлектрические или индуктивные датчики и проч., сообщающие, когда операция будет завершена. Это необходимо, чтобы наша система управления знала, когда приступить к следующему этапу операции. Например, мы сразу видим, что нам нужен концевой выключатель, определяющий, когда пневматический цилиндр полностью выдвинут, в случае, когда для продвижения продукта по конвейеру используется цилиндр. Сигнал - Цилиндр “полностью выдвинут” - используется на обесточивание электромагнитного клапана при наличии давления воздуха в пневматическом цилиндре. Нам также нужен концевой выключатель, чтобы указать, когда цилиндр полностью втянут, для формирования сигнала пуск/останов конвейера, освобождая место для проталкивания следующего продукта.

Использование датчиков для указания, что товар присутствует

Другое применение для датчика заключается в определении, когда продукт лёг на конвейер. Датчиком может быть концевой выключатель с роликовым рычагом, который входит в контакт с продуктом, или фотоэлектрический датчик, который может обнаружить продукт с помощью инфракрасного луча. Фотоэлектрический подход, наверно, будет лучшим выбором, поскольку расположение товара на конвейерной ленте может быть различным.

Продолжаем искать возможности для контроля и контакта

Так мы и продолжаем этот анализ, рассматривая каждую единицу оборудования или компонент в нашей системе, и выбирая устройство, которое может контролировать или управлять. Некоторые системы включают в себя электрический электромагнитный клапан для контроля воды, используемой для промывки от остатков продукта, или пневматический клапан для контроля давления воздуха в цилиндре затвора, если продукт отсекается на конвейере, или силовое реле контроля сигнала, если продукт отмеряется по шкале.

В некоторых случаях нам может понадобиться изменять скорость, темп или положение управляющего устройства, такие как изменения скорости конвейера, изменение объема открытием клапана, управляющего расходом, или дистанционно изменять контрольные точки уровня для бака. Это может быть достигнуто с помощью аналогового выходного сигнала. Аналоговый выходной сигнал меняющийся в соответствии с реальным значением, которое мы определили и откалибровали в устройстве. Например, от 0 до 10В постоянного тока сигнал может представлять собой скорость транспортера от 0 до 500 футов в минуту. Аналоговый сигнал устройства управления для двигателя конвейера величиной 5VDC задаст конвейеру скорость в 250 футов в минуту.

Назначение I/O и контроллеры

Задача подбора устройств для контроля движения, расхода, событий и др. в конце концов, сводится к назначению I/O (входов и выходов) в системе управления. Пожалуйста, имейте в виду, что путем подбора устройств, которые могут сочетаться с модулём вывода ПЛК (программируемый линейный контроллер) и определением датчиков, подающих сигнал на модуль ввода ПЛК; эти же устройства также могут быть использоваться в простых цепях управления, где требуются только реле и таймеры.

HMI требования

Вы также захотите определить, если выгода от использования интерфейса оператора, известного как Human Machine Interface – HMI (человеко-машинный интерфейс) в вашей автоматизированной системе управления. Если ваш технологический процесс требует изменения значений уставок, времени обработки, расхода и т.д., то использование HMI - это лучший способ работы. В таких ситуациях, скорее всего, понадобится ПЛК, который может легко общаться с устройством HMI.

Supervisory Control And Data Acquisition” – SCADA (Регламент контроля и получения данных)

Если ваше приложение требует ведение записей данных для справки, прослеживаемость, истории, тенденций, регламентирующих конференций и др., тогда следует обратить внимание на использование системы управления, что бы попасть в категорию “Supervisory Control And Data Acquisition” – SCADA (Регламент контроля и получения данных) системы. Большинство этих систем управления будет состоять из ПЛК типа I/O, интерфейса с ПК с соответствующим программным обеспечением, или ПЛК в паре с софтом для сбора данных.