Tietokoneen ohjausjärjestelmä

Järjestelmän koostumus

Tietokoneen ohjausjärjestelmä on järjestelmä, joka käyttää tietokoneita (yleensä teollisuuden ohjaustietokoneita) teollisten prosessien automaattisen ohjauksen toteuttamiseen. Koska tietokoneohjausjärjestelmässä teollisuusohjauskoneen tulo ja lähtö ovat digitaalisia signaaleja, paikan päällä kerätyt tai toimilaitteeseen lähetetyt signaalit ovat enimmäkseen analogisia signaaleja, joten verrattuna perinteiseen poikkeamalla ohjattuun suljetun silmukan negatiivisen takaisinkytkentäjärjestelmän järjestelmään, Tietokoneen ohjausjärjestelmässä on oltava kaksi linkkiä, digitaali/analogi-muunnin ja analogi-digitaalimuunnin.

Tietokone syöttää suoraan takaisin mittauselementin, siirtoyksikön ja analogia-digitaalimuuntimen lähettämän digitaalisignaalin tuloliittimeen vertailua varten asetettuun arvoon ja suorittaa sitten poikkeaman mukaiset laskelmat vaatimusten mukaisesti, ja saatu digitaalinen Lähtösignaali lähetetään toimilaitteelle digitaali-analogia-muuntimen kautta ohjattavan kohteen ohjaamiseksi ja ohjatun muuttujan vakauttamiseksi asetettuun arvoon. Tällaista järjestelmää kutsutaan suljetun silmukan ohjausjärjestelmäksi.

Tietokoneohjausjärjestelmä koostuu teollisuuden ohjauskoneesta ja tuotantoprosessista. Teollisuuden ohjauskonelaitteistolla tarkoitetaan itse tietokonetta ja oheislaitteita. Laitteistoon kuuluvat tietokone, prosessin syöttö- ja lähtöliitäntä, ihmisen ja koneen välinen rajapinta, ulkoinen muisti jne. Ohjelmistojärjestelmä on tietokoneohjelmien summa, jotka voivat suorittaa erilaisia ​​toimintoja, mukaan lukien yleensä järjestelmäohjelmistot ja sovellusohjelmistot.

Syytettyjen esineiden valikoima on erittäin laaja, sisältäen tuotantoprosessit, mekaaniset laitteet, ajoneuvot, robotit, koelaitteet, instrumentointi, kodin asumistilat, kodinkoneet ja lasten lelut kaikilla elämänaloilla. Ohjauksen tarkoituksena voi olla ohjattavan kohteen tila- tai liikeprosessin saattaminen tietyn vaatimuksen mukaiseksi tai tietyn optimointitavoitteen saavuttaminen. Tietokoneohjausjärjestelmillä on yleensä korkea tarkkuus, suuri nopeus, suuri tallennuskapasiteetti ja looginen arviointitoiminto, joten ne voivat toteuttaa edistyneitä ja monimutkaisia ​​ohjausmenetelmiä ja saada nopeat ja tarkat ohjaustehosteet. Tietotekniikan kehitys on aiheuttanut merkittäviä muutoksia koko ihmisyhteiskunnassa ja luonnollisesti sitä on sovellettu myös teolliseen tuotantoon ja liikkeenjohtoon. Lisäksi tietokoneiden tietojenkäsittelyominaisuudet voivat edelleen orgaanisesti yhdistää prosessin ohjauksen ja tuotannonhallinnan (kuten CIMS), jolloin saadaan aikaan kattava tehtaiden ja yritysten automatisoitu hallinta.

Sama kuin yleinen ohjausjärjestelmä, tietokoneohjausjärjestelmä voi olla suljettu silmukka. Tällä hetkellä tietokoneen on jatkuvasti kerättävä erilaisia ​​tilatietoja ohjatusta kohteesta. Tietyn ohjausstrategian mukaisen käsittelyn jälkeen lähdön ohjausinformaatio vaikuttaa suoraan ohjausobjektiin. Se voi olla myös avoin silmukka, ja siinä on kaksi tapaa: toinen on, että tietokone vaikuttaa vain ohjattuun objektiin kronologisessa järjestyksessä tai tietyssä säännössä; toinen on, että tietokone käsittelee vain ohjatun kohteen tiedot. Anna operaattorille toimintaohjeita ja vaikuta sitten manuaalisesti syytettyyn kohteeseen.

Tietokoneen ohjausjärjestelmä koostuu ohjausosasta ja ohjatusta objektista, ja sen ohjausosa sisältää laitteisto- ja ohjelmisto-osan, mikä eroaa järjestelmästä, joka koostuu vain laitteistosta koostuvasta analogisesta ohjaimesta. Tietokoneen ohjausjärjestelmäohjelmisto sisältää järjestelmäohjelmiston ja sovellusohjelmiston. Järjestelmäohjelmistot sisältävät yleensä käyttöjärjestelmiä, kieltenkäsittelyohjelmia ja palveluohjelmia jne., jotka tietokonevalmistajat yleensä sopivat käyttäjille ja joilla on tietty monipuolisuus. Sovellusohjelmisto on erikoisohjelma, joka on koottu tiettyihin ohjaustarkoituksiin, kuten tiedonkeruuohjelma, ohjauspäätösohjelma, tulosten käsittelyohjelma ja hälytyksenkäsittelyohjelma. Ne sisältävät ohjattujen kohteiden jne. ominaisuudet ja ohjausstrategiat, jotka ohjausjärjestelmän toteuttavat ammattilaiset laativat.

Muodostumista ja kehitystä

Digitaalisten signaalien kvantisointivaikutusta huomioimatta tietokoneohjausjärjestelmää voidaan pitää näytteenottoohjausjärjestelmänä. Tässä järjestelmässä jatkuvat linkit diskreetoidaan, jolloin koko järjestelmän voidaan katsoa koostuvan erilaisista erillisistä järjestelmistä. Tietokoneohjauksen teorian kehittäminen on pääasiassa näytteenottoteorian, eroyhtälön, muunnosteorian, tila-avarusteorian ja järjestelmän tunnistamisen mukautuvan ohjausteorian integrointia ohjaustekniikkaan, jotta tietokoneohjausjärjestelmä on alustavasti kehitetty. Monimutkaisia ​​ja ajallisesti vaihtelevia epälineaarisia järjestelmiä varten ohjausjärjestelmä sisältää monia uusia teorioita, kuten vankan ohjauksen, sumean ohjauksen ja ennakoivan ohjauksen, muodostaen vähitellen uuden suunnan teollisille prosessinohjausjärjestelmille.

Maailman ensimmäisen elektronisen tietokoneen julkaisusta lähtien tietokonetta käytettiin ensin tunnistamaan automaattisesti kemiallisen tuotantoprosessin prosessiparametrit ja suorittamaan niihin liittyvää tietojenkäsittelyä. Samalla tutkittiin myös tietokoneen avoimen silmukan ohjausta. 1960-luvulla ilmestyi tietokoneita prosessinohjausta varten, jotka toteuttivat suoran digitaalisen ohjauksen. Myöhemmin keskitetty tietokoneohjausjärjestelmä kehittyi kerrokselliseksi ohjausjärjestelmäksi, jonka ytimenä oli mikroprosessori, ja tuotantoprosessia valvottiin, ohjattiin ja hallittiin keskitetysti tietokoneen kautta. Tietokoneprosessorien ja muiden teknologioiden kehittymisen myötä myös tietokoneohjaustekniikka on kokenut vastaavia muutoksia, joita lopulta sovelletaan teolliseen tuotantoon ja joilla on siihen valtava vaikutus.

Kehitys ja status quo

Monilla aloilla, kuten tuotannossa ja tieteellisessä tutkimuksessa, on suuri määrä fysikaalisia suureita, joita on ohjattava tietyn muutoslain mukaan. Ennen 1930-lukua teollinen tuotanto oli pääosin manuaalista. Aluksi perustyyppisiä instrumentteja käytettiin säätämään painetta ja lämpötilaa vakioalueella, ja alun perin vakiinnutettiin teollisen tuotannon mekaaninen ohjauskäytäntö. Elektroniikkatekniikan nopean kehityksen ja tietokoneohjausjärjestelmien syntymisen myötä teollisen tuotannon eri parametrien ja prosessien digitaalinen ohjaus on toteutettu suoraan. Tietokoneiden miniatyrisointi on tehnyt ohjaustekniikasta älykkäämpää. Samaan aikaan mekatroniikkatekniikka, joka yhdistää orgaanisesti mekaanisen, elektroniikan, tietotekniikan ja ohjaustekniikan, on kehittynyt nopeasti ja sitä käytetään yhä laajemmin eri tuotantoaloilla. Tällä hetkellä tärkein muodostettu ja käytetty sähkömekaaninen ohjaustekniikka on PID-säätö. PID edustaa klassista ohjausteoriaa. Se imee älykkäitä ohjausideoita ja käyttää tietokoneiden etuja mukautuvan PID:n ja epälineaarisen PID:n muodostamiseen, jotka ovat suotuisampia ohjausmuunnelmille. Ohjain. Lisäksi on olemassa sumeaa ohjausta (FLC), muuttuvan rakenteen ohjausta jne., jotka laajenevat jatkuvasti tietokonekentän kehittyessä.

Sovellus

Mekatroniikan esittely ja tuotantosovellus

Mekatroniikalla tarkoitetaan mekanismin päätoimintoa ja tehotoimintoa, tiedonkäsittelytoimintoa ja ohjaustoimintoa, elektroniikkatekniikan käyttöönottoa, mekaanisten laitteiden integroinnista muodostuvan järjestelmän yleisnimeä, elektroniikkasuunnittelua ja tietokoneohjelmistoja. valvontaprosessi kentällä. Sen pääsovellusalueet ovat numeerisen ohjauksen työstökoneet. Vastaavan numeerisen ohjaustekniikan avulla teollisten toimintojen rakennetta, toimintaa ja toimintatarkkuutta on parannettu merkittävästi. Monen CPU:n ja usean päälinjan arkkitehtuurin käyttö rikastuttaa CNC-toimintoja ja parantaa tuotannon tehokkuutta.

Joustavan valmistusjärjestelmän sovellus on tietokonetekniikan ja valmistusjärjestelmän soveltaminen sähkömekaanisessa ohjausteollisuudessa, ja se on tietokoneistettu valmistusjärjestelmä. Se koostuu pääasiassa tietokoneista, CNC-työstökoneista, automatisoiduista varastoista jne. Teollisuudessa se voi valmistaa satunnaisesti ja määrällisesti minkä tahansa työkappaleen kapasiteettinsa puitteissa kokoonpanoosaston vaatimusten mukaisesti. Se soveltuu paremmin useiden lajikkeiden erillisten osien ja pienten erien massatuotantoon.

Taajuusmuuttajatekniikan kehityksellä on myös tärkeitä sovelluksia teollisuudessa elektroniikkatekniikan ja tietotekniikan kehittyessä erityisesti rauta- ja terästeollisuudessa, mikä mahdollistaa monimutkaisen vektoriohjaustekniikan toteuttamisen, olipa se suuri Sekä kapasiteetin moottori että pieni kapasiteettimoottori voi nyt toteuttaa synkronisen moottorin tai asynkronisen moottorin käännettävän liukunopeuden säädön. Se tekee myös AC-käyttöjärjestelmästä, jota käytetään laajalti teräksen valssaustuotannossa.

Ohjelmoitava ohjain (PLC) on uudenlainen ohjausjärjestelmä, joka yhdistää tietokonetekniikan ja automaattisen ohjaustekniikan. Tämä järjestelmä ratkaisee suuren kytkinohjauksen ongelman teollisessa ohjausjärjestelmässä ja korvaa vähitellen releohjausjärjestelmän, joka kuluttaa paljon energiaa ja jolla on korkea vikasuhde. PLC-tekniikan kehittymisen myötä sen sovellusalueet laajenevat jatkuvasti. Se voi kerätä ja tallentaa tietoja sekä valvoa ohjausjärjestelmää. PLC voi kääntää erilaisia ​​ohjausalgoritmiohjelmia täydentääkseen suljetun silmukan ohjauksen. Tällaista prosessinohjausta käytetään laajalti metallurgiassa, kemianteollisuudessa, lämpökäsittelyssä, kattilan ohjauksessa ja muissa tilanteissa. Lisäksi tehdasverkkoautomaation kehittymisen myötä PLC voi toteuttaa viestintä- ja verkkotoimintoja, mikä edistää paremmin teollisuustuotannon ohjausprosessin valvontaa. Nykyään PLC-tekniikkaa on käytetty laajasti eri teollisuudenaloilla, kuten metallurgiassa, öljyteollisuudessa, kemianteollisuudessa, rakennusmateriaaleissa, koneiden valmistuksessa, sähkövoimassa, autoissa, kevyessä teollisuudessa, ympäristönsuojelussa, kulttuurissa ja viihteessä.

Esimerkkejä tietokoneiden sovelluksista kone- ja elektroniikkateollisuudessa

Tietotekniikan orgaaninen yhdistelmä sekä mekaanisen ja elektronisen ohjaustekniikan integraatio muodostaa edelleen relevantteja uusia teknologioita. Useammille aloille sovellettuina nämä sovellusalat eivät enää rajoitu teolliseen tuotantoon, ja yhä useammat teknologiat liittyvät läheisesti päivittäiseen työhönmme ja elämäämme. . Tässä on muutamia konkreettisia esimerkkejä tietotekniikan ja sähkömekaanisen ohjauksen yhdistelmän käytännön soveltamisesta.

PLC toteuttaa manipulaattorin liikkuvan työkappaleen ohjausprosessin. Maailmantalouden ja teknologian kehittyessä ihmisen toiminnan laajuus laajenee edelleen, ja robottien käyttö laajenee nopeasti erilaisille sosiaalisen tuotannon ja elämän aloille sekä valmistusalalta ei-valmistusalalle monenlaisia robottituotteista tulee näkyviin. . Robottien tuotannossa ja laajamittaisessa soveltamisessa monilla aloilla robotit (kutsutaan myös manipulaattoreiksi) suorittavat monia yksittäisiä ja toistuvia mekaanisia tehtäviä. Teollisuusrobotti on automaattiohjattava, uudelleenohjelmoitava, monitoiminen, monen vapausasteen ja monikäyttöinen manipulaattori. Teollisuusrobotit ovat laajalti käytössä, jotka voivat parantaa tuotteiden laatua ja tuotantoa, mutta myös varmistaa henkilökohtaisen turvallisuuden. Sillä on suuri merkitys työympäristön parantamisessa, työvoimaintensiteetin vähentämisessä, työn tuottavuuden lisäämisessä, raaka-aineiden kulutuksen säästämisessä ja tuotantokustannusten alentamisessa. Teollisuusrobottien laaja käyttö yhdistettynä tietokone- ja verkkoteknologiaan muuttaa yhä enemmän ihmisten tuotantoa ja elämäntapaa.

Maataloudessa ohjaamon kojetaulu mekaanisen käytön aikana korvataan nopeasti elektronisilla valvontalaitteilla ja siirrytään asteittain yhden parametrin näyttötilasta älykkääseen tietojen näyttöpäätteeseen ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutusrajapinnan parantamiseksi. Tällaista älykästä näyttöpäätettä kutsutaan myös nimellä Virtual Display Terminal (Virtual Display Terminal), joka edustaa nykyaikaisten instrumenttien ja ohjauslaitteiden kehityksen valtavirtaa. Se voi mielivaltaisesti valita ja näyttää päätetiedot yksikön eri osista näytön kautta, soittaa tietokantatietoja käyttäjän tarpeiden mukaan näytöllä ja näyttää multimediatietoja, kuten dataa, grafiikkaa ja ääntä. Lisäksi datatiedot voidaan tallentaa dynaamisesti luottokortin kokoiseen korkeatiheyksiseen älykkääseen muistikorttiin ja maatalouden toimintaprosessin tietotiedot voidaan tuoda älykortin kautta takaisin toimistoon ja käsitellä. kehittyneiden ohjelmistojen tietokonesovelluksella. Esimiehen päätös- ja toimintaohjeet voidaan välittää älykortin kautta myös traktorin älykkäälle ohjauspäätteelle maatalouskoneiden toiminnan automaattisen ohjauksen toteuttamiseksi.

PLC:n käyttö myyntiautomaateissa. Myyntiautomaatti valitsee tuotteen kytkimen asiakkaan kautta, ja kolikon arvo näkyy PLC-ohjatulla digitaaliputkella. Kun valoanturi on tunnistettu, seuraava vaihe suoritetaan tuomion kautta, ja myyntiprosessi saatetaan päätökseen PLC-järjestelmän ohjauksen ja signaalilähdön kautta. Tietotekniikan ja sähkömekaanisen automaattiohjauksen soveltaminen myyntiautomaateissa helpottaa suuresti ihmisten elämää ja laajentaa PLC:n soveltamista.

Liikennevalojärjestelmä on myös tyypillinen esimerkki elektroniseen ohjausjärjestelmään sovelletusta mikrotietokoneohjelmistosta. Käytä pääasiassa PLC-tekniikkaa ohjaamaan merkkivalojen toimintaa risteyksissä. Viimeistele tarkasti merkkivalon vaihtotoiminto ajan ohjaamiseksi, tämä sovellus on erittäin kätevä ihmisten päivittäiseen työmatkaan.

Tietotekniikan soveltaminen tietokoneistetuissa litteänneulekoneissa on tuonut valtavia muutoksia mekaaniseen neuleteollisuuteen. Tietokoneistettu tasainen neulekone on monimutkainen järjestelmä, joka sisältää tietokoneen, koneiden, elektroniikan, ohjauksen ja monia muita aloja. Tietokoneistetun litteän neulekoneen neulonta on erittäin monimutkainen prosessi. Alkuperäinen litteäneulekone oli manuaalinen litteäneulekone, joka kykeni vain suhteellisen yksinkertaiseen neuleprosessiin. Kun tietokonetekniikkaa sovelletaan tietokoneistettuun litteään neulekoneeseen, tietokoneen automaattisen ohjauksen avulla suunnittelija voi suunnitella digitaalisesti neulekuvion ja ohjata suoraan koneen purkamista, hiontaa, purkamista, hiekkataivutuskonetta ja muita vastaavia koneita tietokoneen kautta. digitaalinen Neulomisen täydentää tietokonekomentoohjausjärjestelmä, joka tekee koko mallin neulomisen valmiiksi, mikä parantaa huomattavasti teollisen tuotannon tehokkuutta.

Mekatroniikkaan liittyy edelleen monia teknologioita, ja tieteen ja teknologian kehityksen myötä erilaisten teknologioiden integraatiotrendi tulee yhä selvemmäksi. Päärungon mekatroniikkateknologia on väistämätön trendi koneteollisuuden kehityksessä.

Sovellus type

Tiedonkeruujärjestelmä

Tässä sovelluksessa tietokone suorittaa vain tiedonkeruun ja -käsittelyn, eikä se ole suoraan mukana ohjauksessa. Se suorittaa tuotantoprosessin eri prosessimuuttujien kiertoilmaisun, käsittelyn, tallennuksen ja ylirajahälytyksen. Samalla se suorittaa kumulatiivisen analyysin ja reaaliaikaisen analyysin näistä muuttujista ja hankkii erilaisia ​​trendianalyysejä tarjotakseen operaattoreille viitteitä.

Suora digitaalinen ohjausjärjestelmä

Tietokone suorittaa laskutoimituksia ohjauslain mukaisesti ja välittää sitten tuloksen prosessin lähtökanavan kautta ohjattuun kohteeseen, jotta ohjattu muuttuja täyttää vaaditun suoritusindeksin. Ero analogiseen järjestelmään on se, että analogisessa järjestelmässä signaalin lähetystä ei tarvitse digitalisoida; digitaalisen järjestelmän on ensin suoritettava analogia-digitaalimuunnos, ja lähtöohjaussignaalin on myös suoritettava digitaali-analogiamuunnos ennen toimilaitteen käyttämistä. Koska tietokoneessa on vahva laskentateho, on erittäin kätevää vaihtaa ohjausalgoritmia.

Koska tietokone ottaa suoraan hallintatehtävän, se vaatii hyvää reaaliaikaista suorituskykyä, korkeaa luotettavuutta ja vahvaa sopeutumiskykyä.

Valvontatietokoneohjausjärjestelmä

Tämä järjestelmä suorittaa optimointianalyysin ja laskennan tuotantoprosessin työolosuhteiden ja ennalta määrätyn matemaattisen mallin mukaisesti ja luo optimaaliset asetukset. Arvo lähetetään suoralle digitaaliselle ohjausjärjestelmälle suoritettavaksi. Valvonnan tietokonejärjestelmä vastaa korkean tason ohjaus- ja hallintatehtävistä, jotka edellyttävät vahvoja tietojenkäsittelytoimintoja ja suurta tallennuskapasiteettia. Yleensä käytetään korkealuokkaisia ​​mikrotietokoneita.

Hierarkkinen ohjausjärjestelmä

Se on myös DCS-järjestelmä. Katso lisätietoja kohdasta Hajautettu ohjausjärjestelmä.

Kenttäväyläohjausjärjestelmä

Tunnetaan myös nimellä FCS, on uuden sukupolven hajautettu ohjausjärjestelmä. Tämä järjestelmä parantaa DCS-järjestelmän korkeita kustannuksia ja eri valmistajien tuoteviestintästandardit eivät ole yhtenäisiä, mikä johtaa yhteenliittämättömyyteen.

Viime vuosina kenttäväylän kehityksen myötä myös älykkäät anturit ja toimilaitteet ovat kehittyneet digitalisaation suuntaan, korvaamalla 4-20mA analogisia signaaleja digitaalisilla signaaleilla luoden pohjan kenttäväylän sovellukselle. Fieldbus on täysin digitaalinen, kaksisuuntainen, monipaikkainen sarjaliikenneverkko, joka yhdistää teollisuuden kenttäinstrumentit ja ohjauslaitteet. Kenttäväylää kutsutaan 2000-luvun teollisuuden ohjausverkkostandardiksi.

Kehityssuunta

Mikrotietokoneen ohjausjärjestelmän kehitys liittyy kiinteästi ohjausjärjestelmän ydinosan, mikrotietokoneen, kehitykseen. Mikrotietokoneiden ja mikroprosessorien nousun jälkeen 1970-luvulla kehitys on ollut erittäin nopeaa: sirujen integrointi on lisääntynyt ja enemmän; puolijohdemuistin kapasiteetti on kasvanut ja suurempi; ohjaus ja tietokoneen suorituskyky ovat kasvaneet suuruusluokkaa lähes joka toinen vuosi. Lisäksi uusia rajapintoja ja erikoispiirejä syntyy jatkuvasti, ja ohjelmistot ovat yhä täydellisempiä ja runsaampia, mikä laajentaa huomattavasti mikrotietokoneiden toimintoja, mikä luo edellytyksiä mikrotietokonejärjestelmien kehityksen edistämiselle.

Tällä hetkellä tietokoneohjaustekniikka kehittyy kohti älykkyyttä, verkottumista ja integraatiota. Mikrotietokoneiden ohjausjärjestelmien kehitystrendi on seuraava:

· Edullinen teollisuustietokoneisiin perustuva teollisuuden ohjausautomaatio tulee valtavirtaan.

· PLC kehittyy miniatyrisoinnin, verkottumisen sekä PC-integraation ja avoimuuden suuntaan.

· DCS-järjestelmä mittauksen, ohjauksen ja hallinnan integroituun suunnitteluun.

· Ohjausjärjestelmä kehittyy kenttäväylän (FCS) suuntaan.

· Instrumentointiteknologia kehittyy digitalisoinnin, älykkyyden, verkottumisen ja miniatyrisoinnin suuntaan.

· Teollisuuden ohjausverkko kehittyy langallisen ja langattoman yhdistämisen suuntaan.

· Teollisuuden ohjausohjelmistot kehittyvät edistyneen ohjauksen suuntaan.

Edullisista teollisuustietokoneisiin perustuvasta teollisuuden ohjausautomaatiosta tulee valtavirtaa:

Teollisuuden ohjausautomaatio sisältää pääosin kolme tasoa alhaalta ylös Se on perusautomaatio, prosessiautomaatio ja johtamisautomaatio ja sen ydin on perusautomaatio ja prosessiautomaatio. Perinteisessä automaatiojärjestelmässä automaation perusosa on periaatteessa monopolisoitu PLC:n ja DCS:n toimesta ja prosessiautomaatio- ja hallintaautomaatio-osa koostuu pääosin minitietokoneista. 1990-luvulta lähtien PC-pohjaisten teollisuustietokoneiden (teollisuus-PC:t) kehityksen myötä PC-pohjaiset automaatiojärjestelmät, jotka koostuvat teollisuustietokoneista, I/O-laitteista, valvontalaitteista ja ohjausverkoista, ovat yleistyneet nopeasti ja niistä on tullut huonokuntoisia. tärkeä tapa maksaa teollisuusautomaatio.

Koska PC-pohjaiset ohjaimet ovat todistetusti yhtä luotettavia kuin PLC:t ja ne ovat käyttäjien ja huoltohenkilöstön hyväksymiä, valmistajat ottavat yksi toisensa jälkeen käyttöön PC-ohjausratkaisuja ainakin osassa tuotantoaan. PC-pohjainen ohjausjärjestelmä on helppo asentaa ja käyttää, siinä on edistyneitä diagnostiikkatoimintoja ja järjestelmäintegraattoreille joustavampia vaihtoehtoja. Pitkän aikavälin näkökulmasta PC-ohjausjärjestelmien ylläpitokustannukset ovat alhaiset.

Teollisuus-PC sisältää pääasiassa kaksi tyyppiä: IPC teollisuustietokone ja CompactPCI teollisuustietokone ja niiden muodonmuutoskoneet. Koska perusautomaatiolla ja prosessiautomaatiolla on korkeat vaatimukset teollisuustietokoneiden toiminnan vakaudelle, hot swapille ja redundantille konfiguroinnille, nykyinen IPC ei enää täysin täytä vaatimuksia ja vetäytyy vähitellen tältä alalta ja korvataan CompactPCI-pohjaisella. teollisuustietokoneet. , Ja IPC vie hallinnan automaatiokerroksen.

Kun "pehmeä PLC" ilmestyi, ajateltiin, että teollisuustietokoneet korvaisivat PLC:t. Nykyään teollisuus-PC ei kuitenkaan ole korvannut PLC:tä. Syitä on kaksi: toinen on järjestelmäintegraattori; toinen on ohjelmiston käyttöjärjestelmä. Onnistuneessa PC-pohjaisessa ohjausjärjestelmässä on oltava kaksi kohtaa: yksi on, että kaikki työt on suoritettava ohjelmistolla alustalla; toinen on tarjota asiakkaille kaikki mitä he tarvitsevat. Teollisuustietokoneiden ja PLC:iden välinen kilpailu on pääasiassa huippuluokan sovelluksissa, joissa on monimutkaista dataa ja korkea laitteistointegraatio. Teollisuustietokoneet eivät voi kilpailla halpojen mikro-PLC:iden kanssa, jotka ovat myös nopeimmin kasvava osa logiikkamarkkinoita. Kehityssuuntien näkökulmasta ohjausjärjestelmien tulevaisuus on todennäköisesti teollisuustietokoneiden ja logiikkojen välillä.

PLC kehittyy kohti pienentämistä, verkottumista, PC:tä ja avoimuutta:

PLC on pitkään ollut tärkein taistelukenttä teollisuuden ohjausautomaation alalla. Yrityksen automaation ohjauslaitteet tarjoavat erittäin luotettavan ohjausjärjestelmän muodostaen kolmiosaisen trendin DCS:n ja teollisuus-PC:n kanssa. Samalla PLC kantaa myös muiden teknisten tuotteiden, erityisesti teollisuustietokoneiden, vaikutuksen.

Miniatyrisointi, verkottuminen, PC- ja avoimuus ovat PLC:n tulevan kehityksen pääsuuntia. PLC-pohjaisen automaation alkuaikoina PLC:t olivat suuria ja kalliita. Mutta viime vuosina mikro-PLC on ilmestynyt, hinta on vain muutama sata yuania. Pehmeän PLC-ohjauksen konfigurointiohjelmiston jatkuvan parantamisen ja kehityksen myötä pehmeällä PLC-konfigurointiohjelmistolla ja PC-pohjaisella ohjauksella asennettu markkinaosuus kasvaa vähitellen.

Tällä hetkellä yksi suurimmista kehitystrendeistä prosessiohjauksen alalla on Ethernet-teknologian laajeneminen, eikä PLC ole poikkeus. Yhä useammat PLC-toimittajat alkavat tarjota Ethernet-liitäntää. PLC:n uskotaan edelleen siirtyvän avoimien ohjausjärjestelmien suuntaan, erityisesti teollisuustietokoneisiin perustuviin ohjausjärjestelmiin.

DCS-järjestelmä mittauksen, ohjauksen ja hallinnan integroituun suunnitteluun:

Miniatyrisointi, monipuolistaminen, PC-muokkaus ja avoimuus ovat tulevaisuuden DCS-kehityksen pääsuuntia. Pienen DCS:n markkinat on vähitellen jaettu PLC:n, teollisuus-PC:n ja FCS:n kanssa. Tulevaisuudessa pienimuotoinen DCS saattaa olla ensimmäinen, joka integroituu näihin kolmeen järjestelmään, ja "pehmeä DCS" -tekniikkaa kehitetään ensin pienimuotoisessa DCS:ssä. PC-pohjaista ohjausta käytetään entistä laajemmin pienten ja keskisuurten prosessien ohjauksessa, ja useat DCS-valmistajat tuovat markkinoille myös pienimuotoisia teollisuus-PC:ihin perustuvia DCS-järjestelmiä. Avoin DCS-järjestelmä ulottuu samanaikaisesti sekä ylös- että alaspäin mahdollistaen tuotantoprosessin paikan päällä olevan datan vapaan virtauksen koko yrityksen sisällä, toteuttaen tietotekniikan ja ohjaustekniikan saumattoman yhteyden ja kehittyen kohti mittauksen integrointia. , valvonta ja hallinta.

Ohjausjärjestelmä kehittyy kenttäväylän (FCS) suuntaan:

3C-teknologian kehityksen myötä prosessinohjausjärjestelmä kehittyy DCS:stä FCS:ksi. FCS voi hajauttaa PID-säädön täysin kenttälaitteisiin. Kenttäväyläpohjainen FCS on uuden sukupolven tuotantoprosessien automaatiojärjestelmä, joka on täysin hajautettu, täysin digitaalinen, täysin avoin ja yhteentoimiva. Se korvaa yksi-yhteen 4-20 mA analogisen signaalijohdon kentällä ja antaa perinteisen teollisuusautomaation ohjausjärjestelmän. Rakenne tuo vallankumouksellisia muutoksia.

IEC61158:n määritelmän mukaan kenttäväylä on digitaalinen, kaksisuuntainen siirto, monihaarainen tietoliikenneverkko valmistus- tai prosessialueelle asennettujen kenttälaitteiden ja valvomossa olevien automaattisten ohjauslaitteiden välillä. Kenttäväylä mahdollistaa mittaus- ja ohjauslaitteiston digitaalisen laskenta- ja digitaalisen tiedonsiirtokyvyn, parantaa signaalin mittauksen, siirron ja ohjauksen tarkkuutta sekä parantaa järjestelmän ja laitteiden toimintaa ja suorituskykyä. IEC61158:n kahdeksan kenttäväylän lisäksi IEC TC17B on läpäissyt kolme väylästandardia: SDS, ASI ja Device NET. Lisäksi ISO julkaisi ISO 11898 CAN -standardin. Erilaisten kenttäväyloiden kilpailussa Ethernetin edustama COTS-viestintätekniikka on nousemassa kenttäväyläkehityksessä uudeksi valopilkkuksi. Kenttäväylätekniikan käyttö edullisen kenttäväyläohjausjärjestelmän rakentamiseen edistää kenttäinstrumenttien älykkyyttä, ohjaustoimintojen hajauttamista ja ohjausjärjestelmän avoimuutta teollisuuden ohjausjärjestelmien teknologisen kehitystrendin mukaisesti. Sanalla sanoen, tietokoneohjausjärjestelmän kehitys siirtyy kohti kenttäväyläohjausjärjestelmää (FCS) sen jälkeen, kun on koettu pneumaattisen perusohjausjärjestelmän, sähköyksiköiden yhdistetyn analogisen instrumentin ohjausjärjestelmän, keskitetyn digitaalisen ohjausjärjestelmän ja hajautetun ohjausjärjestelmän (DCS). Kehityksen suunta. Vaikka kenttäväylään perustuva FCS on kehittynyt nopeasti, FCS:n kehittämisessä on vielä paljon tehtävää, kuten yhtenäiset standardit ja älykäs instrumentointi. Lisäksi perinteisten ohjausjärjestelmien ylläpito ja muuntaminen edellyttävät myös DCS:ää. Siksi kestää kauan, ennen kuin FCS korvaa kokonaan perinteisen DCS:n. Samaan aikaan DCS itse kehittyy ja paranee jatkuvasti. FCS yhdistettynä uusiin teknologioihin, kuten DCS, teollisuus-Ethernet ja edistynyt ohjaus, on varmasti erittäin elinvoimainen. Teollisuuden Ethernet- ja kenttäväylätekniikka joustavana, kätevänä ja luotettavana tiedonsiirtomenetelmänä on otettu teollisuudessa yhä enemmän käyttöön ja tulee olemaan entistä tärkeämpi asema ohjauskentässä.

Tietokoneverkkotekniikan, langattoman teknologian ja älykäs anturiteknologian yhdistelmä on tuottanut uuden käsitteen "langattomaan teknologiaan perustuva verkotettu älykäs anturi". Tällainen langattomaan teknologiaan perustuva verkkoon kytketty älyanturi mahdollistaa teollisuuden kenttätietojen siirtämisen, julkaisemisen ja jakamisen suoraan verkossa langattomien linkkien kautta. Langaton lähiverkkoteknologia voi tarjota laajakaistaisia ​​langattomia datayhteyksiä ja joustavaa verkkotopologiaa erilaisten älykkäiden kenttälaitteiden, mobiilirobottien ja erilaisten automaatiolaitteiden väliseen tietoliikenteeseen tehdasympäristössä, mikä kompensoi sen tehokkaasti joissakin erityisissä ympäristöissä. langallinen verkko, teollisuuden ohjausverkon viestintäsuorituskyky paranee edelleen.