Automatyka dla przemysłu – układy kontrolno-pomiarowe oraz komunikacyjne w procesie produkcyjnym

Automatyka dla przemysłu to jedna z dziedzin inżynierii elektrycznej i elektronicznej, która zajmuje się szeroko rozumianą automatyzacją procesów produkcyjnych. Polega ona na połączeniu wszystkich niezbędnych elementów wykonawczych maszyn (m.in. silniki, napędy, serwonapędy, elektrozawory (pneumatyczne i hydrauliczne), pompy itp.) lub/i linii produkcyjnych w jeden sprawnie działający system. Na tak powstały system składają się również układy kontrolno-pomiarowe (np. czujniki, inicjatory), urządzenia pomiarowe oraz systemy wizyjne, a także zaawansowane systemy sterujące.

Układ kontrolno-pomiarowy

Kontrolę nad procesem produkcyjnym sprawują elementy, które przekazują odpowiednie informacje w formie sygnału (na przykład o aktualnym stanie produkcji czy jej pozycji) do sterownika PLC. Automatyka dla przemysłu dysponuje obecnie coraz większą gamą czujników tego typu, zapewniając tym samym coraz szersze spektrum możliwości kontroli całego procesu wytwórczego.

Przykładami tego typu elementów są m.in.:

• inicjatory (czujniki indukcyjne)
• czujniki pojemnościowe
• czujniki optyczne
• mierniki wielkości fizycznych (mierniki prądu, napięcia, temperatury, ciśnienia),
• systemy wizyjne
• elementy bezpieczeństwa (kurtyny, skanery)

Tego rodzaju elementy kontrolne znajdują się nie tylko na liniach produkcyjnych, ale również w szafach sterowniczych w formie m.in. przekaźników (w tym przekaźników bezpieczeństwa), falowników czy przetworników.

Sterownik PLC

W automatyce przemysłowej nad całością procesu produkcyjnego czuwa najczęściej system sterujący w postaci przekaźnika programowalnego, sterownika PLC czy komputera przemysłowego, natomiast sam system jest obsługiwany z poziomu panelu operatorskiego tradycyjnego lub dotykowego.

Sterownik PLC (programowalny sterownik logiczny) jest głównym elementem układu automatyki przemysłowej. Jest on, obok komputerów przemysłowych i przekaźników programowalnych, jednym z najpowszechniej wykorzystywanych elementów sterujących we współczesnym przemyśle.

Programowalny sterownik odpowiada za pracę całej linii, pełniąc funkcję diagnostyczną oraz przetwarzając informacje trafiające do niego z różnych urządzeń i obszarów procesu produkcyjnego. Odpowiednio zaprogramowany sterownik PLC podejmuje decyzje i przesyła informacje do elementów wykonawczych na temat zadanych parametrów pracy.

Podstawowe korzyści ze wdrożenia automatyki przemysłowej:

• większa wydajność procesów produkcyjnych
• powtarzalność procesów
• jakość produktów finalnych na stałym, wysokim poziomie
• pełna kontrola nad całym procesem

Komunikacja procesu produkcyjnego

Do komunikowania się ze sterownikami PLC, a także m.in. do gromadzenia oraz archiwizowania ogromnych ilości danych o procesach automatyka dla przemysłu wykorzystuje bazy danych SCADA, a do sterowania  -  różnego typu interfejsy HMI.

HMI (ang. Human – Machine Interface) to panel operatorski w postaci zestawów przycisków, potencjometrów i przełączników, a także coraz częściej wykorzystywanych panelów operatorskich dotykowych.

Panele dotykowe HMI to nowoczesne i zaawansowane technologicznie urządzenia wykorzystywane do komunikacji ze sterownikami PLC. Są o wiele wygodniejszą, prostszą i bardziej intuicyjną alternatywą dla panelów operatorskich opartych na archaicznych przyciskach oraz przełącznikach, oferując dodatkowo możliwość wizualizacji całego procesu, podgląd parametrów pracy linii, regulację nastaw i kontrolę poszczególnych obszarów procesu.

Zdecydowanie większe możliwości (ale niewykluczające współpracy z HMI) zapewniają jednak systemy SCADA (ang. Supervisory Control And Data Acquisition). Systemy te to systemy nadrzędne, umożliwiające sprawną komunikację ze sterownikami oraz szybkie gromadzenie, przetwarzanie oraz archiwizację danych.