Els sistemes de control d'automatització industrial són una part indispensable de la producció industrial moderna. Utilitzen diversos sensors, actuadors, controladors i altres dispositius per aconseguir un seguiment-en temps real, un control automàtic i una gestió optimitzada dels processos de producció. Amb l'avenç continu de la tecnologia, els tipus de sistemes de control d'automatització industrial s'han tornat cada cop més diversos i sofisticats. Aquest article oferirà una visió general detallada de diversos tipus principals de sistemes de control d'automatització industrial, inclosos els sistemes de control centralitzats, els sistemes de control distribuïts, els sistemes de control de bus de camp, els sistemes de control Ethernet industrials, els sistemes de control de controladors lògics programables (PLC) i els-sistemes de fabricació integrats per ordinador (CIMS).
1. Sistemes de control centralitzat
Un sistema de control centralitzat és un sistema de control que concentra tots els dispositius de control dins d'una única sala de control. El principal avantatge d'aquest sistema és la seva facilitat de gestió i manteniment, ja que permet el processament centralitzat de diferents senyals i dades de control. Un sistema de control centralitzat normalment consta dels components següents:
1.1 Controlador:El controlador és el nucli del sistema de control centralitzat, encarregat de rebre els senyals del sensor, processar dades, prendre decisions i enviar instruccions de control als actuadors.
1.2 Estació de l'operador:L'estació de l'operador serveix com a interfície entre els operadors i el sistema de control, normalment inclou dispositius com ara pantalles, teclats i ratolins. Els operadors poden controlar els processos de producció, ajustar els paràmetres de control i visualitzar la informació d'alarma a través de l'estació de l'operador.
1.3 Sensors i actuadors:Els sensors s'encarreguen de recollir diverses quantitats físiques durant el procés de producció, com ara la temperatura, la pressió i el cabal, i convertir aquests senyals en senyals elèctrics per enviar-los al controlador. Els actuadors, al seu torn, ajusten el procés de producció segons les instruccions del controlador, com ara obrir o tancar vàlvules i regular la velocitat del motor.
1.4 Xarxa de comunicació de dades:La xarxa de comunicació de dades serveix d'enllaç que connecta controladors, estacions d'operador, sensors i actuadors, responsables de transmetre diversos senyals i dades de control.
2. Sistema de control distribuït
Un sistema de control distribuït és un sistema de control que distribueix dispositius de control en diferents etapes de producció. Els principals avantatges d'aquest sistema són la fiabilitat i la flexibilitat del sistema millorades, que permeten un control personalitzat adaptat a les diferents etapes de producció. Un sistema de control distribuït normalment consta dels components següents:
2.1 Nodes de control:Els nodes de control són les unitats bàsiques d'un sistema de control distribuït, responsables de processar les tasques de control als seus respectius nodes. Cada node de control inclou normalment un microprocessador, interfícies d'entrada/sortida i interfícies de comunicació.
2.2 Xarxes de comunicació:Les xarxes de comunicació serveixen d'enllaç que connecta els nodes de control, responsables de transmetre senyals i dades de control. Les xarxes de comunicació habituals inclouen bus de camp i Ethernet industrial.
2.3 Dispositius d'interfície home-màquina:Els dispositius d'interfície humà-màquina serveixen com a interfície entre els operadors i el sistema de control i poden incloure pantalles tàctils, teclats, ratolins, etc.
2.4 Base de dades i servidor:La base de dades i el servidor s'utilitzen per emmagatzemar i gestionar diverses dades del procés de producció, com ara l'estat de l'equip, les dades de producció, la informació d'alarma, etc.
3. Sistema de control de bus de camp
Un sistema de control de bus de camp és un sistema de control distribuït basat en la tecnologia de bus de camp. Un bus de camp és una xarxa de comunicacions que s'utilitza per connectar dispositius de camp (com sensors, actuadors, nodes de control, etc.), amb un alt rendiment en temps real-, fiabilitat i rendibilitat-. Les tecnologies de bus de camp habituals inclouen Profibus, Modbus i CAN.
3.1 Dispositius de camp:Els dispositius de camp són les unitats bàsiques d'un sistema de control de bus de camp, inclosos sensors, actuadors i nodes de control.
3.2 Interfície de bus de camp:Una interfície de bus de camp és un dispositiu que connecta dispositius de camp al bus de camp, responsable de convertir els senyals dels dispositius de camp en senyals de bus de camp.
3.3 Xarxa de bus de camp:Una xarxa de bus de camp és una xarxa de comunicació que connecta diversos dispositius de camp, encarregats de transmetre senyals i dades de control.
3.4 Controladors i estacions d'operador:Els controladors i les estacions de l'operador són similars als sistemes de control distribuïts, responsables del processament de les tasques de control i de la interacció humà-màquina.
4. Sistema de control Ethernet industrial
Un sistema de control Ethernet industrial és un sistema de control distribuït basat en la tecnologia Ethernet. Ethernet és una tecnologia de comunicació àmpliament utilitzada a les xarxes d'ordinadors, caracteritzada per altes taxes de transmissió, gran ample de banda i bona compatibilitat. Un sistema de control Ethernet industrial normalment consta dels components següents:
4.1 Dispositius Ethernet industrials:Els dispositius Ethernet industrials inclouen commutadors Ethernet industrials, adaptadors Ethernet industrials i interfícies Ethernet industrials.
4.2 Nodes de control i dispositius de camp:Els nodes de control i els dispositius de camp són similars als d'un sistema de control distribuït, encarregats de processar les tasques de control i recollir dades de producció.
4.3 Xarxa de comunicació Ethernet:La xarxa de comunicacions Ethernet és la xarxa de comunicacions que connecta tots els nodes de control i dispositius de camp, responsables de transmetre senyals i dades de control.
4.4 Controladors i estacions d'operador:Els controladors i les estacions d'operadors són similars als sistemes de control distribuïts, responsables del processament de les tasques de control i de la interacció humà-màquina.
5. Sistema de control del controlador lògic programable (PLC).
Un controlador lògic programable (PLC) és un ordinador dissenyat específicament per a aplicacions de control industrial. Els PLC presenten programació flexible, alta fiabilitat i facilitat d'expansió, i s'utilitzen àmpliament en diversos sistemes de control d'automatització industrial. Un sistema de control PLC normalment consta dels components següents:
5.1 PLC:El PLC és el nucli del sistema de control del PLC, encarregat de rebre els senyals del sensor, processar dades, prendre decisions i després enviar ordres de control als actuadors.
5.2 Mòduls d'entrada/sortida:Els mòduls d'entrada/sortida són dispositius que connecten el PLC a dispositius de camp, encarregats de convertir els senyals del sensor en senyals reconeixibles pel PLC, o de convertir les ordres de control del PLC en senyals reconeixibles pels actuadors.