I. Introducció
El sistema de control industrial (ICS) és una part indispensable de la producció industrial moderna, que utilitza tecnologies informàtiques, de comunicació, automatització i altres tecnologies per realitzar el control, el control i l’optimització del procés de producció industrial. Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia de la informació i la millora contínua del nivell d’industrialització, els tipus i les funcions dels sistemes de control industrial també s’enriqueixen i milloren contínuament. En aquest treball, introduirem els tipus, les característiques, els escenaris d'aplicacions i les tendències futures de desenvolupament dels sistemes de control industrial, per tal de proporcionar referència per a la investigació i l'aplicació en camps relacionats.
II. Tipus de sistemes de control industrial
Els sistemes de control industrial es poden dividir segons diferents criteris de classificació, a continuació, es mostren diverses maneres habituals de classificació:
Dividit segons l'estructura del sistema
(1) Sistema de control centralitzat:Sistema de control centralitzat significa que totes les funcions de control es concentren en un controlador central, a través del qual tot el procés de producció es gestiona i es controla de manera central. Aquest sistema té una estructura senzilla, però la fiabilitat i la flexibilitat són pobres, adequades per a menor escala, els requisits de control no són ocasions de producció elevades.
(2) Sistema de control distribuït (DCS):El sistema de control distribuït es compon de múltiples disperses al camp del sistema de controlador, cada controlador és responsable de controlar una part del procés de producció i a través de la xarxa de comunicació per aconseguir el controlador central i l’intercanvi d’informació. El sistema DCS té una alta fiabilitat, flexibilitat i escalabilitat i altres avantatges, adequats per a processos de producció complexos a gran escala.
(3) Sistema de control de fàbriques (FCS):FieldBus Control System és un sistema de control distribuït basat en Fieldbus, que utilitza tecnologia de comunicació digital per realitzar un intercanvi i control d’informació entre dispositius de camp. El sistema FCS té els avantatges d’un fort temps real, alt grau d’integració d’informació, fàcil de mantenir, etc., i és una important direcció de desenvolupament del sistema de control industrial modern.
Dividit segons l'objecte de control
(1) Sistema de control de processos:El sistema de control de processos s’utilitza principalment per a un procés de producció contínua, com ara petroquímica, generació d’energia i altres camps. Es tracta del procés de producció de temperatura, pressió, flux i altres paràmetres per al control i control en temps real per assegurar l’estabilitat del procés de producció i la qualitat del producte.
(2) Sistema de control discret:El sistema de control discret s’utilitza principalment per a processos de producció discrets, com ara la fabricació de maquinària, la fabricació d’electrònica i altres camps. Supervisa i controla l'estat de funcionament de l'equip per aconseguir el funcionament automatitzat de l'equip i l'optimització del procés de producció.
(3) Sistema de control de moviment:El sistema de control de moviment està especialitzat en controlar amb precisió la posició, la velocitat i l’acceleració del moviment mecànic. S'utilitza àmpliament en camps com la robòtica, les màquines-eines CNC i les línies de muntatge, i garanteix la precisió i la sincronització del moviment mitjançant algoritmes i equips de control d'alta precisió.
Dividit segons la funció
(1) Control de supervisió i adquisició de dades (SCADA):El sistema SCADA és un sistema informatitzat per a la supervisió remota i el control de les instal·lacions industrials. Integra l’adquisició de dades, la comunicació de xarxa, la interfície de màquines humanes, etc., i és capaç de mostrar l’estat de l’equip en temps real, registrar dades i emetre ordres de control quan sigui necessari. Els sistemes SCADA s’utilitzen àmpliament en grans àrees de distribució com ara canonades d’oli , transport ferroviari i reixes elèctriques.
(2) Controlador de lògica programable (PLC):El PLC és un dels sistemes de control més comuns en l’automatització industrial. Emmagatzema instruccions per realitzar operacions lògiques, control de seqüències, temporalització, recompte i aritmètica a través de la memòria programable i pot controlar diversos tipus d’equips mecànics o processos de producció mitjançant entrades/sortides digitals o analògiques. Els plcs són populars per la seva estabilitat, flexibilitat i facilitat de programació.
(3) Interfície humana-màquina (HMI):L’HMI és la part del sistema de control industrial amb interacció humana, que permet a l’operador controlar i fer funcionar el procés. HMI sol incloure pantalles, botons i llums de funcionament, etc., dissenyats per centrar -se en l'experiència de l'usuari perquè els operadors puguin accedir fàcilment a la informació i al control.
Iii. Característiques dels sistemes de control industrial
Els sistemes de control industrial tenen les següents característiques:
En temps real:Els sistemes de control industrial han de controlar i controlar el procés de producció en temps real per assegurar l’estabilitat del procés de producció i la qualitat del producte.
Fiabilitat:Els sistemes de control industrial solen funcionar en entorns industrials durs, per la qual cosa han de tenir una gran fiabilitat i capacitat anti-interferència.
Seguretat:El sistema de control industrial implica la seguretat de la producció i la seguretat del personal i altres problemes, per la qual cosa ha de tenir mesures perfectes de protecció de seguretat.
Obertura:Amb el desenvolupament continu de la tecnologia de la informació, els sistemes de control industrial han de donar suport a la integració i la comunicació amb altres sistemes per aconseguir l’intercanvi d’intercanvi d’informació.
Iv. Escenaris d'aplicació del sistema de control industrial
Els sistemes de control industrial s’utilitzen àmpliament en diversos camps, incloent -hi petroquímics, generació d’energia, fabricació de maquinària, fabricació d’electrònica, transport, etc. A continuació, es mostren alguns escenaris d'aplicacions típics:
Camp petroquímic:El procés de producció petroquímica és complex i perillós, la necessitat de control i control en temps real de la temperatura, la pressió, el flux i altres paràmetres del procés de producció per assegurar l’estabilitat del procés de producció i la qualitat del producte. El sistema de control industrial pot realitzar el control i la gestió de l’automatització del procés de producció petroquímica.
Camp de generació d’energia:El sistema de generació d'energia necessita un control i control en temps real dels equips de generació d'energia i el funcionament de la xarxa d'energia per assegurar l'estabilitat i la seguretat de l'alimentació. El sistema de control industrial pot realitzar el control remot i el control del sistema de generació d'energia.
Camp de fabricació mecànica:El procés de fabricació mecànica requereix un control precís del moviment mecànic de la posició, la velocitat i l’acceleració i altres paràmetres per assegurar la qualitat del producte i l’eficiència de producció. El sistema de control industrial pot realitzar el control i la gestió automàtica del procés de fabricació de maquinària.
V. Tendències futures de desenvolupament
Amb el desenvolupament continu de la tecnologia de la informació i la millora contínua del nivell d’industrialització, la tendència futura de desenvolupament dels sistemes de control industrial inclou principalment els aspectes següents:
Intel·ligent:Els sistemes de control industrial prestaran més atenció a intel·ligents i adaptatius, mitjançant la introducció de la intel·ligència artificial, les grans dades i altres tecnologies avançades per aconseguir una optimització i control intel·ligent del procés de producció.
Xarxa:Els sistemes de control industrial prestaran més atenció a la xarxa i la integració, mitjançant la integració i la comunicació amb altres sistemes per aconseguir l’intercanvi d’intercanvi d’informació.
Seguretat:El sistema de control industrial prestarà més atenció a la seguretat i la fiabilitat i garantirà la seguretat i l'estabilitat del procés de producció reforçant les mesures de protecció de seguretat i establint un sistema de gestió de seguretat.
Verd:El sistema de control industrial prestarà més atenció al desenvolupament verd i sostenible, mitjançant l’optimització del procés de producció i la reducció del consum d’energia i altres maneres de reduir l’impacte sobre el medi ambient.
Vi. Conclusió
Sistema de control industrial com a suport fonamental de la producció industrial moderna, la seva varietat i la seva rica funcionalitat, per a l’automatització de la producció industrial, intel·ligent i eficient per proporcionar una garantia forta. Des del sistema de control centralitzat fins al sistema de control distribuït fins al sistema de control de les barres de camp, l’evolució del sistema de control industrial reflecteix el progrés continu de la tecnologia i la creixent demanda industrial.
En primer lloc, hi ha molts tipus de sistemes de control industrial, cadascun dels seus propis escenaris i avantatges únics. Per exemple, el sistema DCS és adequat per a processos de producció a gran escala i complexos, mentre que el sistema FCS ocupa una posició important en el control industrial modern amb el seu fort en temps real i el seu alt grau d’integració d’informació. A més, el PLC com a "cervell" de l'automatització industrial, amb la seva estabilitat, flexibilitat i facilitat de programació s'utilitza àmpliament en diverses ocasions de producció.
En segon lloc, les característiques dels sistemes de control industrial determinen la seva posició important en la producció industrial. En temps real, la fiabilitat, la seguretat i l’obertura són elements indispensables dels sistemes de control industrial. Amb els requisits creixents de la producció industrial a nivell d’automatització i intel·ligència, el sistema de control industrial també està desenvolupant i millorant constantment per satisfer les noves necessitats de producció i reptes tècnics.
Un cop més, els sistemes de control industrial tenen una àmplia gamma d’escenaris d’aplicació, que cobreixen gairebé totes les àrees de producció industrial. Des de la generació d’energia elèctrica petroquímica fins a la fabricació de maquinària, la fabricació electrònica, el transport i altres camps, els sistemes de control industrial tenen un paper vital. Mitjançant el control i el control en temps real del procés de producció, el sistema de control industrial garanteix l’estabilitat del procés de producció i la qualitat del producte i millora l’eficiència i la competitivitat de la producció de les empreses.
Finalment, la futura tendència de desenvolupament dels sistemes de control industrial prestarà més atenció a la intel·ligència, la xarxa, la seguretat i el verd. Amb el desenvolupament continu de la intel·ligència artificial, les grans dades i altres tecnologies avançades, el sistema de control industrial prestarà més atenció a la intel·ligència i l’adaptabilitat, per aconseguir l’optimització i el control intel·ligents del procés de producció. Al mateix temps, amb l’augment d’internet industrial i l’àmplia aplicació de la tecnologia d’Internet de les coses, els sistemes de control industrial prestaran més atenció a la xarxa i la integració i realitzaran una integració i comunicació perfectes amb altres sistemes. A més, amb la millora contínua dels requisits de producció industrial per a la seguretat i la protecció del medi ambient, els sistemes de control industrial també prestaran més atenció a la seguretat i la protecció ambiental verda per assegurar la seguretat i la sostenibilitat del procés de producció.
En resum, els sistemes de control industrial tenen un paper vital en la producció industrial moderna. Amb el progrés continu de la tecnologia i la creixent demanda industrial, els sistemes de control industrial continuaran desenvolupant i millorant, proporcionant un suport més sòlid per a l’automatització, la intel·ligència i l’eficiència de la producció industrial.