PLC, SCADA, idarəetmə sistemləri, elektrik şkafları və bina avtomatlaşdırması ilə tanış olun. Fabrik modernləşdirilməsinin əsas komponentlərini öyrənin.
Sənaye avtomatlaşdırması nədir?
Sənaye avtomatlaşdırması, istehsal müəssisəsindəki fiziki proseslərin insan müdaxiləsi minimuma endirilərək elektrik, elektronika, proqram təminatı və mexaniki komponentlərin birgə fəaliyyəti ilə həyata keçirilməsidir. Ən sadə formada bu, sensorun mühitin parametrlərini ölçməsi, kontrollerin bu ölçməyə əsasən qərar verməsi və icra mexanizminin qərarı fiziki hərəkətə çevirməsi dövrəsidir. Bu dövrə bir klapanın açılması qədər sadə və ya yüzlərlə stansiyanın bir-birini gözlədiyi yığım xəttinin sinxron işləməsi qədər mürəkkəb ola bilər.
Avtomatlaşdırma sistemləri adətən üç səviyyədə nəzərdən keçirilir. Sahə səviyyəsinə sensorlar, mühərriklər, intiqallar və təhlükəsizlik komponentləri daxildir. İdarəetmə səviyyəsində bu komponentləri idarə edən kontrollerlər yerləşir. Üst səviyyə isə istehsalı izləyən, planlaşdıran və hesabatlar hazırlayan proqram təminatından ibarətdir. Avtomatlaşdırma layihəsinin uğuru çox vaxt ayrı-ayrı komponentlərin keyfiyyətindən deyil, bu üç səviyyənin bir-biri ilə nə dərəcədə uzlaşdırılmış şəkildə əlaqələndirilməsindən asılıdır. Başdan sona tətbiq olunan yanaşmanın nələri əhatə etdiyini həll qruplarımız və mühəndislik xidmətlərimiz səhifələrində görə bilərsiniz.
İstehsal müəssisələrinin avtomatlaşdırmaya yönəlmə səbəbləri oxşardır: artan əmək xərcləri, ixtisaslı operator tapmaqda çətinlik, müştərilərin tələb etdiyi izlənəbilənlik, keyfiyyətin dəyişkənliyi və gözlənilməz dayanmalar. Avtomatlaşdırma bu məsələlərin hamısına eyni anda təsir edir; lakin gözlənilən faydanı verməsi üçün əvvəlcə prosesi anlamaq, sonra isə avtomatlaşdırmaq lazımdır. Düzgün müəyyənləşdirilməmiş proses avtomatlaşdırıldıqda, sadəcə qüsurlu məhsullar daha sürətlə istehsal olunur.
Fabrik avtomatlaşdırması və istehsal xətlərinin modernləşdirilməsi
Fabrik avtomatlaşdırması, diskret istehsal müəssisələrində maşınların, xətlərin və daşıma sistemlərinin vahid idarəetmə arxitekturası altında birləşdirilməsini əhatə edir. Yığım xətləri, qablaşdırma maşınları, sınaq stansiyaları və təchizat sistemləri bu sahənin tipik komponentləridir. Modernləşdirmə layihələrində adətən mövcud maşın parkı saxlanılır; dəyişən isə maşınları bir-birinə bağlayan idarəetmə və məlumat səviyyəsidir.
Yeni xəttin qurulması və mövcud xəttin modernləşdirilməsi fərqli yanaşmalar tələb edir. Yeni quraşdırmada layihələndirmə sərbəstliyi var; modernləşdirmədə isə istehsalı dayandırmadan irəliləmək, köhnə avadanlığın sənədləşdirilməmiş iş xüsusiyyətlərini müəyyənləşdirmək və istismara vermə işlərini həftəsonlarına sığdırmaq lazımdır. Buna görə modernləşdirmə layihələrində yerində texniki baxış, mövcud vəziyyətin təhlili və mərhələli keçid planı, proqram təminatının hazırlanması qədər həlledicidir.
Xəttin səmərəliliyini ölçməyin ən geniş yayılmış yolu avadanlığın ümumi effektivliyi, yəni OEE-dir. Hazırlıq, məhsuldarlıq və keyfiyyət əmsallarının hasilindən ibarət olan bu göstərici təkmilləşdirmə işlərinin hansı istiqamətə yönəldiləcəyini müəyyən edir. Avtomatlaşdırmaya qoyulan investisiyanın geri dönüşü də çox vaxt OEE-dəki artım, zay məhsul payının azalması və planlaşdırılmamış dayanma müddətinin qısalması əsasında hesablanır.
Proses avtomatlaşdırması və fasiləsiz istehsal
Proses avtomatlaşdırması; kimya, qida, içki, dərman, kağız, sement və enerji kimi fasiləsiz və ya yarımfasiləsiz istehsal müəssisələrində temperatur, təzyiq, sərf, səviyyə, pH və elektrik keçiriciliyi kimi kəmiyyətlərin qapalı dövrəli idarə olunması ilə məşğul olur. Diskret istehsaldan fərqi idarə olunan dəyişənin fasiləsiz olması və proses dinamikasının ölü zaman, istilik tutumu kimi fiziki amillərlə məhdudlaşmasıdır.
Bu müəssisələrdə reseptlərin idarə edilməsi ayrıca mövzudur. Partiyalar üzrə istehsalda bu ehtiyac ISA-88 əsaslı partiyalı istehsal sistemləri ilə qarşılanır. Eyni xəttdə fərqli məhsulların fərqli parametrlərlə istehsalı reseptin operatordan asılı olmayaraq sistemdə müəyyənləşdirilməsini və hər partiyanın hansı reseptlə istehsal edildiyinin qeydə alınmasını tələb edir. Qida və dərman istehsalında bu qeyd yalnız keyfiyyət vasitəsi deyil, qanuni tələbdir.
Proses avtomatlaşdırmasında tənzimləmənin keyfiyyəti məhsulun maya dəyərinə birbaşa təsir edir. Düzgün sazlanmış idarəetmə dövrəsi tapşırıq qiyməti ətrafındakı rəqsləri azaldaraq enerji sərfiyyatını, xammal israfını və məhsul xüsusiyyətlərindəki dəyişkənliyi birlikdə azaldır. Buna görə istismara vermə zamanı aparılan dövrə sazlamaları layihənin ən azı proqram təminatı qədər dəyərli nəticəsidir.
PLC proqramlaşdırılması və idarəetmə sistemləri
PLC, yəni proqramlaşdırılan məntiqi kontroller, sənaye avtomatlaşdırmasının qərar verən komponentidir. Sahədən gələn rəqəmsal və analoq siqnalları oxuyur, ona yüklənmiş proqrama uyğun məntiqi əməliyyatlar aparır və çıxışları idarə edir. Sənaye mühitində vibrasiya, temperatur, elektrik küyü və fasiləsiz iş şəraitinə davam gətirəcək şəkildə hazırlanmışdır; ofis kompüterindən gözlənilməyən bu dayanıqlılıq PLC-ni istehsal sahəsinin standartına çevirmişdir.
PLC proqramlaşdırılması IEC 61131-3 standartında müəyyən edilmiş dillərdə aparılır. Pilləli diaqram elektrik rele məntiqi ilə tanış olan komandalar üçün asan oxunur; funksional blok diaqramı proseslərin idarə edilməsində geniş yayılmışdır; strukturlaşdırılmış mətn isə mürəkkəb hesablamalar və məlumat emalı tələb edən hissələrdə üstün tutulur. Yaxşı PLC proqram təminatı yalnız işləyən deyil, illər sonra başqa mühəndis tərəfindən də oxuna bilən proqram təminatıdır. Buna görə standart kitabxanalar, mənalı etiketləmə və ardıcıl proqram strukturu layihənin uzunmüddətli xərclərini müəyyən edir.
İdarəetmə arxitekturasının seçimi də layihənin miqyasından asılı olaraq dəyişir. Tək maşınlı tətbiqlərdə kompakt kontroller kifayət etdiyi halda, yüzlərlə giriş-çıxış siqnalının paylanmış şəkildə toplandığı müəssisələrdə uzaq giriş-çıxış stansiyaları və sənaye rabitə şəbəkələri istifadə olunur. Rabitə protokolu dövr müddəti, determinizm tələbi və mövcud avadanlıq parkı ilə uyğunluq nəzərə alınmaqla seçilir.
SCADA, HMI və operator interfeysləri
SCADA proqram təminatı sahədəki kontrollerlərdən gələn məlumatları toplayan, vizuallaşdıran, həyəcan siqnalları yaradan və tarixi qeydləri saxlayan üst səviyyə tətbiqidir. Operator panelləri, yəni HMI ekranları isə maşının yanında operativ müdaxilə imkanı verir. İkisi arasındakı fərq miqyasdır: HMI bir maşını, SCADA isə bir müəssisəni idarə edir.
İnterfeys dizaynına əksər layihələrdə layiq olduğundan daha az diqqət yetirilir; halbuki o, növbə boyu ekrana baxan operatorun səhv etmə ehtimalına birbaşa təsir göstərir. Yaxşı interfeysdə rəng məna daşıyır və bəzək kimi istifadə olunmur; normal iş rejimi sakit görünüşlə təqdim olunur, diqqət yalnız kənarlaşma olduqda cəlb edilir. Həyəcan siqnalları siyahısı da idarə olunmalıdır: hər kənarlaşma üçün həyəcan siqnalı təyin edilən sistemdə operator qısa müddətdə siqnalları söndürməyə alışır və əsl nasazlıq nəzərdən qaçır.
SCADA səviyyəsində saxlanılan tarixi məlumatlar yalnız hesabat üçün deyil, kök səbəblərin təhlili üçün də istifadə olunur. Dayanmanın nə üçün baş verdiyini anlamaq hadisə anındakı siqnalların gedişini geriyə dönük izləməyi tələb edir. Buna görə məlumatların toplanma tezliyi və saxlanma müddəti sistem layihələndirilərkən düşünülmüş şəkildə müəyyənləşdirilməlidir.
Elektrik şkafı, şkaf layihəsi və enerji monitorinqi
Elektrik şkafı, avtomatlaşdırma sisteminin fiziki əsasını təşkil edir. Enerji paylanması, mühafizə, intiqallar, kontrollerlər və rabitə komponentləri burada bir araya gəlir. Şkaf layihəsi birxətli sxemdən, güc və idarəetmə dövrələrindən, klem planından, kabel siyahısından və yerləşdirmə çertyojlarından ibarətdir. Düzgün hazırlanmış layihə yalnız istehsalı deyil, illər sonra nasazlıqların axtarışını da asanlaşdırır.
Şkafın layihələndirilməsində istilik rejiminin idarə olunmasına çox vaxt lazımi əhəmiyyət verilmir. İntiqalların və güc komponentlərinin yaratdığı istilik hesablanmadan seçilən şkaf yay aylarında mühafizənin işə düşməsi səbəbindən istehsalı dayandırır. Eyni şəkildə, kabel en kəsikləri, qısaqapanmaya dayanıqlılıq və selektivlik hesablamaları şkafın ilk günkü iş göstəricilərini illərlə saxlamasını müəyyən edir.
Enerji monitorinqi, şkafa əlavə edilən ölçmə cihazları ilə istehlakın xətt, maşın və ya bölmə üzrə görünən hala gətirilməsidir. Ümumi hesab-faktura əsasında aparılan qənaət işləri adətən nəticəsiz qalır; istehlakın bölgüsü göründükdə isə boşuna işləyən kompressor, lazımsız yerə açıq qalan qızdırıcı və ya səmərəsiz mühərrik tez aşkar edilir. Enerji məlumatları həmçinin məhsul vahidinə düşən istehlakın hesablanmasına imkan verərək dayanıqlılıq hesabatlarının da əsasını təşkil edir.
Bina avtomatlaşdırması və obyektlərin idarə edilməsi
Bina avtomatlaşdırması, istehsal müəssisələrinin və kommersiya binalarının isitmə, soyutma, havalandırma, işıqlandırma, yanğın və girişə nəzarət sistemlərinin vahid idarəetmə səviyyəsində birləşdirilməsidir. İstehsal avtomatlaşdırması ilə eyni idarəetmə məntiqinə əsaslanır; fərqi isə idarə olunan prosesin məhsul deyil, mühit şəraiti olmasıdır.
Bina idarəetmə sistemi komfort şəraitini qoruyaraq enerji sərfiyyatını azaltmağı hədəfləyir. İnsanların mövcudluğuna dair məlumatlara əsasən havalandırmanın tənzimlənməsi, xarici havanın temperaturuna görə iş xarakteristikasının sürüşdürülməsi və növbədənkənar saatlarda avtomatik qənaət rejiminə keçid tipik qənaət mənbələridir. İstehsal müəssisələrində əlavə olaraq proses tələbləri də nəzərə alınır: rütubətin idarə edilməsi, təzyiqin pillələndirilməsi və hissəcik səviyyəsi kimi şərtlər məhsulun keyfiyyətinə birbaşa təsir edir.
Avtomatlaşdırma sisteminin komponentləri
Avtomatlaşdırma sistemi bir-birini tamamlayan komponent qruplarından ibarətdir. Sensorlar prosesi qavrayır: yaxınlıq sensorları detalın mövcudluğunu, enkoderlər mövqe və sürəti, yük hüceyrələri çəkini, temperatur və təzyiq ötürücüləri isə proses dəyişənlərini ölçür. Ölçmənin dəqiqliyi və təkrarlanma qabiliyyəti onun əsasında qurulacaq bütün idarəetmə məntiqinin imkanlarını müəyyən edir; səhv ölçən sensor hətta ən yaxşı proqram təminatını belə yanıldır.
İcra mexanizmləri qərarı hərəkətə çevirir. Pnevmatik silindrlər sürətli və sadə xətti hərəkətlərdə, servomühərriklər dəqiq mövqeləndirmədə, reduktorlu asinxron mühərriklər isə fasiləsiz hərəkət tələb edən tətbiqlərdə istifadə olunur. Mühərrik intiqalları, yəni tezlik çeviriciləri mühərriki yalnız işə salıb dayandırmır; sürəti, fırlanma momentini və təcillənmə profilini idarə edərək həm mexaniki yorulmanı, həm də enerji sərfiyyatını azaldır.
Güc və mühafizə komponentləri sistemin təhlükəsiz işləməsini təmin edir. Açarlar, kontaktorlar, termik relelər və ifrat gərginlikdən mühafizə cihazları nasazlıq zamanı zərəri məhdudlaşdırır. Fasiləsiz enerji təchizatı mənbələri isə idarəetmə səviyyəsinin şəbəkə dalğalanmalarından təsirlənməməsini təmin edir; qısamüddətli gərginlik enməsi zamanı kontrollerin yenidən işə düşməsi əksər müəssisələrdə saatlarla davam edən bərpa prosesi deməkdir.
Sənaye rabitəsi və sahə şəbəkələri
Komponentlər arasında məlumat mübadiləsi sənaye rabitə protokolları vasitəsilə həyata keçirilir. Ardıcıl rabitəyə əsaslanan klassik protokollar sadə və geniş yayılmışdır; Ethernet əsaslı sənaye protokolları isə yüksək məlumat həcmi və az gecikmə tələb edən tətbiqlərdə ön plana çıxır. Hərəkətin idarə edilməsi kimi deterministik zamanlama tələb edən tətbiqlərdə dövr müddəti mikrosaniyə səviyyəsində sabit olmalıdır; bu da protokol seçimini texniki zərurətə çevirir.
Sahə şəbəkəsinin layihələndirilməsində topologiya, kabel növü, ekranlama və torpaqlama ən azı protokol seçimi qədər həlledicidir. Sənaye mühitində elektrik küyü qaçılmazdır; mühərrik intiqallarının yaratdığı yüksək tezlikli komponentlər düzgün çəkilməmiş məlumat kabelində izahı çətin olan rabitə kəsilmələrinə səbəb olur. Bu cür nasazlıqlar adətən proqram xətası hesab edilir və həftələrlə vaxt itirilir.
Məlumat səviyyəsinin yuxarı səviyyəli sistemlərə açılması ayrıca mövzudur. İstehsal məlumatlarının monitorinq və təhlil səviyyəsinə ötürülməsi üçün istehsalçıdan asılı olmayan məlumat modellərindən istifadə gələcəkdə avadanlıq dəyişdikdə bütün inteqrasiyanın yenidən yazılmasının qarşısını alır. Standart interfeys vasitəsilə məlumat mübadiləsi aparan sistemlər on illik istismar ömrü olan müəssisədə çeviklik deməkdir.
