Systemy automatyki i sterowania w przemyśle

Automatyka przemysłowa jest obecnie jednym z najszybciej rozwijających się sektorów przemysłowych i stała się nieodłączną częścią procesów produkcyjnych - przyspiesza rozwój firmy, usprawnia systemy, podnosi produktywność, dokładność, wydajność oraz obniża koszty produkcji.

Automatyka stosowana jest przede wszystkim do sterowania urządzeniami, systemami i procesami technologicznymi za pomocą różnego rodzaju komponentów np. sterowników, kontrolerów lub systemów kontroli takich jak komputery przemysłowe, roboty oraz ich oprogramowanie. Tego typu systemy opierają się na pracy maszyn w celu zastąpienia pracy manualnej ludzi przez zautomatyzowane systemy. Dzięki informacjom zwrotnym eliminują one potrzebę obecności operatora i tworzą wysoce samodzielne systemy, potrafiące wykonywać zadania od początku do końca procesu bez asysty człowieka. 

Systemy automatyki przemysłowej - dlaczego warto w nie inwestować?

1. Większa dokładność informacji - zmniejszenie potrzeby wykonywania okresowych i ręcznych kontroli - automatyczne zbieranie danych i wsparcie w wyborze najlepszych decyzji.

2. Zwiększenie produktywności - brak potrzeby zatrzymywania systemu podczas nieobecności pracowników/prac konserwacyjnych zakładu - możliwość samodzielnej pracy 24h na dobę, 365 dni w roku. 

3. Mniejsze koszty:

• produkcji,
• ochrony zdrowia pracowników.

4. Wyższa jakość i dokładność produktów - zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia błędu człowieka; pełna wydajność zakładu dzięki nie doświadczającym zmęczenia robotom. 

5. Zwiększenie elastyczności - wystarczy odpowiednio zaprogramować maszynę na nowe zadanie.

6. Bezpieczeństwo - zastosowanie maszyn w warunkach niebezpiecznych, ekstremalnych i zagrażających człowiekowi.

Wprowadzenie systemów automatyki przemysłowej posiada prawdopodobnie tylko jedną wadę, czyli wysokie koszty początkowe przy zmianie z produkcji wykonywanej przez człowieka na automatyczną linię produkcyjną. Wprowadzenie zmian może także wymagać pokrycia dodatkowych kosztów szkolenia z obsługi nowego urządzenia.

Urządzenia automatyki i ich zastosowanie

Automatyka przemysłowa usprawniła procesy produkcyjne w wielu branżach. Aby poprawnie działała wymaga odpowiednich komponentów, dzięki którym sterowanie urządzeniami jest możliwe. Wyróżniamy urządzenia takie jak:

Sterowniki programowalne PLC, których głównym zadaniem jest sterowanie urządzeniami i procesami. Najczęściej są wykorzystywane do prostego sterowania np. w małych i nieskomplikowanych systemach automatyki. Ich zadania obejmują m.in. wydawanie komend urządzeniom zgodnie ze wskazaniami czujników, udostępnianie danych do paneli operatorskich lub obsługa wejść i wyjść. W sterownikach PLC wyróżniamy np. sterowniki modułowe - są szczególnie elastyczne i mają możliwość rozbudowywania lub przebudowy bez potrzeby wymiany jednostki centralnej i innych modułów. W automatyce maszyn często wykorzystywane są także kompaktowe sterowniki programowalne - stosowane głównie w systemach scentralizowanych.

Komputery przemysłowe - najczęściej wykorzystywane w sytuacji gdy sterownik PLC nie jest wystarczający. Tego typu komputery, dzięki karcie rozszerzeń i wysokiej wydajności komponentów, pozwalają na zarządzanie skomplikowanymi procesami.

Kontrolery PAC (Programmable Application Controller) - bardziej złożony odpowiednik sterownika PLC posiadający cechy komputera przemysłowego. Szeroko wykorzystywane w skomplikowanych procesach, wymagających szybkości i możliwości obsługi dużej ilości danych, np. w systemach akwizycji danych lub przy zadaniach związanych z wizualizacją.

Praktyczne zastosowanie automatyki przemysłowej

Systemy automatyki zajmujące się przede wszystkim nadzorem i wizualizacją procesów (za pomocą np. sieci WLAN) składają się m.in. z przemysłowych komputerów PC, komputerów do montażu w pulpicie, systemów HMI i łączności WLAN. 

Innym zadaniem tego typu systemów jest sterowanie - wykonywane za pomocą sterowników PLC, systemów HMI, magistrali polowej (CAN, EtherCAT, Profibus itp.), sieci WLAN i zabezpieczeń (SIL).

Kolejnym ważnym zastosowaniem jest obróbka danych i komunikacja z głównym sterownikiem PLC, którą zapewniają urządzenia końcowe takie jak urządzenia uruchamiające, mikro sterowniki, sterowniki silnika, czujniki przemysłowe, sterowniki napędów, przekaźniki, przełączniki, urządzenia do sterowania bezprzewodowego.

Dlaczego warto zainwestować w automatykę?

Przemysłowe systemy sterowania automatyką firmy w ostatnich latach stają się niezbędnym elementem każdego zakładu dążącego do szybszego rozwoju, elastyczności w działaniu oraz poprawy jakości oferowanych usług. 

Systemy sterowania obejmują integrację urządzeń, maszyn i sprzętu w zakładzie, a także łączą go z resztą firmy - zajmują się np. łańcuchem dostaw, procesami zgodności, sprzedaży, oraz R&D (pracami badawczo-rozwojowymi). Systemy automatyki i sterowania, inaczej IACS (Industrial Automation and Control Systems), mogą być sterowane zdalnie, co niesie ze sobą wiele korzyści jak i zagrożeń w zależności od rodzaju firmy i zakresu jej działania. 

Rodzaje systemów sterowania w automatyce przemysłowej:

Systemy sterowania PLC - Jest to nowoczesny system oparty na sterownikach PLC, zapewniający kontrolę nad poszczególnymi maszynami lub liniami technologicznymi. 

SCADA - systemy sterujące procesami technologicznymi/produkcyjnymi i zbierające dane procesowe. Zajmują się zbieraniem informacji, wizualizacją procesów i alarmowaniem o ewentualnych nieprawidłowościach.

DCS - systemy sterowania rozproszonego - zajmują się sterowaniem i wizualizacją procesów technologicznych. 

Wyróżniamy również systemy:

Enterprise Resource Planning (ERP) - wspierają np. prowadzenie księgowości i zarządzanie dystrybucją.

Manufacturing Execution System (MES) - systemy realizacji produkcji, wspierają zbieranie informacji i optymalizację procesu produkcyjnego w obszarze biznesowym. 

Basic Process Control System (BPCS) - systemy kontroli procesów, monitorujące zakład, opierające się na informacjach z czujników i instrumentów procesowych.

Safety instrumented system (SIS) - składa się z zestawu oprogramowań i systemów kontroli hardware i software - szczególnie używany w rafineriach, zakładach chemicznych, nuklearnych.