Teollisuusautomaatiossa PLC:t (Programmable Logic Controllers) ja DCS:t (Distributed Control Systems) ovat kaksi yleistä ohjausjärjestelmää. Ne ovat monella tapaa samanlaisia, mutta niissä on joitain keskeisiä eroja. Tässä artikkelissa esittelemme yksityiskohtaisesti erot PLC-ohjauksen ja DCS-ohjauksen välillä, mukaan lukien niiden määritelmät, koostumus, sovellusskenaariot, edut ja haitat.
I. Määritelmä
- PLC-ohjaus (ohjelmoitava logiikkaohjain):PLC on digitaalinen käyttöelektroniikkajärjestelmä, joka on suunniteltu erityisesti teollisuusautomaatioon. Se käyttää ohjelmoitavaa muistia käskyjen tallentamiseen loogisten toimintojen suorittamiseen, sekvenssiohjaukseen, ajoitukseen, laskentaan ja aritmeettisiin operaatioihin sekä erityyppisten koneiden tai tuotantoprosessien ohjaamiseen digitaalisten tai analogisten tulojen/lähtöjen kautta.
- DCS-ohjaus (hajautettu ohjausjärjestelmä):DCS on erittäin integroitu, modulaarinen ohjausjärjestelmä, joka jakaa ohjaustoiminnot koko laitoksen tai tuotantoprosessin alueelle. DCS koostuu yleensä useista ohjaussolmuista, jotka on yhdistetty verkon kautta tiedon jakamisen ja yhteiskäytön mahdollistamiseksi.
II. Koostumus
1. PLC-ohjauksen koostumus:
a. Keskusyksikkö (CPU):vastuussa ohjelmien suorittamisesta ja tietojen käsittelystä.
b. Tulo/lähtö (I/O) moduuli:Käytetään ulkoisten signaalien vastaanottamiseen ja ulkoisten laitteiden ohjaamiseen.
c. Virtalähdemoduuli:tarjoaa vakaan virtalähteen PLC-järjestelmälle.
d. Viestintämoduuli:toteuttaa tiedonsiirto PLC:n ja muiden laitteiden tai järjestelmien välillä.
e. Ihmisen ja koneen käyttöliittymä (HMI):käytetään PLC-järjestelmän näyttämiseen ja ohjaamiseen.
2. DCS-ohjauksen osat:
a. Ohjain (ohjaussolmut):vastuussa ohjausalgoritmien toteuttamisesta ja tietojen käsittelystä.
b. Tulo/lähtö (I/O) asemat:käytetään vastaanottamaan ulkoisia signaaleja ja ohjaamaan ulkoisia laitteita.
c. Viestintäverkko:toteuttaa tiedonsiirto ohjaimen, I/O-asemien ja muiden laitteiden välillä.
d. Operaattoriasemat:käytetään DCS-järjestelmän näyttämiseen ja ohjaamiseen.
e. Insinööriasemat:käytetään DCS-järjestelmän konfigurointiin, diagnosointiin ja ylläpitoon.
III. Sovellusskenaariot
1. PLC-ohjauksen sovellusskenaariot:
a. Jakson ohjaus:kuten pakkauskoneet, kokoonpanolinjat jne.
b. Logiikka ohjaus:kuten liikennevalot, hissin ohjaus.
c. Liikeohjaus:kuten kuljetinhihnat, robotit jne.
d. Prosessin ohjaus:kuten lämpötila, paine, virtaus ja muut säätimen parametrit.
2. DCS-ohjauksen sovellusskenaariot:
a. Petrokemian:kuten öljynjalostus, petrokemia, lannoite jne.
b. Sähkö:kuten lämpövoiman tuotanto, vesivoima, ydinvoima jne.
c. Metallurgia:kuten rauta ja teräs, ei{0}}rautametallit jne. d. Ruoka ja juoma: kuten juomien valvonta.
d. Ruoka ja juoma:kuten juomien tuotantolinjat, elintarvikkeiden jalostus jne.
IV. Edut ja haitat
1. PLC-ohjauksen edut ja haitat:
a. Edut:
i. Yksinkertainen rakenne, helppo asentaa ja huoltaa.
ii. Soveltuu erikokoisiin teollisuusautomaatioprojekteihin.
iii. Korkea luotettavuus ja vakaus. iv.
iv. suhteellisen yksinkertainen ohjelmointi, helppo oppia ja käyttää.
B. Haitat:
i. Suhteellisen rajalliset ohjaustoiminnot, vaikea toteuttaa monimutkaisia ohjausalgoritmeja. ii.
ii. Huono skaalautuvuus, vaikea mukauttaa suuriin-ohjausjärjestelmiin.
iii. Tietojen jakaminen ja yhteistoimintaohjaus.
iv. Tietojen jakaminen ja yhteistyön ohjauskyky on heikko.
2. DCS-ohjauksen edut ja haitat:
a. Edut:
i. Tehokkaat ohjaustoiminnot, voivat toteuttaa monimutkaisia ohjausalgoritmeja.
ii. Hyvä skaalautuvuus, helppo mukauttaa ohjausjärjestelmän eri mittakaavaan.
iii. Vahva tiedonjako ja yhteistoiminnallinen ohjauskyky, mikä edistää tuotannon tehokkuutta.
iv. Erittäin integroidut valvonta- ja diagnostiikkatoiminnot, helppo ylläpitää ja hallita.
b. Haitat:
i. Monimutkainen rakenne, korkeat asennus- ja ylläpitokustannukset.
ii. Pienissä projekteissa voi esiintyä yli-suunnitteluongelmia.
iii. Ohjelmointi ja konfigurointi ovat suhteellisen monimutkaisia ja vaativat erikoistunutta teknistä henkilökuntaa.
V. Kehityssuuntaukset
1. PLC-ohjauksen kehitystrendi:
a. Edistyneempien toimintojen integrointi, kuten liikeohjaus, viestintä jne.
b. Paranna tietojenkäsittelykykyä ja reaaliaikaista-suorituskykyä.
c. Vahvista integraatiota muihin järjestelmiin, kuten MES, ERP jne.
d. Kehitä avoin arkkitehtuuri järjestelmän yhteensopivuuden ja skaalautuvuuden parantamiseksi.
2. DCS-ohjauksen kehitystrendi:
a. Ottamalla käyttöön kehittyneempiä ohjausalgoritmeja parantaaksesi ohjauksen tarkkuutta ja vakautta.
b. Vahvista integraatiota muihin järjestelmiin tuotantoprosessin kokonaisoptimoinnin saavuttamiseksi.
c. Kehitä pilvilaskentaa, big dataa ja muita teknologioita tietojenkäsittely- ja analysointiominaisuuksien parantamiseksi.
d. Paranna järjestelmän luotettavuutta ja turvallisuutta sekä pienennä ylläpitokustannuksia.
VI. Tee yhteenveto
Sekä PLC-ohjauksella että DCS-ohjauksella on laaja valikoima sovelluksia teollisuusautomaation alalla. Niillä jokaisella on erilaiset ominaisuudet ja edut, ja ne sopivat erilaisiin sovellusskenaarioihin. Teknologian jatkuvan kehityksen myötä sekä PLC että DCS kehittyvät kehittyneemmän, integroidumman ja älykkäämmän suuntaan, mikä tuo lisää mahdollisuuksia teollisuusautomaation alalle.