Полное руководство по системам управления технологическими процессами (с типами)
По мере развития технологий регулирование крупномасштабных производственных объектов стало проще. Одним из способов изменения этих объектов является использование систем управления процессами для регулирования различных аспектов их производственных процессов. Знание того, что такое система управления технологическим процессом и на что она способна, поможет вам лучше понять масштабное производство и показатели, используемые для обеспечения качества. В этой статье мы обсудим, что такое система управления технологическим процессом, рассмотрим преимущества их использования в производственном процессе и рассмотрим, какие существуют типы систем.
Что такое система управления технологическим процессом?
Системы управления технологическим процессом — это устройства, которые выполняют проверку качества на всей производственной линии. Их также можно назвать промышленными системами управления. Основная цель системы управления технологическим процессом — регулировать производственные показатели, создавать и отправлять данные производителю и обеспечивать, чтобы технологическая линия завершала выпуск каждого продукта с минимальным количеством ошибок. Системы управления технологическими процессами могут быть как очень простыми, так и очень сложными, потому что некоторым нужно определять только один показатель, например температуру, в то время как другим может потребоваться определять несколько показателей, таких как температура, давление и сила.
Основной частью системы управления технологическим процессом является датчик, который может определять конкретную метрику, используемую в производственном процессе. Существует много видов датчиков, которые многие относят к этим четырем категориям:
1. Датчики давления
На производственной линии вы можете использовать датчик давления для определения относительного размера продуктов по мере их перемещения по линии. Это может помочь вам убедиться, что каждый продукт относительно одинаков. Существует три типа датчиков давления:
Поршень: вы можете поместить датчик поршня на производственную линию, которая заставляет продукты на линии t прижиматься к датчику и выводить число в зависимости от давления, которое они оказывают. Это может либо вывести номер на устройство на производственной линии, либо отправить номер в компьютерную систему в другом месте на производственном объекте.
Диафрагма: вы можете использовать диафрагму, если хотите измерить производительность многих продуктов, а не размер отдельного продукта. Это может помочь вам убедиться, что вся система производит высокий выход продукта, а не продукт определенного размера.
Трубка Бурдона: Вы можете использовать трубку Бурдона для измерения разницы давлений. Это может помочь, если у вас есть система, которая использует сжатые газы для достижения целей, потому что вы можете отслеживать разницу в давлении каждого контейнера.
2. Датчики потока
Датчики расхода можно использовать для измерения скорости, с которой объемы жидкостей или газов проходят через систему. Это может помочь вам регулировать величину давления во всей системе, которую создают эти жидкости, и помочь вам минимизировать затраты, строго контролируя поток этих материалов. Ниже приведены три типа датчиков потока:
Объемный расходомер: расходомер объемного типа можно использовать для измерения скорости, с которой жидкости или газы проходят через систему с помощью механической силы. Например, манометр, который вращается, когда жидкости проходят через серию труб, дает вам визуальный индикатор наличия жидкостей.
Дифференциал: Вы можете использовать дифференциальный датчик для измерения относительной скорости жидкости, воздействующей на систему, и преобразовать ее в измеримое значение давления.
Инференциальный: Вы можете использовать инференциальный расходомер для измерения влияния потока на систему. Например, вращающийся рычаг преобразует количество оборотов, которые он совершает, в измерение скорости, что помогает вам узнать скорость, с которой различные жидкости перемещаются по системе.
3. Датчики силы
Вы можете использовать датчики силы для измерения крутящего момента и напряжения, которые создает система. Это может помочь вам проверить наличие повреждений на частях системы с высоким крутящим моментом и спланировать обслуживание этих систем. Ниже приведены три типа датчиков силы, которые вы можете использовать:
Механический: эти механизмы функционируют аналогично весам, где приложение силы напрямую связано с величиной, которую устройство перемещает и впоследствии измеряет. Вы можете измерить расстояние, на которое устройство перемещается по шкале, что даст вам измеримое количество силы.
Гидравлический: Гидравлические механизмы измеряют силу как величину давления. Например, чем больше сила воздействует на рычаг, тем больше сжимается цилиндр с водой, создавая более высокие показания давления, еще одно количественное измерение.
Электрическое напряжение: этот механизм похож на гидравлический, за исключением того, что вместо сжатия воды это устройство сжимает металлический цилиндр, который вырабатывает переменное количество электричества в зависимости от величины силы. Это помогает, если вы хотите вызвать остановку системы, если к датчику приложено слишком много силы.
4. Датчики температуры
Датчики температуры можно использовать для настройки параметров всей системы. Самым простым примером температурной системы является термостат в здании, регулирующий температуру в здании. Температурные системы часто преобразовывают свои измерения в другие величины, такие как механическая сила, электрическое напряжение или числовые значения, когда участвуют в системе управления технологическим процессом. Ниже приведены три типа датчиков температуры:
Термопара: вы можете использовать эти устройства с изолированным проводом для отслеживания температуры окружающей среды системы, в которой они расположены, и преобразовывать это тепло в измеримое электрическое напряжение. Это может быть полезно для регулирования температуры системы, позволяя ей отключаться, если она становится слишком горячей.
Расширение жидкости: эти устройства чаще всего встречаются в жидкостных термометрах, в которых используется ртуть или другая испаряющаяся жидкость, которая показывает температуру места путем создания давления в цилиндре, в котором находятся жидкости.
Биметаллические: эти устройства представляют собой длинные тонкие полоски из двух или более разных металлов, которые расширяются с разной скоростью при воздействии на них тепла. Вы можете использовать эти устройства, чтобы указать на циферблат, который показывает измеримую температуру или точку, в которой система стала слишком горячей или холодной.
Преимущества систем управления технологическими процессами
Использование систем управления технологическими процессами имеет несколько преимуществ, включая автоматизированные производственные процессы, экономию денег и ограничение времени простоя предприятия. Примером базовой системы управления технологическим процессом является термостат, нагревательный элемент и охлаждающий элемент в помещении. Когда температура в помещении колеблется за пределами установленных границ, термостат включает либо систему обогрева, либо систему охлаждения, чтобы поддерживать в помещении определенную температуру. В домах это часто то, что удобно для жителей и в лабораториях. Это температура, обеспечивающая безопасное использование продуктов.
Типы АСУ ТП
Ниже приведены два типа систем управления технологическим процессом, которые можно разделить на дополнительные категории:
Дискретные системы управления технологическими процессами
Эти типы систем управления часто являются самыми простыми, поскольку они управляют простыми процессами, такими как регулирование температуры в помещении или здании, отключение системы, когда количественное значение превышает параметр, и другие системные требования с одним показателем. Эти системы часто допускают прямое управление человеком, что означает, что кто-то может вручную отключить систему для обслуживания и по другим причинам. Вы можете использовать дискретные системы для мелкосерийного производства, где вы можете сэкономить ресурсы, чтобы кто-то следил за системой. Первоначально эти системы были пневматическими, но в последние годы многие из них перешли на полностью электронные.
Распределенные системы управления технологическими процессами
Эти типы систем управления обычно более сложны, чем дискретные системы. Вместо наблюдения за одним или относительно небольшим числом процессов эти системы часто контролируют сложную систему управления. Благодаря их способности отслеживать несколько типов устройств управления, вы можете использовать эти системы управления для мониторинга всего производственного объекта. Эти системы обычно автоматизируют процессы и имеют встроенные системы для остановки процесса, если процесс превышает параметры безопасности или другие показатели. Вы также можете использовать эти системы для передачи информации между различными частями производственного объекта.