الأتمتة الصناعية هي مجال تكنولوجي معقد وديناميكي ورائع.
مقدمة
في عالم اليوم، أصبحت الأتمتة الصناعية موجودة في كل مكان تقريبًا. تعمل الأنظمة الآلية على تمكين التصنيع والهندسة والبناء وتوليد الطاقة والعمليات الأخرى التي تقع في قلب الاقتصاد من تحسين الكفاءة والإنتاجية. اليوم، تشهد الأتمتة الصناعية موجة جديدة من التطور الكبير، مدفوعة بالتقنيات المبتكرة مثل الذكاء الاصطناعي (AI)، والحوسبة السحابية، والبيانات الضخمة، وإنترنت الأشياء (IoT).
ما هي الأتمتة الصناعية؟
تشير الأتمتة الصناعية إلى استخدام عناصر التحكم الآلية، مثل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) والوحدات الطرفية البعيدة (RTUs). وتساعد هذه العناصر في التحكم في العمليات والآلات الصناعية، لتحل محل التدخل اليدوي وعمليات التجميع الآلية الخطيرة.
تتكون الأتمتة الصناعية من سلسلة من المكونات المتزامنة. ويؤدي وظائف مثل التحكم والاستشعار والإشراف ومراقبة العمليات الصناعية.
من الناحية الوظيفية، تتضمن الأتمتة الصناعية المستوى-الميدان (أجهزة الاستشعار والمشغلات)، ومستوى التحكم-، والإشراف، ومستوى التحكم في الإنتاج-(SCADA)، ومستوى المعلومات والمؤسسة-(MES وERP).
مكونات التحكم الآلي
PLC - وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة
إن PLC عبارة عن جهاز كمبيوتر رقمي -من الدرجة الصناعية مصمم لأداء وظائف التحكم، خاصة في التطبيقات الصناعية.
وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة هي جهاز إلكتروني يستخدم للتحكم في العمليات. يتكون من وحدة معالجة مركزية؛ أجهزة الإدخال والإخراج، وإمدادات الطاقة، والاتصالات، ووحدات التكرار. تتم برمجة PLC مسبقًا-وفقًا لتطبيقه ويتم تشغيله. يتلقى PLC المدخلات من الميدان، ويعالج المدخلات وفقًا للبرمجة المكتملة، ويخرج أوامر الإخراج إلى الأجهزة الميدانية. ويمكنه أيضًا تلقي الأوامر من مشغلي المصانع عبر SCADA وإصدار الأوامر للأجهزة الميدانية. تختلف وظائف PLC حسب الشركة المصنعة، ولكن البنية الأساسية تظل كما هي.
RTU - الوحدة الطرفية البعيدة
RTU لتقف علي الوحدة الطرفية البعيدة. RTU هو جهاز تحكم يتم تثبيته عادةً في مكان بعيد كجزء من نظام أكبر. الغرض الأساسي من وحدة RTU هو مراقبة الأجهزة الميدانية والتحكم فيها مثل الصمامات والمحركات وأجهزة الاستشعار وما إلى ذلك. تعد وحدات RTU مكونًا أساسيًا في أنظمة التحكم الإشرافي والحصول على البيانات (SCADA)، حيث تعمل كواجهة بين التحكم في SCADA والعمليات المادية.
تتكون وحدة RTU من لوحة أجهزة تحتوي على وحدة واحدة أو أكثر من وحدات الإدخال/الإخراج (I/O). أهم مكونات RTU هي وحدة المعالجة المركزية (CPU)، وإمدادات الطاقة، ومنافذ الاتصال، والإدخال / الإخراج الفعلي.
DCS - نظام التحكم الموزع
تم تصميم نظام DCS (نظام التحكم الموزع) لإدارة العمليات الصناعية الأكثر تعقيدًا والواسعة النطاق جغرافيًا. وتنقسم العملية الصناعية بأكملها إلى مناطق تحكم متميزة، يتم التحكم في كل منها بواسطة وحدات تحكم مستقلة مخصصة. تتواصل الأجهزة الميدانية مع وحدات التحكم في مناطق تحكم محددة. ترتبط وحدات التحكم هذه عبر شبكة اتصالات عالية السرعة-ومتصلة بجهاز كمبيوتر هندسي، حيث يتم تنفيذ وظائف التحكم والمراقبة وتسجيل البيانات والإنذار بشكل عام. في نظام التحكم الموزع، يتم اتخاذ قرارات التحكم من قبل مشغلي المصنع بدلاً من وحدات التحكم أنفسهم. يعد DCS حلاً مصممًا مسبقًا- ويتطلب التكوين بدلاً من البرمجة (مثل PLC).
PAC - وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة
يمكن اعتبار PAC مزيجًا من PLC وRTU وDCS والكمبيوتر الشخصي. فهو يمتلك إمكانات التحكم المنفصلة لـ PLC، وإمكانيات تعدد المهام والتخزين للكمبيوتر الشخصي، وقدرات الاتصال والتشغيل عن بعد للبروتوكولات المتعددة لـ RTU، وإمكانيات معالجة الإدخال/الإخراج الهائلة لـ DCS.
SCADA - نظام التحكم الإشرافي والحصول على البيانات
نظام التحكم الإشرافي والحصول على البيانات (SCADA) عبارة عن واجهة برمجية تمكن مشغلي المصانع من التحكم بسهولة في الأجهزة المختلفة ومراقبتها في البيئات الصناعية/المصانع. بالإضافة إلى ذلك، فإنه ينفذ الحصول على البيانات. يمكن للمشغلين مراقبة المعلمات عبر PLC/SCADA وإصدار الأوامر للأجهزة الميدانية. لا يمكن لـ SCADA الاتصال مباشرة بالأجهزة الميدانية؛ ولا يمكنها القيام بذلك إلا من خلال الشركات المحدودة العامة. تدخل جميع البيانات من الحقل إلى وحدات الإدخال / الإخراج في PLC ويتم تخزينها في مواقع أو سجلات ذاكرة محددة. وفي المقابل، يقرأ SCADA أو يكتب إلى مواقع الذاكرة هذه. يتم تخزين منطق التحكم بالكامل في PLC، وليس في SCADA.