سیستم کنترل صنعتی

سیستم کنترل صنعتی (ICS) یک اصطلاح جمعی است که به هر دستگاه، شبکه یا سیستم و ابزار دقیق مرتبطی که برای عملیات یا اتوماسیون فرآیندهای معمول صنعتی استفاده می شود، اشاره دارد. ICS تقریباً در هر بخش صنعتی و در صنایع زیرساختی حیاتی، از جمله، اما نه محدود به، انرژی، تولید، حمل و نقل و تصفیه آب استفاده می شود.

انواع مختلفی از ICS وجود دارد. آنها در اندازه و پیچیدگی متفاوت هستند و با صنایع مختلف و وظایف مختلف در ذهن ساخته می شوند.

برخی از رایج ترین آنها عبارتند از سیستم های کنترل نظارت و جمع آوری داده (SCADA)، سیستم های کنترل توزیع شده (DCS)، کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC)، و تعداد انگشت شماری دیگر. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد هشت نوع اصلی سیستم های کنترل صنعتی و کارهایی که انجام می دهند، با بخش دوم این مقاله همراه باشید.

سیستم کنترل صنعتی

سیستم کنترل صنعتی چیست؟

سیستم کنترل صنعتی، یک سیستم است که به منظور کنترل و مدیریت فرآیندهای صنعتی استفاده می شود. این سیستم ها به طور گسترده در صنایع مختلف مانند تولید خودرو، پتروشیمی، الکترونیک و غیره استفاده می شوند.

سیستم کنترل صنعتی متشکل از تجهیزات سخت افزاری و نرم افزاری است که با همکاری با یکدیگر، وظایف کنترلی را بر عهده می گیرند. تجهیزات سخت افزاری شامل حسگرها، ترانسمیترها، کنترلرها و محرک ها است که برای جمع آوری داده ها، انجام عملیات کنترلی و تولید خروجی مورد نیاز استفاده می شوند. نرم افزارها نیز برای برنامه ریزی کنترل سیستم، تحلیل داده ها و ارائه خروجی های مورد نیاز استفاده می شوند.

سیستم کنترل صنعتی در هدف اصلی خود، تحقق کنترل بهینه را دنبال می کند. به این معنا که با استفاده از الگوریتم ها و روش های مختلف، سعی می شود فرآیند صنعتی را به صورت بهینه و با حداقل هزینه و اتلاف منابع کنترل کرد. به عنوان مثال، در یک خط تولید خودرو، سیستم کنترل صنعتی می تواند موجب بهبود کیفیت، افزایش سرعت تولید و کاهش هزینه های تولید شود.

سیستم کنترل صنعتی به صورت معمول از یک سنسور داده ها را جمع آوری می کند و سپس تحلیل می کند. بر اساس این تحلیل، تصمیمات کنترلی اتخاذ می شود و دستوراتی به تجهیزات سخت افزاری داده می شود تا فرآیند صنعتی را کنترل کنند. به عنوان مثال، در یک خط تولید، سیستم کنترل صنعتی می تواند داده هایی را درباره سرعت، دما و فشار جمع آوری کند و بر اساس آن تصمیم هایی را درباره تنظیمات ماشین آلات اتخاذ کند.

سیستم کنترل صنعتی دارای مزایا و فواید بسیاری است. این سیستم ها معمولاً به صورت خودکار عمل می کنند و نیازی به دخالت انسانی مداوم ندارند. همچنین، با استفاده از این سیستم ها، دقت و کیفیت فرآیندهای صنعتی بهبود می یابد و احتمال وقوع خطا و خطرات نیز کاهش می یابد. همچنین، استفاده از سیستم کنترل صنعتی می تواند منجر به صرفه جویی در مصرف انرژی و مواد مصرفی شود.

در نهایت، سیستم کنترل صنعتی یک عنصر بسیار مهم و حیاتی در صنعت است. با استفاده از این سیستم ها، عملکرد صنعتی بهبود می یابد و امکان دستیابی به هدف های تولید و کنترل بهینه فرآیندها فراهم می شود.

سیستم کنترل صنعتی

تاریخچه سیستم کنترل صنعتی:

سیستم کنترل صنعتی از قدیمی ترین زمان ها تا به امروز توسعه یافته اند. این سیستم ها برای کنترل و مدیریت فرایندهای صنعتی استفاده می شوند و در صنایع مختلف مانند صنایع نفت و گاز، صنایع خودروسازی، صنایع شیمیایی و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.

در گذشته، سیستم  کنترل صنعتی به صورت دستی و با استفاده از سوئیچ ها و دکمه ها کنترل می شدند. اما با پیشرفت تکنولوژی، سیستم کنترل صنعتی به صورت خودکار و با استفاده از کامپیوتر ها و نرم افزار های خاص توسعه یافته اند.

در دهه 1950، با ظهور کامپیوتر ها، سیستم کنترل صنعتی نیز با استفاده از این دستگاه ها توسعه یافتند. این کامپیوتر ها برای کنترل و مدیریت فرایندهای صنعتی استفاده می شدند و باعث افزایش بهره وری و کاهش هزینه ها در صنایع شدند.

در دهه 1970، با ظهور تکنولوژی میکروپروسسور، سیستم کنترل صنعتی به صورت مینیاتوریزه توسعه یافتند. این تکنولوژی به جای استفاده از کامپیوتر های بزرگ و سنگین، امکان استفاده از سیستم های کنترل صنعتی کوچکتر و قابل حمل را فراهم کرد.

در دهه 1990، با ظهور تکنولوژی شبکه، سیستم کنترل صنعتی به صورت شبکه ای توسعه یافتند. این تکنولوژی به سیستم های کنترل صنعتی امکان ارتباط و ارسال داده ها بین دستگاه ها را فراهم کرد و این امکان را به کاربران می دهد تا از راه دور به سیستم های کنترل صنعتی خود دسترسی داشته باشند.

در حال حاضر، با پیشرفت تکنولوژی های رایانه ای و هوش مصنوعی، سیستم کنترل صنعتی به صورت هوشمند توسعه یافته اند. این سیستم ها با استفاده از الگوریتم های هوشمند و یادگیری ماشینی، قادر به تشخیص و پیش بینی خطاها و بهبود عملکرد فرایندهای صنعتی هستند.

ماشین های خودکار امکان دارد یک اختراع نسبتاً جدید بنظر برسد. اما سیستم های حلقه بسته در واقع به سال 1620 برمی گردد و ماشین های خودکار از زمان های قدیم وجود داشته اند. در همین حال، سیستم های کنترل دیجیتال در اواسط قرن بیستم توسعه یافتند. اولین سیستم کنترل صنعتی اندکی بعد اختراع شدند.

در نهایت، همه چیز به یک اتاق کنترل مرکزی منتقل شد. کنترل ها پشت پانل های اتاق کنترل قرار می گرفتند و ماشین ها و فرآیندها را با انتقال سیگنال های پنوماتیک یا الکتریکی به عقب و جلو کنترل می کردند. این یک پیشرفت نسبت به روش های قبلی بود، اما هنوز انعطاف ناپذیر بود و چندان راحت نبود.

پردازنده های الکترونیکی در سیستم های کنترل صنعتی

پس از ظهور پردازنده های الکترونیکی، کنترل کننده ها با الگوریتم های مبتنی بر رایانه جایگزین شدند که پردازنده های کنترلی خاص خود را داشتند و روی شبکه ای از رک های ورودی و خروجی میزبانی می شدند. به این ترتیب کنترل توزیع شده و در نتیجه سیستم های کنترل توزیع شده (DCS) اختراع شد.

پردازنده های الکترونیکی در سیستم های صنعتی نقش مهمی را ایفا می کنند. این پردازنده ها برای کنترل و مدیریت فرایندهای صنعتی استفاده می شوند و قابلیت انجام عملیات های پیچیده و دقیق را دارند.

پردازنده های الکترونیکی در سیستم های کنترل صنعتی قابلیت برنامه ریزی و اجرای برنامه های کنترلی را دارند. این برنامه ها می توانند شامل الگوریتم های مختلفی باشند که بر اساس نیازهای خاص صنعتی توسعه داده می شوند. این الگوریتم ها می توانند عملیات هایی مانند کنترل دما، فشار، سرعت و … را انجام دهند.

پردازنده های الکترونیکی در سیستم های کنترل صنعتی قابلیت اتصال به سنسورها و عملگرها را دارند. این اتصالات به صورت دیجیتال یا آنالوگ صورت می گیرد و با استفاده از پروتکل های مختلفی مانند Modbus، Profibus، Ethernet و … انجام می شود. این اتصالات به پردازنده اطلاعات لازم را ارسال می کنند و پردازنده بر اساس این اطلاعات اقدام به کنترل فرایند صنعتی می کند.

پردازنده های الکترونیکی در سیستم های کنترل صنعتی قابلیت ارتباط با دستگاه های دیگر را دارند. این دستگاه ها ممکن است شامل کامپیوتر های صنعتی، دستگاه های نمایش و کنترل، PLC ها و … باشند. این ارتباطات می توانند به صورت سیمی (مانند RS-232، RS-485 و …) یا بی سیم (مانند Wi-Fi، Bluetooth و …) باشند و به پردازنده امکان کنترل و مدیریت سیستم را می دهند.

پردازنده های الکترونیکی در سیستم های صنعتی قابلیت ذخیره سازی و پردازش داده ها را نیز دارند. این داده ها می توانند شامل اطلاعاتی مانند دما، فشار، سرعت، وضعیت دستگاه ها و … باشند.

پردازنده ها قادر به ذخیره این داده ها در حافظه های داخلی خود یا در حافظه های خارجی مانند کارت های حافظه و هارد دیسک ها هستند. همچنین، این پردازنده ها می توانند داده ها را پردازش کرده و نتایج را برای استفاده بعدی ذخیره کنند.

به طور کلی، پردازنده های الکترونیکی در سیستم کنترل صنعتی امکانات بسیاری را فراهم می کنند که به صنایع در بهبود عملکرد و کنترل فرآیندهای صنعتی کمک می کند. استفاده از این پردازنده ها در صنعت های مختلف مانند خودروسازی، نفت و گاز، برق، شیمیایی، معدن و … بسیار رایج است.

انواع سیستم های کنترل صنعتی

کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها (SCADA):

SCADA ها سیستم های کامپیوتری هستند که می توانند داده ها را جمع آوری کنند، داده ها را پردازش کنند و کنترل های عملیاتی را در فواصل طولانی اعمال کنند. آنها برای ساده کردن فرآیند ارتباط در رسانه های ارتباطی مختلف طراحی شده اند. کاربردهای رایج SCADA شامل امواج مایکروویو، خطوط تلفن، سیستم های خط لوله، سیستم های انتقال و توزیع برق و ماهواره ها می باشد.

سیستم کنترل توزیع شده (DCS):

DCS ها سیستم کنترل صنعتی هستند که بدلیل نحوه توزیع آنها می توانند بصورت جداگانه کنترل شوند. آنها از یک سری کنترلر، حسگرها و کامپیوترهای تخصصی تشکیل شده اند. هر یک از این اجزا عملکرد منحصر بفردی را انجام می دهند. بعنوان مثال، یک جزء امکان دارد نمایش گرافیکی را مدیریت کند، در حالی که جزء دیگر به جمع آوری و ذخیره داده ها رسیدگی می کند.

این اجزای مختلف با یک شبکه کامپیوتری کنترل متمرکز ارتباط برقرار می کنند. DCS از داده های این شبکه برای تصمیم گیری خودکار و در زمان واقعی استفاده می کند. کاربردهای رایج DCS شامل کاربردهای کشاورزی، خودروسازی، کارخانه های شیمیایی، کاربردهای معدنی، نیروگاه های هسته ای، تصفیه خانه های فاضلاب و تصفیه خانه های آب است.

کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی (PLC):

PLC مخفف عبارت Programmable Logic Controller است و به معنای کنترل کنندهٔ منطقی قابل برنامه ریزی است. PLC یک دستگاه الکترونیکی است که برای کنترل و اتوماسیون فرآیندهای صنعتی استفاده می شود. PLC ها در صنایع مختلف مانند صنعت خودروسازی، صنعت برق و الکترونیک، صنعت بسته بندی و صنعت ماشین آلات استفاده می شوند.

PLC ها در ابتدا برای جایگزینی رله های الکترومکانیکی در فرآیندهای صنعتی معرفی شدند. با توسعهٔ تکنولوژی، PLC ها به دستگاه هایی تبدیل شدند که قابلیت برنامه ریزی و اجرای عملیات پیچیده را دارند.

PLC ها معمولاً دارای ورودی ها و خروجی های دیجیتال برای ارتباط با سنسورها و اجزای دیگر سیستم هستند و می توانند با استفاده از زبان های برنامه نویسی خاص، منطق کنترلی و عملیاتی را برای کنترل سیستم های صنعتی تعریف کنند.

با استفاده از PLC ها، می توان فرآیندهای صنعتی را به طور دقیق و مداوم کنترل کرد و عملکرد سیستم را بهبود داد. PLC ها عموماً مقاوم در برابر دما، رطوبت و شرایط صنعتی سخت هستند و امکانات ارتباطی متنوعی دارند که امکان اتصال به سیستم های بزرگتر مانند SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) را فراهم می کند.

PLC ها سیستم های کنترل حالت جامد هستند که دارای یک حافظه قابل برنامه ریزی توسط کاربر هستند که برای ذخیره دستورالعمل های اجرای عملکردهایی مانند کنترل I/O، کنترل PID، کنترل ترتیبی و مکانیزم های حساب، شمارش و زمان بندی استفاده می شود.

آنها ساختار محکمی دارند که به آنها اجازه می دهد در برابر شرایط آب و هوایی و دماهای شدید و همچنین صداها و ارتعاشات الکتریکی مقاومت کنند. کاربردهای متداول PLCها شامل پله برقی و بالابر، کنترل ترافیک، ماشین لباسشویی، آسیاب گلوله ای، همبسته شفت و زغال سنگ در تولید سیمان، پردازش شیشه در صنعت شیشه و IMCS در صنعت پلاستیک است.

پی ال سی زیمنس

شرکت پی ال سی زیمنس یکی از بزرگترین شرکت های فناوری و مهندسی در جهان است. این شرکت در سال ۱۸۴۷ توسط ورنر زیمنس و جان جورج هنکل تأسیس شد و در حال حاضر دفتر مرکزی آن در شهر مونیخ آلمان قرار دارد. پی ال سی زیمنس در حوزه های مختلفی از جمله اتوماسیون صنعتی، انرژی، حمل و نقل، ساختمان های هوشمند و بهداشت فعالیت می کند.

در حوزه اتوماسیون صنعتی، پی ال سی زیمنس مناسب ترین تجهیزات و سیستم های کنترلی را در اختیار صنایع مختلف قرار می دهد. این شرکت به طور گسترده در صنایع نفت و گاز، معدن، فولاد، شیمیایی، فرآوری غذا، خودروسازی و بسیاری از صنایع دیگر استفاده می شود. سیستم های کنترلی پی ال سی زیمنس پیشرفته، قابلیت اتصال به شبکه های صنعتی و هوشمند، امنیت بالا و عملکرد بی نقص را به کاربران ارائه می دهد.

در حوزه انرژی، پی ال سی زیمنس به عنوان یکی از پیشروان صنعت انرژی در جهان شناخته می شود. این شرکت تولیدکننده تجهیزات انرژی برق، توربین های بخار، توربین های گاز، تولیدکننده های برق خورشیدی و بسیاری از تکنولوژی های دیگر است. پی ال سی زیمنس تلاش می کند تا با استفاده از تکنولوژی های پیشرفته، بهبود کارایی و کاهش آلودگی محیطی در صنعت انرژی دست یابد.

در حوزه حمل و نقل، پی ال سی زیمنس نقش مهمی در توسعه سیستم های حمل و نقل هوشمند و پایدار بازی می کند. این شرکت تجهیزات و سیستم های راه آهن، مترو، اتوبوس، هواپیما و تجهیزات مربوط به حمل و نقل عمومی را ارائه می دهد. سیستم های حمل و نقل هوشمند زیمنس امکاناتی مانند مدیریت ترافیک، اتوماسیون زمان بندی و کاهش آلودگی را فراهم می کند.

در حوزه ساختمان های هوشمند، پی ال سی زیمنس مناسب ترین تکنولوژی ها و سیستم های هوشمند را برای ساختمان های تجاری و مسکونی ارائه می دهد. این شرکت از اتصال شبکه های کامپیوتری، سیستم های امنیتی، سیستم های نورپردازی و سیستم های مدیریت انرژی استفاده می کند. ساختمان های هوشمند زیمنس امکاناتی مانند کاهش مصرف انرژی، بهبود مدیریت امنیت و راحتی کاربران را فراهم می کند.

در حوزه بهداشت، پی ال سی زیمنس تجهیزات پزشکی پیشرفته و سیستم های اطلاعات پزشکی را تولید می کند. این شرکت بهبود خدمات بهداشتی و درمانی را با استفاده از فناوری های پیشرفته و اتصال به شبکه های اطلاعاتی به کاربران ارائه می دهد.

پی ال سی زیمنس همچنین به توسعه پایدار و کاهش اثرات زیست محیطی توجه ویژه ای دارد. این شرکت به تولید محصولات سبز و اتخاذ رویکردهای پایدار در تمام فعالیت های خود متعهد است.

به طور کلی، پی ال سی زیمنس با تولید و ارائه تکنولوژی های پیشرفته و خدمات متنوع در حوزه های مختلف، در جهت توسعه و بهبود صنایع و جوامع جهانی پیشرو است.

کنترل کننده های اتوماسیون قابل برنامه ریزی (PAC):

PAC ها کنترل کننده های اتوماسیونی هستند که برای ارائه تجهیزات خودکار با دستورالعمل های پیچیده استفاده می شوند. آنها را بعنوان یک نسخه پیشرفته از PLC ها با گزینه های اتصال و کنترل برتر در نظر بگیرید.

PAC ها از پنج عنصر اصلی شامل ابزارهای نرم افزاری سازگار، سازگاری با شبکه سازمانی، طراحی مدولار، پلت فرم توسعه چند رشته ای و عملکرد چند دامنه تشکیل شده اند. کاربردهای رایج PAC ها شامل سیستم های منطقی، سیستم های حرکتی، کنترل فرآیند و سیستم های بینایی است.

واحدهای پایانه راه دور (RTU):

RTU ها (همچنین بعنوان واحدهای دورسنجی از راه دور یا واحدهای کنترل از راه دور نیز شناخته می شوند) مانند IED دستگاه های الکترونیکی مبتنی بر ریزپردازنده هستند. آنها در ICS برای اتصال سخت افزار به سایر سیستم های کنترل مانند SCADA یا DCS استفاده می شوند.

آنها داده های حسگر را می گیرند و آن را از طریق جریان های ورودی و خروجی در حلقه کنترل منتقل می کنند، که داده ها را به یک ICS متمرکز منتقل می کند. کاربردهای رایج RTU ها شامل تجهیزات ترافیک هوایی، سیستم های نظارت بر محیط زیست برای انتشار و آلودگی، چاه های نفت، ایستگاه های پمپ خط لوله و آژیرهای هشدار دهنده است.

سیستم های اتوماسیون و کنترل صنعتی (IACS):

IACS از دستگاه های مختلف حالت جامد، الکترومکانیکی و مکانیکی تشکیل شده است. آنها از حسگرها، دستگاه های هوشمند و نرم افزاری استفاده می کنند که اطلاعات حسگر را به خروجی های کنترلی برای ردیابی و کنترل فرآیندها و ماشین آلات خاص ترجمه می کند. کاربردهای رایج IACS شامل خودرو، ترانسفورماتورهای خودکار، مدیریت تسهیلات، کنترل های موتور، راکتورها، مبدل ها و حمل ونقل است.

دستگاه های الکترونیکی هوشمند (IED):

نوع بعدی و دوم به آخرین نوع سیستم کنترل صنعتی، دستگاه هوشمند الکترونیکی یا IED است. IED ها دستگاه های الکترونیکی مبتنی بر ریزپردازنده (مثلاً تنظیم کننده ها یا کنترل های مدار) هستند که برای ارتباطات، کنترل، اندازه گیری، نظارت و حفاظت استفاده می شوند. آنها از پروتکل های صنعتی مانند اترنت بلادرنگ یا Fieldbus برای برقراری ارتباط با دستگاه های خارجی استفاده می کنند.

کاربردهای متداول IED ها شامل ساخت خودرو، فرآوری مواد غذایی، تولید دارو، تصفیه خانه های فاضلاب و تصفیه خانه های آب است.

رابط انسان و ماشین (HMI):

HMI ها داشبورد یا صفحه نمایشی هستند که برای نظارت و کنترل ماشین آلات استفاده می شود. در اصل، آنها یک نرم افزار یا سخت افزار هستند که روی رایانه بارگذاری شده و روی آن مشاهده می شود. کاربردهای متداول HMI ها شامل لوازم خودرو، اتاق های کنترل، تابلوهای دیجیتال، دستگاه های دستی و لوازم پزشکی است.

برای خرید پی ال سی زیمنس با ما در ارتباط باشید

اگر به دنبال مناسب ترین و قوی ترین پی ال سی برای نیازهای صنعتی خود هستید، پی ال سی زیمنس مناسب ترین گزینه برای شماست. با بیش از ۱۵۰ سال تجربه در صنعت الکترونیک و خودروسازی، زیمنس به عنوان یکی از برترین تولیدکنندگان پی ال سی در جهان شناخته می شود.

پی ال سی زیمنس با استفاده از فناوری های پیشرفته و استانداردهای بین المللی، قادر است مناسب ترین عملکرد را در برنامه های صنعتی شما ارائه دهد. با قدرت پردازش بالا، دقت بالا و قابلیت اطمینان بی نظیر، پی ال سی زیمنس به شما اجازه می دهد تا به مناسب ترین شکل ممکن کنترل و مدیریت سیستم های خود را انجام دهید.

با استفاده از پی ال سی زیمنس، شما قادر خواهید بود تا فرآیندهای تولید خود را بهبود بخشیده و بهبود عملکرد و کارایی خطوط تولید خود را داشته باشید. همچنین، با استفاده از امکانات پیشرفته فرآیند، می توانید هزینه ها را کاهش داده و به سرعت و کیفیت بالاتری در تولید دست یابید.

پی ال سی زیمنس به عنوان یکی از برترین و قدرتمندترین پی ال سی های صنعتی در جهان، انتخابی برتر برای صنعت های مختلف از جمله خودروسازی، انرژی، الکترونیک و غیره است. با تکنولوژی رهبری و کیفیت بی نظیر، پی ال سی زیمنس به شما امکان می دهد تا به مناسب ترین عملکرد و بازدهی در صنعت خود دست یابید.

پس اگر به دنبال پی ال سیی هستید که بتواند تمام نیازهای شما را برآورده کند، پی ال سی زیمنس را برای خرید خود در نظر بگیرید. با قدرت، انعطاف پذیری و کیفیت بالای زیمنس، شما می توانید به مناسب ترین شکل ممکن تولید کنید و رقابتی قوی در بازار داشته باشید.