Protsessi juhtseadmed – leidke tootjaid ja tarnijaid

Protsessijuhtimine on süsteemid, mis jälgivad, reguleerivad ja optimeerivad tehnilisi või tööstuslikke protsesse kaasaegsetes tehastes ja tootmisliinides.

Kui andurid annavad mõõdetud väärtusi, nt rõhku, temperatuuri, täitetaset, siis kontrollerid töötlevad seda teavet, võrdlevad seda seatud väärtustega ja seejärel juhivad toimimismehhanisme, näiteks ventiile, pumpasid, mootoreid või kütteseadmeid.

Järgnevalt antakse ülevaade protsessijuhtimisseadmete funktsioonidest, liikidest ja kasutamisest ning ülevaade nende eelistest:

Kuidas protsessijuhtimisseadmed töötavad:

Protsessijuhtimine töötab lihtsa, kuid väga paindliku aluspõhimõtte järgi:

1. Andmete kogumine:
   Andurid registreerivad selliseid protsessimuutujaid nagu rõhk, temperatuur, vooluhulk, täitetase, pH-väärtus või kiirus.
2. Signaalide töötlemine:
   Kontroller, nt PLC, DCS või protsessijuhtimissüsteem, töötleb mõõdetud väärtusi, kontrollib nende usutavust ja võrdleb neid seadistatud väärtustega.
3. Otsus/juhtimine:
   Eelnevalt määratletud algoritmide või loogika alusel otsustab süsteem, millised parandusmeetmed on vajalikud.
4. Aktuaatori juhtimine:
   Aktuaatorite, näiteks ventiilide, pumpade, ventiilide või mootorite juhtimine, et viia protsess tagasi seadistatud väärtusvahemikku.
5. Visualiseerimine/järelevalve:
   Protsessi väärtuste kuvamine reaalajas HMI-paneelidel või juhtimispunktides, sealhulgas häirefunktsioonid.

See loob suletud juhtimiskontuuri, mis töötab pidevalt ja hoiab protsessi stabiilsena.

Protsessi juhtimise tüübid:

Protsessijuhtimisseadmeid on eri tüüpi, sõltuvalt nende keerukusest, arhitektuurist ja kasutusala:

1. Lihtsad/klassilised kontrollerid:
   Lülitusloogika, releed või lihtsad PLC-süsteemid (programmeeritavad loogikakontrollerid), mis juhivad üksikuid masinaid või protsessietappe.
2. Suletud ahelaga juhtimisseadmed:
   Tagasisidega kontrollerid, mis viivad läbi seaduspunkti ja tegeliku olukorra võrdluse, nt PID-regulaatorid temperatuuri, rõhu või voolukiiruse jaoks.
3. Hajutatud juhtimissüsteemid (DCS):
   Detsentraliseeritud, võrgustatud süsteemid suurtele tööstusettevõtetele.
   Mitmed kontrollerid töötavad paralleelselt ja suhtlevad võrkude kaudu, sageli töötlevas tööstuses, näiteks kemikaalide, nafta ja gaasi valdkonnas.
4. Protsessijuhtimissüsteemid (DCS/SCADA):
   Kõrgemal tasemel protsessijuhtimine koos tervikliku visualiseerimise, andmete kogumise, häireandmete esitamise ja osalise arhiveerimisega.
5. Partii ja järjestuse juhtimissüsteemid:
   Juhtimissüsteemid katkendlike protsesside või tootmispartiide jaoks, nt segamisprotsessid, retseptide kontroll toidu- või farmaatsiatööstuses.
6. Ohutus- ja avariiseiskamisjuhtimine (SIS/ESD):
   Spetsiaalsed süsteemid, mis sekkuvad automaatselt ohtlike tingimuste korral ja viivad süsteemid ohutusse seisundisse.
7. Kohanduvad/intelligentsed juhtimissüsteemid:
   Kaasaegsed süsteemid, millel on tehisintellekti või masinõppe algoritmid, mis kohanevad muutuvate protsessitingimustega.

Protsessijuhtimise kasutamine:

Protsessijuhtimissüsteeme võib leida peaaegu kõigis tööstusharudes, kus tootmis- või energiaprotsessid on automatiseeritud:

1. Kemikaalid ja naftakeemia:
Keeruliste reaktorite, kolonnide, pumba- ja kompressorjaamade juhtimine.

2. Energia- ja elektrijaamade tehnoloogia:
aurukatelde, turbiinide ja võrku toitejuhtimise järelevalve.

3. Toidu- ja joogitööstus:
Partiide kontroll, temperatuuri kontroll, täitmis- ja pakkeliinid.

4. Farmaatsiatööstus ja biotehnoloogia:
Steriilsed tootmisprotsessid, fermentatsioonitehased.

5. nafta ja gaas:
Rafineerimistehased, torujuhtmete kontroll, avamereplatvormid.

6. Vee- ja reoveetehnoloogia:
veevärkide, reoveepuhastusjaamade ja pumbajaamade järelevalve.

7. Metallurgia ja klaasitööstus:
Ahjude kontroll, temperatuuri kontroll, materjalivoo kontroll.

8. Autotööstus:
Värvimisettevõtete, pressimisettevõtete, koosteliinide juhtimine.

Lühidalt öeldes kasutatakse protsessijuhtimissüsteeme kõikjal, kus protsessi järjepidevus, ohutus ja kvaliteet on otsustava tähtsusega.

Protsessijuhtimise eelised:

• Stabiilsus ja täpsus: protsessid jäävad püsivalt sihtvahemikku, isegi kui sisendväärtused kõiguvad.
• Kvaliteedi tagamine: Järjepidev tootekvaliteet tänu parameetrite täpsele järgimisele.
• Suurem ohutus: Kriitiliste seisundite jälgimine, automaatsed avariiseisundid ja häiresignaalid.
• Suurem tõhusus: Ressursside (energia, tooraine) optimaalne kasutamine, väiksemad kaod.
• Automatiseerimine ja leevendamine: Vähem käsitsi sekkumist, väiksem vigade tõenäosus, personalikulude vähenemine.
• Paindlikkus ja skaleeritavus: Juhtimissüsteeme saab kohandada uutele tootmistingimustele või retseptidele.
• Läbipaistvus ja dokumenteerimine: Protsessiandmeid saab salvestada, arhiveerida ja kasutada kvaliteedi tagamisel ja auditeerimisel.
• Integratsioon tööstus 4.0-sse: Kaasaegseid protsessijuhtimissüsteeme saab ühendada võrku ja need on ühilduvad asjade interneti platvormide, pilvianalüüside ja prognoosiva hooldusega.

Protsessijuhtimine on tööstusettevõtete närvisüsteem. Nad jälgivad ja kontrollivad protsesse reaalajas ning tagavad kvaliteedi, tõhususe ja ohutuse. Lihtsaist releeregulaatoritest kuni keerukate, võrgustatud protsessijuhtimissüsteemideni on olemas arvukalt erinevaid tüüpe, mis on kohandatud erinevatele nõuetele. Protsessijuhtimissüsteemide kasutamine tagab ettevõtetele suurema tootlikkuse, madalamad tegevuskulud ning usaldusväärse vastavuse kvaliteedi- ja ohutusstandarditele - ja on seega konkurentsivõimelise ja jätkusuutliku tööstustootmise otsustav tegur.

Siin on ülevaade kõige olulisematest kriteeriumidest, millele protsessijuhtimissüsteemide ostmisel tähelepanu pöörata:

Protsessijuhtimise ostmisel on oluline arvestada mitte ainult funktsionaalsust, vaid ka skaleeritavust, liideste võimekust, usaldusväärsust ja pikaajalist hooldatavust. Vale valik võib põhjustada tööhäireid, suuri järelkulusid ja ohutusriske.

• Enne ostu sooritatakse protsessi nõuete põhjalik analüüs:
• Milliseid masinaid, liine või süsteeme tuleb jälgida või kontrollida?
• Kas tegemist on lihtsate individuaalsete lahenduste, partiiprotsesside, pidevate protsesside või võrgustatud süsteemidega?
• Milliseid mõõdetavaid muutujaid, rõhku, temperatuuri, vooluhulka, täitetaset, pH-d jne, on vaja registreerida?
• Kas süsteem peaks lihtsalt andmeid salvestama, täitma lihtsaid juhtimisülesandeid või automatiseerima täielikke juhtimisskeeme?
• Täpne analüüs aitab valida õige süsteemi suuruse ja ülesehituse.
• PLC (programmeeritav loogiline kontroller): Masinate juhtimiseks, lihtsate juhtimiste või standardiseeritud protsesside jaoks.
• DCS (jaotatud juhtimissüsteem): Mitme kontrolleri ja detsentraliseeritud mõõtepunktidega keerukate, suuremahuliste süsteemide jaoks.
• SCADA/PLS: Protsesside jälgimiseks, visualiseerimiseks, andmete logimiseks ja kaugjuhtimiseks.
• Ohutus- ja avariiseiskamise juhtimissüsteemid (SIS/ESD): Kriitiliste rakenduste jaoks, mis sekkuvad hädaolukorras automaatselt.
• Tüübi valik sõltub süsteemi keerukusest, mõõte- ja kontrollpunktide arvust ning ohutusnõuetest.
• Kontrollige, milliseid välibusse, kommunikatsiooniprotokolle ja võrke toetatakse. Nt Profibus, Modbus, Ethernet/IP, OPC UA.
• Oluline on ühilduvus olemasolevate andurite, ajamite ja juhtimissüsteemidega.
• Tööstus 4.0 rakenduste puhul peaks süsteem olema võimeline esitama andmeid turvaliselt ja standarditud viisil.
• Süsteem peaks olema laiendatav, et integreerida uusi protsesse, mõõtepunkte või süsteemi laiendusi.
• Paindlikkus programmeerimisel ja parameetriseerimisel võimaldab kohandusi protsessimuutustega ilma kulukate riistvara muudatusteta.
• Modulaarsed süsteemid hõlbustavad varuosade tarnimist ja tulevasi uuendusi.
• Kriitilised protsessid nõuavad turvafunktsioone, nagu näiteks redundantsed kontrollerid, kaks toiteallikat ja avarii väljalülitamist.
• Kontrollige, kas süsteem on sertifitseeritud, nt SIL-sertifikaadid ohutusjuhtimisseadmete puhul.
• Tänapäeval on oluline ka andmeturve ja juurdepääsukontroll (küberturvalisus).
• HMI-paneelid või juhtimispunktid peaksid võimaldama intuitiivset kasutamist.
• Hea visualiseerimine vähendab juhtimisvigu ja kiirendab tõrkeotsingut.
• Dokumentatsioon, tarkvaravahendid ja koolitus suurendavad töö tõhusust.
• Kontrollige varuosade, tarkvarauuenduste ja toe kättesaadavust.
• Tootjad, kellel on ülemaailmne teenindusvõrk, vähendavad seisakuid.
• Lihtne hooldatavus, kaugdiagnostika ja enesekontrolli funktsioonid säästavad pikas perspektiivis kulusid.
• Lisaks soetamiskuludele on otsustava tähtsusega elutsükli kulud: energiatarbimine, hooldus, tarkvaralitsentsid, koolitus ja uuendatavus.
• Investeeringud kvaliteetsetesse süsteemidesse tasuvad end sageli ära suurema protsessi stabiilsuse, vähemate seisakute ja madalamate personalikulude kaudu.

Protsessijuhtimise ostmine nõuab terviklikku lähenemist: protsessinõuded, süsteemi tüüp, liidesed, ohutus, skaleeritavus, käideldavus ja teenindus tuleb kooskõlastada.
Hoolikas valik tagab usaldusväärsed, tõhusad ja ohutud protsessid, vähendab tegevuskulusid, minimeerib seisakuid ja loob aluse kaasaegsele, automatiseeritud tootmisele. Kui te võtate neid tegureid arvesse, ei investeeri te mitte ainult riistvarasse, vaid ka pikaajalisse protsessikindlusse ja kulutasuvusse.

Protsessijuhtimisseadmeid saab osta erinevatelt tarnijatelt. Põhjalikku teavet protsessijuhtimisseadmete tootjate ja tarnijate kohta üle kogu maailma leiate Exportpages'ist.