ما هي أنواع أدوات الأتمتة؟

يشعر العديد من الناس الجدد في استخدام الأدوات عندما يرون أول مرة العديد من الأدوات في الموقع.

مع أسماء مثل مقاييس الضغط، مقاييس الحرارة، مقاييس التدفق، مقاييس المستوى، صمامات التحكم، أجهزة الإرسال، PLCs، DCSs، الإنذارات، والمحللات، من السهل أن يرتبك حول كيفية تصنيفهم.

في الواقع، أدوات الأتمتة ليست معقدة إلى هذا الحد. من منظور الموقع، فإنها تدور في المقام الأول حول هدف واحد: قياس معايير العملية، وإرسالها،عرضها، والتحكم فيها مع توفير الإنذارات وحماية المعدات عند الضرورة.

بناءً على الوظيفة ، يمكن تقسيم أدوات الأتمتة بشكل عام إلى ستة فئات رئيسية:

أدوات قياس المجال، أدوات التحكم بالمجال، أجهزة التحكم بالمجال، أدوات العرض والتسجيل، أدوات التحكم والتحكم، وأدوات القياس المتخصصة.

أدوات الأتمتة ليست مجرد أجهزة "قراءة القيم".

في حلقة التحكم الكاملة، أدوات القياس تجمع معايير المجال، والتحكم يؤدي التحليلات والحسابات، والجهاز التشغيلي يؤدي الإجراءات،وأجهزة العرض / التسجيل تقدم البيانات للمشغلين وتخزينها للنظام.

خذ حلقة التحكم في درجة الحرارة، على سبيل المثال: مقياس الحرارة بواسطة ثيرموبول أو مقياس مقاومة؛ جهاز إرسال درجة الحرارة يرسل الإشارة إلى PLC أو DCS.يحسب جهاز التحكم الاستجابة المطلوبة ويخرج إشارةوأخيراً، صمام التحكم يضبط تدفق البخار أو الماء الساخن أو مياه التبريد.

ولذلك، لا توجد أدوات معزولة. عند استكشاف الأخطاء في الموقع، لا يمكن للمرء أن يركز ببساطة على مقياس واحد؛يجب تحليل الجهاز في سياق حلقة التحكم بأكملها.

أدوات القياس الميدانية بمثابة مصدر البيانات لأنظمة الأتمتة. إذا كانت القياسات غير دقيقة، فإن وظائف العرض والتسجيل والتحكم اللاحقة ستتعرض للخطر.

تشمل أدوات قياس المجال الشائعة تلك التي تقيس مستوى السائل والضغط ودرجة الحرارة والجريان ، وكذلك أدوات تحليل الغاز والسائل.

تستخدم أدوات المستوى لقياس مستويات السوائل أو مستويات المواد أو مواقع الواجهات في خزانات التخزين والأبراج والمفاعلات والصوامع. وتشمل الأنواع الشائعة مقاييس مستوى الفانوس المغناطيسية ،مقاييس مستوى من نوع العائمة، أجهزة قياس مستوى الرادار، أجهزة قياس مستوى الموجات فوق الصوتية، أجهزة قياس مستوى السعة، أجهزة قياس مستوى الضغط التفاضلي، ومفتاحات المستوى.

تستخدم أدوات الضغط لقياس الضغط أو الضغط التفاضلي أو مستويات الفراغ في خطوط الأنابيب والأوعية والمعدات. وتشمل الأنواع الشائعة مقاييس الضغط وأجهزة نقل الضغطأجهزة إرسال الضغطأجهزة قياس الضغط تستخدم في المقام الأول لقراءات في الموقع، أجهزة إرسال الضغط لنقل الإشارات عن بعد،ومفتاحات الضغط للأنذار ووظائف القفل.

أدوات درجة الحرارة تقيس درجة حرارة الوسط أو سطح المعدات. الأنواع الشائعة تشمل مقاييس الحرارة ثنائية المعادن، مقاييس الحرارة الزجاجية، العاملات الحرارية،أجهزة الكشف عن درجة الحرارة المقاومة (RTD)، أجهزة إرسال درجات الحرارة، مفاتيح درجة الحرارة، ومقاييس الحرارة تحت الحمراء.في حين أن تقنيات التطوير والتطوير هي أكثر ملاءمة لقياس درجات الحرارة منخفضة إلى متوسطة.

أدوات التدفق تقيس معدل تدفق الغازات أو السوائل أو البخار. وتشمل الأنواع الشائعة مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية أو الدوامة أو التوربينية أو بالموجات فوق الصوتية أو الكتلة أو لوحة الفتحة أو المساحة المتغيرة (مقياس الدوران).الاختيار يتطلب التحقق الدقيق من الوسيط، نطاق التدفق والضغط والدرجة الحرارية واللزوجة والموصلات ومتطلبات تشغيل الأنابيب المستقيمة.

أدوات تحليل الغازات تكتشف تكوين الغازات وتركيزها. الأنواع الشائعة في السوق تشمل محلل الأكسجين، ومكتشفات الغازات القابلة للاشتعال، ومكتشفات الغازات السامة، ومحللات الغازات تحت الحمراء،محللات غازات التوصيل الحراريتحليلات الغازات بالليزر و الكروماتوجرافات الغازية

أدوات تحليل السوائل تقيس معايير مثل الـ pH والقيادة والضبابية والتركيز والكثافة والسكوسية والأكسجين المذاب و COD والنيتروجين الأمونيا.هذه الأدوات تتطلب صيانة عالية نسبيا؛ تنظيف وتعديل وتفتيش خطوط أخذ العينات هي مهام أساسية.

أدوات التحكم الميدانية مسؤولة عن معالجة الإشارة في الموقع وتحويل الإشارة والتحكم المحلي.

الأنواع الشائعة تشمل أدوات التحكم الهوائية والكهربائية والهيدروليكية.

أدوات التحكم الهوائية تستخدم الهواء المضغوط كمصدر للطاقة؛ لديها هياكل بسيطة نسبيًا وتظل ذات قيمة في التطبيقات المقاومة للانفجار.أدوات التحكم الكهربائية تستخدم إشارات كهربائية، مما يسهل دمجها مع PLCs و DCS و أجهزة الكمبيوتر الإشرافية. توفر أدوات التحكم الهيدروليكية قوة إخراج عالية وتستخدم عادة في تطبيقات الحمل الثقيل أو الدفع العالي.

العوامل الرئيسية عند اختيار هذه الأجهزة تشمل إشارات الدخول / الخروج ، ودقة التحكم ، سرعة الاستجابة ، ظروف إمدادات الطاقة ، تصنيفات مقاومة الانفجار ، بيئة الميدان ،وواجهات النظام.

محركات المجال هي المكونات في حلقة التحكم التي تؤدي بالفعل العمل الفيزيائي.

بعد أن يصدر نظام التحكم أمرًا، يقوم جهاز التشغيل بتنفيذه عن طريق ضبط الصمامات أو المكابح أو البوابات أو غيرها من الهياكل الميكانيكية لتغيير ظروف العملية مثل معدل التدفق والضغطمستوى السائلأجهزة التشغيل الشائعة تشمل صمامات التحكم الهوائية والكهربائية والهيدروليكية؛ صمامات الإغلاق؛ صمامات الفراشة؛ صمامات الكرة؛ صمامات البوابة؛ أجهزة التشغيل؛ موقف الصمامات.ومحركات وضع الصمامات الذكية.

خلال الصيانة الميدانية، يجب أن ننظر إلى ما هو أبعد من ما إذا كان المحرك يمكن ببساطة فتح وإغلاق.أوقات الاستجابة المناسبة، وما إذا كان وضع الوقاية من الفشل يلبي متطلبات العملية.

العديد من تقلبات التحكم لا تنبع من إعدادات معايير جهاز التحكم ، ولكن من قضايا مثل لصق الصمام ، والمواقع غير الدقيقة ، وضغط إمدادات الهواء غير المستقر ، أو استجابة جهاز التشغيل البطيئة.

أجهزة العرض والتسجيل تعرض معايير المجال وحالة المعدات ومعلومات الإنذار ، مع تخزين البيانات الحيوية أيضًا.

وتشمل الأمثلة الشائعة الشاشات الرقمية، الشاشات التناظرية، أجهزة التحكم في الشاشة، أجهزة المسح متعددة النقاط، أجهزة التسجيل المستندة إلى الورق، أجهزة التسجيل غير الورقية، أجهزة HMI ذات الشاشة اللمسية، محطات محطات المشغل،وأجهزة الإنذار الصوتية والبصرية.

الشاشات الرقمية مناسبة لمراقبة المعلمات في نقطة واحدة. يمكن أن تتضمن أجهزة تحكم الشاشة وظائف الإنذار والتحكم الأساسية.أجهزة تسجيل بدون ورق مثالية لتتبع اتجاهات في معايير مثل درجة الحرارةتستخدم مؤشرات HMI ومحطات المشغلين للواجهات البصرية وتكوين المعلمات ومراقبة الإنذار وتشغيل المعدات.

وتشمل معايير الاختيار الرئيسية إشارات المدخلات، وأساليب العرض، وفترات التسجيل، وقدرة التخزين، واجهات الاتصال، ومخرجات الإنذار، وحماية فقدان الطاقة.

أدوات التنظيم والتحكم بمثابة "الدماغ" لنظام الأتمتة، معالجة التنظيم التلقائي، والتحكم المنطقي، والتحكم في التسلسل، وحماية السلامة.

تشمل أجهزة الميدان الشائعة أجهزة تحكم PID ومراقبي الحلقة الواحدة والحلقات المتعددة و PLC و DCS و FCS و ESD و SIS و أجهزة الكمبيوتر الصناعية.

عادة ما تستخدم أجهزة تحكم PID لتنظيم المعلمات المستمرة مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق والمستوى. يتم استخدام PLCs عادة لعمليات بدء / توقف المعدات ، والتحكم في التسلسل ،الحماية المتداخلة، ومعالجة إشارات منفصلة (شغيل / إيقاف). DCS مناسبة للمراقبة المركزية والتحكم الموزع لوحدات الإنتاج المستمر على نطاق واسع.يتم استخدام SISs و ESDs بشكل أساسي لتحديد الأمان والإيقاف الطارئ؛ لا ينبغي التعامل معها فقط كأنظمة تحكم قياسية.

عوامل الاختيار تشمل العملية الخاضعة للسيطرة، عدد نقاط الإدخال / الإخراج، استراتيجية التحكم، بروتوكولات الاتصال، متطلبات الازدحام، مستويات سلامة السلامة (SIL) ، إدارة الإنذار،وقدرات الصيانة طويلة الأجل.

تستخدم أدوات القياس المتخصصة في المقام الأول للكشف عن المعلمات الفريدة ، ومراقبة صحة المعدات ، وإجراء معايرة الميدان. وتشمل الأمثلة الشائعة أجهزة مراقبة اهتزاز العمود ،أجهزة مراقبة تحريك العمود، أجهزة قياس السرعة، أجهزة الوزن، مقاييس السُمك، معايير الإشارات، أجهزة كشف اللهب، محلل الرطوبة عبر الإنترنت، أجهزة قياس الكثافة عبر الإنترنت، وأجهزة مراقبة حالة المعدات.

عادة ما تستخدم أدوات لقياس اهتزاز العمود وتحريك العمود وسرعة الدوران في المعدات الدوارة مثل الضاغطات وتوربينات البخار والمروحة والمضخات.أدوات الوزن تستخدم في الصوامعتستخدم مقاييس السماكة لقياس سمك الألواح والأنابيب وجدران الأوعية ، وكذلك سمك الطلاء.أجهزة الكشف عن اللهب تستخدم عادة لحماية الاحتراق في الغلاياتأفران التدفئة ومحروقات.

يتطلب اختيار هذه الأجهزة النظر في عوامل مثل نوع المعدات والمعيار الذي يتم قياسه وموقع التثبيت وسرعة الاستجابة وإشارات الإخراج ومتطلبات الحماية.

عند اختيار أدوات التشغيل الآلي، يجب أن لا يركز المرء فقط على رقم الطراز والسعر.

أولاً، حدد المعيار الذي سيتم قياسه، ثم حدد نطاق القياس ودقة، ومواد البناء، وطريقة التثبيت، ومصدر الطاقة، وإشارة الإخراج.

إذا كانت الوسيطات تآكل، فيجب أن تكون الأجزاء المبللة مصنوعة من المواد المناسبة. بالنسبة لوسائط درجة الحرارة العالية، فكر في تبديد الحرارة والتكثيف والعزل والجرافات الحرارية.إذا كانت الوسط عرضة للتبلور أو الانسداد، أو يحتوي على الشوائب ، فكر في استخدام الحجابات الحجابية ، أو التطهير ، أو الشطف ، أو معالجة العينة مسبقاً. في المناطق التي تتأثر بالاهتزازات الكبيرة ، فكر في تركيب العصابة وموقع التثبيت.

بمجرد وضع الجهاز في الخدمة، تحقق بانتظام من نقطة الصفر، والمساحة، والأسلاك، ومصدر الطاقة، والأرض، والاتصالات، ومخرجات الإنذار، وحالة القفل.

عند استكشاف الأخطاء في الموقع، اتبع هذا التسلسل: تحقق من مصدر الطاقة، ثم الإشارة، ثم الأسلاك، ثم إعدادات المعلمات، وأخيرا عنصر الاستشعار وظروف العملية.

تصنيف أدوات الأتمتة ليس من الصعب تذكره ، حيث أن كل نوع يؤدي وظيفة محددة.

على سبيل المثال، أدوات القياس تجمع البيانات؛ أدوات التحكم تتعامل مع معالجة الإشارات؛ أجهزة التشغيل تؤدي إجراءات مادية في الميدان؛ أدوات العرض والتسجيل تعرض وتحفظ البيانات؛أدوات التحكم والتحكم إدارة التحكم والإغلاقو أدوات قياس متخصصة تكتشف المعلمات الفريدة.

عندما تكون بالفعل في الموقع، لا تنظر إلى الأداة كجهاز معزول. فكر بها في سياق حلقة التحكم بأكملها، وستصبح العديد من المشاكل أسهل في تشخيصها.