Jakie są rodzaje instrumentów automatycznych?

Wiele osób, które dopiero zaczynają korzystać z instrumentów, czuje się przytłoczonych, gdy po raz pierwszy widzą mnóstwo instrumentów na miejscu.

Z nazwami jak mierniki ciśnienia, termometry, przepływomierze, mierniki poziomu, zawory sterujące, nadajniki, PLC, DCS, alarmy i analizatory, łatwo się mylić, jak je sklasyfikować.

W rzeczywistości automatyzacja przyrządów nie jest tak skomplikowana.wyświetlanie ich, oraz ich sterowanie, zapewniając jednocześnie alarmy i ochronę urządzeń w razie potrzeby.

W oparciu o funkcję, instrumenty automatyzacyjne można ogólnie podzielić na sześć głównych kategorii:

Instrumenty pomiarowe pola, instrumenty sterujące polem, aktywatory pola, instrumenty wyświetlające i rejestrujące, instrumenty regulacyjne/regulacyjne oraz specjalistyczne instrumenty pomiarowe.

Instrumenty automatyczne nie są jedynie urządzeniami do "odczytywania wartości".

W pełnej pętli sterowania instrumenty pomiarowe zbierają parametry pola, sterownik wykonuje analizy i obliczenia, uruchamiacz wykonuje działania,oraz urządzenia wyświetlające/rejestrujące przedstawiają dane operatorom i przechowują je dla systemu.

Przykładowo pętlę regulacyjną temperatury: termokoupla lub termometr oporu mierzy temperaturę; nadajnik temperatury wysyła sygnał do sterownika PLC lub DCS;sterownik oblicza wymaganą odpowiedź i nadaje sygnał; a wreszcie zawór sterujący reguluje przepływ pary, ciepłej wody lub wody chłodzącej.

W przypadku rozwiązywania problemów na miejscu nie można po prostu skupić się na jednym przedziale;przyrząd musi być analizowany w kontekście całej pętli sterującej.

Instrumenty pomiarowe służą jako źródło danych dla systemów automatyzacyjnych.

Do instrumentów pomiarowych powszechnie stosowanych w polu objęte są takie, które służą do pomiaru poziomu płynu, ciśnienia, temperatury i przepływu, a także instrumenty analityczne gazu i płynu.

Instrumenty poziomowe są używane do pomiaru poziomu płynu, poziomu materiału lub pozycji interfejsu w zbiornikach magazynowych, wieżach, reaktorach i silosach.mierniki poziomu typu pływającego, mierniki poziomu radaru, mierniki poziomu ultradźwięków, mierniki poziomu pojemnościowego, mierniki poziomu ciśnienia różniczkowego i przełączniki poziomu.

Instrumenty ciśnieniowe są używane do pomiaru ciśnienia, ciśnienia różniczkowego lub poziomu próżni w rurociągach, naczyniach i sprzęcie.nadajniki ciśnienia różnicowegoSterowniki ciśnienia są wykorzystywane głównie do odczytu na miejscu, nadajniki ciśnienia do zdalnej transmisji sygnałów,i przełączników ciśnieniowych do alarmów i funkcji blokowania.

Instrumenty termograficzne mierzą temperaturę medium lub powierzchni sprzętu.czujniki temperatury oporu (RTD), nadajniki temperatury, przełączniki temperatury i termometry podczerwone.podczas gdy RTD są bardziej odpowiednie do pomiarów niskiej i średniej temperatury.

Instrumenty przepływowe mierzą natężenie przepływu gazów, cieczy lub pary.Wybór wymaga dokładnej weryfikacji medium, zakres przepływu, ciśnienie i temperatura, lepkość, przewodność i wymagania przepływu rurowego.

Na rynku dostępne są typy analizatorów tlenu, detektorów paliw, detektorów toksycznych gazów, analizatorów gazu podczerwonego,analizatory przewodzenia cieplnego gazu, analizatory gazu laserowego i chromatografy gazowe.

Instrumenty analizy cieczy mierzą parametry takie jak pH, przewodność, zamęt, stężenie, gęstość, lepkość, rozpuszczony tlen, COD i azot amoniaku.Instrumenty te wymagają stosunkowo dużej konserwacji; czyszczenie, kalibracja i inspekcja linii próbkowania są podstawowymi zadaniami.

Instrumenty sterowania terenowego są odpowiedzialne za przetwarzanie sygnału na miejscu, konwersję sygnału i kontrolę lokalną.

Do najczęstszych typów należą przyrządy sterujące pneumatyczne, elektryczne i hydrauliczne.

Pneumatyczne urządzenia sterujące wykorzystują sprężone powietrze jako źródło energii; mają stosunkowo proste struktury i pozostają cenne w zastosowaniach odpornych na wybuch.Elektryczne urządzenia sterujące wykorzystują sygnały elektryczneInstrumenty sterowania hydraulicznego zapewniają dużą siłę wyjściową i są zazwyczaj stosowane w zastosowaniach o dużym obciążeniu lub dużym popędzie.

Kluczowe czynniki przy wyborze tych przyrządów obejmują sygnały wejściowe/wyjściowe, dokładność sterowania, prędkość reakcji, warunki zasilania, klasyfikację odporności na wybuch, środowisko terenowe,i interfejsów systemowych.

Wykonujący pole to elementy w pętli sterowania, które faktycznie wykonują działanie fizyczne.

Po wydaniu polecenia przez układ sterowania uruchamiacz wykonuje je poprzez regulację zaworów, amortyzatorów, bramek lub innych struktur mechanicznych w celu zmiany warunków procesu, takich jak przepływ, ciśnienie,poziom płynuWykorzystywane urządzenia napędowe obejmują zawory sterowania pneumatycznego, elektrycznego i hydraulicznego; zawory zamykające; zawory motylkowe; zawory kulkowe; zawory bramowe; uruchamiacze; pozycjonatory zaworu;i inteligentnych pozycjonatorów zaworów.

Podczas obsługi terenowej należy sprawdzić, czy siłownik może się otwierać i zamykać.odpowiednie czasy reagowania, oraz czy pozycja zabezpieczająca spełnia wymagania procesu.

Wiele wahania sterowania wynika nie z ustawień parametrów sterownika, ale z takich problemów, jak przyklejanie się zaworów, niedokładne pozycjonowanie, niestabilne ciśnienie podaży powietrza lub powolna reakcja uruchomienia.

Instrumenty wyświetlające i rejestrujące pokazują parametry pola, stan sprzętu i informacje o alarmie, a jednocześnie przechowują krytyczne dane.

Do powszechnych przykładów należą wyświetlacze cyfrowe, wyświetlacze analogowe, sterowniki wyświetlacze, skanery wielopunktowe, rejestratory papierowe, rejestratory bezpapierowe, HMI z ekranem dotykowym, terminale stacji operatora,i urządzeń alarmowych dźwiękowo-wizualnych.

Dyspleje cyfrowe nadają się do monitorowania parametrów w jednym punkcie.Bezpapierowe urządzenia rejestrujące są idealne do śledzenia trendów w takich parametrach, jak temperaturaHMI i stacje operatora są używane do interfejsów wizualnych, konfiguracji parametrów, monitorowania alarmu i obsługi sprzętu.

Kluczowe kryteria wyboru obejmują sygnały wejściowe, metody wyświetlania, odstępy między rejestracjami, pojemność pamięci masowej, interfejsy komunikacyjne, wyjścia alarmowe i ochronę przed utratą mocy.

Instrumenty regulacyjne i sterujące stanowią "mózg" systemu automatyzacji, obsługują automatyczną regulację, kontrolę logiczną, kontrolę sekwencyjną i ochronę bezpieczeństwa.

Do powszechnych urządzeń polowych należą sterowniki PID, sterowniki jedno- i wielokrotnych pętli, PLC, DCS, FCS, ESD, SIS i komputery przemysłowe.

Kontrolery PID są zazwyczaj stosowane do regulacji ciągłych parametrów takich jak temperatura, ciśnienie, przepływ i poziom.zabezpieczenie wzajemnego zablokowaniaDCS nadają się do scentralizowanego monitorowania i rozproszonego sterowania dużymi jednostkami ciągłej produkcji.SIS i ESD są wykorzystywane głównie do bezpiecznego zablokowania i awaryjnego wyłączenia; nie powinny być traktowane jedynie jako standardowe systemy kontroli.

Czynniki decyzyjne obejmują kontrolowany proces, liczbę punktów I/O, strategię sterowania, protokoły komunikacji, wymagania redundancji, poziomy integralności bezpieczeństwa (SIL), zarządzanie alarmami,i zdolności utrzymania na dłuższą metę.

Specjalistyczne przyrządy pomiarowe są wykorzystywane głównie do wykrywania unikalnych parametrów, monitorowania stanu sprzętu i wykonywania kalibracji pola.urządzenia do monitorowania przemieszczania wału, tachometry, przyrządy ważące, mierniki grubości, kalibratory sygnałów, czujniki płomieni, analizatory wilgoci online, mierniki gęstości online oraz instrumenty monitorowania stanu sprzętu.

Instrumenty do pomiaru drgań wału, przemieszczania wału i prędkości obrotowej są zazwyczaj stosowane w obracającym się sprzęcie, takim jak sprężarki, turbiny parowe, wentylatory i pompy.W silosach używane są przyrządy do ważeniaWykorzystuje się mierniki grubości do pomiaru grubości płyt, rur i ścian naczyń, a także grubości powłoki.Detektory płomieni są powszechnie stosowane do ochrony przed spalaniem w kotłach, pieców grzewczych i spalarni.

Wybór tych przyrządów wymaga uwzględnienia takich czynników, jak rodzaj sprzętu, mierzony parametr, lokalizacja instalacji, prędkość reakcji, sygnały wyjściowe i wymagania ochrony.

Przy wyborze urządzeń automatycznych nie należy skupiać się wyłącznie na numerze modelu i cenie.

Najpierw należy określić parametry, które należy zmierzyć, a następnie określić zakres pomiaru, dokładność, materiały konstrukcyjne, metodę montażu, zasilanie i sygnał wyjściowy.

W przypadku mediów o wysokiej temperaturze należy wziąć pod uwagę rozpraszanie ciepła, kondensację, izolację i studnie termiczne.Jeżeli medium jest podatne na krystalizację lub zatykanieW obszarach o znaczących wibracjach należy rozważyć mocowanie uchwytów i lokalizację instalacji.

Po uruchomieniu urządzenia należy regularnie sprawdzać jego punkt zerowy, zasięg, okablowanie, zasilanie, uziemienie, komunikację, wyjścia alarmowe i stan blokady.

W przypadku rozwiązywania problemów na miejscu należy wykonać następującą sekwencję: sprawdzić zasilacz, następnie sygnał, następnie okablowanie, następnie ustawienia parametrów, a wreszcie element czujnika i warunki procesu.

Klasyfikacja przyrządów automatycznych nie jest trudna do zapamiętania, ponieważ każdy typ wykonuje określoną funkcję.

Na przykład przyrządy pomiarowe zbierają dane; instrumenty sterujące obsługują przetwarzanie sygnałów; uruchamiacze wykonują fizyczne działania w terenie; instrumenty wyświetlające i rejestrujące wyświetlają i zapisuje dane;instrumenty regulacyjne i kontrolne zarządzają kontrolą i blokadami; a specjalistyczne instrumenty pomiarowe wykrywają unikalne parametry.

Kiedy instrument znajduje się na miejscu, nie traktuj go jako pojedynczego urządzenia, lecz w kontekście całej pętli sterowania, a wiele problemów będzie łatwiej zdiagnozować.