Các loại thiết bị tự động hóa là gì?

Nhiều người mới biết dụng cụ cảm thấy choáng ngợp khi lần đầu tiên nhìn thấy vô số các dụng cụ tại chỗ.

Với những cái tên như máy đo áp suất, nhiệt kế, máy đo lưu lượng, máy đo mức độ, van điều khiển, máy phát, PLC, DCS, báo động và máy phân tích, thật dễ dàng để nhầm lẫn về cách phân loại chúng.

Trong thực tế, thiết bị tự động hóa không quá phức tạp. Từ quan điểm tại chỗ, nó chủ yếu xoay quanh một mục tiêu duy nhất: đo lường các tham số quy trình, truyền chúng,trưng bày chúng, và kiểm soát chúng trong khi cũng cung cấp báo động và bảo vệ thiết bị khi cần thiết.

Dựa trên chức năng, các dụng cụ tự động hóa thường có thể được chia thành sáu loại chính:

Các dụng cụ đo trường, các dụng cụ điều khiển trường, các thiết bị điều khiển trường, các dụng cụ hiển thị và ghi lại, các dụng cụ điều chỉnh / điều khiển và các dụng cụ đo chuyên dụng.

I. Các dụng cụ tự động làm gì?

Các dụng cụ tự động không chỉ là các thiết bị để "đọc các giá trị".

Trong một vòng kiểm soát hoàn chỉnh, các dụng cụ đo lường thu thập các thông số trường, bộ điều khiển thực hiện phân tích và tính toán, bộ điều khiển thực hiện các hành động,và các thiết bị hiển thị / ghi lại trình bày dữ liệu cho các nhà điều hành và lưu trữ nó cho hệ thống.

Lấy một vòng kiểm soát nhiệt độ, ví dụ: một nhiệt cặp hoặc nhiệt kế kháng đo nhiệt độ; một bộ truyền nhiệt độ gửi tín hiệu đến PLC hoặc DCS;bộ điều khiển tính toán phản ứng cần thiết và phát ra tín hiệu; và cuối cùng, một van điều khiển điều chỉnh dòng chảy của hơi nước, nước nóng, hoặc nước làm mát.

Do đó, các dụng cụ không tồn tại một cách cô lập. Khi khắc phục sự cố tại chỗ, người ta không thể chỉ tập trung vào một thước đo duy nhất;thiết bị phải được phân tích trong bối cảnh toàn bộ vòng kiểm soát.

II. Thiết bị đo trường

Các thiết bị đo trường là nguồn dữ liệu cho các hệ thống tự động hóa. Nếu các phép đo không chính xác, các chức năng hiển thị, ghi và điều khiển tiếp theo sẽ bị ảnh hưởng.

Các dụng cụ đo trường phổ biến bao gồm các dụng cụ đo mức độ, áp suất, nhiệt độ và dòng chảy của chất lỏng, cũng như các dụng cụ phân tích khí và chất lỏng.

Thiết bị đo nồng độ được sử dụng để đo nồng độ chất lỏng, nồng độ vật liệu hoặc vị trí giao diện trong bể lưu trữ, tháp, lò phản ứng và silo.máy đo mực kiểu nổi, đồng hồ đo mức độ radar, đồng hồ đo mức độ siêu âm, đồng hồ đo mức độ dung lượng, đồng hồ đo mức độ áp suất khác nhau và công tắc mức độ.

Các dụng cụ áp suất được sử dụng để đo áp suất, áp suất khác biệt hoặc mức chân không trong đường ống, bình và thiết bị.Máy truyền áp suất khác biệtCác máy đo áp suất chủ yếu được sử dụng để đọc tại chỗ, máy truyền áp suất để truyền tín hiệu từ xa,và các công tắc áp suất cho các chức năng báo động và khóa.

Các thiết bị đo nhiệt độ đo nhiệt độ của môi trường hoặc bề mặt của thiết bị.Máy phát hiện nhiệt độ kháng (RTD), máy truyền nhiệt độ, công tắc nhiệt độ và nhiệt kế hồng ngoại.trong khi RTD thích hợp hơn cho các phép đo nhiệt độ thấp đến trung bình.

Các dụng cụ dòng chảy đo tốc độ dòng chảy của khí, chất lỏng hoặc hơi nước.Việc lựa chọn đòi hỏi phải xác minh cẩn thận môi trường, phạm vi dòng chảy, áp suất và nhiệt độ, độ nhớt, độ dẫn điện và các yêu cầu chạy ống thẳng.

Các thiết bị phân tích khí phát hiện thành phần và nồng độ khí. Các loại phổ biến trên thị trường bao gồm các máy phân tích oxy, máy phát hiện khí dễ cháy, máy phát hiện khí độc hại, máy phân tích khí hồng ngoại,Máy phân tích khí dẫn nhiệt, máy phân tích khí laser, và chromatograph khí.

Các dụng cụ phân tích chất lỏng đo các thông số như pH, độ dẫn điện, độ mờ, nồng độ, mật độ, độ nhớt, oxy hòa tan, COD và nitơ amoniac.Các thiết bị này đòi hỏi phải duy trì tương đối cao; làm sạch, hiệu chuẩn và kiểm tra các đường lấy mẫu là những nhiệm vụ thiết yếu.

III. Thiết bị điều khiển từ trường

Các thiết bị điều khiển trường chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu tại chỗ, chuyển đổi tín hiệu và kiểm soát cục bộ.

Các loại phổ biến bao gồm các dụng cụ điều khiển khí nén, điện và thủy lực.

Các dụng cụ điều khiển khí nén sử dụng không khí nén làm nguồn năng lượng của chúng; chúng có cấu trúc tương đối đơn giản và vẫn có giá trị trong các ứng dụng chống nổ.Các thiết bị điều khiển điện sử dụng tín hiệu điệnCác thiết bị điều khiển thủy lực cung cấp lực lượng đầu ra cao và thường được sử dụng trong các ứng dụng tải trọng lớn hoặc lực đẩy cao.

Các yếu tố quan trọng khi lựa chọn các thiết bị này bao gồm tín hiệu đầu vào / đầu ra, độ chính xác điều khiển, tốc độ phản hồi, điều kiện cung cấp điện, xếp hạng chống nổ, môi trường trường,và giao diện hệ thống.

IV. Máy vận hành trường

Các bộ điều khiển trường là các thành phần trong một vòng kiểm soát thực sự thực hiện hành động vật lý.

Sau khi hệ thống điều khiển phát ra một lệnh, bộ điều khiển thực hiện nó bằng cách điều chỉnh van, damper, cổng cổng, hoặc các cấu trúc cơ học khác để thay đổi điều kiện quy trình như tốc độ dòng chảy, áp suất,Mức độ chất lỏngCác thiết bị điều khiển phổ biến bao gồm van điều khiển khí nén, điện và thủy lực; van tắt; van bướm; van bóng; van cổng; động cơ; định vị van;và các thiết bị định vị van thông minh.

Trong quá trình bảo trì thực địa, người ta phải xem xét ngoài việc liệu động cơ có thể mở và đóng một cách đơn giản.Thời gian phản ứng thích hợp, và vị trí an toàn đáp ứng các yêu cầu của quy trình.

Nhiều biến động điều khiển không xuất phát từ cài đặt tham số bộ điều khiển, mà từ các vấn đề như van dính, định vị không chính xác, áp suất cung cấp không khí không ổn định hoặc phản ứng của bộ điều khiển chậm.

V. Thiết bị hiển thị và ghi âm

Các thiết bị hiển thị và ghi lại hiển thị các thông số trường, tình trạng thiết bị và thông tin báo động, đồng thời lưu trữ dữ liệu quan trọng.

Các ví dụ phổ biến bao gồm màn hình kỹ thuật số, màn hình tương tự, bộ điều khiển màn hình, máy quét đa điểm, máy ghi trên giấy, máy ghi không giấy, màn hình cảm ứng HMI, thiết bị đầu cuối trạm vận hành,và các thiết bị báo động âm thanh / hình ảnh.

Màn hình kỹ thuật số phù hợp với việc giám sát tham số ở một điểm.Máy ghi không giấy là lý tưởng để theo dõi xu hướng trong các thông số như nhiệt độHMI và trạm điều khiển được sử dụng cho giao diện trực quan, cấu hình tham số, giám sát báo động và vận hành thiết bị.

Các tiêu chí lựa chọn chính bao gồm tín hiệu đầu vào, phương pháp hiển thị, khoảng thời gian ghi lại, dung lượng lưu trữ, giao diện truyền thông, đầu ra báo động và bảo vệ mất điện.

VI. Các công cụ quy định và kiểm soát

Các công cụ điều chỉnh và điều khiển phục vụ như "bộ não" của hệ thống tự động hóa, xử lý điều chỉnh tự động, điều khiển logic, điều khiển trình tự và bảo vệ an toàn.

Các thiết bị trường phổ biến bao gồm bộ điều khiển PID, bộ điều chỉnh vòng lặp đơn và nhiều vòng lặp, PLC, DCS, FCS, ESD, SIS và máy tính công nghiệp.

Các bộ điều khiển PID thường được sử dụng để điều chỉnh các thông số liên tục như nhiệt độ, áp suất, dòng chảy và mức độ.bảo vệ khóa, và xử lý tín hiệu rời rạc (đóng / tắt). DCS phù hợp cho việc giám sát tập trung và điều khiển phân tán của các đơn vị sản xuất liên tục quy mô lớn.SIS và ESD chủ yếu được sử dụng để khóa an toàn và tắt khẩn cấp; chúng không nên chỉ được coi là các hệ thống kiểm soát tiêu chuẩn.

Các yếu tố lựa chọn bao gồm quy trình được kiểm soát, số điểm I / O, chiến lược kiểm soát, giao thức truyền thông, yêu cầu dư thừa, mức độ toàn vẹn an toàn (SIL), quản lý báo động,và khả năng bảo trì lâu dài.

VII. Các dụng cụ đo lường chuyên dụng

Các dụng cụ đo lường chuyên dụng chủ yếu được sử dụng để phát hiện các thông số độc đáo, giám sát sức khỏe thiết bị và thực hiện hiệu chuẩn trường.Máy theo dõi dịch chuyển trục, máy đo tốc độ, dụng cụ cân, thước đo độ dày, bộ hiệu chuẩn tín hiệu, máy dò ngọn lửa, máy phân tích độ ẩm trực tuyến, máy đo mật độ trực tuyến và các dụng cụ giám sát tình trạng thiết bị.

Các dụng cụ để đo rung động trục, dịch chuyển trục và tốc độ xoay thường được sử dụng trên các thiết bị xoay như máy nén, tuabin hơi nước, quạt và máy bơm.Các dụng cụ cân được sử dụng trong các siloCác thước đo độ dày được sử dụng để đo độ dày của tấm, ống, và tường bình, cũng như độ dày lớp phủ.Máy phát hiện ngọn lửa thường được sử dụng để bảo vệ cháy trong nồi hơi, lò sưởi và lò đốt.

Chọn các thiết bị này đòi hỏi phải xem xét các yếu tố như loại thiết bị, tham số được đo, vị trí lắp đặt, tốc độ phản hồi, tín hiệu đầu ra và yêu cầu bảo vệ.

VIII. Các điểm chính cho việc lựa chọn và sử dụng tại chỗ

Khi lựa chọn các thiết bị tự động hóa, người ta không nên chỉ tập trung vào số mô hình và giá cả.

Đầu tiên, xác định tham số cần đo; sau đó, xác định phạm vi đo, độ chính xác, vật liệu xây dựng, phương pháp lắp đặt, nguồn điện và tín hiệu đầu ra.

Nếu môi trường ăn mòn, các bộ phận ướt phải được làm bằng vật liệu thích hợp. Đối với môi trường nhiệt độ cao, hãy xem xét phân tán nhiệt, ngưng tụ, cách ly và thermwells.Nếu môi trường có xu hướng tinh thể hóa hoặc tắc nghẽnTrong các khu vực có rung động đáng kể, hãy xem xét lắp đặt bracket và vị trí lắp đặt.

Sau khi thiết bị được sử dụng, hãy thường xuyên kiểm tra điểm không, khoảng cách, dây điện, nguồn điện, nối đất, truyền thông, đầu ra báo động và tình trạng khóa.

Khi khắc phục sự cố tại chỗ, hãy làm theo trình tự này: kiểm tra nguồn cung cấp điện, sau đó tín hiệu, sau đó dây điện, sau đó cài đặt tham số và cuối cùng là các yếu tố cảm biến và điều kiện quy trình.

Tóm lại

Việc phân loại các dụng cụ tự động không khó nhớ, vì mỗi loại thực hiện một chức năng cụ thể.

Ví dụ, các dụng cụ đo lường thu thập dữ liệu; các dụng cụ điều khiển xử lý xử lý tín hiệu; các thiết bị điều khiển thực hiện các hành động vật lý trong lĩnh vực; các dụng cụ hiển thị và ghi lại hiển thị và lưu dữ liệu;các công cụ điều chỉnh và kiểm soát quản lý kiểm soát và khóa; và các dụng cụ đo lường chuyên biệt phát hiện các thông số duy nhất.

Khi thực sự tại chỗ, đừng xem một dụng cụ như một thiết bị cô lập. xem xét nó trong bối cảnh toàn bộ vòng kiểm soát, và nhiều vấn đề sẽ trở nên dễ dàng chẩn đoán hơn.