工業(yè)自動化(IA)設(shè)備的三大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能要素
工業(yè)自動化(IA)是一個集成的、靈活的、低成本的系統(tǒng)平臺，由各種設(shè)備和組件組成。這些設(shè)備和組件執(zhí)行與工業(yè)過程相關(guān)的各種功能，例如傳感、控制、監(jiān)督和監(jiān)控。下圖是工業(yè)自動化的結(jié)構(gòu)，描述了IA的各種功能要素。
1、傳感和執(zhí)行元件
傳感器或感測元件轉(zhuǎn)換的物理過程變量，諸如流量，壓力，溫度等轉(zhuǎn)換成電或氣動形式。各種傳感器包括熱電偶、電阻溫度檢測器(RTD)、應(yīng)變計等。來自這些傳感器的信號用于處理、分析和決策，以產(chǎn)生控制輸出。通過將當(dāng)前感測到的過程變量與設(shè)定值進行比較，實施各種控制技術(shù)以產(chǎn)生所需的輸出。
最后，控制器產(chǎn)生計算輸出，并作為電氣或氣動信號輸入應(yīng)用于執(zhí)行元件。執(zhí)行器將電氣或氣動信號轉(zhuǎn)換為物理過程變量。一些執(zhí)行器包括控制閥、繼電器、電機等。一類特殊的儀表是智能儀表，它是具有與現(xiàn)場總線通信能力的傳感或執(zhí)行元件的集成系統(tǒng)。這些智能設(shè)備由內(nèi)部信號調(diào)節(jié)電路組成，便于直接連接到工業(yè)總線系統(tǒng)中的通信鏈路。
2、控制系統(tǒng)元件
這些是基于微處理器的電子控制器或簡單的工業(yè)計算機，它們接受來自各種傳感器的信號以及來自監(jiān)控系統(tǒng)或人類操作員的命令信號。這些控制器可以是連續(xù)控制系統(tǒng)或順序/邏輯控制，這取決于控制性質(zhì)的結(jié)構(gòu)。控制器處理傳感值和監(jiān)控值，并取決于控制結(jié)構(gòu)，它向各種執(zhí)行設(shè)備產(chǎn)生控制輸出。
自動化系統(tǒng)中使用的一種現(xiàn)代類型的控制設(shè)備是可編程邏輯控制器(PLC)。PLC帶有專用軟件，因此能夠?qū)ζ溥M行編程以執(zhí)行相應(yīng)的控制操作。PLC具有堅固耐用的CPU、數(shù)字I/O、模擬I/O和通信模塊，因此它們可以在工業(yè)環(huán)境條件下運行以控制各種過程參數(shù)。
人機界面或操作員界面是操作員的圖形界面，用于顯示過程信息，例如過程變量狀態(tài)、將結(jié)果記錄到數(shù)據(jù)庫、生成報警信號等。SCADA是遠程控制工業(yè)操作的圖形用戶界面之一.此外，分布式控制系統(tǒng)(DCS)為各種工業(yè)參數(shù)的圖形顯示提供了自己的HMI。
3、監(jiān)督控制元素
監(jiān)督控制對進一步控制較小子系統(tǒng)的自動控制器執(zhí)行更高級別的控制。該級別的主要元素是過程站PC和人機界面。這些過程站PC負(fù)責(zé)設(shè)置點計算、性能監(jiān)控、診斷、啟動、關(guān)閉和其他緊急操作等功能。
人機界面或操作員界面是操作員的圖形界面，用于顯示過程信息，例如過程變量狀態(tài)、將結(jié)果記錄到數(shù)據(jù)庫、生成報警信號等。SCADA是遠程控制工業(yè)操作的圖形用戶界面之一.此外，分布式控制系統(tǒng)(DCS)為各種工業(yè)參數(shù)的圖形顯示提供了自己的HMI。
