産業オートメーション制御システムは、現代の工業生産に不可欠な部分です。さまざまなセンサー、アクチュエーター、コントローラー、その他のデバイスを利用して、生産プロセスのリアルタイム監視、自動制御、最適化された管理を実現します。-技術の継続的な進歩に伴い、産業オートメーション制御システムの種類はますます多様化し、高度化しています。この記事では、集中制御システム、分散制御システム、フィールドバス制御システム、産業用イーサネット制御システム、プログラマブル ロジック コントローラ (PLC) 制御システム、コンピュータ統合製造システム (CIMS) など、いくつかの主要なタイプの産業オートメーション制御システムの詳細な概要を説明します。{4}}
1. 集中管理システム
集中制御システムは、すべての制御装置を 1 つの制御室に集中させた制御システムです。このシステムの最大の利点は、さまざまな制御信号やデータを集中処理できるため、管理と保守が容易であることです。集中制御システムは通常、次のコンポーネントで構成されます。
1.1 コントローラー:コントローラーは集中制御システムの中核であり、センサー信号を受信し、データを処理し、決定を下して、アクチュエーターに制御命令を送信する役割を果たします。
1.2 オペレータステーション:オペレータ ステーションは、オペレータと、通常はディスプレイ、キーボード、マウスなどのデバイスを含む制御システムとの間のインターフェイスとして機能します。オペレータは、オペレータ ステーションを通じて生産プロセスを監視し、制御パラメータを調整し、アラーム情報を表示できます。
1.3 センサーとアクチュエーター:センサーは、生産プロセス中に温度、圧力、流量などのさまざまな物理量を収集し、これらの信号を電気信号に変換してコントローラーに送信する役割を果たします。次に、アクチュエーターは、バルブの開閉やモーター速度の調整など、コントローラーの指示に従って生産プロセスを調整します。
1.4 データ通信ネットワーク:データ通信ネットワークは、コントローラ、オペレータステーション、センサ、アクチュエータを接続するリンクとして機能し、さまざまな制御信号やデータを送信します。
2. 分散制御システム
分散制御システムは、制御装置をさまざまな生産段階に分散して配置する制御システムです。このシステムの主な利点は、システムの信頼性と柔軟性が強化され、さまざまな生産段階に合わせてカスタマイズされた制御が可能になることです。分散制御システムは通常、次のコンポーネントで構成されます。
2.1 制御ノード:制御ノードは分散制御システムの基本ユニットであり、それぞれのノードで制御タスクの処理を担当します。各制御ノードには通常、マイクロプロセッサ、入出力インターフェイス、および通信インターフェイスが含まれます。
2.2 通信ネットワーク:通信ネットワークは、制御ノードを接続するリンクとして機能し、制御信号とデータの送信を担当します。一般的な通信ネットワークには、フィールドバスや産業用イーサネットなどがあります。
2.3 ヒューマン マシン インターフェース デバイス:{1}ヒューマン マシン インターフェース デバイスは、オペレータと制御システムの間のインターフェースとして機能し、タッチスクリーン、キーボード、マウスなどが含まれます。{0}}
2.4 データベースとサーバー:データベースやサーバーは、設備の状態や生産データ、アラーム情報など、生産工程におけるさまざまなデータを蓄積・管理するために使用されます。
3. フィールドバス制御システム
フィールドバス制御システムは、フィールドバス技術に基づいた分散制御システムです。フィールドバスは、フィールド デバイス (センサー、アクチュエーター、制御ノードなど) を接続するために使用される通信ネットワークであり、高いリアルタイム パフォーマンス、信頼性、費用対効果を備えています。-一般的なフィールドバス テクノロジーには、Profibus、Modbus、CAN などがあります。
3.1 フィールドデバイス:フィールド デバイスは、センサー、アクチュエーター、制御ノードなど、フィールドバス制御システムの基本ユニットです。
3.2 フィールドバスインターフェース:フィールドバス インターフェイスは、フィールド デバイスをフィールドバスに接続するデバイスで、フィールド デバイス信号をフィールドバス信号に変換する役割を果たします。
3.3 フィールドバスネットワーク:フィールドバスネットワークは、さまざまなフィールド機器を接続する通信ネットワークであり、制御信号とデータの送信を担当します。
3.4 コントローラとオペレータ ステーション:コントローラとオペレータ ステーションは分散制御システムに似ており、制御タスクの処理とヒューマン マシン インタラクションを担当します。{0}}
4. 産業用イーサネット制御システム
産業用イーサネット制御システムは、イーサネット技術に基づく分散型制御システムです。イーサネットは、コンピュータ ネットワークで広く使用されている通信テクノロジであり、高い伝送速度、広い帯域幅、優れた互換性を特徴としています。産業用イーサネット制御システムは通常、次のコンポーネントで構成されます。
4.1 産業用イーサネットデバイス:産業用イーサネット デバイスには、産業用イーサネット スイッチ、産業用イーサネット アダプタ、および産業用イーサネット インターフェイスが含まれます。
4.2 制御ノードとフィールドデバイス:制御ノードとフィールドデバイスは分散制御システムのものと似ており、制御タスクの処理と生産データの収集を担当します。
4.3 イーサネット通信ネットワーク:イーサネット通信ネットワークは、すべての制御ノードとフィールドデバイスを接続する通信ネットワークであり、制御信号とデータの送信を担当します。
4.4 コントローラーとオペレーターステーション:コントローラとオペレータ ステーションは分散制御システムに似ており、制御タスクの処理とヒューマン マシン インタラクションを担当します。{0}}
5. プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) 制御システム
プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) は、産業用制御アプリケーション用に特別に設計されたコンピューターです。 PLC は、柔軟なプログラミング、高い信頼性、拡張の容易さを特徴としており、さまざまな産業用オートメーション制御システムで広く使用されています。 PLC 制御システムは通常、次のコンポーネントで構成されます。
5.1 PLC:PLC は PLC 制御システムの中核であり、センサー信号の受信、データの処理、決定の実行、およびアクチュエーターへの制御コマンドの送信を担当します。
5.2 入出力モジュール:入出力モジュールは、PLC をフィールド デバイスに接続するデバイスで、センサー信号を PLC が認識できる信号に変換したり、PLC の制御コマンドをアクチュエーターが認識できる信号に変換したりする役割を果たします。