هرم اتوماسیون صنعتی ابزاردقیق

هرم اتوماسیون صنعتی ابزاردقیق

هرم اتوماسیون صنعتی ابزاردقیق یک معماری است که در سال 1990 توسط استاندارد انجمن بین المللی اتوماسیون ISA)-۹۵) ایجادشد و اساس استاندارد IEC-62264 را تشکیل داد. این استاندارد مستلزم یکپارچگی سیستم کنترل سازمانی است که سطوح سلسلهمراتبی از خود فرآیند صنعتی گرفته تا سیستم های حسابداری و مدیریت کسب و کار را پیشنهاد می کند. این اهرم به گونه ای طراحی شده است که در صنایع و فرآیندهای مختلف قابل اجرا باشد و نمایش تمام اجزای درگیر در اتوماسیون فرآیند را امکان پذیر می سازد. به عبارت دیگر، هرم اتوماسیون صنعتی ابزاردقیق، به عنوان یک چارچوب مرجع مفهومی، یک مثال نظری-تصویری در دو بعد برای نشاندادن پنج سطح درگیر در یک فرآیند اتوماسیون و نحوه ادغام همه فناوری های مشارکت کننده عمل می کند. هرم مستلزم یک ارتباط سلسله مراتبی، ماهیت افقی در میان اجزا یا زیرسیستم های هم سطح و ارتباط عمودی با لایه های پایین است.

سطوح پنجگانه تجهیزات یک شبکه صنعتی در اهرم اتوماسیون ابزاردقیق، شامل موارد زیر است.

• سطح فیلد (Field Level)
• سطح کنترل (Control Level)
• سطح سرپرستی و نظارت (Supervisory Level)
• سطح برنامه ریزی (Planning Level)
• سطح مدیریت (Management Level)

شکل ۱: هرم اتوماسیون ابزاردقیق

سطح 1: سطح فیلد (میدان) پایین ترین سطح هرم اتوماسیون به شمار می رود. تجهیزات سطح فیلد شامل سنسورها، عملگرها و دستگاه های اندازه گیری از جمله ترانسمیترها هستند که داده های اولیه را از فرآیند، اندازه گیری، جمع آوری و ارسال می کنند. این تجهیزات به صورت فیزیکی با فرآیند تماس دارند. نظارت بر عملکرد پروسه و اعمال فرمان های کنترلی، وظیفه این تجهیزات است. از جمله آن ها می توان موتورهای الکتریکی، عملگرهای هیدرولیکی و پنوماتیکی، سنسورهای مجاورتی و انواع سوئیچ ها را برشمرد.

سطح۲: کنترل این سطح شامل سیستم های کنترل منطقی یا دستگاه هایی مانند PLC یا کامپیوترهای کنترلی خاص، که الگوریتم هایکنترلی را با استفاده از اطلاعات ورودی ارائه شده توسط سنسورها اجرا می کنند (سطح 1). این کنترل کننده ها اطلاعات پروسه را از تجهیزات سطح فیلد دریافت می کنند و بر اساس برنامه کنترلی تعیین شده به عملگرها فرمان می دهند. این تجهیزات کنترلی اطلاعات ورودی یا خروجی های خود را از طریق شبکه با سطوح بالاتر اتوماسیون به ارسال می کنند.

سطح 3: سطح سوم، سطح سرپرستی و نظارت است. تجهیزاتی که در این سطح قرار می گیرند، وظیفه نظارت بر عملکرد سیستم کنترلیرا بر عهده دارد. مهمترین اجزای سطح سوپروایزری HMI و SCADA هستند. داده های فرآیند توسط یک واحد کنترل (سطح 2) به دست می آید و از طریق یک نظارت، مانیتورینگ می شود.

HMI یک نمایشگر است که امکان ارتباط گرافیکی با پروسه صنعتی را به کاربر می دهد. این تجهیز به PLCها متصل می شود و وضعیت متغیرهای اندازه گیری شده توسط سنسورها را از طریق PLC دریافت کرده و نمایش می دهد. در اتوماسیون پروسه های صنعتی بسیاروسیع از یک سیستم مانیتورینگ یکپارچه به نام SCADA استفاده می شود. اسکادا مخفف Supervisory Control and Data Acquisition است و همان طور که از نام آن پیداست، کار نظارت، ثبت و جمع آوری اطلاعات پروسه را بر عهده دارد. هر سیستمSCADA از تعدادی HMI و PLC تشکیل شده که از طریق پروتکل های شبکه به صورت فراگیر با هم در ارتباط هستند و صحت عملکرد تجهیزات و آلارم های شبکه را توسط یک نرم افزار مدیریت اتوماسیون، نظارت می کند.

سطح 4: سطح چهارم، سطح برنامه ریزی است. در این سطح از سیستم های مدیریت کامپیوتری به نام MES استفاده می شود. MES سیستم اجرایی تولید (Manufacturing Execution System) است که کل فرآیند تولید از تامین مواد خام تا زمان رسیدن به محصول نهایی در یک کارخانه را مدیریت می کنند.

این سیستم به مدیران کارخانه های تولیدی امکان می دهد که فرایند سفارشات، کنترل، تولید، مستندسازی، حمل و نقل و تحویل کالا را به صورت پیوسته رصد کنند و تصمیم های مدیریتی لازم برای بهبود فرایند تولید را بر اساس داده های واقعی و دقیق و با استفاده از یکنرم افزار مدیریت جامع اعمال کنند. تجهیزات مدیریتی در سطح برنامه ریزی، کامپیوترهای مدیریت تولید هستند.

سطح 5: سطح پنجم، سطح اتوماسیون می باشد که سطح مدیریت یا همچنین سطح اطلاعات (Information Level) گفته می شود. در سطح مدیریت، سیستمی تحت عنوان برنامه ریزی منابع سازمانی (Enterprise Resource Planning) یا ERP تعریف می شود. در سطح مدیریت، کامپیوترهایی قرار دارند که به مدیران یک پروسه صنعتی اجازه کنترل و پایش هر چه در کارخانه انجام می شود مانندفروش ، خرید، دستمزدها، منابع انسانی، بهره وری و بسیاری فرایندهای دیگر را می دهند. این سطح از اتوماسیون کمتر به مسائل فنی می پردازد و بیشتر متمرکز بر مسائل تجاری و مالی است. ویژگی یکپارچه بودن ERP بهره وری و شفافیت یک سازمان را افزایش می دهد و باعث می شود که همه چیز دقیقا در جای خود قرار داشته باشد.

مراجع:

Folgado, F. J., Calderón, D., González, I., & Calderón, A. J. (2024). Review of Industry 4.0 from the perspective of automation and supervision systems: Definitions, architectures and recent trends. Electronics, 13(4), 782.