اجزا
سیمنز S7 - 200 SMART PLC + صفحه لمسی فانی + ماژول IoT FBox + اینورتر ABB
مزیت های اصلی
عملیات بدون سرنشین و کاملا خودکار
نظارت از راه دور از طریق موبایل و کامپیوتر
آلارم های خطای با هشدار های اس ام اس
توابع اصلی
1خود تشخیص و کاهش هزینه
عملکرد خود تشخیصی داخلی، بازرسی های دستی در محل را به حداقل می رساند و به طور مستقیم هزینه های نیروی کار O&M را کاهش می دهد.
2. سيستم کنترل خودکار
کنترل منطق دقیق: از سیمنز S7 - 200 SMART PLC برای کنترل منطق پایدار و با دقت بالا استفاده می کند، که عملکرد آسان واحدهای پمپ را در شرایط مختلف فاضلاب تضمین می کند.
تنظیم سرعت انرژی کارآمد: اینورتر ABB به طور پویا سرعت موتور را بر اساس بازخورد سطح فاضلاب در زمان واقعی تنظیم می کند.این عملیات "به صورت تقاضا" باعث افزایش بهره وری و کاهش اتلاف انرژی غیر ضروری می شود..
مدیریت بصری در محل: صفحه لمسی فانی (HMI) یک رابط بصری و کاربر پسند برای کارکنان محل را برای نظارت بر عملیات و تنظیم پارامترها (به عنوان مثال سرعت،فشار محدودی) به طور بدیهی.
3. نظارت از راه دور و ادغام IoT
ابری - انتقال داده متصل: ماژول IoT FBox امکان همگام سازی داده در زمان واقعی با سیستم عامل های ابری را فراهم می کند و از دسترسی از راه دور از طریق PC / وب یا برنامه های تلفن همراه پشتیبانی می کند.
هر جا، هر زمان نظارت: اپراتورها می توانند وضعیت پمپ (در حال اجرا / متوقف شده) ، نرخ جریان در زمان واقعی، گزارش های خطای تاریخی و غیره را از هر مکان بررسی کنند.مداخله به موقع حتی در خارج از محل تضمین شده است.
4. سيستم هشدار هوشمند
تشخیص چند عیب: به طور خودکار ناهنجاری هایی مانند انسداد پمپ، قطع برق یا سطح آب بالا را شناسایی می کند.
هشدارهای اس ام اس فوری: اطلاعیه های اس ام اس فوری را به تیم های تعمیر و نگهداری در هنگام تشخیص خطای، به حداقل رساندن زمان خرابی و جلوگیری از خطرات سرریز فاضلاب.
5انرژی - صرفه جویی و نگهداری کم
کارایی اینورتر ABB: با بهینه سازی سرعت پمپ برای مطابقت با بار فاضلاب واقعی، مصرف برق در مقایسه با سیستم های ثابت سنتی 20٪ کاهش می یابد.
فرسایش کم: تنظیمات سرعت صاف شوک مکانیکی را در پمپ ها / موتورها کاهش می دهد ، طول عمر اجزای را افزایش می دهد و هزینه های نگهداری طولانی مدت را کاهش می دهد.
پروژه مرکز مراقبت های بهداشتی: بیمارستان شنژن نانشان
کابینت های کنترل PLC در کاربردهای بیمارستان: توابع و پیاده سازی های حیاتی
سناریوهای کاربردی اصلی
A. سیستم های پشتیبانی از زندگی
کنترل گاز پزشکی
عملکرد: فشار اکسیژن را تنظیم می کند (اوه2), اکسید نیتروز (N2اوه), و سیستم های خلاء در محدوده 0.4~0.55 MPa، اطمینان از نوسانات فشار کمتر از 1٪ باقی می ماند.
نقش PLC: فشار لوله را با استفاده از سیگنال های ورودی آنالوگ (4 - 20 mA) کنترل می کند. در صورت نقض آستانه های فشار (همانطور که در استاندارد EN ISO 7396 - 1) مشخص شده است، زنگ هشدار را فعال می کند.
امنیت: امکان خاموش کردن اتوماتیک در هنگام آژیر آتش را برای مطابقت با استانداردهای NFPA 99 فراهم می کند.
سیستم تهویه مطبوع برای OR/ICU
کنترل دقیق: تمیز بودن هوا را در کلاس ISO 5 حفظ می کند، با دمای 20 تا 24 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی (RH) بین 40 تا 60٪.
منطق PLC: اجرای درایو فرکانس متغیر (VFD) - کنترل جریان لامینری محور، حفظ سرعت هوا در 0.25 - 0.35 m/s. نظارت بر فشار فرقی (DP) فیلترهای HEPA.
B. مدیریت انرژی
انتقال بار بحرانی
اجرای: به طور خودکار در کمتر از 10 ثانیه در صورت بروز خرابی شبکه ژنراتور را شروع می کند، مطابق با الزامات UL 1008.
منطق PLC: از سوئیچ انتقال خودکار دو منبع (ATS) با سوئیچ انتقال بسته استفاده می کند.
کاهش هارمونیک
راه حل: فیلترهای فعال کنترل شده توسط PLC هارمونیک های تولید شده توسط تجهیزات MRI و CT را به کمتر از 5٪ از کل تحریف هارمونیک (THD) کاهش می دهند.
ج. اتوماسیون آزمایشگاه
کابینت های ایمنی زیستی
کنترل: سرعت صفحه 0.5 m/s را حفظ می کند در حالی که به طور پویا موقعیت کمربند را تنظیم می کند.
ثبت اطلاعات: سوابق عملیاتی را که با 21 CFR قسمت 11 مطابقت دارند ذخیره می کند.
الزامات کنترل تخصصی
ملاحظات EMC
محافظ
محفظه های سازگار با MIL - STD - 461G در مناطق MRI برای اطمینان از سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) استفاده می شوند.
ایمنی از سر و صدا
جداسازی نوری برای تجهیزات ECG / EEG برای برآورده کردن الزامات ایمنی ضوضایی IEC 60601 - 1 - 2 استفاده می شود.
طراحی افزوده
معماری
برای ماشین های دیالیز از دو سی پی یو آماده آماده (SIL 3) برای اطمینان از تداوم عملیاتی استفاده می کند.
خط خطر
شامل تایمرهای نگهبان با زمان تغییر خطا کمتر از 100 ms است.
مزایای عملیاتی
ایمنی بیمار
از طریق کنترل دریچه های قفل شده، از اشتباهات در مخلوط گازهای بیهوشی جلوگیری می کند.
بهره وری انرژی
از طریق استراتژی های تهویه مبتنی بر اشغال 30 درصد کاهش مصرف انرژی HVAC را به دست می آورد.
بهینه سازی نگهداری
از الگوریتم های پیش بینی کننده برای تشخیص فرسایش لوله کشی پمپ از طریق تجزیه و تحلیل تغییر فوریه سریع ارتعاش (FFT) استفاده می کند.
نمونه های پیاده سازی
اداره
مدل PLC
پیکربندی کلید I/O
اتاق های OR
زیمنس S7 - 1500
16 AI (PT100) ، 32 DO (24 VDC)
داروخانه
آلن - بردلی کامپکت لوژیک
کنترل سرو در محور 8
استریل مرکزی
Omron NJ501
EtherCAT - ربات های متصل شده SCARA
پروژه تصفیه خانه آب چینگیوان: مروری بر سیستمهای کنترل خودکار
کنترل ورودی آب
شروع/توقف خودکار پمپ: از سنسورهای سطح آب برای جلوگیری از تخلیه منبع یا بیکاری پمپ استفاده میکند.
تنظیم جریان: PLC سرعت پمپ/باز شدن شیرها را برای مطابقت با تقاضای متغیر تامین تنظیم میکند.
کنترل تصفیه آب
انعقاد و ته نشینی: دوز منعقد کننده را به طور خودکار تنظیم میکند (بر اساس کدورت/جریان) و تخلیه لجن را برنامهریزی میکند.
فیلتراسیون: شستشوی معکوس را (بر اساس فشار/زمان) برای حفظ کیفیت آب فعال میکند.
ضدعفونی: دوز دقیق (کلر/هیپوکلریت) با نظارت بر کلر باقیمانده برای انطباق.
آب زلال و کنترل تامین
مدیریت سطح مخزن: نظارت بر زمان واقعی شیرهای ورودی/پمپها را برای تثبیت سطوح تنظیم میکند.
پمپهای فرکانس متغیر: PLC سرعت را از طریق فشار شبکه/دادههای مصرف برای تامین انرژی کارآمد و فشار ثابت تعدیل میکند. تعویض پمپ را هماهنگ میکند.
شبکه لوله و تجهیزات
نظارت و برنامهریزی: فشار/جریان را در نقاط کلیدی ردیابی میکند. در مورد ناهنجاریها (به عنوان مثال، فشار بیش از حد) هشدار میدهد و تنظیمات شیر از راه دور را فعال میکند.
رسیدگی به خطا: نظارت بر تجهیزات در زمان واقعی (جریان، دما) آلارمها را فعال میکند. در هنگام خطا به سیستمهای آماده به کار سوئیچ خودکار میکند.
داده و کارایی
مدیریت داده: حجم آب، کیفیت و دادههای تجهیزات را برای تجزیه و تحلیل روند ثبت میکند.
بهینه سازی انرژی: عملکرد تجهیزات (پمپها، فنها) را با اوج تقاضا تنظیم میکند. از الگوریتمها (به عنوان مثال، PID) برای به حداقل رساندن ضایعات شیمیایی/انرژی استفاده میکند.
پروژه تصفیه خانه فاضلاب جیاهه: اتوماسیون هوشمند، مدیریت کارآمد فاضلاب
در تصفیه فاضلاب مدرن، دقت، پایداری و پایداری از اهمیت بالایی برخوردار است.پروژه تصفیه خانه فاضلاب جیاهه از سیستم های اتوماسیون پیشرفته برای ساده سازی استفاده می کند.عملیات، افزایش کارایی تصفیه و کاهش مصرف منابع.در زیر مروری دقیق بر عملکردهای هوشمند اصلی آن و تأثیر عملی آنها آمده است:
1. کنترل متمرکز تجهیزات: همگام سازی "اکوسیستم تصفیه"
سیستم کنترل مرکزی کارخانه به عنوان یک "مرکز عصبی" عمل می کند و مدیریت یکپارچه تجهیزات حیاتی را در سراسر فرآیند تصفیه فاضلاب امکان پذیر می کند:
شروع/توقف و تنظیم پارامتر یکپارچه: اپراتورها می توانند پمپ های آب، فن های هوادهی، میکسرها و اسکرپرهای لجن را از طریق یک رابط انسان و ماشین (HMI) به صورت مرکزی کنترل کنند.به عنوان مثال، فن های هوادهی در زمان واقعی تنظیم می شوند تا با تقاضای اکسیژن در مخزن واکنش بیولوژیکی مطابقت داشته باشند، در حالی که سرعت پمپ های لجن برای حفظ غلظت جامدات بهینه کالیبره می شود.
عملکرد قفل شده: تجهیزات در توالی های هماهنگ کار می کنند - به عنوان مثال، هنگامی که پمپ ورودی شروع به کار می کند، میکسر محفظه شن و ماسه به طور خودکار فعال می شود و به دنبال آن اسکرابر تصفیه کننده.این امر از اختلالات فرآیند (مانند تجمع لجن) ناشی از زمان بندی نامناسب تجهیزات جلوگیری می کند.
دسترسی از راه دور: کارکنان مجاز می توانند تجهیزات را از طریق ترمینال های تلفن همراه نظارت و تنظیم کنند و پاسخ های سریع را حتی در خارج از سایت امکان پذیر می کند (به عنوان مثال، اصلاح فشار پمپ در دوره های ورودی اوج).
2. اتوماسیون فرآیند: اطمینان از ثبات در هر مرحله از درمان
سیستم مراحل فرآیند کلیدی را خودکار می کند، خطاهای دستی را از بین می برد و از انطباق با استانداردهای تصفیه اطمینان حاصل می کند:
• کنترل زمان بندی مبتنی بر مرحله: از ورودی آب تا تخلیه نهایی، هر فاز (تنظیم ورودی، واکنش شیمیایی، رسوب، فیلتراسیون، ضدعفونی) به طور خودکار بر اساس منطق از پیش تعیین شده فعال می شود.به عنوان مثال:
• شیر ورودی نرخ جریان را تنظیم می کند تا از بارگذاری بیش از حد مخزن بیولوژیکی جلوگیری شود (در 120٪ ظرفیت طراحی محدود شده است).
• مخزن رسوب به طور خودکار پس از 4 ساعت ته نشینی استاتیک به حالت تخلیه لجن تغییر می کند و جداسازی کارآمد جامدات را تضمین می کند.
• تنظیم فرآیند تطبیقی: در طول بارندگی شدید، سیستم کدورت ورودی افزایش یافته را تشخیص می دهد و زمان لخته سازی را افزایش می دهد (از 20 تا 30 دقیقه) تا حذف ذرات را افزایش دهد و شفافیت پساب را حفظ کند.
3. نظارت و تجزیه و تحلیل داده ها در زمان واقعی: شفافیت برای تصمیم گیری آگاهانه
شبکه ای از حسگرها و مترها دید دانه ای را در عملکرد تصفیه فراهم می کند:
• ردیابی پارامترهای کلیدی: داده های زمان واقعی در مورد نرخ ورودی/خروجی، pH (در 6.5–8.5 حفظ می شود)، COD (تقاضای اکسیژن شیمیایی)، نیتروژن آمونیاکی و اکسیژن محلول (DO) در مخازن هوادهی در یک داشبورد متمرکز نمایش داده می شود.اگر COD از 50 میلی گرم در لیتر (استاندارد تخلیه) تجاوز کند یا DO به زیر 2 میلی گرم در لیتر (بحرانی برای باکتری های هوازی) برسد، هشدارها فعال می شوند.
• ثبت داده های تاریخی: سیستم 12 ماه داده عملیاتی را ذخیره می کند و امکان تجزیه و تحلیل روند را فراهم می کند - به عنوان مثال، شناسایی اینکه COD ورودی در روزهای هفته به دلیل تخلیه صنعتی افزایش می یابد و تنظیمات پیش تصفیه را تسریع می کند.
• انطباق با مقررات: گزارش های خودکار در مورد کیفیت پساب روزانه تولید می شود و انطباق با استانداردهای ملی (GB 18918-2002) را ساده می کند و حجم کار مستندات دستی را 70٪ کاهش می دهد.
4. تشخیص خطا و مکانیسم های حفاظتی: به حداقل رساندن خطرات
سیستم به عنوان یک "شبکه ایمنی" عمل می کند تا از آسیب دیدن تجهیزات و خرابی های عملیاتی جلوگیری کند:
• تشخیص خطای چند لایه: سنسورها جریان موتور (برای تشخیص اضافه بار)، دمای یاتاقان (هشدار در >80°C) و موقعیت شیر (پرچم گذاری شیرهای گیر کرده) را نظارت می کنند.به عنوان مثال، اگر جریان پمپ لجن از 110٪ مقدار نامی تجاوز کند، سیستم به طور خودکار آن را خاموش می کند و یک پمپ آماده به کار را فعال می کند.
• سلسله مراتب زنگ هشدار: خطاهای بحرانی (به عنوان مثال، خرابی سیستم ضدعفونی) زنگ های صوتی/تصویری را در اتاق کنترل و اعلان های SMS را برای مهندسان فعال می کنند.مشکلات جزئی (به عنوان مثال، DO کمی کم) برای تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده ثبت می شوند.
• پروتکل های اضطراری: در صورت قطع برق، سیستم ژنراتورهای پشتیبان را در عرض 10 ثانیه فعال می کند و از عملکرد بدون وقفه تجهیزات ضروری (به عنوان مثال، لامپ های UV ضدعفونی) برای جلوگیری از تخلیه فاضلاب تصفیه نشده اطمینان حاصل می کند.
5. عملیات بهینه: تعادل بین کارایی و راندمان هزینه
از طریق الگوریتم های هوشمند، کارخانه نتایج تصفیه را به حداکثر می رساند و در عین حال استفاده از انرژی و مواد شیمیایی را به حداقل می رساند:
• صرفه جویی در انرژی: فن های هوادهی (بزرگترین مصرف کنندگان انرژی) از طریق درایوهای فرکانس متغیر (VFD) کنترل می شوند و سرعت را بر اساس سطوح DO تنظیم می کنند.این امر مصرف انرژی را 25٪ در مقایسه با عملکرد با سرعت ثابت کاهش می دهد.
• بهینه سازی شیمیایی: سیستم دوز برای منعقد کننده ها (به عنوان مثال، کلرید پلی آلومینیوم) دوز را بر اساس کدورت ورودی تنظیم می کند - به عنوان مثال، افزایش از 20 میلی گرم در لیتر به 35 میلی گرم در لیتر در طول بارندگی شدید - برای جلوگیری از دوز بیش از حد و کاهش هزینه های مواد شیمیایی تا 18٪.
• تعمیر و نگهداری پیش بینی کننده: با تجزیه و تحلیل داده های ارتعاش تجهیزات و زمان اجرا، سیستم تعمیر و نگهداری را به طور فعال برنامه ریزی می کند (به عنوان مثال، جایگزینی دیفیوزرهای هوادهی قبل از گرفتگی آنها)، کاهش زمان خرابی برنامه ریزی نشده تا 40٪.
تاثیر و چشم انداز آینده
استفاده از کابینت های کنترل PLC در سیستم های هوشمند هتل
سناریوهای کاربردی اصلی
A. سیستم مدیریت انرژی
نظارت بر قدرت
ردیابی بار قدرت طبقه به طبقه در زمان واقعی (دقت ± 0.5٪).
قطب برق پشتیبان اتوماتیک با زمان انتقال
برنامه های کاربردی اصلی
1توزیع برق هوشمند
یکپارچه سازی اندازه گیری هوشمند: نظارت انرژی در زمان واقعی با پروفایل بار، از جمله تجزیه و تحلیل اوج / خارج از اوج استفاده برای بهره وری مبتنی بر داده.
تعادل بار پویا: تغییر مجدد خودکار مدار برای بار های بحرانی (به عنوان مثال، هماهنگ با سیستم های UPS مرکز داده برای جلوگیری از وقفه).
کنترل قدرت: فیلتر کردن هارمونیک (THD < 5٪) و تنظیم ولتاژ (± 2٪) برای اطمینان از کیفیت قدرت پایدار.
2سیستم های روشنایی خودکار
کنترل روشنایی سازگار: جمع آوری نور روز همراه با کمرنگ مبتنی بر اشغال، دستیابی به 30 ٪ 70٪ صرفه جویی در انرژی.
نورپردازی اضطراری: عملکرد ایمن مطابق با NFPA 101 با پشتیبان 90 دقیقه ای، اطمینان از تخلیه ایمن در هنگام قطع کار.
3. بهینه سازی هوا و هوا
تجهیزات VFD: کنترل دقیق سرعت فن و پمپ، کاهش مصرف انرژی 15٪ تا 40٪ در سیستم های حجم هوا متغیر (VAV).
مدیریت آب و هوا منطقه ای: کنترل مستقل درجه حرارت با دقت
I. کاربردهای اصلی PLC در اتوماسیون صنعتی
1. کنترل فرآیند تولید
کنترل منطقی: جایگزین رلههای سنتی برای خودکارسازی عملیات متوالی، مانند راهاندازی/توقف خط مونتاژ و سوئیچینگ ایستگاه کاری.
کنترل حرکت: موتورهای سروو و استپر را برای موقعیتیابی با دقت بالا هماهنگ میکند، که در ماشینکاری CNC و کنترل مسیر رباتیک حیاتی است.
کنترل فرآیند: پارامترهای کلیدی (دما، فشار، دبی) را در تجهیزاتی مانند دستگاههای قالبگیری تزریقی و کورههای عملیات حرارتی تنظیم میکند.
2. اتوماسیون در سطح ماشین
کنترل تجهیزات مستقل: ماشینهای منفرد را بهطور مستقل اداره میکند، از جمله پرسهای ضربهزنی، تجهیزات بستهبندی و سیستمهای مرتبسازی.
اینترلاکهای ایمنی: اقدامات حفاظتی مانند توقف اضطراری (E-Stop)، موانع پرده نوری و نظارت بر دربهای ایمنی را پیادهسازی میکند - کاملاً مطابق با استانداردهای ISO 13849.
3. هماهنگی خط تولید
همگامسازی چند تجهیزاتی: از باسهای صنعتی (به عنوان مثال، Profinet، EtherCAT) برای هماهنگسازی نوار نقالهها، بازوهای رباتیک و دستگاههای بازرسی استفاده میکند و از گردش کار یکپارچه اطمینان حاصل میکند.
تولید انعطافپذیر: امکان تغییر سریع دستورالعملهای تولید را فراهم میکند و به سرعت با تغییرات مشخصات محصول (به عنوان مثال، در خطوط فرآوری مواد غذایی) سازگار میشود.
4. جمعآوری و نظارت بر دادهها
گزارشدهی بیدرنگ: دادههای وضعیت تجهیزات (جریان، لرزش و غیره) را به سیستمهای SCADA/MES برای نظارت متمرکز منتقل میکند.
پیشبینی خطا: هنگامی که پارامترها از آستانهها فراتر میروند (به عنوان مثال، اضافه بار موتور)، هشدارها را فعال میکند و از خرابیهای برنامهریزینشده جلوگیری میکند.
II. عملکردهای اصلی PLC: "مغز" کنترل صنعتی
کنترل قطعی: زمانهای پاسخ در سطح میکروثانیه را ارائه میدهد و زمانبندی دقیق را در فرآیندهای تولید تضمین میکند.
قابلیت اطمینان بالا: بدون کنتاکتهای مکانیکی، با طول عمر بیش از 100000 ساعت - بسیار بهتر از رلههای سنتی.
سازگاری: امکان اصلاح منطق از طریق برنامهنویسی (بدون نیاز به سیمکشی مجدد) را فراهم میکند و تنظیمات فرآیند را ساده میکند.
رابطهای استاندارد: از پروتکلهای صنعتی (Modbus TCP، OPC UA) برای ادغام یکپارچه با سایر دستگاهها پشتیبانی میکند.
III. تأثیرات کلیدی PLC بر اتوماسیون صنعتی
انقلاب در راندمان: در خطوط جوشکاری خودرو، PLCها زمان چرخه را از 60 ثانیه به 30 ثانیه کاهش دادهاند.
افزایش ثبات کیفیت: خطای انسانی را از بین میبرد - به عنوان مثال، اطمینان از دقت گشتاور سفتکردن در محدوده ±1%.
بهینهسازی هزینهها: فضای کابینت رله و هزینههای نگهداری را بیش از 70٪ کاهش میدهد.
فعالسازی تولید هوشمند: دادههای بیدرنگ را برای مدلهای دوقلوی دیجیتال فراهم میکند و وضعیت تجهیزات را برای بهینهسازی پیشبینیکننده ترسیم میکند.
IV. روندهای آینده در اتوماسیون صنعتی
محاسبات لبه: PLCها بهطور محلی مدلهای بازرسی کیفیت مبتنی بر هوش مصنوعی (به عنوان مثال، تشخیص نقص در زمان واقعی) را اجرا خواهند کرد.
همگرایی IT/OT: ابزارهایی مانند TIA Portal امکان تعامل مستقیم بین PLCها و اسکریپتهای پایتون را فراهم میکنند و فناوریهای عملیاتی و اطلاعاتی را به هم متصل میکنند.
PLCها به عنوان سنگ بنای اتوماسیون صنعتی هستند و تکامل آنها همچنان به پیشرفت تولید هوشمند کمک میکند.