بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی با کنترلرهای منطقی برنامه‌پذیر

عملکرد اصلی PLCها در خودکارسازی صنعتی

در محیط‌های اتوماسیون صنعتی، کنترل‌کننده‌های منطقی قابل‌برنامه‌ریزی یا PLCها به عنوان ستون فقرات سیستم‌های تولید مدرن عمل می‌کنند. آن‌ها وظایف کنترل ماشین‌آلات متنوعی را در کارخانه‌ها و خطوط تولید به عهده دارند. در واقع، این کامپیوترهای مقاوم، سیگنال‌ها را از قطعات مختلفی در سراسر کارخانه دریافت می‌کنند. حسگرها از سراسر تسهیلات. پس از پردازش این اطلاعات، PLCها دستوراتی را برای به کار انداختن تجهیزاتی مثل موتورهای سرو ارسال می‌کنند. این موتورها تقریباً در همه محیط‌های اتوماتیک که موقعیت دقیق اهمیت دارد، یافت می‌شوند. بدون برنامه‌ریزی مناسب، PLC اکثر خطوط مونتاژ اتوماتیک متوقف خواهند شد، زیرا همه چیز به روابط دقیق ورودی-خروجی بین سنسورها و عملگرها متکی است.

کنترلرهای منطقی برنامه‌پذیر به اندازه‌ای محکم ساخته شده‌اند که می‌توانند در محیط‌های صنعتی سخت‌ترین شرایط را پشت سر بگذارند. همین امر باعث شده است تا این کنترلرها در تمام چیزها از سوئیچ‌های ساده روشن/خاموش گرفته تا دنباله‌های کنترلی پیچیده در سراسر چندین سیستم، بسیار ضروری به شمار آیند. توانایی آن‌ها در تطبیق با انواع نیازهای کنترلی باعث می‌شود کارخانه‌هایی در بخش‌هایی مانند تولید خودرو، خطوط تولید هواپیما و کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی بدون وقفه به کار خود ادامه دهند، هرچند که تقاضاها همواره در حال تغییر باشند. بخش خودروسازی به ویژه در فرآیندهای مونتاژ به شدت به این کنترلرها متکی است، جایی که دقت بیشترین اهمیت را دارد. فرآورندگان مواد غذایی نیز به شدت از این تجهیزات بهره می‌برند، چرا که تجهیزات آن‌ها باید بتوانند به سرعت خود را با انواع محصولات متفاوت تطبیق دهند و در عین حال استانداردهای بهداشتی سفت و سخت را در طول چرخه‌های عملیاتی حفظ کنند.

حوزه‌های کاربردی کلیدی در بخش‌های صنعتی

تولید خودرو

PLCها نقش بزرگی در خودکار کردن خطوط مونتاژ در صنعت خودرو ایفا میکنند و واقعاً در افزایش سرعت و دقت ساخت خودرو کمک میکنند. این سیستمهای کنترلی کارهای مهم مختلفی را در کارخانه انجام میدهند، از جمله اعمال رنگ، انجام جوشکاری نقطهای و اجرای بازرسیهای کیفی، تا الزامات ایمنی و استانداردهای محصول در طول فرآیند تولید حفظ شوند. وقتی کارخانهها از فناوری PLC استفاده میکنند، بهرهوری بهتری در عملیات خود را تجربه میکنند و همچنین خرابیهای کمتری و هزینههای تعمیر و نگهداری پایینتری دارند. به عنوان مثال، برخی از کارخانهها گزارش میدهند که پس از انتقال به این کنترلهای خودکار، تقریباً نیمی از توقفهای ماشینآلات را کاهش دادهاند. این نوع عملیات بدون وقفه به سازندگان خودرو این امکان را میدهد تا بدون هزینههای گزاف، خودروهای بیشتری تولید کنند و در نهایت فرآیند تولید را در بلندمدت به صرفهتر کنند.

پردازش نفت و گاز

کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) در سراسر بخش نفت و گاز ضروری هستند و از مراکز حفاری گرفته تا پالایشگاه‌ها و خطوط لوله را در بر می‌گیرند و موجب ایمنی در عملیات می‌شوند و همچنین باعث رعایت تمام مقررات می‌شوند که هیچ‌کس نمی‌خواهد به خاطر آن جریمه شود. این کنترل‌کننده‌ها تجهیزات مهمی مانند کلیدهای مدار را مدیریت می‌کنند و شاخص‌های کلیدی مانند سطح فشار و جریان سیال را در سراسر سیستم تحت نظارت قرار می‌دهند که این امر موجب جلوگیری از شرایط خطرناک قبل از وقوع آن می‌شود. هنگامی که PLCها با فناوری اینترنت اشیاء (IoT) ترکیب می‌شوند، قادر به پردازش اطلاعات به صورت لحظه‌ای هستند و این امر عملیات روزانه را بسیار روان‌تر از روش‌های قدیمی انجام می‌دهد. تکنسین‌های محلی از این امر استقبال می‌کنند زیرا به این معنی است که مشکلات زودتر شناسایی و سریع‌تر حل می‌شوند، در نتیجه ایمنی کلی کارخانه بهبود می‌یابد و همچنین بهره‌وری در تبدیل نفت خام به محصولات قابل استفاده بدون تأخیرها یا خطرات غیرضروری افزایش می‌یابد.

سیستم‌های مدیریت انرژی

کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) با بهینه‌سازی هوشمندانه زمان و میزان مصرف انرژی در فرآیندهای مختلف، به کاهش مصرف انرژی در سراسر واحدهای تولیدی کمک می‌کنند. این کنترل‌کننده‌ها در واقع مانند چراغ‌های راهنمایی برای جریان برق در کارخانه‌ها عمل می‌کنند و توزیع انرژی را به گونه‌ای انجام می‌دهند که برق به جایی که بیشترین نیاز را دارد برسد و از هدررفت آن جلوگیری شود. وقتی PLCها با ابزارهای پیش‌بینی همراه شوند، می‌توانند مشکلات احتمالی را قبل از وقوع پیش‌بینی کنند و این امر باعث می‌شود سیستم به طور کلی بهتر و بدون وقفه‌های زیاد، کار کند. نتیجه این برای صنعت ساده است: کارخانه‌هایی که از سیستم‌های پیشرفته PLC استفاده می‌کنند، معمولاً انرژی کمتری هدر می‌دهند، دچار قطعی‌های غیرمنتظره کمتری می‌شوند و به طور کلی پایبندی بیشتری به محیط زیست دارند تا واحدهای قدیمی‌تر. در نهایت، برنامه‌نویسی مناسب PLC تنها به معنای صرفه‌جویی در هزینه‌های برق نیست، بلکه به معنای انجام فرآیندها به شیوه‌ای است که با محیط زیست هماهنگ‌تر است و در عین حال بهره‌وری را فدا نمی‌کند.

نوآوری‌های نوظهور در فناوری PLC

اتصال IoT و صنعت 4.0

تحول دیجیتال باعث ادغام PLCها و فناوری اینترنت اشیا (IoT) شده است که روش کارخانههای هوشمند را در سطح کارخانههای امروزی دگرگون کرده است. با اتصال این سیستمها، ابزارهایی مانند پایش از راه دور و تحلیل فوری دادهها در اختیار تولیدکنندگان قرار میگیرد که تصمیمگیری سریع و بهتر را تسهیل میکند. بخشی از آنچه ما آن را صنعت ۴.۰ میشناسیم، سیستمهای PLC اکنون در ساخت شبکههایی که بخش‌های مختلف تولید در آن با یکدیگر ارتباط دارند نقش دارند و فرآیندهای تولید را روانتر و در عین حال متناسب با نیاز مشتریان انجام میدهند. مزایای این ترکیب فناوری تنها به بهبود روش‌های قدیمی محدود نمیشود. کارخانههای موجود در صنایع خودرو، داروسازی و فرآوری مواد غذایی از این حال شاهد هستند که این ترکیب فناوری زمینه را برای خودکارسازی هوشمندانه در آینده فراهم میکند و در عین حال به خوبی با تجهیزات موجود نیز کار میکند.

نگهداری پیش‌بینی‌پذیر مبتنی بر هوش مصنوعی

دنیای نگهداری و تعمیرات پیش‌بینی‌کننده به سرعت در حال تغییر است، زیرا امروزه هوش مصنوعی در سیستم‌های PLC ساخته شده است. این سیستم‌های هوشمند می‌توانند در واقع زمانی که تجهیزات ممکن است دچار خرابی شوند را خیلی پیش از اینکه چیزی اشکال پیدا کند تشخیص دهند. مزیت بزرگ این روش این است که دیگر کارخانه‌ها نیازی به مواجهه با خرابی‌های غیرمنتظره ندارند. به جای آن، تیم‌های نگهداری و تعمیرات زمانی که چیزی نیاز به توجه دارد هشدارهایی دریافت می‌کنند، و همه اینها بسیار سریع و به کمک داده‌های جاری از سنسورهایی که در سراسر کارخانه نصب شده‌اند صورت می‌گیرد. برای شرکت‌هایی که خطوط تولید را روزی روز را به روزی را به طور مداوم اداره می‌کنند، این یعنی صرفه‌جویی واقعی در هزینه‌ها در طول زمان. ماشین‌آلات طولانی‌تر دوام می‌آورند، قطعات کندتر فرسوده می‌شوند و همه از آن تعمیرات اضطراری گران‌قیمت جلوگیری می‌کنند. تولیدکنندگان در بخش‌های مختلف به این نتیجه رسیده‌اند که چقدر این بهبودهای مبتنی بر هوش مصنوعی اهمیت پیدا کرده‌اند. حفظ روند تولید به صورت همواره بدون وقفه‌های مکرر باعث شده است که بسیاری از کارخانه‌ها از روش قبلی یعنی تعمیر مشکلات پس از وقوع آنها به روش جدید یعنی پیشگیری از مشکلات از طریق نظارت و برنامه‌ریزی هوشمندانه‌تر تغییر استراتژی دهند.

پروتکل‌های امنیتی بهبود یافته

افزایش ارتباطات در سیستم‌های صنعتی به این معنی است که باید به امنیت درون این PLCها توجه بیشتری شود. امروزه، اکثر فناوری‌های مدرن PLC به تجهیزات امنیتی بهتری مجهز شده‌اند تا بتوانند در برابر تهدیدات سایبری که به طور مداوم در محیط‌های کنترل صنعتی ظاهر می‌شوند، مقاومت کنند. ما شاهد این هستیم که انتقال داده‌های رمزگذاری شده و فرآیندهای ورود به سیستم چندمرحله‌ای به یک روش استاندارد برای جلوگیری از دسترسی افراد مخرب شده‌اند. دلیل اهمیت این موضوع چیست؟ زیرا سیستم‌های PLC امروزه کنترل همه چیز از شبکه‌های برق تا کارخانه‌های تصفیه آب را برعهده دارند. تولیدکنندگان فقط دیگر سوراخ‌های امنیتی را پوشش نمی‌دهند؛ بلکه به طور مداوم دفاع‌های جدیدی را در برابر هوشمند شدن هکرها هر هفته به روز می‌کنند. بدون به‌روزرسانی‌های منظم امنیتی، شرکت‌ها با ریسک بروز اختلال در عملیات خود و حتی شکست‌های فاجعه‌آمیز در فرآیندهای خود مواجه خواهند شد.