औद्योगिक स्वचालन नियंत्रण प्रणालियाँ आधुनिक औद्योगिक उत्पादन का एक अनिवार्य हिस्सा हैं। वे वास्तविक समय की निगरानी, स्वचालित नियंत्रण और उत्पादन प्रक्रियाओं के अनुकूलित प्रबंधन को प्राप्त करने के लिए विभिन्न सेंसर, एक्चुएटर्स, नियंत्रकों और अन्य उपकरणों का उपयोग करते हैं। प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति के साथ, औद्योगिक स्वचालन नियंत्रण प्रणालियों के प्रकार तेजी से विविध और परिष्कृत हो गए हैं। यह आलेख कई प्रमुख प्रकार के औद्योगिक स्वचालन नियंत्रण प्रणालियों का विस्तृत अवलोकन प्रदान करेगा, जिनमें केंद्रीकृत नियंत्रण प्रणाली, वितरित नियंत्रण प्रणाली, फील्डबस नियंत्रण प्रणाली, औद्योगिक ईथरनेट नियंत्रण प्रणाली, प्रोग्रामयोग्य तर्क नियंत्रक (पीएलसी) नियंत्रण प्रणाली, और कंप्यूटर एकीकृत विनिर्माण प्रणाली (सीआईएमएस) शामिल हैं।
1. केंद्रीकृत नियंत्रण प्रणाली
एक केंद्रीकृत नियंत्रण प्रणाली एक नियंत्रण प्रणाली है जो सभी नियंत्रण उपकरणों को एक ही नियंत्रण कक्ष में केंद्रित करती है। इस प्रणाली का प्राथमिक लाभ इसके प्रबंधन और रखरखाव में आसानी है, क्योंकि यह विभिन्न नियंत्रण संकेतों और डेटा के केंद्रीकृत प्रसंस्करण को सक्षम बनाता है। एक केंद्रीकृत नियंत्रण प्रणाली में आमतौर पर निम्नलिखित घटक होते हैं:
1.1 नियंत्रक:नियंत्रक केंद्रीकृत नियंत्रण प्रणाली का मूल है, जो सेंसर सिग्नल प्राप्त करने, डेटा संसाधित करने, निर्णय लेने और फिर एक्चुएटर्स को नियंत्रण निर्देश भेजने के लिए जिम्मेदार है।
1.2 ऑपरेटर स्टेशन:ऑपरेटर स्टेशन ऑपरेटरों और नियंत्रण प्रणाली के बीच इंटरफेस के रूप में कार्य करता है, जिसमें आमतौर पर डिस्प्ले, कीबोर्ड और चूहे जैसे उपकरण शामिल होते हैं। ऑपरेटर उत्पादन प्रक्रियाओं की निगरानी कर सकते हैं, नियंत्रण मापदंडों को समायोजित कर सकते हैं और ऑपरेटर स्टेशन के माध्यम से अलार्म जानकारी देख सकते हैं।
1.3 सेंसर और एक्चुएटर:सेंसर उत्पादन प्रक्रिया के दौरान तापमान, दबाव और प्रवाह जैसी विभिन्न भौतिक मात्राओं को इकट्ठा करने और नियंत्रक को भेजे जाने वाले इन संकेतों को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। एक्चुएटर्स, बदले में, नियंत्रक के निर्देशों के अनुसार उत्पादन प्रक्रिया को समायोजित करते हैं, जैसे वाल्व खोलना या बंद करना और मोटर गति को विनियमित करना।
1.4 डेटा संचार नेटवर्क:डेटा संचार नेटवर्क नियंत्रकों, ऑपरेटर स्टेशनों, सेंसरों और एक्चुएटर्स को जोड़ने वाले लिंक के रूप में कार्य करता है, जो विभिन्न नियंत्रण संकेतों और डेटा को प्रसारित करने के लिए जिम्मेदार है।
2. वितरित नियंत्रण प्रणाली
एक वितरित नियंत्रण प्रणाली एक नियंत्रण प्रणाली है जो विभिन्न उत्पादन चरणों में नियंत्रण उपकरणों को वितरित करती है। इस प्रणाली का प्राथमिक लाभ बढ़ी हुई सिस्टम विश्वसनीयता और लचीलापन है, जो विभिन्न उत्पादन चरणों के अनुरूप अनुकूलित नियंत्रण को सक्षम बनाता है। एक वितरित नियंत्रण प्रणाली में आमतौर पर निम्नलिखित घटक होते हैं:
2.1 नियंत्रण नोड्स:नियंत्रण नोड्स एक वितरित नियंत्रण प्रणाली की मूल इकाइयाँ हैं, जो अपने संबंधित नोड्स पर नियंत्रण कार्यों को संसाधित करने के लिए जिम्मेदार हैं। प्रत्येक नियंत्रण नोड में आम तौर पर एक माइक्रोप्रोसेसर, इनपुट/आउटपुट इंटरफेस और संचार इंटरफेस शामिल होते हैं।
2.2 संचार नेटवर्क:संचार नेटवर्क नियंत्रण नोड्स को जोड़ने वाले लिंक के रूप में कार्य करते हैं, जो नियंत्रण संकेतों और डेटा को प्रसारित करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। सामान्य संचार नेटवर्क में फ़ील्डबस और औद्योगिक ईथरनेट शामिल हैं।
2.3 मानव-मशीन इंटरफ़ेस डिवाइस:मानव -मशीन इंटरफ़ेस डिवाइस ऑपरेटरों और नियंत्रण प्रणाली के बीच इंटरफ़ेस के रूप में कार्य करते हैं, और इसमें टचस्क्रीन, कीबोर्ड, चूहे आदि शामिल हो सकते हैं।
2.4 डेटाबेस और सर्वर:डेटाबेस और सर्वर का उपयोग उत्पादन प्रक्रिया से विभिन्न डेटा को संग्रहीत और प्रबंधित करने के लिए किया जाता है, जैसे उपकरण की स्थिति, उत्पादन डेटा, अलार्म जानकारी इत्यादि।
3. फील्डबस नियंत्रण प्रणाली
फील्डबस नियंत्रण प्रणाली फील्डबस प्रौद्योगिकी पर आधारित एक वितरित नियंत्रण प्रणाली है। फ़ील्डबस एक संचार नेटवर्क है जिसका उपयोग फ़ील्ड उपकरणों (जैसे सेंसर, एक्चुएटर्स, नियंत्रण नोड्स, आदि) को जोड़ने के लिए किया जाता है, जिसमें उच्च वास्तविक समय प्रदर्शन, विश्वसनीयता और लागत प्रभावशीलता होती है। सामान्य फ़ील्डबस प्रौद्योगिकियों में प्रोफिबस, मोडबस और कैन शामिल हैं।
3.1 फ़ील्ड डिवाइस:फ़ील्ड डिवाइस फ़ील्डबस नियंत्रण प्रणाली की मूल इकाइयाँ हैं, जिनमें सेंसर, एक्चुएटर और नियंत्रण नोड शामिल हैं।
3.2 फील्डबस इंटरफ़ेस:फ़ील्डबस इंटरफ़ेस एक उपकरण है जो फ़ील्ड डिवाइस को फ़ील्डबस से जोड़ता है, जो फ़ील्ड डिवाइस सिग्नल को फ़ील्डबस सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए ज़िम्मेदार है।
3.3 फील्डबस नेटवर्क:फ़ील्डबस नेटवर्क विभिन्न फ़ील्ड उपकरणों को जोड़ने वाला एक संचार नेटवर्क है, जो नियंत्रण संकेतों और डेटा को प्रसारित करने के लिए जिम्मेदार है।
3.4 नियंत्रक और ऑपरेटर स्टेशन:नियंत्रक और ऑपरेटर स्टेशन वितरित नियंत्रण प्रणालियों के समान हैं, जो नियंत्रण कार्यों और मानव मशीन इंटरैक्शन के प्रसंस्करण के लिए जिम्मेदार हैं।
4. औद्योगिक ईथरनेट नियंत्रण प्रणाली
एक औद्योगिक ईथरनेट नियंत्रण प्रणाली ईथरनेट प्रौद्योगिकी पर आधारित एक वितरित नियंत्रण प्रणाली है। ईथरनेट कंप्यूटर नेटवर्क में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली संचार तकनीक है, जो उच्च संचरण दर, बड़ी बैंडविड्थ और अच्छी संगतता द्वारा विशेषता है। एक औद्योगिक ईथरनेट नियंत्रण प्रणाली में आमतौर पर निम्नलिखित घटक होते हैं:
4.1 औद्योगिक ईथरनेट उपकरण:औद्योगिक ईथरनेट उपकरणों में औद्योगिक ईथरनेट स्विच, औद्योगिक ईथरनेट एडाप्टर और औद्योगिक ईथरनेट इंटरफेस शामिल हैं।
4.2 नियंत्रण नोड्स और फ़ील्ड डिवाइस:नियंत्रण नोड्स और फ़ील्ड डिवाइस एक वितरित नियंत्रण प्रणाली के समान होते हैं, जो नियंत्रण कार्यों को संसाधित करने और उत्पादन डेटा एकत्र करने के लिए जिम्मेदार होते हैं।
4.3 ईथरनेट संचार नेटवर्क:ईथरनेट संचार नेटवर्क सभी नियंत्रण नोड्स और फ़ील्ड उपकरणों को जोड़ने वाला संचार नेटवर्क है, जो नियंत्रण संकेतों और डेटा को प्रसारित करने के लिए जिम्मेदार है।
4.4 नियंत्रक और ऑपरेटर स्टेशन:नियंत्रक और ऑपरेटर स्टेशन वितरित नियंत्रण प्रणालियों के समान हैं, जो नियंत्रण कार्यों और मानव मशीन इंटरैक्शन के प्रसंस्करण के लिए जिम्मेदार हैं।
5. प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) नियंत्रण प्रणाली
प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) एक कंप्यूटर है जिसे विशेष रूप से औद्योगिक नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। पीएलसी में लचीली प्रोग्रामिंग, उच्च विश्वसनीयता और विस्तार में आसानी होती है, और विभिन्न औद्योगिक स्वचालन नियंत्रण प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एक पीएलसी नियंत्रण प्रणाली में आम तौर पर निम्नलिखित घटक होते हैं:
5.1 पीएलसी:पीएलसी पीएलसी नियंत्रण प्रणाली का मूल है, जो सेंसर सिग्नल प्राप्त करने, डेटा संसाधित करने, निर्णय लेने और फिर एक्चुएटर्स को नियंत्रण आदेश भेजने के लिए जिम्मेदार है।
5.2 इनपुट/आउटपुट मॉड्यूल:इनपुट/आउटपुट मॉड्यूल ऐसे उपकरण हैं जो पीएलसी को फील्ड डिवाइस से जोड़ते हैं, जो सेंसर सिग्नल को पीएलसी द्वारा पहचाने जाने योग्य सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार होते हैं, या पीएलसी के नियंत्रण कमांड को एक्चुएटर्स द्वारा पहचानने योग्य सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार होते हैं।