Prosessinohjaus – löydä valmistajia ja toimittajia

Prosessinohjausjärjestelmät ovat järjestelmiä, jotka valvovat, säätelevät ja optimoivat teknisiä tai teollisia prosesseja nykyaikaisissa laitoksissa ja tuotantolinjoissa.

Anturit tuottavat mitattuja arvoja, esimerkiksi painetta, lämpötilaa tai täyttömäärää, kun taas ohjaimet käsittelevät näitä tietoja, vertaavat niitä asetettuihin arvoihin ja ohjaavat sitten toimilaitteita, kuten venttiilejä, pumppuja, moottoreita tai lämmittimiä.

Seuraavassa on yleiskatsaus prosessisäätimien toimintaan, tyyppeihin ja käyttöön sekä yleiskatsaus niiden etuihin:

Miten prosessinohjaukset toimivat:

Prosessiohjaukset toimivat yksinkertaisen mutta erittäin joustavan perusperiaatteen mukaisesti:

1. Tiedonkeruu:
   Anturit tallentavat prosessimuuttujia, kuten painetta, lämpötilaa, virtausnopeutta, täyttöastetta, pH-arvoa tai nopeutta.
2. Signaalien käsittely:
   Säädin, esim. PLC, DCS tai prosessinohjausjärjestelmä, käsittelee mitatut arvot, tarkistaa niiden uskottavuuden ja vertaa niitä asetusarvoihin.
3. Päätös/ohjaus:
   Järjestelmä päättää ennalta määritettyjen algoritmien tai logiikan perusteella, mitkä korjaavat toimenpiteet ovat tarpeen.
4. Toimilaitteen ohjaus:
   Toimilaitteiden, kuten venttiilien, pumppujen, sulkuventtiilien tai moottoreiden ohjaus, jotta prosessi saadaan takaisin asetusarvojen mukaiselle alueelle.
5. Visualisointi/seuranta:
   Prosessiarvojen näyttäminen reaaliajassa HMI-paneeleissa tai ohjausasemilla, mukaan lukien hälytystoiminnot.

Tämä luo suljetun säätösilmukan, joka toimii jatkuvasti ja pitää prosessin vakaana.

Prosessinohjaustyypit:

Prosessinohjauksia on erityyppisiä riippuen niiden monimutkaisuudesta, arkkitehtuurista ja sovellusalueesta:

1. Yksinkertaiset/klassiset säätimet:
   Kytkentälogiikka, releet tai yksinkertaiset PLC-järjestelmät (ohjelmoitavat logiikkaohjaimet), jotka ohjaavat yksittäisiä koneita tai prosessivaiheita.
2. Suljetun silmukan ohjaukset:
   Takaisinkytkentäiset säätimet, jotka suorittavat asetusarvon ja todellisen tilanteen vertailun, esim. lämpötilan, paineen tai virtausnopeuden PID-säätimet.
3. Hajautetut ohjausjärjestelmät (DCS):
   Hajautetut, verkotetut järjestelmät suurille teollisuuslaitoksille.
   Useat säätimet toimivat rinnakkain ja kommunikoivat verkkojen välityksellä, usein prosessiteollisuudessa, kuten kemianteollisuudessa sekä öljy- ja kaasuteollisuudessa.
4. Prosessinohjausjärjestelmät (DCS/SCADA):
   Korkeamman tason prosessinohjaus, jossa on kattava visualisointi, tiedonkeruu, hälytykset ja prosessitietojen osittainen arkistointi.
5. Erä- ja sekvenssiohjausjärjestelmät:
   Ohjausjärjestelmät epäjatkuvia prosesseja tai tuotantoeriä varten, esim. sekoitusprosessit, reseptiikan ohjaus elintarvike- tai lääketeollisuudessa.
6. Turvallisuus- ja hätäpysäytysohjaukset (SIS/ESD):
   Erikoisjärjestelmät, jotka puuttuvat automaattisesti vaaratilanteisiin ja siirtävät järjestelmät turvalliseen tilaan.
7. Mukautuvat/älykkäät ohjausjärjestelmät:
   Nykyaikaiset järjestelmät, joissa on tekoälyä tai koneoppimisalgoritmeja, jotka mukautuvat muuttuviin prosessiolosuhteisiin.

Prosessinohjauksen käyttö:

Prosessinohjausjärjestelmiä löytyy lähes kaikilta teollisuudenaloilta, joilla tuotanto- tai energiaprosesseja automatisoidaan:

1. Kemikaalit ja petrokemian tuotteet:
Monimutkaisten reaktoreiden, kolonnien, pumppu- ja kompressoriasemien ohjaus.

2. Energia- ja voimalaitostekniikka:
höyrykattiloiden, turbiinien ja verkkoon syötön valvonta.

3. Elintarvike- ja juomateollisuus:
Erävalvonta, lämpötilan valvonta, täyttö- ja pakkauslinjat.

4. Lääke- ja biotekniikka:
Steriilit tuotantoprosessit, käymislaitokset.

5. öljy ja kaasu:
Jalostamot, putkistojen valvonta, offshore-lautat.

6. Vesi- ja jätevesiteknologia:
vesilaitosten, jätevedenpuhdistamoiden ja pumppaamoiden valvonta.

7. Metallurgia ja lasiteollisuus:
Uunien valvonta, lämpötilan valvonta, materiaalivirran valvonta.

8. Autoteollisuus:
Maalaamoiden, puristamoiden ja kokoonpanolinjojen ohjaus.

Lyhyesti sanottuna prosessinohjausjärjestelmiä käytetään kaikkialla, missä prosessin jatkuvuus, turvallisuus ja laatu ovat ratkaisevia.

Prosessinohjauksen edut:

• Vakaus ja tarkkuus: prosessit pysyvät johdonmukaisesti tavoitealueella, vaikka syöttöarvot vaihtelisivat.
• Laadunvarmistus: Tuotteen tasainen laatu parametrien tarkan noudattamisen ansiosta.
• Turvallisuuden parantaminen: Kriittisten tilojen valvonta, automaattiset hätäpysäytykset ja hälytykset.
• Lisääntynyt tehokkuus: Resurssien (energia, raaka-aineet) optimoitu käyttö, pienemmät häviöt.
• Automaatio ja helpotus: Vähemmän manuaalisia toimenpiteitä, pienempi virhetodennäköisyys, henkilöstökustannusten väheneminen.
• Joustavuus ja skaalautuvuus: Ohjausjärjestelmät voidaan mukauttaa uusiin tuotanto-olosuhteisiin tai resepteihin.
• Avoimuus ja dokumentointi: Prosessitiedot voidaan tallentaa, arkistoida ja käyttää laadunvarmistukseen ja auditointiin.
• Integrointi teollisuus 4.0:aan: Nykyaikaiset prosessinohjausjärjestelmät voidaan verkottaa ja ne ovat yhteensopivia IoT-alustojen, pilvianalyysien ja ennakoivan kunnossapidon kanssa.

Prosessinohjausjärjestelmät ovat teollisuuslaitosten hermojärjestelmä. Ne valvovat ja ohjaavat prosesseja reaaliajassa ja varmistavat laadun, tehokkuuden ja turvallisuuden. Yksinkertaisista releohjaimista monimutkaisiin, verkotettuihin prosessinohjausjärjestelmiin on olemassa lukuisia erilaisia tyyppejä, jotka on räätälöity erilaisiin vaatimuksiin. Prosessinohjausjärjestelmien käyttö tarjoaa yrityksille korkeampaa tuottavuutta, alhaisempia käyttökustannuksia sekä laatu- ja turvallisuusstandardien luotettavaa noudattamista - ja on siten ratkaiseva tekijä kilpailukykyisen ja kestävän teollisuustuotannon kannalta.

Seuraavassa on yleiskatsaus tärkeimpiin kriteereihin, joihin on kiinnitettävä huomiota prosessinohjausjärjestelmiä hankittaessa:

Prosessinohjauksia hankittaessa on tärkeää ottaa huomioon toiminnallisuuden lisäksi myös skaalautuvuus, liitäntävalmiudet, luotettavuus ja pitkäaikainen huollettavuus. Väärä valinta voi johtaa käyttöhäiriöihin, korkeisiin seurantakustannuksiin ja turvallisuusriskeihin.

• Prosessivaatimukset analysoidaan kattavasti ennen ostoa:
• Mitä koneita, linjoja tai järjestelmiä valvotaan tai ohjataan?
• Puhutaanko yksinkertaisista yksittäisistä ratkaisuista, eräprosesseista, jatkuvista prosesseista vai verkotetuista järjestelmistä?
• Mitä mitattuja muuttujia, kuten paine, lämpötila, virtausnopeus, täyttöaste ja pH, on tallennettava?
• Pitäisikö järjestelmän vain tallentaa tietoja, suorittaa yksinkertaisia ohjaustehtäviä vai automatisoida kokonaisia ohjaussilmukoita?
• Tarkka analyysi auttaa valitsemaan oikean järjestelmän koon ja arkkitehtuurin.
• PLC (ohjelmoitava logiikkaohjain): Koneiden ohjaukseen, yksinkertaisiin ohjauksiin tai standardoituihin prosesseihin.
• DCS (Distributed Control System): Monimutkaisiin, laajoihin järjestelmiin, joissa on useita ohjaimia ja hajautettuja mittauspisteitä.
• SCADA/PLS: Prosessien valvontaan, visualisointiin, tietojen kirjaamiseen ja etäohjaukseen.
• Turvallisuus- ja hätäpysäytyksen ohjausjärjestelmät (SIS/ESD): Kriittisiin sovelluksiin, jotka toimivat automaattisesti hätätilanteessa.
• Tyypin valinta riippuu järjestelmän monimutkaisuudesta, mittaus- ja valvontapisteiden määrästä ja turvallisuusvaatimuksista.
• Tarkista, mitä kenttäväyliä, viestintäprotokollia ja verkkoja tuetaan. Esim. Profibus, Modbus, Ethernet/IP, OPC UA.
• Yhteensopivuus olemassa olevien antureiden, toimilaitteiden ja ohjausjärjestelmien kanssa on ratkaisevan tärkeää.
• Teollisuus 4.0 -sovelluksia varten järjestelmän on kyettävä toimittamaan tietoja turvallisella ja standardoidulla tavalla.
• Järjestelmän olisi oltava laajennettavissa, jotta siihen voidaan integroida uusia prosesseja, mittauspisteitä tai järjestelmälaajennuksia.
• Ohjelmoinnin ja parametroinnin joustavuus mahdollistaa mukautukset prosessimuutoksiin ilman kalliita laitteistomuutoksia.
• Modulaariset järjestelmät helpottavat varaosien toimittamista ja tulevia päivityksiä.
• Kriittiset prosessit edellyttävät turvatoimintoja, kuten redundantteja ohjaimia, kahta virtalähdettä ja hätäpysäytystä.
• Tarkista, onko järjestelmä sertifioitu, esim. SIL-sertifikaatit turvallisuussäätimille.
• Myös tietoturva ja pääsynvalvonta (kyberturvallisuus) ovat nykyään olennaisia.
• HMI-paneelien tai ohjausasemien tulisi mahdollistaa intuitiivinen käyttö.
• Hyvä visualisointi vähentää käyttövirheitä ja nopeuttaa vianetsintää.
• Dokumentointi, ohjelmistotyökalut ja koulutus lisäävät toiminnan tehokkuutta.
• Tarkista varaosien, ohjelmistopäivitysten ja tuen saatavuus.
• Valmistajat, joilla on maailmanlaajuinen huoltoverkosto, vähentävät käyttökatkoksia.
• Helppo huollettavuus, etädiagnostiikka ja omavalvontatoiminnot säästävät kustannuksia pitkällä aikavälillä.
• Hankintakustannusten lisäksi ratkaisevia ovat elinkaarikustannukset: energiankulutus, huolto, ohjelmistolisenssit, koulutus ja päivitettävyys.
• Investointi korkealaatuisiin järjestelmiin maksaa itsensä usein takaisin prosessin vakauden lisääntymisen, seisokkien vähenemisen ja henkilöstökustannusten alenemisen ansiosta.

Prosessinvalvontalaitteiden hankinta edellyttää kokonaisvaltaista lähestymistapaa: prosessivaatimukset, järjestelmätyyppi, liitännät, turvallisuus, skaalautuvuus, käytettävyys ja huolto on sovitettava yhteen.
Huolellinen valinta takaa luotettavat, tehokkaat ja turvalliset prosessit, vähentää käyttökustannuksia, minimoi seisokkiajat ja luo pohjan nykyaikaiselle, automatisoidulle tuotannolle. Jos otat nämä tekijät huomioon, et investoi vain laitteistoon vaan myös prosessin pitkäaikaiseen luotettavuuteen ja kustannustehokkuuteen.

Prosessinohjauslaitteita voi ostaa eri toimittajilta. Kattavat tiedot valmistajista ja toimittajista, jotka toimittavat prosessinohjauksia eri puolilta maailmaa, löytyvät Exportpagesista.