Mūsdienu industriālo ainavu raksturo nepieredzēta nepastāvība, nenoteiktība, sarežģītība un neskaidrība. Tā rezultātā aktīviem un cilvēkiem kļūst arvien svarīgāk darboties efektīvāk ar zemākām izmaksām un lielāku drošību. Šajā kontekstā sensoru tehnoloģijai un tās sasniegumiem ir galvenā loma rūpniecisko darbību konkurētspējas un efektivitātes saglabāšanā.
Sensing tehnoloģija un tās dažādie lietojumi turpina attīstīties līdz ar tehnoloģiju un biznesa vajadzībām. Sensorus var izmantot dažādu fizisko īpašību noteikšanai, sākot no attāluma līdz karstumam un spiedienam. Mūsdienu izstrādājumi izmanto sensorus, lai uztvertu visu apkārtējo; tiem ir iespēja būt ļoti precīziem, patērē mazāk enerģijas un to uzstādīšana un apkope ir lēta. Sensori ir izrādījušies svarīga sastāvdaļa, lai radītu jaunu vērtību saviem procesiem un saistītajiem uzņēmumiem.
1. Kas ir sensoru tehnoloģija? Kā tas ir saistīts ar sensoriem?
Sensoru klāsts ir ļoti plašs un ir daudz veidu, taču būtībā sensors ir ierīce, kas nosaka mērīšanas objekta raksturīgo daudzumu un pārvērš šo daudzumu nolasāmā signālā, kas tiek parādīts instrumentā. Īsāk sakot, sensors ir tehnoloģija, kas izmanto sensorus, lai iegūtu informāciju, nosakot fizikālu, ķīmisku vai bioloģisku raksturīgu lielumu un pārvēršot to nolasāmā signālā.
Faktiski ir pieejams plašs sensoru klāsts, lai apmierinātu visas rūpnieciskās vajadzības. Prasīgiem, misijai{1}}kritiskiem rūpnieciskiem lietojumiem sensori var palīdzēt uzlabot procesus un nodrošināt nepārspējamu līdzekļu aizsardzību. Šie sensori nodrošina reāllaika-uzraudzību, tostarp procesam nepieciešamo noteikšanu un ziņošanu. Sensoru pārraudzītie un savāktie dati tiek nosūtīti kontrolei un analīzei, un par jebkādām konkrēto īpašību anomālijām ziņo sensori, kas izsūta elektriskos signālus. Tādā veidā sensori var uzlabot procesa efektivitāti un produktu kvalitāti, vienlaikus nodrošinot, ka process atbilst labākajai praksei.
2. Izpratne par mašīnu uztveršanu no cilvēka maņām
Principā jebkurš materiāls vai ierīce, kas spēj noteikt abstraktas, nemateriālas vai fiziskas īpašības, ir sensors. Mūs ieskauj sensori, kas veiksmīgi mēra un nosaka daudzas ierīces un procesus, kas veiksmīgi darbojas ap mums.
Faktiski normāla cilvēka ķermeņa darbība ir atkarīga no pieciem maņu orgāniem - acīm, ausīm, degunu, mēli un ādu. Ķermeņa maņu (maņu orgānu) funkcija ir skaidri noteikta - tie iegūst informāciju par ārējo vidi un nodod to apstrādei smadzenēm. Pēc tam smadzenes virza ķermeni uz turpmākiem darbības virzieniem. Maņu orgānu pareiza darbība ir būtiska cilvēka ķermeņa drošībai un veselībai.
Gadu gaitā ir izstrādāti daudzi specializēti sensori, kas spēj noteikt plašu fizikālo vai ķīmisko īpašību klāstu.
Fizikālajiem sensoriem ir svarīga loma redzē, dzirdē un pieskārienos, uztverot un pārvēršot elektriskos signālos fiziskos lielumus, piemēram, gaismu, skaņas viļņus, spiedienu un temperatūru.
Ķīmiskajiem sensoriem ir nozīme garšas un smaržas veidošanā. Atkarībā no dažādu ķīmisko vielu klātbūtnes, koncentrācijas un sastāva tas pārveido un nosaka elektriskos signālus.
Biosensori tiek uzskatīti par ķīmisko sensoru daļu, taču tie izmanto bioloģiskās īpašības, kas izstaro elektriskos un optiskos signālus, lai noteiktu stāvokļus vai vielas.
Ir ļoti jutīgi sensori, kas var noteikt magnētiskās un starojuma devas, kuras cilvēka sajūtas nevar noteikt.
Sensoriem rūpnieciskos lietojumos ir ļoti svarīga loma, līdzīgi kā maņu orgāniem cilvēka ķermenī. Pārstrādes nozarēs ir lielas mašīnu vai sistēmu kopas un savstarpēji savienotas ierīces, kuru pareiza darbība ir atkarīga no sensoriem. Procesa plūsmā savienotie sensori nepārtraukti nosaka, mēra un pārraida elektriskos signālus par jebkādām izmaiņām fiziskajā vidē. Elektriskie signāli tiek pārraidīti uz vadības sistēmu (datoru), kas apstrādā datus un tālāk virza procesu.
Sabiedrībai turpinot attīstīties, procesu plūsmas un kontroles mehānismi ir mainījušies. Patiesībā mūsdienu iekārtām tagad ir ļoti jutīgas un plaši pieejamas cilvēku{1}}iekārtu saskarnes vadības un uzraudzības iespējas. Sensing tehnoloģija ir tik automatizēta, ka ir iespējams atlasīt cilvēka vēlmes un nodomus un virzīt procesu tālāk.
Tādējādi, tāpat kā cilvēka ķermeņa maņu orgāni ir atbildīgi par dažādiem uzdevumiem un ir galvenais elements pareizai dzīvības funkcionēšanai, arī sensoriem ir tāda pati loma rūpniecībā, pastāvīgi pārbaudot dažādus procesa parametrus nepārtrauktai darbībai.
3. sensoru rūpnieciska izmantošana
Būtībā rūpnieciskie procesi ir fizikāli, ķīmiski, elektriski vai mehāniski soļi, kas noved pie produktu ražošanas. Augsti attīstītās apstrādes nozarēs ir labi-definēti un dokumentēti procesi. Ir ļoti svarīgi nepārtraukti izmērīt un precīzi kontrolēt katra ražošanas procesa statusu, lai izvairītos no neparedzētām sastāvdaļu izmaiņām un nestabiliem ražošanas apstākļiem. Procesa panākumiem ir svarīgi arī maksimāli palielināt infrastruktūras veiktspēju, uzraugot ražošanas iekārtu un inženierkomunikāciju stāvokli un veicot optimālu apkopes vadību. Tāpēc rūpnieciskie sensori un instrumenti ir paredzēti procesu uzraudzībai un aktīvu uzraudzībai.
(1) Procesa uzraudzība
Procesu uzraudzības sensori tiek izmantoti, lai uzraudzītu produktu un procesu statusu uzņēmumā. Šie sensori, kas tiek ievietoti ražošanas procesā, nepārtraukti nosaka pārbaudāmā objekta stāvokli un pārraida to kā procesa datus vadības blokam. Pēc tam vadības bloks salīdzina pārraidīto signālu ar mērķa vērtību, pārvērš starpību kontrolētā mainīgā, izvada to un pēc tam maina to uz izmērīto stāvokli. Atkārtojot šo ciklu, tiek veikta "atgriezeniskās saites kontrole", lai uzturētu uzraudzīto objektu stabilā kontrolētā stāvoklī.
Šiem sensoriem ir nepieciešama nepārtraukta,{0}}reāllaika datu ievade un liela{1}}ātruma reakcija. Šie uzticamie sensori precīzi-noregulē procesu reāllaikā, lai novērstu aklās zonas, tādējādi nodrošinot augstas kvalitātes produkciju un optimālu iekārtas darbību.
(2) Aktīvu uzraudzība
Aktīvu uzraudzības sensoriem ir būtiska nozīme rūpnīcas aprīkojuma uzraudzībā. Dati, ko tie izgūst un pārsūta, veido pamatu analīzei un trauksmes signāliem. Analizējot sensoru izejas datus, var diagnosticēt iekārtas stāvokli. Pēc tam šo diagnozi izmanto trauksmes pārvaldībai, paredzamajai aprīkojuma apkopei un efektīvākai apkopes patruļai. Ļoti atsaucīgi sensori var palīdzēt novērst negadījumus rūpnīcā, pagarināt procesa darbspējas laiku un uzlabot aprīkojuma kalpošanas laiku.
Attīstoties procesa automatizācijai, attīstās arī sensoru tehnoloģija, kā rezultātā tiek iegūtas jaudīgākas un labāk tīklā savienotas sensoru ierīces. Sensori ir izvietoti uzņēmumos dažādās nozarēs, tostarp naftas, gāzes, naftas ķīmijas, ķīmijas, enerģētikas, celulozes un papīra, farmācijas, pārtikas, tērauda, ūdens un notekūdeņu attīrīšanas un metālu nozarēs. Rūpniecības sasniegumi ir pavēruši ceļu specializētām sensoru kategorijām. Paātrinoties pārejai uz digitalizāciju, nepieciešamība pēc lielākas procesu automatizācijas, uzlabotām anomāliju noteikšanas iespējām un prognozējamām apkopes funkcijām veicina vēl nebijušu sensoru tehnoloģiju ieviešanu.