Procesbesturingssystemen (PCS), ook wel industriële besturingssystemen (ICS) genoemd, functioneren tijdens de productie als onderdelen van de productielijn productie die het proces op verschillende manieren testen en gegevens retourneren voor monitoring en probleemoplossing. Er bestaan veel soorten procesbesturingssystemen, waaronder toezichtcontrole en data-acquisitie (SCADA), programmeerbare logica controllers (PLC) of gedistribueerde controlesystemen (DCS), en ze verzamelen en verzenden gegevens die zijn verkregen tijdens de productie proces.
Het PCS kan een relatief eenvoudig item zijn met een sensor, vaak een primaire transducer genoemd ontvangt een invoer, samen met een controller die de invoer verwerkt, en een ontvanger die een invoer verwerkt uitgang.
Meer gecompliceerde PCS-apparaten zijn robotachtig en voeren veel taken uit. De PCS-apparaten kunnen hun gegevens communiceren met de enterprise resource planning van een bedrijf (ERP) computertoepassing via middlewaresoftware, een zogenaamde Manufacturing Execution System (MES).
Sensoren
Aan productielijnen kunnen een groot aantal metingen worden uitgevoerd. De sensor van een apparatuur kan vele metingen opnemen, waaronder druk, stroomsnelheid, dichtheid, zuurgraad, snelheid, snelheid, stress, temperatuur en gewicht.
Ook kunnen sensoren detecteren of er een handeling heeft plaatsgevonden, zoals het vullen van een fles, of de juiste druk is bereikt of dat een bepaalde temperatuur is bereikt.
Er bestaan veel sensoren op productielijnen, die onder een aantal verschillende gebieden vallen, zoals druksensoren, flowmeters, krachtsensoren en temperatuursensoren.
Druk controleren
Een druksensor kan mechanisch worden geactiveerd als een item de sensor passeert. In zijn basisvorm geeft een druksensor de meetwaarde weer op een wijzerplaat die aan de sensor is bevestigd, maar hij kan de meetwaarde ook elektronisch doorgeven aan de MES-applicatie. Andere soorten sensoren zijn onder meer:
- Zuigerdruksensor: De druk van het artikel op de productielijn kan op de zuiger drukken, waardoor een veer wordt samengedrukt. De beweging van de veer geeft de druk aan.
- Diafragma: Het diafragma wordt beïnvloed door kleine hoeveelheden druk, en deze worden aangegeven op een wijzerplaat.
- Bourdonbuis: Deze holle buis wordt recht als er druk op wordt uitgeoefend. Het kan worden gebruikt voor het meten van drukverschillen.
Stroommeter
Een debietmeter meet het lineaire, niet-lineaire, massa- of volumetrische debiet van een vloeistof of gas.
Wanneer u een flowmeter voor de productielijn selecteert, moet u informatie hebben over de betrokken vloeistof, de bewegingssnelheid en hoe u de flow kunt registreren. Typen flowmeters zijn onder meer:
- Positieve verplaatsing: deze flowmeters gebruiken een mechanisch effect om de flow te meten. De rotatiesnelheid van de meter geeft de stroming van de vloeistof aan.
- Differentieel: De verschilstroommeter identificeert de stroom en zet deze om in een drukverschil dat kan worden gemeten.
- Inferentieel: De inferentiële flowmeter meet de flow op basis van het effect van de flow. Dit kan een eenvoudige rotorarm zijn die door de stroming wordt bewogen. Hoe sneller de rotor beweegt, hoe sneller de stroom.
Kracht testen
Een krachtsensor meet de uitgeoefende krachten en koppel. Deze sensoren bevatten meestal rekstrookjes en kunnen informatie doorgeven die nodig is voor krachtmetingen. Krachtsensoren kunnen mechanische, hydraulische of elektrische rekstrookjes zijn.
- Mechanisch: Deze werken op dezelfde manier als de werking van een normale weegschaal, waarbij een veer beweegt onder invloed van kracht. De doorbuiging van een veer is recht evenredig met de uitgeoefende kracht, dus de beweging wordt op een schaal weergegeven.
- Hydraulisch: Vaak hydraulische loadcellen genoemd. De cel bevat vloeistof, die onder druk komt te staan als er kracht op wordt uitgeoefend. De sensor voert de meting uit door de druk op een wijzerplaat weer te geven.
- Rekstrookje: Deze metalen cilinder wordt samengedrukt onder toepassing van een kracht. De samentrekking in de cilinder kan worden gemeten, omdat de kracht een verhoogde weerstand veroorzaakt, gemeten aan de hand van een aangelegde elektrische stroom.
Temperatuur detecteren
Een temperatuursensor zet de temperatuur om in een andere grootheid, zoals een mechanische beweging van een wijzerplaat of een elektrische spanning.
- Thermokoppel: Thomas Seebeck ontdekte dat wanneer een geleider wordt blootgesteld aan een thermische gradiënt, deze een spanning genereert. Thermokoppels zijn meestal draden die van elkaar zijn geïsoleerd met plastic of glasvezelmaterialen.
- Vloeistofexpansie: deze sensoren werken als thermometers die kunnen worden gevuld met kwik of een verdampende vloeistof die in koelkasten wordt gebruikt. Temperatuurveranderingen veroorzaken uitzetting of verdamping van de vloeistof, waardoor de sensor onder druk komt te staan. De verandering wordt weergegeven op een eenvoudige manometer.
- Bimetaal: Wanneer twee metalen stevig met elkaar worden verbonden als een tweelaagse strip en worden verwarmd, zorgt het verschil in uitzettingssnelheid tussen de twee metalen ervoor dat de strip buigt. Voor sensoren op de productielijn wordt de strip in een buis tot een lange dunne spoel gedraaid. Het ene uiteinde is aan de onderkant van de buis bevestigd en het andere uiteinde draait en beweegt een wijzer op een wijzerplaat.
