Ohjausjärjestelmiin

Ohjausjärjestelmät ovat järjestelmiä, jotka säätelevät prosesseja, laitteita tai järjestelmiä saavuttaakseen halutun tilan, suorituskyvyn tai laadun. Ne mittaavat tilaa antureilla, vertaavat sitä asetettuun arvoon ja ohjaavat toimilaitteita palautteen perusteella.

Perusarkkitehtuuri koostuu kolmesta pääosan elementistä: mittaus (anturit), säätö ja ohjaus (ohjausyksikkö) sekä toimilaitteet. Järjestelmä voi toimia avoimessa suljetussa silmukassa; suljetun silmukan ohjaus käyttää palautetta, jotta poikkeamat asetetusta arvosta vähenevät. Avoimessa järjestelmässä palaute puuttuu, jolloin säätö perustuu etukäteen määriteltyyn malliin.

Säätömenetelmät voivat olla yksinkertaisia tai monimutkaisia. Yleisimpiä ovat on/off- ja pidäsäätömenetelmät sekä kehittyneemmät lähestymistavat kuten mallipohjainen ja robusti ohjaus. Tehokkaasti toimivat ratkaisut voivat sisältää säätöratkaisuja kuten PID-säätimet, ennakoivaa ohjausta tai pehmeämpiä logiikoita kuten epälineaarista tai epävarmuudelle sietävää ohjausta.

Toteutuksessa käytetään erilaisia pääjärjestelmiä ja alustoja. Perinteisiä ovat PLC:t (programmable logic controllers) sekä DCS:t (distributed control systems), joita täydentävät upotetut ohjaimet, SCADA- ja häiriönhallintajärjestelmät. Näiden avulla ohjaus voidaan integroida IT-verkkoihin, kerätä dataa ja tukea päätöksentekoa.

Sovellukset ulottuvat teollisuusprosesseista ja tuotannosta energiasektorin ja liikenteen järjestelmiin sekä rakennusten automaatioon ja robotiikkaan. Haasteita ovat luotettavuus, turvallisuus ja tiedonvaihdon yhteensopivuus standardien kanssa. Tulevaisuudessa ohjausjärjestelmät korostavat entistä enemmän älyä, kyberturvallisuutta ja digitaalisuutta.