Automatizační systémy se nacházejí na úrovni řízení v pyramidě automatizace, zpracovávají signály ze senzorů a řídí akční členy. Data předávají směrem nahoru v pyramidě na úroveň podnikového řízení.
Automatizační systémy se obvykle instalují do rozvaděčů a lze je namontovat na lištu DIN. Skládají se z centrální jednotky (1), která komunikuje s připojovacími moduly (2 až 8) prostřednictvím systémové sběrnice.
Centrální jednotka zajišťuje řízení a komunikaci na vyšší úrovni. Jsou v ní k dispozici všechny proměnné připojovacích modulů (například teploty snímačů na analogových vstupech). V centrální jednotce se obvykle používá také PLC, aby bylo možné zpracovávat například sekvence kroků.
Automatizační systémy řídí a monitorují procesní veličiny. K tomu je nutné měřit teplotu, tlak, průtok, vlhkost a další fyzikální veličiny. Snímače často disponují vlastní elektronikou a naměřenou hodnotu vydávají jako signál v rozsahu 4 až 20 mA. Analogové vstupy automatizačního systému proto musí být schopny vyhodnocovat alespoň proudové signály.
Zobrazený připojovací modul (3) má 4 univerzální vstupy pro příjem proudových signálů (4 až 20 mA), je však vhodný i pro připojení odporových teploměrů a termočlánků. Druhý modul analogových vstupů (4) může přijímat signály z 8 odporových teploměrů.
Zpravidla je třeba v systémech zaznamenávat také binární signály, jako je stav termostatů, tlakových spínačů a bezkontaktních snímačů. K tomuto účelu musí být k dispozici také příslušné hardwarové vybavení (6 + 7).
Automatizační systémy často ovlivňují procesní veličiny. Je třeba řídit vytápění, zvlhčování a například měnič pro změnu otáček motoru. Ovládání se obvykle provádí pomocí proudového signálu (4 až 20 mA), což znamená, že rozhraní musí poskytovat analogové výstupy (5).
Pohonné prvky se také řídí pomocí binárních výstupů, jako jsou reléové výstupy (8) nebo logické výstupy (6 + 7).
Procesní veličiny musí být v jednotlivých fázích procesu udržovány na různých úrovních (např. 120 °C, 3 bar nebo 270 l/h). Centrální jednotka musí stanovit odpovídající požadované hodnoty a regulátory musí zajistit, aby byly veličiny v systému regulovány pomocí topných těles, kompresorů a čerpadel. V mnoha systémech jsou regulátory implementovány v PLC – jedná se pak o tzv. softwarové regulátory. Zde znázorněný systém však disponuje hardwarovými regulátory (2). Tento koncept má dvě výhody: regulátory regulují až na poslední nastavenou hodnotu, i když dojde k výpadku PLC (vyšší spolehlivost procesu); skutečné a nastavené hodnoty nemusí být přenášeny mezi PLC a regulátory v cyklu vzorkovacího času (zkrácení doby cyklu sběrnice).
Struktura znázorněného systému je centralizovaná. Veškeré kabely snímačů a akčních členů musí být vedeny centrálně do rozvaděče systému. Představte si však subsystém, který se nachází přibližně 50 metrů od rozvaděče. V tomto scénáři vyžadují zejména analogové snímače a akční členy značné množství kabeláže. Z tohoto důvodu je v mnoha automatizačních systémech možné umístit některé z připojovacích modulů do podružné rozvodné skříně a připojit je k hlavnímu systému prostřednictvím systémové sběrnice. Tím se z centrálního automatizačního systému stane decentralizovaný systém a sníží se náročnost kabeláže.
Účinná automatizace procesů vyžaduje důsledné monitorování systému, a proto musí být systém zobrazen se všemi procesními veličinami. Musí být také možné provádět změny ve vizualizaci, jako je například nastavení jiné žádané hodnoty. V příkladovém systému je vizualizace nastavena v implementovaném PLC. Všechna koncová zařízení, která se nacházejí ve stejné síti jako rozhraní LAN centrální jednotky, mohou vyvolat vizualizaci nebo webový server PLC. Koncovými zařízeními mohou být prohlížečové aplikace nebo webové panely.
Vizualizace nebo řízení by často měly být možné po celém světě na různých koncových zařízeních. Za tímto účelem lze k systému přistupovat v cloudové aplikaci prostřednictvím počítače nebo smartphonu.
Automatizační systém obvykle obsahuje PLC, které se programuje v programovacím jazyce, jako je například CFC nebo ST kód. Ten propojuje signály vstupních modulů (které přijímají signály) a řídí výstupní moduly (které mají výstupy). Takto PLC například realizuje sekvenční řízení.
Implementace kompletního automatizačního řešení je velmi rozsáhlá. Pro zjednodušení nastavení existuje pro ukázkový systém konfigurační program, který umožňuje provést základní nastavení, jako je přizpůsobení analogových vstupů senzorům a funkcí řídicích modulů. Projekt se poté rozšiřuje prostřednictvím PLC – zde se používají vzorové projekty obsahující vizualizaci. Díky tomuto postupu je nastavení automatizačního systému výrazně méně časově náročné.
V mnoha aplikacích musí být možné sledovat průběh procesních veličin, jako jsou teplota, tlak, vlhkost atd., během výrobního procesu. Proto musí být všechny relevantní veličiny zaznamenávány a musí být možné je dohledat, například pomocí čísla zakázky.
Ukázkový systém přenáší zaznamenané naměřené hodnoty přes síť na server. K serveru lze přistupovat prostřednictvím webového prohlížeče ze všech počítačů ve stejné síti, takže data lze analyzovat, jak je znázorněno na následujícím obrázku.
Kromě toho musí být automatizační systém přístupný pro jiné systémy prostřednictvím rozhraní. Ukázkový systém proto může komunikovat přes rozhraní LAN (síť), přes PROFINET nebo přes sériová rozhraní.