Automatizácia riadiacich systémov: úrovne, nástroje, funkcie a aplikácie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Automatizácia riadiacich systémov (ACS) je informačný systém, ktorý je určený na automatizovanú implementáciu procesov riadenia. Treba poznamenať, že zavedenie takejto technológie by malo byť odôvodnené z technického a ekonomického hľadiska. Inštalácia takéhoto systému najčastejšie umožňuje znížiť počet pracujúcich, zvýšiť efektivitu riadenia a zlepšiť kvalitu zariadenia.

Požiadavky na ACS

Existujú určité požiadavky na automatizáciu riadiaceho systému.

V prvom rade je veľmi dôležité, aby všetky prvky mohli byť navzájom prepojené a aby boli tiež prepojené s automatizovaným systémom, ktorý je pripojený k automatizovanému riadiacemu systému. Okrem toho je tu veľmi dôležité, aby mal systém možnosť rozšírenia, rozvoja a modernizácie. Deje sa tak s očakávaním, že v budúcnosti sa podnik bude rozvíjať a bude potrebný modernizovanejší systém.

Druhý, ale v neposlednom rade, systém automatizácie riadeniamusí mať dostatočný stupeň spoľahlivosti. Inými slovami, pri práci s pôvodne nastavenými parametrami musí byť 100% bezpečný. Ďalšou dôležitou požiadavkou je prispôsobivosť. Systém musí byť nakonfigurovaný tak, aby sa mohol meniť pri zmene parametrov. Tu však treba povedať, že rozsah zmien je prerokovaný vopred, pred inštaláciou automatizovaného riadiaceho systému, a preto sú tieto limity zmien vopred zadané do systému.

Systém automatizácie riadenia by mal poskytovať možnosť kontrolovať svoju prácu. Okrem toho je veľmi dôležité, aby systém v prípade poruchy dokázal diagnostikovať a indikovať miesto, typ a príčinu konkrétneho problému. Poslednou dôležitou požiadavkou na automatizovaný riadiaci systém je ochrana pred nesprávnym konaním personálu. V prípade náhodných alebo úmyselných zmien parametrov, ktoré môžu viesť objekt do kritického stavu, musí byť riadiaci systém chránený. Toto pravidlo platí aj pre prípad úniku informácií.

Časti ACS. Funkčné

V súčasnosti je možné akýkoľvek informačný systém, vrátane systému automatizácie riadenia podniku, podmienečne rozdeliť na dve zložky. Prvý je funkčný, druhý poskytuje. Prvá časť je zodpovedná za aspekt akcií, v ktorých je vytvorený každý jednotlivý systém. Kombinácia týchto jednotlivých úloh vytvára funkčnú súčasť celkového systému.

Ďalej musíte venovať pozornosť skutočnosti, že každý automatizovaný riadiaci systém musí fungovaťnasledujúce kroky:

• musí zbierať, spracovávať a analyzovať všetky informácie súvisiace so stavom objektu;
• systém musí byť schopný vyvinúť metódy kontroly, keď to bude potrebné;
• Automatizovaný riadiaci systém musí byť schopný prenášať riadiace činnosti na výkonné prvky, ako aj prenášať údaje operátorovi na kontrolu;
• implementácia a kontrola vyvinutých kontrolných akcií je tiež na riadiacom systéme.

Poskytovanie časti automatizovaného riadiaceho systému. Informačná časť

Druhou veľkou časťou je poskytovanie. Je to o niečo komplikovanejšie a je podmienečne rozdelené do niekoľkých menších výkonnostných skupín, ktoré zahŕňajú nasledujúce časti:

• program-mathematical;
• informational;
• technical;
• metodické a organizačné;
• lingvistické;
• personál.

Prevádzka systému automatizácie riadenia podniku, respektíve jeho podpornej časti, je založená na tom, že zbiera kompletné informácie o objekte. Na základe prijatých informácií, ktoré zahŕňajú údaje o kódovaní, spôsoboch adresovania, formátoch údajov atď., bude ACS fungovať. Musíte pochopiť, že veľké množstvo informácií vyžaduje úložný priestor. Z tohto dôvodu sa všetky prijaté dáta zhromažďujú vo veľkých databázach, ktoré sa následne ukladajú na strojové médiá.

Tu je dôležité pochopiť, že uchovávať všetky informácie od začiatku práce až dodnesNemožné, pretože je toho priveľa. Preto sa všetky uložené dáta prepisujú na médiá s určitou frekvenciou, ktorá je potrebná pre normálnu prevádzku objektu. Okrem toho má každý takýto systém automatizácie procesov nejaký druh zálohovania dát. Je určený na obnovenie straty informácií v prípade zlyhania niektorého zariadenia.

Matematická časť

Hneď treba poznamenať, že je to najdôležitejšie v každom dnešnom systéme riadenia. Softvérová časť tohto typu zahŕňa akýkoľvek softvér, ktorý vykonáva všetky úlohy priradené systému a tiež zabezpečuje normálnu prevádzku celého komplexu technických prostriedkov používaných v tomto podniku. Matematická časť je súhrn všetkých matematických vzorcov, modelov, algoritmov používaných pri prevádzke informačného systému.

Softvér riadiaceho systému automatizácie procesov musí plne uspokojovať výkon všetkých funkcií, ktoré sa od objektu automatizácie vyžadujú. Tu je dôležité poznamenať, že všetky tieto funkcie sú implementované pomocou výpočtových nástrojov. Existuje niekoľko špecifických vlastností, ktoré musí softvérová časť ACS spĺňať:

1. Funkčná dostatočnosť. To znamená, že systém musí byť kompletný.
2. Je dôležité, aby systém bol nielen spoľahlivý, ale aby mal aj vlastnostisamoliečenie, ako aj určiť príčinu poruchy.
3. Systém sa musí prispôsobiť meniacim sa parametrom objektu.
4. V prípade potreby by malo byť možné upraviť.
5. Modularita konštrukcie, ako aj jednoduchosť použitia sú tiež dôležité súčasti systému.

Technická sekcia

Všetko je tu celkom jednoduché. Technická podpora zahŕňa dostupnosť všetkých technických prostriedkov, ktoré sú potrebné na zabezpečenie maximálnej funkčnosti automatizovaného riadiaceho systému. Tento úsek je najviac ovplyvnený rozvojom výpočtovej techniky a výpočtovej techniky. Vďaka rozvoju týchto dvoch oblastí sa rozmanitosť technických meracích prístrojov rozširuje a samy o sebe sú schopné riešiť stále širšie spektrum problémov.

V súčasnosti možno systémy a technické prostriedky automatizácie a riadenia rozdeliť do dvoch veľkých skupín. Prvou skupinou sú prostriedky komunikácie a druhou sú prostriedky organizačnej technológie.

Tu je potrebné pochopiť, že technické prostriedky automatizácie sa využívajú na všetkých stupňoch prevádzky automatizovaného riadiaceho systému, od fixovania parametrov až po ich uloženie, a taktiež s ich pomocou je možné pripojiť celý riadiaci systém do jedinej siete. Ak hovoríme oddelene o komunikačných prostriedkoch, potom v prvom rade zohrávajú úlohu prenášačov informácií z jedného zariadenia do druhého. V niektorých zriedkavých prípadoch spolupracujú s počítačmi. Organizačná technika je zariadenie, ktoré umožňujevykonávať rôzne operácie s predtým získanými informáciami.

Pomerne dôležitým pravidlom je, že akékoľvek technické prostriedky automatizovaného riadiaceho systému treba v prípade poruchy bez problémov vymeniť za podobné, bez potreby prestavovania.

Metodická a organizačná časť systému

Navrhovanie systému automatizácie riadenia predpokladá prítomnosť takejto sekcie ako metodickej a organizačnej. Táto vetva automatizovaného riadiaceho systému je súborom metód, nástrojov a niektorých špeciálnych dokumentov, ktoré stanovujú prevádzkový postup nielen pre samotný systém, ale aj pre personál, ktorý ho udržiava. Okrem toho existujú aj dokumenty, ktoré systematizujú postup práce personálu pri vzájomnej interakcii. Patria sem aj niektoré metódy, v dôsledku ktorých je personál vyškolený na prácu s konkrétnym informačným systémom. Inými slovami, toto je časť, ktorá ovplyvňuje nielen samotný systém, ale aj ľudský faktor.

Hlavným účelom tejto časti je udržiavať systém v chode a v prípade potreby ho ďalej rozvíjať. Možno dodať, že táto časť obsahuje pokyny, ktoré sa týkajú toho, čo musí personál urobiť počas prevádzky ACS, aby sa zachovala jeho normálna funkcia. Tiež ukladá súbory, ktoré nesú informácie o tom, čo je potrebné urobiť, ak systém prejde do núdzového režimu alebo jednoducho nefunguje tak, ako by mal.

Lingvistika

Posledná časť podpornej časti ACS je lingvistická. Prirodzene, tento systém je jazyková množina. To zahŕňa jazyky komunikácie personálu, ktorý obsluhuje systém automatizácie riadenia výroby, ako aj jeho používateľov s takými časťami samotného systému, ako sú technické, informačné a programovo-matematické. Existujú tiež prepisy všetkých termínov a definícií, ktoré ACS používa počas svojej práce.

Počas prevádzky je veľmi dôležité, aby operátori mohli komunikovať s riadiacim systémom včas a pohodlne. Práve vďaka jazykovej podpore sa dosahuje požadovaná pohodlnosť, jednoznačnosť a stabilita tejto komunikácie. Treba len dodať, že tu je potrebné disponovať technickými prostriedkami, ktoré opravia prípadné chyby pri komunikácii medzi používateľom a automatizačným systémom. K dnešnému dňu existujú dva rôzne prístupy k práci s ACS.

Prvým spôsobom, akým sa proces riadenia automatizácie vykonáva, je inštalácia a používanie výpočtovej techniky. Tieto nástroje budú slúžiť len na zjednodušenie niektorých operácií, ktoré sa vyskytujú pri práci s dokumentmi. K dnešnému dňu sa táto metóda považuje za neúčinnú, pretože vám neumožňuje úplne odomknúť potenciál súčasnej úrovne výpočtovej techniky.

Druhá metóda sa zásadne líši od prvej a spočíva v tom, že podnik vytvára integrovaný systém automatizácie riadeniapredmety. V tomto prípade sa na technika prenáša nielen správa dokumentov, ale aj databázy, expertné systémy, komunikačné nástroje, ako aj mnohé ďalšie funkcie.

Nižšia a stredná úroveň ACS

Akýkoľvek systém riadenia procesov dnes možno podmienečne rozdeliť do niekoľkých úrovní. Automatizácia riadiaceho systému má v súčasnosti tri takéto úrovne.

Nižšia úroveň sú snímače, ako aj meracie zariadenia, ktoré riadia regulované charakteristiky. Okrem toho sem patria aj pohony, od ktorých závisí hodnota charakteristík. Na tejto úrovni sa vykonáva len minimálna kontrola, ktorá spočíva v zosúladení signálu zo snímača so vstupom riadiaceho zariadenia. Existuje tiež výmena signálov generovaných týmito zariadeniami s aktuátormi.

Ďalšou strednou úrovňou je správa zariadení. Inými slovami, na tomto riadiacom stupni sú umiestnené programovateľné logické automaty. Tieto PLC sú schopné prijímať signály z meracích zariadení, ako aj zo senzorov, ktoré monitorujú stav procesu. V súlade s prijatými informáciami, ako aj údajmi, ktoré sú nastavené používateľom, PLC generuje riadiaci signál, ktorý je prenesený do pohonu s jasným príkazom.

Najvyššia úroveň

Automatizácia riadenia v technických systémoch má aj tretinu, vyššiuúrovni. Takýmito zariadeniami sú operátorské a dispečerské stanice, sieťové zariadenia, priemyselné servery. Práve v tomto štádiu má osoba plnú kontrolu nad priebehom technologických operácií na zariadení. Okrem toho je tu zabezpečená aj komunikácia s dvoma predchádzajúcimi úrovňami, čo vám umožňuje úspešne zbierať všetky potrebné informácie.

V tejto fáze sa používa HMI, SCADA. Prvým je rozhranie človek-stroj, pomocou ktorého je dispečer schopný sledovať priebeh technologických operácií na zariadení. Patria sem rôzne monitory alebo grafické panely, ktoré sa najčastejšie inštalujú na automatizačné skrine a sú určené len na zobrazovanie informácií o objekte a priebehu procesu. Na riadenie automatizačného zariadenia a riadiaceho systému existuje systém SCADA, čo znamená prítomnosť dozorného riadenia a schopnosť zhromažďovať údaje. Jednoducho povedané, táto sieť vám umožňuje inštalovať softvér, ktorý je možné nakonfigurovať a nainštalovať na počítače dispečerov.

Všetky najdôležitejšie dáta, ktoré PLC zbiera na strednej úrovni, sú zhromažďované, archivované a vizualizované pomocou tohto systému. Práve tu je základ automatizácie, keďže SCADA dokáže informácie nielen prijímať, ale aj porovnávať s tými, ktoré zadal operátor. Ak dôjde k odchýlke niektorého parametra od nastavenej hodnoty, systém na to upozorní užívateľa pomocou alarmu. Niektorísystémy majú schopnosť nielen kontrolovať, ale aj automaticky meniť akékoľvek hodnoty, aby vrátili hodnotu, ktorá prekročila stanovené limity.

Nástroje automatizácie

Systém automatizácie personálneho manažmentu, technologický proces je realizovaný na úkor technických prostriedkov automatizácie, alebo TCA. Inými slovami, ide o zariadenia, ktoré môžu byť buď samy osebe technickým nástrojom a vykonávať akúkoľvek činnosť, alebo môžu byť súčasťou hardvérovo-softvérového komplexu.

TCA je najčastejšie základným prvkom automatizačného systému. Patria sem všetky zariadenia, ktoré zachytávajú, spracúvajú a prenášajú informácie. Pomocou takýchto nástrojov je možné riadiť, upravovať a monitorovať automatizované aspekty výrobného procesu. Existujú TCA, ktoré riadia nejaký parameter. Môžu to byť snímače tlaku, teploty, hladiny, kapacitné snímače, laserové snímače atď. Ďalej sú to informačné TSA, ktorých hlavnou úlohou je prenášať informácie prijaté zo snímačov. Inými slovami, je to spojenie medzi nižšou úrovňou a vyššou úrovňou ovládacieho zariadenia.

Ovládacie zariadenie má schopnosť úplne alebo čiastočne zastaviť výrobný proces, kým sa neodstráni príčina zastavenia. Niektoré pokročilé systémy môžu tiež riešiť svoje vlastné problémy. V tomto prípade sa odvolávajú na samoliečiace sa riadiace a riadiace systémy.