Vezérlőrendszerek automatizálása: szintek, eszközök, szolgáltatások és alkalmazások

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A vezérlőrendszerek automatizálása (ACS) egy információs rendszer, amelyet irányítási folyamatok automatizált megvalósítására terveztek. Megjegyzendő, hogy az ilyen technológia bevezetését műszaki és gazdasági szempontból indokolni kell. Leggyakrabban egy ilyen rendszer telepítése lehetővé teszi a dolgozók számának csökkentését, az irányítás hatékonyságának növelését és a létesítmény minőségének javítását.

Az ACS követelményei

Van néhány követelmény a vezérlőrendszer automatizálására vonatkozóan.

Először is nagyon fontos, hogy minden elem összekapcsolható legyen egymással, és legyen kapcsolata egy automata rendszerrel is, amely az automatizált vezérlőrendszerhez csatlakozik. Emellett itt nagyon fontos, hogy a rendszernek legyen lehetősége bővítésre, fejlesztésre, korszerűsítésre. Ez azzal a várakozással történik, hogy a jövőben a vállalkozás fejlődni fog, és szükség lesz egy modernebb rendszerre.

Második, de nem utolsósorban a vezérlés automatizálási rendszerekellő fokú megbízhatósággal kell rendelkeznie. Más szóval, 100%-ban biztonságosnak kell lennie, amikor az eredetileg beállított paraméterekkel dolgozik. Egy másik fontos követelmény az alkalmazkodóképesség. A rendszert úgy kell konfigurálni, hogy a változó paraméterek hatására megváltozzon. Itt azonban el kell mondani, hogy a változtatások köre előre, az automatizált vezérlőrendszer telepítése előtt megbeszélésre kerül, ezért ezeket a változtatási korlátokat előzetesen beírjuk a rendszerbe.

A vezérlőautomatizálási rendszernek lehetőséget kell biztosítania a munkájának ellenőrzésére. Emellett nagyon fontos, hogy meghibásodás esetén a rendszer diagnosztizálni tudja és jelezze az adott probléma helyét, típusát és okát. Az utolsó fontos követelmény az automatizált vezérlőrendszerrel szemben a védelem a személyzet helytelen tevékenységei ellen. A paraméterek véletlen vagy szándékos megváltoztatása esetén, amely az objektumot kritikus állapotba hozhatja, a vezérlőrendszert védeni kell. Ez a szabály akkor is érvényes, ha valahol információ szivárog ki.

Az ACS részei. Funkcionális

Jelenleg minden információs rendszer, beleértve a vállalatirányítási automatizálási rendszert is, feltételesen két részre osztható. Az első funkcionális, a második szolgáltató. Az első rész felelős a cselekvések azon aspektusáért, amelyben minden egyes rendszer létrejön. Ezeknek az egyes feladatoknak a kombinációja a teljes rendszer funkcionális részét hozza létre.

Ezután ügyelnie kell arra, hogy minden automatizált vezérlőrendszernek működnie kella következő lépéseket:

• össze kell gyűjtenie, feldolgoznia és elemeznie kell az objektum állapotával kapcsolatos összes információt;
• a rendszernek képesnek kell lennie vezérlési módszerek kidolgozására, amikor arra szükség van;
• Az automatizált vezérlőrendszernek képesnek kell lennie arra is, hogy vezérlési műveleteket adjon át a végrehajtó elemeknek, valamint adatokat adjon át a kezelőnek vezérlés céljából;
• a kidolgozott vezérlőakciók megvalósítása és ellenőrzése is a vezérlőrendszer feladata.

Az automatizált vezérlőrendszer egy részét biztosítja. Információs rész

A második nagy rész a biztosítás. Valamivel bonyolultabb, és feltételesen több kisebb előadói csoportra oszlik, amelyek a következő részeket tartalmazzák:

• program-matematikai;
• információs;
• műszaki;
• módszertani és szervezési;
• nyelvi;
• személyzet.

A vállalatirányítási automatizálási rendszer, vagy inkább azt támogató része működése azon alapul, hogy teljes információt gyűjt az objektumról. A kapott információk alapján, amelyek tartalmazzák a kódolásra, címzési módszerekre, adatformátumokra stb. vonatkozó adatokat, az ACS fog működni. Meg kell értenie, hogy nagy mennyiségű információ tárhelyet igényel. Emiatt az összes fogadott adatot nagy adatbázisokba gyűjtik, amelyeket később gépi adathordozón tárolnak.

Fontos itt megérteni, hogy minden információt el kell tárolni a munka kezdetétől a mai napigLehetetlen, mert túl sok van belőle. Ezért az összes tárolt adatot egy bizonyos gyakorisággal felülírják az adathordozón, ami az objektum normál működéséhez szükséges. Ezenkívül minden ilyen folyamatautomatizálási rendszer rendelkezik valamilyen biztonsági adattárral. Célja, hogy képes legyen helyreállítani az elveszett információkat, ha bármely eszköz meghibásodik.

Matematikai rész

Rögtön meg kell jegyezni, hogy ma minden irányítási rendszerben ez a legfontosabb. Az ilyen típusú szoftver része minden olyan szoftvert tartalmaz, amely elvégzi a rendszerhez rendelt összes feladatot, és biztosítja a vállalkozásban használt teljes technikai eszközrendszer normál működését. A matematikai rész az információs rendszer működése során használt összes matematikai képlet, modell, algoritmus összessége.

A folyamatautomatizálási vezérlőrendszer szoftverének teljes mértékben ki kell elégítenie az automatizálási objektumtól megkövetelt összes funkció teljesítményét. Itt fontos megjegyezni, hogy ezeket a függvényeket számítási eszközökkel valósítják meg. Az ACS szoftveres részének számos speciális tulajdonságnak meg kell felelnie:

1. Funkcionális elegendőség. Azaz a rendszernek teljesnek kell lennie.
2. Fontos, hogy a rendszer ne csak megbízható legyen, hanem a tulajdonságokkal is rendelkezzenöngyógyító, valamint meghatározza a meghibásodás okát.
3. A rendszernek alkalmazkodnia kell az objektum változó paramétereihez.
4. Szükség esetén módosítható legyen.
5. A felépítés modularitása, valamint a könnyű használhatóság szintén fontos eleme a rendszernek.

Technikai rész

Itt minden nagyon egyszerű. A műszaki támogatás magában foglalja az összes olyan technikai eszköz rendelkezésre állását, amely az automatizált vezérlőrendszer maximális funkcionalitásának biztosításához szükséges. Ezt a szakaszt leginkább a számítástechnika és a számítástechnika fejlődése érinti. E két terület fejlődésének köszönhetően a műszaki mérőeszközök választéka egyre szélesebb, és önmagukban is egyre szélesebb körű problémák megoldására képesek.

Jelenleg az automatizálási és vezérlési rendszerek és műszaki eszközök két nagy csoportra oszthatók. Az első csoport a kommunikációs eszközök, a második a szervezeti technológia eszközei.

Itt meg kell érteni, hogy az automatizálás technikai eszközeit az automatizált vezérlőrendszer működésének minden szakaszában alkalmazzák, a paraméterek rögzítésétől a tárolásukig, és segítségükkel lehetőség nyílik a a teljes vezérlőrendszer egyetlen hálózatba. Ha külön beszélünk a kommunikációs eszközökről, akkor ezek mindenekelőtt az egyik eszközről a másikra történő információtovábbító szerepét töltik be. Egyes ritka esetekben számítógépekkel működnek együtt. A szervezeti technológia olyan eszköz, amely lehetővé teszivégezzen különféle műveleteket a korábban szerzett információkkal.

Egy nagyon fontos szabály, hogy az automata vezérlőrendszer bármely műszaki eszközét meghibásodás esetén gond nélkül, újrakonfigurálás nélkül ki kell cserélni egy hasonlóra.

A rendszer módszertani és szervezési része

A vezérlés automatizálási rendszerének tervezése magában foglalja a módszertani és szervezeti szakaszok jelenlétét. Az automatizált vezérlőrendszer ezen ága olyan módszerek, eszközök és néhány speciális dokumentum összessége, amelyek nemcsak magának a rendszernek, hanem az azt karbantartó személyzetnek is meghatározzák a működési eljárást. Ezenkívül vannak olyan dokumentumok is, amelyek rendszerezik a személyzet munkájának eljárását az egymással való interakció során. Ez magában foglal bizonyos módszereket is, amelyek eredményeként a személyzetet egy adott információs rendszerrel való munkára képezik ki. Más szóval, ez egy olyan szakasz, amely nemcsak magát a rendszert érinti, hanem az emberi tényezőt is.

Ennek a szakasznak a fő célja a rendszer folyamatos működése, valamint szükség esetén további fejlesztése. Hozzá kell tenni, hogy ez a rész olyan utasításokat tartalmaz, amelyek arra vonatkoznak, hogy a személyzetnek mit kell tennie az ACS működése során a normál működés fenntartásához. Olyan fájlokat is tárol, amelyek információkat tartalmaznak arról, hogy mit kell tenni, ha a rendszer vészhelyzeti módba kerül, vagy egyszerűen nem működik úgy, ahogy kellene.

Nyelvtudomány

Az ACS támogató részének utolsó része nyelvi. Természetesen ez a rendszer egy nyelvi halmaz. Ez magában foglalja a termelésirányítási automatizálási rendszert kiszolgáló személyzet, valamint a felhasználók kommunikációs nyelveit a rendszer olyan részeivel, mint a műszaki, információs és programmatematikai. Az ACS által a munkája során használt kifejezések és definíciók átiratai is rendelkezésre állnak.

Működés közben nagyon fontos, hogy a kezelők időben és kényelmesen kommunikáljanak a vezérlőrendszerrel. A nyelvi támogatásnak köszönhető, hogy a kommunikáció megkívánt kényelme, egyértelműsége és stabilitása megvalósul. Csak annyit kell hozzátenni, hogy itt olyan technikai eszközökre van szükség, amelyek kijavítják a hibákat, ha vannak, a felhasználó és az automatizálási rendszer közötti kommunikáció során. A mai napig két különböző megközelítés létezik az ACS-sel való együttműködésben.

Az automatizálási folyamat végrehajtásának első módja a számítógépes technológia telepítése és használata. Ezeket az eszközöket csak a dokumentumokkal végzett munka során előforduló egyes műveletek egyszerűsítésére használják. Ez a módszer a mai napig hatástalannak tekinthető, mivel nem teszi lehetővé a számítástechnika jelenlegi szintjében rejlő lehetőségek teljes felszabadítását.

A második módszer alapvetően különbözik az elsőtől, és abban rejlik, hogy a vállalat integrált irányítási automatizálási rendszert hoz létretárgyakat. Ebben az esetben nem csak a dokumentumkezelés kerül át a technikushoz, hanem adatbázisok, szakértői rendszerek, kommunikációs eszközök, valamint sok más funkció is.

Az ACS alsó és középső szintje

Ma minden folyamatvezérlő rendszer feltételesen több szintre osztható. A vezérlőrendszer automatizálásának jelenleg három ilyen szintje van.

Az alsó szint az érzékelők, valamint a szabályozott jellemzőket vezérlő mérőeszközök. Ezen kívül ide tartoznak az aktuátorok is, amelyektől a jellemzők értéke függ. Ezen a szinten csak minimális vezérlést hajtanak végre, ami abból áll, hogy az érzékelő jelét össze kell hangolni a vezérlőeszköz bemenetével. Ezen eszközök által generált jelek cseréje is zajlik az aktuátorokkal.

A következő középső szint a berendezéskezelés. Más szavakkal, a programozható logikai vezérlők ezen a vezérlési lépésen találhatók. Ezek a PLC-k képesek a mérőberendezésektől, valamint a folyamat állapotát figyelő érzékelőktől érkező jelek fogadására. A kapott információknak, valamint a felhasználó által beállított adatoknak megfelelően a PLC vezérlőjelet generál, amelyet egyértelmű paranccsal továbbít a hajtóműhöz.

Legfelső szint

A műszaki rendszerekben a vezérlés automatizálásának van egy harmadik, magasabb szintje isszint. Ilyen berendezések az üzemeltető és diszpécser állomások, hálózati berendezések, ipari szerverek. Ebben a szakaszban egy személy gyakorolja a teljes ellenőrzést a létesítmény technológiai műveletei felett. Ezenkívül itt elérhető a két előző szinttel való kommunikáció is, amely lehetővé teszi a szükséges információk sikeres összegyűjtését.

Ebben a szakaszban HMI, SCADA használatos. Az első egy ember-gép interfész, melynek segítségével a diszpécser figyelemmel kísérheti a technológiai műveletek előrehaladását a létesítményben. Ide tartoznak a különféle monitorok vagy grafikus panelek, amelyeket leggyakrabban automatizálási szekrényekre szerelnek fel, és csak az objektumról és a folyamat előrehaladásáról szóló információk megjelenítésére szolgálnak. Az automatizálási berendezések és a vezérlőrendszer vezérlésére SCADA rendszer működik, amely magában foglalja a felügyeleti ellenőrzés meglétét és az adatgyűjtés lehetőségét. Egyszerűen fogalmazva, ez a hálózat lehetővé teszi a diszpécserek számítógépére konfigurálható és telepíthető szoftverek telepítését.

A PLC által a középső szinten gyűjtött összes legfontosabb adat összegyűjtése, archiválása és megjelenítése ezzel a rendszerrel történik. Pontosan itt rejlik az automatizálás alapja, mivel a SCADA nem csak információt tud fogadni, hanem összehasonlítja is a kezelő által bevitttel. Ha bármely paraméterben eltérés van a beállított értéktől, a rendszer riasztással értesíti erről a felhasználót. NéhányA rendszerek nem csak vezérelhetik, hanem automatikusan megváltoztathatják az értékeket annak érdekében, hogy olyan értéket adjanak vissza, amely túllépte a meghatározott határokat.

Automatizálási eszközök

A személyzeti menedzsment automatizálási rendszere, a technológiai folyamat az automatizálás technikai eszközeinek, vagy TCA-nak a költségére valósul meg. Más szóval, ezek olyan eszközök, amelyek vagy önmagukban technikai eszközként szolgálhatnak, és bármilyen tevékenységet végezhetnek, vagy egy hardver-szoftver komplexum részét képezhetik.

A TCA leggyakrabban egy automatizálási rendszer alapeleme. Ide tartozik minden olyan berendezés, amely információt rögzít, feldolgoz, továbbít. Az ilyen eszközök segítségével lehetőség nyílik a gyártási folyamat automatizált aspektusainak vezérlésére, beállítására és monitorozására. Vannak TCA-k, amelyek bizonyos paramétereket szabályoznak. Ezek lehetnek nyomás-, hőmérséklet-, szintérzékelők, kapacitív érzékelők, lézeres érzékelők stb. Ezután következnek az információs TSA-k, amelyek fő feladata az érzékelőktől kapott információk továbbítása. Más szavakkal, ez a kapcsolat az alsó szint és a magasabb szintű vezérlőberendezés között.

A vezérlőberendezés képes teljesen vagy részben leállítani a gyártási folyamatot, amíg a leállás okát meg nem szüntetik. Ezenkívül egyes fejlett rendszerek saját maguk is el tudják végezni a hibaelhárítást. Ebben az esetben öngyógyító kontroll- és irányítási rendszerekre utalnak.