Automatizacija nadzornih sistemov: nivoji, orodja, funkcije in aplikacije

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Avtomatizacija nadzornih sistemov (ACS) je informacijski sistem, ki je zasnovan za avtomatizirano izvajanje procesov vodenja. Treba je opozoriti, da bi morala biti uvedba takšne tehnologije utemeljena s tehničnega in ekonomskega vidika. Najpogosteje namestitev takšnega sistema omogoča zmanjšanje števila delovnega osebja, povečanje učinkovitosti upravljanja in izboljšanje kakovosti objekta.

Zahteve za ACS

Za avtomatizacijo nadzornega sistema obstaja nekaj zahtev.

Najprej je zelo pomembno, da so vsi elementi med seboj povezani in imajo tudi povezavo z avtomatiziranim sistemom, ki je povezan z avtomatiziranim nadzornim sistemom. Poleg tega je pri tem zelo pomembno, da ima sistem možnost širitve, razvoja in posodobitve. To se naredi s pričakovanjem, da se bo podjetje v prihodnosti razvijalo in bo potreben bolj posodobljen sistem.

Drugi, a nenazadnje, sistem avtomatizacije nadzoramora imeti zadostno stopnjo zanesljivosti. Z drugimi besedami, mora biti pri delu s prvotno nastavljenimi parametri 100% varen. Druga pomembna zahteva je prilagodljivost. Sistem mora biti konfiguriran tako, da se lahko spreminja glede na spreminjanje parametrov. Vendar je treba pri tem povedati, da se obseg sprememb razpravlja vnaprej, pred namestitvijo avtomatiziranega krmilnega sistema, zato se te meje sprememb vnesejo v sistem vnaprej.

Sistem avtomatizacije nadzora bi moral zagotavljati možnost nadzora nad njegovim delom. Poleg tega je zelo pomembno, da lahko sistem v primeru okvare diagnosticira in navede kraj, vrsto in vzrok določene težave. Zadnja pomembna zahteva za avtomatiziran nadzorni sistem je zaščita pred napačnimi dejanji osebja. V primeru nenamernih ali namernih sprememb parametrov, ki lahko privedejo objekt v kritično stanje, je treba nadzorni sistem zaščititi. To pravilo velja tudi v primeru, če informacije nekje uhajajo.

Deli ACS. Funkcionalno

Trenutno lahko vsak informacijski sistem, vključno s sistemom avtomatizacije vodenja podjetja, pogojno razdelimo na dve komponenti. Prvi je funkcionalen, drugi zagotavlja. Prvi del je odgovoren za vidik dejanj, v katerih nastaja vsak posamezen sistem. Kombinacija teh posameznih nalog ustvarja funkcionalni del celotnega sistema.

Naprej morate biti pozorni na dejstvo, da mora vsak avtomatiziran nadzorni sistem delovatinaslednji koraki:

• zbrati, obdelati in analizirati mora vse informacije, povezane s stanjem predmeta;
• sistem mora biti sposoben razviti metode nadzora, ko se pojavi potreba;
• Avtomatiziran nadzorni sistem mora biti sposoben tudi prenašati kontrolna dejanja do izvršilnih elementov, kot tudi prenos podatkov operaterju za nadzor;
• izvedba in nadzor razvitih kontrolnih akcij je prav tako v pristojnosti nadzornega sistema.

Zagotavljanje dela avtomatiziranega nadzornega sistema. Informacijski del

Drugi velik del je zagotavljanje. Je nekoliko bolj zapletena in je pogojno razdeljena na več manjših izvajalskih skupin, ki vključujejo naslednje sklope:

• programsko-matematični;
• informativni;
• tehnična;
• metodološko in organizacijsko;
• lingvistični;
• osebje.

Delovanje sistema avtomatizacije vodenja podjetja oziroma njegovega podpornega dela temelji na dejstvu, da zbira popolne informacije o objektu. Na podlagi prejetih informacij, ki vključujejo podatke o kodiranju, metodah naslavljanja, formatih podatkov itd., bo ACS deloval. Morate razumeti, da velika količina informacij zahteva prostor za shranjevanje. Zaradi tega se vsi prejeti podatki zbirajo v velikih bazah podatkov, ki se nato shranijo na strojni medij.

Tukaj je pomembno razumeti, da je za shranjevanje vseh informacij od začetka dela do danesNemogoče, ker ga je preveč. Zato se vsi shranjeni podatki prepišejo na medij z določeno frekvenco, ki je potrebna za normalno delovanje objekta. Poleg tega ima vsak tak sistem za avtomatizacijo procesov nekakšno shranjevanje varnostnih kopij podatkov. Namenjeno je obnovitvi izgube podatkov, če katera koli naprava odpove.

Matematični del

Takoj je treba omeniti, da je danes najpomembnejši v vsakem sistemu upravljanja. Programski del te vrste vključuje vso programsko opremo, ki izvaja vse naloge, dodeljene sistemu, in zagotavlja normalno delovanje celotnega kompleksa tehničnih sredstev, ki se uporabljajo v tem podjetju. Matematični del je celota vseh matematičnih formul, modelov, algoritmov, ki se uporabljajo pri delovanju informacijskega sistema.

Programska oprema nadzornega sistema avtomatizacije procesov mora v celoti zadovoljiti delovanje vseh funkcij, ki se zahtevajo od objekta avtomatizacije. Pri tem je pomembno omeniti, da se vse te funkcije izvajajo z uporabo računalniških orodij. Obstaja več posebnih lastnosti, ki jih mora izpolnjevati programski del ACS:

1. Funkcionalna zadostnost. To pomeni, da mora biti sistem popoln.
2. Pomembno je, da sistem ni samo zanesljiv, ampak ima tudi lastnostsamozdravljenje, kot tudi ugotoviti vzrok okvare.
3. Sistem se mora prilagoditi spreminjajočim se parametrom objekta.
4. Mogoče bi bilo spremeniti, če je potrebno.
5. Modularnost konstrukcije, pa tudi enostavna uporaba, sta prav tako pomembni sestavni deli sistema.

Tehnični odsek

Tu je vse precej preprosto. Tehnična podpora vključuje razpoložljivost vseh tehničnih sredstev, ki so potrebna za zagotavljanje največje funkcionalnosti avtomatiziranega krmilnega sistema. Na to področje najbolj vpliva razvoj računalniške tehnologije in računalniške tehnologije. Zahvaljujoč razvoju teh dveh področij postaja raznolikost tehničnih merilnih instrumentov vse širša, sami po sebi pa lahko rešujejo vedno širši nabor problemov.

Trenutno lahko sisteme in tehnična sredstva avtomatizacije in krmiljenja razdelimo v dve veliki skupini. Prva skupina so komunikacijska sredstva, druga pa sredstva organizacijske tehnologije.

Tukaj je treba razumeti, da se tehnična sredstva avtomatizacije uporabljajo na vseh stopnjah delovanja avtomatiziranega krmilnega sistema, od fiksiranja parametrov do njihovega shranjevanja, in tudi z njihovo pomočjo je mogoče povezati celoten nadzorni sistem v enotno omrežje. Če govorimo ločeno o komunikacijskih sredstvih, potem igrajo najprej vlogo prenašalcev informacij z ene naprave na drugo. V nekaterih redkih primerih delujejo skupaj z računalniki. Organizacijska tehnologija je naprava, ki omogočaizvajati različne operacije s predhodno pridobljenimi informacijami.

Precej pomembno pravilo je, da je treba vsako tehnično sredstvo avtomatiziranega krmilnega sistema v primeru okvare brez težav zamenjati s podobnim, ne da bi ga bilo treba ponovno konfigurirati.

metodološki in organizacijski del sistema

Načrtovanje sistema za avtomatizacijo krmiljenja pomeni prisotnost takšnega oddelka, kot sta metodološki in organizacijski. Ta veja avtomatiziranega krmilnega sistema je skupek metod, orodij in nekaterih posebnih dokumentov, ki določajo postopke delovanja ne samo za sistem sam, temveč tudi za osebje, ki ga vzdržuje. Poleg tega obstajajo tudi dokumenti, ki sistematizirajo postopek za delo osebja pri medsebojni interakciji. Sem sodijo tudi nekatere metode, zaradi katerih se osebje usposobi za delo z določenim informacijskim sistemom. Z drugimi besedami, to je del, ki ne vpliva samo na sistem sam, ampak tudi na človeški faktor.

Glavni namen tega razdelka je ohraniti sistem v delovanju in omogočiti njegov nadaljnji razvoj, če je potrebno. Dodati lahko, da ta razdelek vsebuje navodila, ki se nanašajo na to, kaj mora osebje storiti med delovanjem ACS, da ohrani njegovo normalno delovanje. Prav tako shranjuje datoteke, ki vsebujejo informacije o tem, kaj je treba storiti, če sistem preide v način v sili ali preprosto ne deluje, kot bi moral.

Lingvistika

Zadnji del podpornega dela ACS je jezikovni. Seveda je ta sistem jezikovni niz. To vključuje jezike komunikacije osebja, ki servisira sistem avtomatizacije vodenja proizvodnje, pa tudi njegovih uporabnikov s takšnimi deli sistema, kot so tehnični, informacijski in programsko-matematični. Obstajajo tudi prepisi vseh izrazov in definicij, ki jih je ACS uporabljal med svojim delom.

Med delovanjem je zelo pomembno, da lahko operaterji pravočasno in priročno komunicirajo z nadzornim sistemom. Zaradi jezikovne podpore je dosežena zahtevana priročnost, nedvoumnost in stabilnost te komunikacije. Dodati je treba le, da je tukaj nujna tehnična sredstva, ki bodo odpravljala morebitne napake med komunikacijo med uporabnikom in sistemom avtomatizacije. Do danes obstajata dva različna pristopa k delu z ACS.

Prvi način, na katerega se izvaja proces upravljanja avtomatizacije, je namestitev in uporaba računalniške tehnologije. Ta orodja bodo uporabljena samo za poenostavitev nekaterih operacij, ki se pojavijo pri delu z dokumenti. Do danes se ta metoda šteje za neučinkovito, saj vam ne omogoča v celoti sprostiti potenciala trenutne ravni računalniške tehnologije.

Druga metoda se bistveno razlikuje od prve in je v tem, da podjetje ustvari integriran sistem avtomatizacije upravljanjapredmeti. V tem primeru se na tehnika ne prenese samo upravljanje z dokumenti, temveč tudi baze podatkov, ekspertni sistemi, komunikacijska orodja in številne druge funkcije.

Nižja in srednja raven ACS

Vsak današnji sistem za nadzor procesa lahko pogojno razdelimo na več nivojev. Avtomatizacija nadzornega sistema ima trenutno tri takšne ravni.

Spodnji nivo so senzorji, pa tudi merilne naprave, ki nadzorujejo nadzorovane karakteristike. Sem spadajo tudi aktuatorji, od katerih je odvisna vrednost lastnosti. Na tej ravni se izvaja le minimalno krmiljenje, ki je sestavljeno iz ujemanja signala iz senzorja z vhodom krmilne naprave. Obstaja tudi izmenjava signalov, ki jih ustvarijo te naprave z aktuatorji.

Naslednja srednja raven je upravljanje opreme. Z drugimi besedami, na tem krmilnem koraku se nahajajo programirljivi logični krmilniki. Ti PLC-ji so sposobni sprejemati signale iz merilne opreme in senzorjev, ki spremljajo stanje procesa. V skladu s prejetimi informacijami in podatki, ki jih nastavi uporabnik, PLC generira krmilni signal, ki se z jasnim ukazom prenese na aktuator.

Najvišja raven

Avtomatizacija krmiljenja v tehničnih sistemih ima tudi tretjo, višjoravni. Takšna oprema so operaterske in dispečerske postaje, omrežna oprema, industrijski strežniki. Na tej stopnji oseba izvaja popoln nadzor nad potekom tehnoloških operacij v objektu. Poleg tega je tukaj zagotovljena tudi komunikacija z dvema prejšnjima nivojema, kar vam omogoča uspešno zbiranje vseh potrebnih informacij.

Na tej stopnji se uporablja HMI, SCADA. Prvi je vmesnik človek-stroj, s pomočjo katerega lahko dispečer spremlja potek tehnoloških operacij na objektu. Sem sodijo različni monitorji ali grafične plošče, ki se najpogosteje vgrajujejo na avtomatske omare in so namenjene zgolj prikazu informacij o objektu in poteku procesa. Za nadzor opreme za avtomatizacijo in nadzornega sistema obstaja sistem SCADA, ki pomeni prisotnost nadzornega nadzora in možnost zbiranja podatkov. Preprosto povedano, to omrežje vam omogoča namestitev programske opreme, ki jo je mogoče konfigurirati in namestiti v računalnike dispečerjev.

Vsi najpomembnejši podatki, ki jih PLC zbira na srednji ravni, se zbirajo, arhivirajo in vizualizirajo s tem sistemom. Osnova avtomatizacije je ravno tu, saj je SCADA sposobna ne le sprejemati informacij, ampak jih tudi primerjati s tistimi, ki jih je vnesel operater. Če pride do odstopanja katerega koli parametra od nastavljene vrednosti, sistem o tem obvesti uporabnika z alarmom. nekajsistemi imajo možnost ne samo nadzora, temveč tudi samodejno spreminjanje vseh vrednosti, da bi vrnili vrednost, ki je presegla določene meje.

Orodja za avtomatizacijo

Sistem avtomatizacije upravljanja s kadri, tehnološki proces se izvaja na račun tehničnih sredstev avtomatizacije ali TCA. Z drugimi besedami, to so naprave, ki so lahko bodisi tehnično orodje same po sebi in izvajajo katero koli dejavnost, bodisi so del strojno-programskega kompleksa.

Najpogosteje je TCA osnovni element sistema avtomatizacije. Sem spada vso opremo, ki zajema, obdeluje, prenaša informacije. S pomočjo tovrstnih orodij je mogoče nadzorovati, prilagajati in spremljati avtomatizirane vidike proizvodnega procesa. Obstajajo TCA, ki nadzorujejo nekatere parametre. To so lahko senzorji tlaka, temperature, nivoja, kapacitivni senzorji, laserski senzorji itd. Sledijo informacijski TSA, katerih glavna naloga je prenos informacij, prejetih od senzorjev. Z drugimi besedami, to je povezava med nižjo in višjo kontrolno opremo.

Nadzorna oprema ima možnost, da v celoti ali delno ustavi proizvodni proces, dokler ni odpravljen vzrok zaustavitve. Poleg tega lahko nekateri napredni sistemi sami odpravljajo težave. V tem primeru se nanašajo na sisteme nadzora in upravljanja s samozdravljenjem.