Automatizacija kontrolnih sistema: nivoi, alati, karakteristike i aplikacije

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Automatizacija upravljačkih sistema (ACS) je informacioni sistem koji je dizajniran za automatizovanu implementaciju procesa upravljanja. Treba napomenuti da bi uvođenje takve tehnologije trebalo biti opravdano sa tehničkog i ekonomskog stanovišta. Ugradnja ovakvog sistema najčešće omogućava smanjenje broja radnog osoblja, povećanje efikasnosti upravljanja i poboljšanje kvaliteta objekta.

Zahtjevi za ACS

Postoje neki zahtjevi za automatizaciju kontrolnog sistema.

Prvo, veoma je važno da svi elementi mogu biti međusobno povezani, a takođe i da imaju vezu sa automatizovanim sistemom koji je povezan sa automatizovanim sistemom upravljanja. Osim toga, ovdje je veoma važno da sistem ima mogućnost proširenja, razvoja i modernizacije. Ovo se radi sa očekivanjem da će se u budućnosti preduzeće razvijati i da će biti potreban moderniji sistem.

Drugi, ali ne i najmanje važan, sistem automatizacije upravljanjamora imati dovoljan stepen pouzdanosti. Drugim riječima, mora biti 100% siguran kada se radi sa inicijalno postavljenim parametrima. Drugi važan uslov je prilagodljivost. Sistem mora biti konfigurisan na takav način da se može mijenjati u odnosu na promjenjive parametre. Međutim, ovdje treba reći da se o opsegu promjena razgovara unaprijed, prije ugradnje automatizovanog sistema upravljanja, te se stoga ovi limiti promjena unose u sistem unaprijed.

Sistem automatizacije upravljanja treba da obezbedi mogućnost kontrole njegovog rada. Osim toga, veoma je važno da u slučaju kvara sistem može dijagnosticirati i ukazati na mjesto, vrstu i uzrok određenog problema. Posljednji važan zahtjev za automatizirani sistem upravljanja je zaštita od pogrešnih radnji osoblja. U slučaju slučajnih ili namjernih promjena parametara koje mogu dovesti objekt u kritično stanje, upravljački sistem mora biti zaštićen. Ovo pravilo se također primjenjuje u slučaju da informacije negdje procure.

Dijelovi ACS-a. Funkcionalno

Trenutno, svaki informacioni sistem, uključujući sistem automatizacije upravljanja preduzećem, može se uslovno podeliti na dve komponente. Prvi je funkcionalan, drugi pruža. Prvi dio je odgovoran za aspekt djelovanja u kojem se kreira svaki pojedinačni sistem. Kombinacija ovih pojedinačnih zadataka stvara funkcionalni dio cjelokupnog sistema.

Dalje, morate obratiti pažnju na činjenicu da svaki automatizirani kontrolni sistem morasljedeći koraci:

• mora prikupiti, obraditi i analizirati sve informacije vezane za stanje objekta;
• sistem mora biti u stanju da razvije metode kontrole kada se ukaže potreba;
• Automatizovani kontrolni sistem takođe mora biti u stanju da prenese kontrolne radnje na izvršne elemente, kao i da prenese podatke operateru radi kontrole;
• implementacija i kontrola razvijenih kontrolnih radnji takođe leži u sistemu upravljanja.

Obezbeđivanje dela automatizovanog sistema upravljanja. Informativni dio

Drugi veliki dio je pružanje. Nešto je složeniji, a uslovno je podijeljen u nekoliko manjih izvođačkih grupa koje uključuju sljedeće sekcije:

• programsko-matematički;
• informativni;
• tehnički;
• metodološki i organizacioni;
• linguistic;
• osoblje.

Rad sistema automatizacije upravljanja preduzećem, odnosno njegovog pratećeg dijela, zasniva se na činjenici da prikuplja potpune informacije o objektu. Na osnovu primljenih informacija, koje uključuju podatke o kodiranju, metodama adresiranja, formatima podataka, itd., ACS će raditi. Morate shvatiti da velika količina informacija zahtijeva prostor za pohranu. Iz tog razloga, svi primljeni podaci se prikupljaju u velike baze podataka, koje se naknadno pohranjuju na mašinski medij.

Ovdje je važno razumjeti da se sve informacije pohranjuju od početka rada do danasNemoguće jer ga ima previše. Stoga se svi pohranjeni podaci prepisuju na medij sa određenom frekvencijom, koja je neophodna za normalan rad objekta. Osim toga, svaki takav sistem automatizacije procesa ima neku vrstu sigurnosne kopije podataka. Namijenjen je da može oporaviti gubitak informacija ako bilo koji uređaj pokvari.

Matematički dio

Odmah treba napomenuti da je on najvažniji u svakom sistemu upravljanja danas. Softverski dio ovog tipa uključuje bilo koji softver koji obavlja sve zadatke koji su dodijeljeni sistemu, a također osigurava normalan rad cjelokupnog kompleksa tehničkih sredstava koja se koriste u ovom preduzeću. Matematički dio je ukupnost svih matematičkih formula, modela, algoritama koji se koriste u radu informacionog sistema.

Softver sistema upravljanja procesnom automatizacijom mora u potpunosti zadovoljiti performanse svih funkcija koje se traže od objekta automatizacije. Ovdje je važno napomenuti da se sve ove funkcije implementiraju pomoću računalnih alata. Postoji nekoliko specifičnih svojstava koje softverski dio ACS-a mora zadovoljiti:

1. Funkcionalna dovoljnost. To jest, sistem mora biti kompletan.
2. Važno je da sistem nije samo pouzdan, već i da ima svojstvasamoizlječenje, kao i utvrđivanje uzroka sloma.
3. Sistem se mora prilagoditi promjenjivim parametrima objekta.
4. Trebalo bi biti moguće modificirati ako je potrebno.
5. Modularnost konstrukcije, kao i jednostavnost upotrebe, takođe su važne komponente sistema.

Tehnička sekcija

Ovdje je sve prilično jednostavno. Tehnička podrška uključuje dostupnost svih tehničkih sredstava koja su neophodna za obezbeđivanje maksimalne funkcionalnosti automatizovanog sistema upravljanja. Ovaj dio je najviše pogođen razvojem računarske tehnologije i računarske tehnologije. Zahvaljujući razvoju ova dva područja, asortiman tehničkih mjernih instrumenata postaje sve širi, a oni sami po sebi mogu rješavati sve širi spektar problema.

Trenutno se sistemi i tehnička sredstva automatizacije i upravljanja mogu podijeliti u dvije velike grupe. Prva grupa su sredstva komunikacije, a druga sredstva organizacijske tehnologije.

Ovdje je potrebno razumjeti da se tehnička sredstva automatizacije koriste u svim fazama rada automatizovanog upravljačkog sistema, od fiksiranja parametara do njihovog skladištenja, a takođe je uz njihovu pomoć moguće povezati cijeli sistem upravljanja u jednu mrežu. Ako govorimo odvojeno o sredstvima komunikacije, onda oni, prije svega, igraju ulogu prenosilaca informacija s jednog uređaja na drugi. U nekim rijetkim slučajevima rade zajedno sa računarima. Organizaciona tehnologija je uređaj koji omogućavaizvršiti razne operacije sa prethodno dobijenim informacijama.

Prilično važno pravilo je da svako tehničko sredstvo automatizovanog upravljačkog sistema, u slučaju kvara, treba bez problema zameniti sličnim, bez potrebe da ga ponovo konfigurišete.

Metodološki i organizacioni dio sistema

Projektovanje sistema za automatizaciju upravljanja podrazumeva prisustvo takvog odeljka kao što je metodološki i organizacioni. Ova grana automatizovanog sistema upravljanja je skup metoda, alata i nekih posebnih dokumenata koji uspostavljaju radnu proceduru ne samo za sam sistem, već i za osoblje koje ga održava. Osim toga, postoje i dokumenti koji sistematiziraju proceduru za rad osoblja u međusobnoj interakciji. Ovo uključuje i neke metode, zahvaljujući kojima se osoblje obučava za rad sa određenim informacionim sistemom. Drugim riječima, ovo je dio koji ne utiče samo na sam sistem, već i na ljudski faktor.

Glavna svrha ovog odeljka je da održi sistem u funkciji, kao i da omogući da se dalje razvija ako je potrebno. Može se dodati da ovaj odeljak sadrži uputstva koja se odnose na to šta osoblje treba da uradi tokom rada ACS-a da bi održalo njegovo normalno funkcionisanje. Takođe pohranjuje datoteke koje sadrže informacije o tome šta treba učiniti ako sistem pređe u hitni način rada ili jednostavno ne funkcionira kako bi trebao.

Lingvistika

Posljednji dio pratećeg dijela ACS-a je lingvistički. Naravno, ovaj sistem je skup jezika. Ovo uključuje jezike komunikacije osoblja koje opslužuje sistem automatizacije upravljanja proizvodnjom, kao i njegovih korisnika sa delovima samog sistema kao što su tehnički, informacioni i programsko-matematički. Tu su i transkripti svih termina i definicija koje je ACS koristio tokom svog rada.

Tokom rada, veoma je važno da operateri mogu blagovremeno i pogodno komunicirati sa kontrolnim sistemom. Zahvaljujući lingvističkoj podršci postiže se potrebna pogodnost, jednoznačnost i stabilnost ove komunikacije. Potrebno je samo dodati da je ovdje potrebno imati tehnička sredstva koja će ispraviti greške, ako ih ima, u komunikaciji između korisnika i sistema automatizacije. Do danas postoje dva različita pristupa radu sa ACS-om.

Prvi način na koji se sprovodi proces upravljanja automatizacijom je instalacija i upotreba računarske tehnologije. Ovi alati će se koristiti samo za pojednostavljenje nekih operacija koje se javljaju pri radu sa dokumentima. Do danas se ova metoda smatra neefikasnom, jer vam ne dozvoljava da u potpunosti otključate potencijal trenutnog nivoa kompjuterske tehnologije.

Druga metoda se suštinski razlikuje od prve i leži u činjenici da preduzeće kreira integrisani sistem automatizacije upravljanjaobjekata. U ovom slučaju, ne samo upravljanje dokumentima se prenosi na tehničara, već i baze podataka, ekspertni sistemi, komunikacijski alati, kao i mnoge druge funkcije.

Niži i srednji nivo ACS

Svaki sistem upravljanja procesom danas se može uslovno podeliti na nekoliko nivoa. Automatizacija sistema upravljanja trenutno ima tri takva nivoa.

Donji nivo su senzori, kao i merni uređaji koji kontrolišu kontrolisane karakteristike. Osim toga, ovo uključuje i aktuatore, od kojih ovisi vrijednost karakteristika. Na ovom nivou se provodi samo minimalna kontrola, koja se sastoji u usklađivanju signala sa senzora sa ulazom kontrolnog uređaja. Postoji i razmjena signala koje generiraju ovi uređaji sa aktuatorima.

Sljedeći srednji nivo je upravljanje opremom. Drugim riječima, programabilni logički kontroleri nalaze se na ovom kontrolnom koraku. Ovi PLC-ovi su sposobni da primaju signale od mjerne opreme kao i od senzora koji prate stanje procesa. U skladu sa primljenim informacijama, kao i podacima koje postavlja korisnik, PLC generiše kontrolni signal koji se jasnom komandom prenosi na aktuator.

Najviši nivo

Automatizacija upravljanja u tehničkim sistemima ima i treći, višinivo. Takva oprema su operaterske i dispečerske stanice, mrežna oprema, industrijski serveri. Upravo u ovoj fazi potpunu kontrolu nad tokom tehnoloških operacija na objektu ostvaruje osoba. Osim toga, ovdje je omogućena i komunikacija sa dva prethodna nivoa, što vam omogućava da uspješno prikupite sve potrebne informacije.

U ovoj fazi se koristi HMI, SCADA. Prvi je interfejs čovek-mašina, uz pomoć kojeg je dispečer u mogućnosti da prati tok tehnoloških operacija u objektu. Tu spadaju različiti monitori ili grafički paneli, koji se najčešće postavljaju na ormare za automatizaciju i namijenjeni su samo za prikaz informacija o objektu i toku procesa. Za upravljanje opremom za automatizaciju i upravljačkim sistemom postoji SCADA sistem, koji podrazumijeva prisustvo nadzorne kontrole i mogućnost prikupljanja podataka. Jednostavno rečeno, ova mreža vam omogućava da instalirate softver koji se može konfigurisati i instalirati na računarima dispečera.

Svi najvažniji podaci koje PLC prikuplja na srednjem nivou prikupljaju se, arhiviraju i vizualiziraju pomoću ovog sistema. Osnova automatizacije leži upravo u tome, jer SCADA može ne samo da prima informacije, već i da ih uporedi sa onom koju je uneo operater. Ukoliko dođe do odstupanja nekog parametra od zadate vrijednosti, sistem o tome obavještava korisnika alarmom. Nekisistemi imaju mogućnost ne samo kontrole, već i automatske promjene bilo koje vrijednosti kako bi vratili vrijednost koja je prešla utvrđene granice.

Alati za automatizaciju

Sistem automatizacije upravljanja kadrovima, tehnološki proces se odvija na račun tehničkih sredstava automatizacije, odnosno TCA. Drugim riječima, to su uređaji koji sami po sebi mogu biti tehničko sredstvo i obavljati bilo koju aktivnost ili biti dio hardversko-softverskog kompleksa.

TCA je najčešće osnovni element sistema automatizacije. Ovo uključuje svu opremu koja hvata, obrađuje, prenosi informacije. Uz pomoć ovakvih alata moguće je kontrolirati, prilagođavati i pratiti automatizirane aspekte proizvodnog procesa. Postoje TCA-ovi koji kontroliraju neke parametre. To mogu biti senzori pritiska, temperature, nivoa, kapacitivni senzori, laserski senzori, itd. Slijede informacijski TSA-i, čiji je glavni zadatak prijenos informacija primljenih od senzora. Drugim riječima, to je veza između kontrolne opreme nižeg i višeg nivoa.

Upravljačka oprema ima mogućnost da potpuno ili djelimično zaustavi proizvodni proces sve dok se ne otkloni uzrok zaustavljanja. Takođe, neki napredni sistemi mogu sami da rešavaju probleme. U ovom slučaju, oni se odnose na sisteme kontrole i upravljanja samoizlječenjem.