Automatizace řídicích systémů: úrovně, nástroje, funkce a aplikace

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Automatizace řídicích systémů (ACS) je informační systém, který je určen pro automatizovanou implementaci řídicích procesů. Je třeba poznamenat, že zavedení takové technologie by mělo být odůvodněné z technického a ekonomického hlediska. Instalace takového systému nejčastěji umožňuje snížit počet pracujících, zvýšit efektivitu řízení a zlepšit kvalitu zařízení.

Požadavky na ACS

Existují určité požadavky na automatizaci řídicího systému.

Za prvé je velmi důležité, aby všechny prvky mohly být vzájemně propojeny a také aby byly propojeny s automatizovaným systémem, který je napojen na automatizovaný řídicí systém. Zde je navíc velmi důležité, aby měl systém možnost rozšíření, rozvoje a modernizace. Děje se tak s očekáváním, že v budoucnu se podnik bude rozvíjet a bude potřeba modernizovanější systém.

Za druhé, ale v neposlední řadě, systém automatizace řízenímusí mít dostatečnou míru spolehlivosti. Jinými slovy, při práci s původně nastavenými parametry musí být 100% bezpečný. Dalším důležitým požadavkem je přizpůsobivost. Systém musí být nakonfigurován tak, aby se mohl měnit při změně parametrů. Zde je však třeba říci, že rozsah změn je projednán předem, před instalací systému automatizovaného řízení, a proto jsou tyto limity změn do systému zadávány předem.

Systém automatizace řízení by měl poskytovat schopnost řídit svou práci. Kromě toho je velmi důležité, aby systém v případě poruchy dokázal diagnostikovat a indikovat místo, typ a příčinu konkrétního problému. Posledním důležitým požadavkem na automatizovaný řídicí systém je ochrana před nesprávným jednáním personálu. V případě náhodných nebo úmyslných změn parametrů, které mohou vést objekt do kritického stavu, musí být řídicí systém chráněn. Toto pravidlo platí i pro případ úniku informací.

Součásti ACS. Funkční

V současné době lze jakýkoli informační systém, včetně systému automatizace řízení podniku, podmíněně rozdělit na dvě složky. První je funkční, druhý poskytuje. První část je zodpovědná za aspekt akcí, ve kterých je každý jednotlivý systém vytvořen. Kombinace těchto jednotlivých úkolů vytváří funkční součást celkového systému.

Dále musíte věnovat pozornost skutečnosti, že jakýkoli automatizovaný řídicí systém musí fungovatnásledující kroky:

• musí shromažďovat, zpracovávat a analyzovat všechny informace související se stavem objektu;
• systém musí být schopen vyvinout kontrolní metody, když to bude potřeba;
• Automatizovaný řídicí systém musí být také schopen přenášet řídicí akce na výkonné prvky a rovněž přenášet data k ovládání operátorovi;
• implementace a kontrola vyvinutých kontrolních akcí také spočívá na kontrolním systému.

Poskytování části automatizovaného řídicího systému. Informační část

Druhou velkou částí je poskytování. Je poněkud složitější a je podmíněně rozdělena do několika menších vystupujících skupin, které zahrnují následující sekce:

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

Fungování systému automatizace řízení podniku, respektive jeho podpůrné části, je založeno na tom, že shromažďuje kompletní informace o objektu. Na základě přijatých informací, které zahrnují data o kódování, metodách adresování, datových formátech atd., bude ACS fungovat. Musíte pochopit, že velké množství informací vyžaduje úložný prostor. Z tohoto důvodu jsou všechna přijatá data shromažďována ve velkých databázích, které jsou následně ukládány na strojová média.

Tady je důležité pochopit, že ukládat všechny informace od začátku práce až do dnešního dneNemožné, protože je toho příliš mnoho. Proto jsou všechna uložená data přepisována na média s určitou frekvencí, která je nezbytná pro běžný provoz objektu. Každý takový systém automatizace procesů má navíc nějaký druh záložního úložiště dat. Je určen k tomu, aby bylo možné obnovit ztrátu informací v případě selhání jakéhokoli zařízení.

Matematická část

Je třeba hned poznamenat, že je to nejdůležitější v každém dnešním systému řízení. Softwarová část tohoto typu zahrnuje jakýkoli software, který provádí všechny úkoly přiřazené systému a také zajišťuje normální provoz celého komplexu technických prostředků používaných v tomto podniku. Matematická část je souhrn všech matematických vzorců, modelů, algoritmů používaných při provozu informačního systému.

Software řídicího systému automatizace procesů musí plně splňovat výkon všech funkcí, které jsou od objektu automatizace vyžadovány. Zde je důležité poznamenat, že všechny tyto funkce jsou implementovány pomocí výpočetních nástrojů. Existuje několik specifických vlastností, které musí softwarová část ACS splňovat:

1. Funkční dostatek. To znamená, že systém musí být kompletní.
2. Je důležité, aby systém byl nejen spolehlivý, ale měl také vlastnostisamoléčení a také určit příčinu poruchy.
3. Systém se musí přizpůsobit měnícím se parametrům objektu.
4. V případě potřeby by mělo být možné upravit.
5. Modularita konstrukce a snadné použití jsou také důležité součásti systému.

Technická sekce

Tady je všechno docela jednoduché. Technická podpora zahrnuje dostupnost všech technických prostředků, které jsou nezbytné pro zajištění maximální funkčnosti automatizovaného řídicího systému. Tento úsek je nejvíce ovlivněn rozvojem výpočetní techniky a výpočetní techniky. Díky rozvoji těchto dvou oblastí se rozmanitost technických měřicích přístrojů rozšiřuje a samy o sobě jsou schopny řešit stále širší spektrum problémů.

V současné době lze systémy a technické prostředky automatizace a řízení rozdělit do dvou velkých skupin. První skupinou jsou prostředky komunikace a druhou jsou prostředky organizační technologie.

Zde je nutné pochopit, že technické prostředky automatizace se používají ve všech fázích provozu automatizovaného řídicího systému, od fixace parametrů až po jejich uložení, a také s jejich pomocí je možné připojit celý řídicí systém do jediné sítě. Pokud mluvíme samostatně o komunikačních prostředcích, pak především hrají roli přenašečů informací z jednoho zařízení do druhého. V některých vzácných případech spolupracují s počítači. Organizační technologie je zařízení, které umožňujeprovádět různé operace s dříve získanými informacemi.

Poměrně důležitým pravidlem je, že jakékoli technické prostředky automatizovaného řídicího systému by měly být v případě poruchy bez problémů vyměněny za podobné, bez nutnosti přestavování.

Metodická a organizační část systému

Navrhování systému automatizace řízení předpokládá přítomnost takové sekce, jako je metodická a organizační. Tato větev automatizovaného řídicího systému je souborem metod, nástrojů a některých speciálních dokumentů, které stanovují provozní postup nejen pro samotný systém, ale i pro personál, který jej udržuje. Kromě toho existují také dokumenty, které systematizují postup práce personálu při vzájemné interakci. Patří sem i některé metody, jejichž výsledkem je školení personálu pro práci s konkrétním informačním systémem. Jinými slovy, toto je část, která ovlivňuje nejen samotný systém, ale také lidský faktor.

Hlavním účelem této části je udržovat systém v chodu a v případě potřeby jej dále rozvíjet. Je možné dodat, že tato část obsahuje pokyny, které se týkají toho, co musí personál dělat během provozu ACS, aby udržoval jeho normální fungování. Ukládá také soubory, které nesou informace o tom, co je třeba udělat, pokud systém přejde do nouzového režimu nebo prostě nefunguje tak, jak by měl.

Lingvistika

Poslední sekce podpůrné části ACS je lingvistická. Tento systém je přirozeně jazykovou sadou. To zahrnuje komunikační jazyky personálu, který obsluhuje systém automatizace řízení výroby, i jeho uživatelů s takovými částmi samotného systému, jako jsou technické, informační a programově-matematické. Existují také přepisy všech termínů a definic používaných ACS během své práce.

Během provozu je velmi důležité, aby obsluha mohla komunikovat s řídicím systémem včas a pohodlně. Právě díky jazykové podpoře je dosaženo požadované pohodlnosti, jednoznačnosti a stability této komunikace. Nutno pouze dodat, že zde je nutné mít technické prostředky, které opraví případné chyby při komunikaci mezi uživatelem a automatizačním systémem. K dnešnímu dni existují dva různé přístupy k práci s ACS.

Prvním způsobem, kterým se proces řízení automatizace provádí, je instalace a používání výpočetní techniky. Tyto nástroje budou použity pouze pro zjednodušení některých operací, které se vyskytují při práci s dokumenty. K dnešnímu dni je tato metoda považována za neúčinnou, protože vám neumožňuje plně odemknout potenciál současné úrovně výpočetní techniky.

Druhá metoda se zásadně liší od první a spočívá v tom, že podnik vytváří integrovaný systém automatizace řízeníobjektů. V tomto případě se na technika přenese nejen správa dokumentů, ale také databáze, expertní systémy, komunikační nástroje a mnoho dalších funkcí.

Nižší a střední úroveň ACS

Každý dnešní systém řízení procesů lze podmíněně rozdělit do několika úrovní. Automatizace řídicího systému má v současnosti tři takové úrovně.

Nižší úrovní jsou senzory a také měřicí zařízení, která řídí řízenou charakteristiku. Kromě toho sem patří také akční členy, na kterých závisí hodnota charakteristiky. Na této úrovni se provádí pouze minimální řízení, které spočívá v přizpůsobení signálu ze snímače vstupu řídicího zařízení. Dochází také k výměně signálů generovaných těmito zařízeními s akčními členy.

Další střední úrovní je správa zařízení. Jinými slovy, na tomto řídicím stupni jsou umístěny programovatelné logické automaty. Tyto PLC jsou schopny přijímat signály z měřicích zařízení i ze senzorů, které monitorují stav procesu. V souladu s přijatými informacemi a také s daty, která jsou nastavena uživatelem, PLC generuje řídicí signál, který je přenesen do akčního členu s jasným příkazem.

Nejvyšší úroveň

Automatizace řízení v technických systémech má také třetí, vyššíúroveň. Takovým zařízením jsou operátorské a dispečerské stanice, síťová zařízení, průmyslové servery. Právě v této fázi má člověk plnou kontrolu nad průběhem technologických operací na zařízení. Kromě toho je zde zajištěna i komunikace se dvěma předchozími úrovněmi, což vám umožní úspěšně shromáždit veškeré potřebné informace.

V této fázi se používá HMI, SCADA. Prvním je rozhraní člověk-stroj, s jehož pomocí je dispečer schopen sledovat průběh technologických operací na zařízení. Patří sem různé monitory nebo grafické panely, které se nejčastěji instalují na automatizační skříně a mají pouze zobrazovat informace o objektu a průběhu procesu. Pro řízení automatizačního zařízení a řídicího systému je zde SCADA systém, což znamená přítomnost dohledového řízení a schopnost shromažďovat data. Jednoduše řečeno, tato síť vám umožňuje instalovat software, který lze nakonfigurovat a nainstalovat na počítače dispečerů.

Všechna nejdůležitější data, která PLC shromažďuje na střední úrovni, jsou shromažďována, archivována a vizualizována pomocí tohoto systému. Právě zde leží základ automatizace, protože SCADA je schopna informace nejen přijímat, ale i porovnávat s těmi, které zadal operátor. Pokud dojde k odchylce některého parametru od nastavené hodnoty, systém na to upozorní uživatele pomocí alarmu. Nějakýsystémy mají schopnost nejen ovládat, ale také automaticky měnit jakékoli hodnoty, aby vrátily hodnotu, která přesáhla stanovené limity.

Nástroje automatizace

Systém automatizace personálního řízení, technologický proces je prováděn na úkor technických prostředků automatizace, neboli TCA. Jinými slovy, jedná se o zařízení, která mohou být buď sama o sobě technickým nástrojem a vykonávat jakoukoli činnost, nebo být součástí hardwarově-softwarového komplexu.

TCA je nejčastěji základním prvkem automatizačního systému. Patří sem veškerá zařízení, která zachycují, zpracovávají a přenášejí informace. Pomocí těchto nástrojů je možné řídit, upravovat a monitorovat automatizované aspekty výrobního procesu. Existují TCA, které řídí nějaký parametr. Mohou to být snímače tlaku, teploty, hladiny, kapacitní snímače, laserové snímače atd. Dále jsou to informační TSA, jejichž hlavním úkolem je přenášet informace přijaté ze snímačů. Jinými slovy, je to spojení mezi ovládacím zařízením nižší úrovně a vyšší úrovně.

Řídicí zařízení má schopnost zcela nebo částečně zastavit výrobní proces, dokud nebude odstraněna příčina zastavení. Některé pokročilé systémy mohou také provádět vlastní odstraňování problémů. V tomto případě odkazují na samoléčivé kontrolní a řídicí systémy.