Valdymo sistemų automatizavimas: lygiai, įrankiai, funkcijos ir programos

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Valdymo sistemų automatizavimas (ACS) – tai informacinė sistema, skirta automatizuotam valdymo procesų įgyvendinimui. Pažymėtina, kad tokios technologijos įdiegimas turėtų būti pagrįstas techniniu ir ekonominiu požiūriu. Dažniausiai tokios sistemos įdiegimas leidžia sumažinti dirbančio personalo skaičių, padidinti valdymo efektyvumą, pagerinti objekto kokybę.

ACS reikalavimai

Valdymo sistemos automatizavimui keliami keli reikalavimai.

Pirma, labai svarbu, kad visus elementus būtų galima sujungti vienas su kitu, taip pat turėti ryšį su automatine sistema, kuri yra prijungta prie automatinės valdymo sistemos. Be to, čia labai svarbu, kad sistema turėtų galimybę plėstis, plėtoti ir modernizuoti. Tai daroma tikintis, kad ateityje įmonė vystysis ir reikės modernesnės sistemos.

Antra, bet ne mažiau svarbu, valdymo automatikos sistematuri turėti pakankamą patikimumo laipsnį. Kitaip tariant, jis turi būti 100% saugus dirbant su iš pradžių nustatytais parametrais. Kitas svarbus reikalavimas – prisitaikymas. Sistema turi būti sukonfigūruota taip, kad ji galėtų keistis besikeičiant parametrams. Tačiau čia reikia pasakyti, kad pakeitimų diapazonas yra aptariamas iš anksto, prieš įdiegiant automatizuotą valdymo sistemą, todėl šios pakeitimų ribos įvedamos į sistemą iš anksto.

Valdymo automatikos sistema turėtų suteikti galimybę kontroliuoti savo darbą. Be to, labai svarbu, kad gedimo atveju sistema galėtų diagnozuoti ir nurodyti konkrečios problemos vietą, tipą ir priežastį. Paskutinis svarbus reikalavimas automatizuotai valdymo sistemai yra apsauga nuo neteisingų personalo veiksmų. Atsitiktinai ar tyčia pasikeitus parametrams, dėl kurių objektas gali patekti į kritinę būseną, valdymo sistema turi būti apsaugota. Ši taisyklė galioja ir tuo atveju, jei informacija kažkur nuteka.

ACS dalys. Funkcinis

Šiuo metu bet kurią informacinę sistemą, įskaitant įmonės valdymo automatizavimo sistemą, galima sąlygiškai suskirstyti į du komponentus. Pirmasis yra funkcionalus, antrasis - teikiantis. Pirmoji dalis yra atsakinga už veiksmų, kuriais sukuriama kiekviena atskira sistema, aspektą. Šių atskirų užduočių derinys sukuria funkcinę visos sistemos dalį.

Toliau turite atkreipti dėmesį į tai, kad bet kuri automatizuota valdymo sistema turi veiktišiuos veiksmus:

• jis turi rinkti, apdoroti ir analizuoti visą informaciją, susijusią su objekto būkle;
• sistema turi turėti galimybę sukurti valdymo metodus, kai atsiranda poreikis;
• Automatizuota valdymo sistema taip pat turi turėti galimybę perduoti valdymo veiksmus vykdomiesiems elementams, taip pat perduoti duomenis operatoriui valdyti;
• Sukurtų kontrolės veiksmų įgyvendinimas ir kontrolė taip pat priklauso valdymo sistemai.

Automatizuotos valdymo sistemos dalies teikimas. Informacijos dalis

Antra didelė dalis yra teikimas. Jis yra šiek tiek sudėtingesnis ir sąlygiškai suskirstytas į keletą mažesnių atlikėjų grupių, kurias sudaro šie skyriai:

• programa-matematinė;
• informacinis;
• techninis;
• metodinis ir organizacinis;
• lingvistinė;
• personalas.

Įmonės valdymo automatizavimo sistemos, o tiksliau jos pagalbinės dalies, veikimas pagrįstas tuo, kad ji renka visą informaciją apie objektą. Remiantis gauta informacija, kuri apima duomenis apie kodavimą, adresavimo būdus, duomenų formatus ir kt., ACS veiks. Turite suprasti, kad dideliam informacijos kiekiui reikia vietos saugykloje. Dėl šios priežasties visi gauti duomenys renkami didelėse duomenų bazėse, kurios vėliau saugomos mašinos laikmenoje.

Čia svarbu suprasti, kad visą informaciją reikia saugoti nuo darbo pradžios iki šios dienosNeįmanoma, nes jo per daug. Todėl visi saugomi duomenys perrašomi į laikmenas tam tikru dažniu, kuris būtinas normaliam objekto veikimui. Be to, kiekviena tokia procesų automatizavimo sistema turi tam tikrą atsarginę duomenų saugyklą. Jis skirtas atkurti prarastą informaciją, jei kuris nors įrenginys sugenda.

Matematinė dalis

Iš karto reikia pažymėti, kad šiandien jis yra svarbiausias bet kurioje valdymo sistemoje. Šio tipo programinė įranga apima bet kokią programinę įrangą, kuri atlieka visas sistemai pavestas užduotis, taip pat užtikrina normalų viso šioje įmonėje naudojamų techninių priemonių komplekso veikimą. Matematinė dalis – tai visų informacinės sistemos veikloje naudojamų matematinių formulių, modelių, algoritmų visuma.

Procesų automatizavimo valdymo sistemos programinė įranga turi visiškai patenkinti visų funkcijų, reikalingų iš automatikos objekto, atlikimą. Čia svarbu pažymėti, kad visos šios funkcijos yra įgyvendinamos naudojant skaičiavimo įrankius. Yra keletas specifinių savybių, kurias turi atitikti ACS programinė įranga:

1. Funkcinis pakankamumas. Tai reiškia, kad sistema turi būti baigta.
2. Svarbu, kad sistema būtų ne tik patikima, bet ir turi savybiųsavigyda, taip pat nustatyti gedimo priežastį.
3. Sistema turi prisitaikyti prie kintančių objekto parametrų.
4. Ją turėtų būti įmanoma modifikuoti, jei reikia.
5. Konstrukcijos moduliškumas ir naudojimo paprastumas taip pat yra svarbūs sistemos komponentai.

Techninė dalis

Čia viskas gana paprasta. Techninė pagalba apima visų techninių priemonių, reikalingų maksimaliam automatizuotos valdymo sistemos funkcionalumui užtikrinti, prieinamumą. Šiam skyriui didžiausią įtaką daro kompiuterinių technologijų ir kompiuterinių technologijų raida. Plėtojant šias dvi sritis, techninių matavimo priemonių įvairovė tampa vis platesnė, o jos pačios gali išspręsti vis įvairesnes problemas.

Šiuo metu automatizavimo ir valdymo sistemas bei technines priemones galima suskirstyti į dvi dideles grupes. Pirmoji grupė yra komunikacijos priemonės, o antroji – organizacinės technologijos.

Čia reikia suprasti, kad automatizavimo techninės priemonės naudojamos visuose automatizuotos valdymo sistemos veikimo etapuose nuo parametrų fiksavimo iki jų saugojimo, o taip pat jų pagalba galima prijungti visą valdymo sistemą į vieną tinklą. Jei atskirai kalbėsime apie ryšio priemones, tai jos visų pirma atlieka informacijos perdavėjų iš vieno įrenginio į kitą vaidmenį. Kai kuriais retais atvejais jie dirba kartu su kompiuteriais. Organizacinė technologija yra įrenginys, kuris leidžiaatlikti įvairias operacijas su anksčiau gauta informacija.

Gana svarbi taisyklė yra ta, kad bet kokias automatinės valdymo sistemos technines priemones, sugedus, be jokių problemų, nereikės perkonfigūruoti, reikia pakeisti panašiomis.

Sistemos metodinė ir organizacinė dalis

Valdymo automatizavimo sistemos projektavimas reiškia, kad yra toks skyrius kaip metodinis ir organizacinis. Ši automatizuotos valdymo sistemos atšaka – tai metodų, įrankių ir kai kurių specialių dokumentų rinkinys, nustatantis ne tik pačios sistemos, bet ir ją prižiūrinčio personalo veikimo tvarką. Be to, yra ir dokumentų, kurie susistemina personalo darbo tvarką bendraujant tarpusavyje. Tai taip pat apima kai kuriuos metodus, kurių metu darbuotojai yra apmokomi dirbti su tam tikra informacine sistema. Kitaip tariant, tai yra skyrius, turintis įtakos ne tik pačiai sistemai, bet ir žmogiškajam faktoriui.

Pagrindinis šio skyriaus tikslas – užtikrinti, kad sistema veiktų ir veiktų bei prireikus būtų galima ją toliau tobulinti. Galima pridurti, kad šiame skyriuje pateikiamos instrukcijos, susijusios su tuo, ką personalas turi daryti eksploatuojant ACS, kad išlaikytų normalų jos veikimą. Jame taip pat saugomi failai, kuriuose pateikiama informacija apie tai, ką reikia padaryti, jei sistema pereina į avarinį režimą arba tiesiog neveikia taip, kaip turėtų.

Lingvistika

Paskutinis pagalbinės ACS dalies skyrius yra kalbinis. Žinoma, ši sistema yra kalbų rinkinys. Tai apima gamybos valdymo automatizavimo sistemą aptarnaujančio personalo, taip pat jos vartotojų bendravimo kalbas su tokiomis pačios sistemos dalimis kaip techninė, informacinė ir programinė matematinė. Taip pat yra visų terminų ir apibrėžimų, kuriuos ACS naudojo dirbdama, nuorašai.

Eksploatacijos metu labai svarbu, kad operatoriai galėtų laiku ir patogiai susisiekti su valdymo sistema. Būtent dėl kalbinės paramos pasiekiamas reikiamas šio bendravimo patogumas, vienareikšmiškumas ir stabilumas. Belieka tik pridurti, kad čia būtina turėti technines priemones, kurios ištaisytų klaidas, jei tokių pasitaikytų, bendraujant tarp vartotojo ir automatikos sistemos. Iki šiol yra du skirtingi darbo su ACS būdai.

Pirmasis būdas, kuriuo vykdomas automatizavimo valdymo procesas, yra kompiuterinių technologijų diegimas ir naudojimas. Šios priemonės bus naudojamos tik tam, kad supaprastintų kai kurias operacijas, atliekamas dirbant su dokumentais. Iki šiol šis metodas laikomas neveiksmingu, nes jis neleidžia visiškai išnaudoti dabartinio kompiuterinių technologijų lygio galimybių.

Antrasis metodas iš esmės skiriasi nuo pirmojo ir slypi tuo, kad įmonė sukuria integruotą valdymo automatizavimo sistemąobjektus. Tokiu atveju technikui perduodamas ne tik dokumentų valdymas, bet ir duomenų bazės, ekspertinės sistemos, komunikacijos įrankiai, taip pat daug kitų funkcijų.

Žemesnis ir vidutinis ACS lygis

Bet kurią procesų valdymo sistemą šiandien galima sąlygiškai suskirstyti į kelis lygius. Šiuo metu valdymo sistemos automatizavimas turi tris tokius lygius.

Žemesnis lygis yra jutikliai, taip pat matavimo prietaisai, kurie kontroliuoja kontroliuojamas charakteristikas. Be to, tai taip pat apima pavaras, nuo kurių priklauso charakteristikų vertė. Šiame lygyje atliekamas tik minimalus valdymas, kurį sudaro jutiklio signalo suderinimas su valdymo įrenginio įvestimi. Taip pat vyksta šių įrenginių generuojamų signalų mainai su pavaromis.

Kitas vidurinis lygis yra įrangos valdymas. Kitaip tariant, programuojami loginiai valdikliai yra šiame valdymo žingsnyje. Šie PLC gali priimti signalus iš matavimo įrangos, taip pat iš jutiklių, kurie stebi proceso būklę. Pagal gautą informaciją ir vartotojo nustatytus duomenis PLC generuoja valdymo signalą, kuris aiškia komanda perduodamas pavarai.

Aukščiausias lygis

Valdymo automatizavimas techninėse sistemose turi ir trečią, aukštesnįlygiu. Tokia įranga yra operatorių ir dispečerinės stotys, tinklo įranga, pramoniniai serveriai. Būtent šiame etape žmogus visiškai kontroliuoja technologinių operacijų eigą objekte. Be to, čia taip pat pateikiamas ryšys su dviem ankstesniais lygiais, leidžiantis sėkmingai rinkti visą reikiamą informaciją.

Šiame etape naudojamas HMI, SCADA. Pirmoji – žmogaus ir mašinos sąsaja, kurios pagalba dispečeris gali stebėti objekto technologinių operacijų eigą. Tai įvairūs monitoriai ar grafiniai skydeliai, kurie dažniausiai montuojami ant automatikos spintų ir yra skirti tik informacijai apie objektą ir proceso eigą rodyti. Norint valdyti automatikos įrangą ir valdymo sistemą, yra SCADA sistema, kuri reiškia, kad yra priežiūros kontrolė ir galimybė rinkti duomenis. Paprastais žodžiais tariant, šis tinklas leidžia įdiegti programinę įrangą, kurią galima konfigūruoti ir įdiegti dispečerių kompiuteriuose.

Visi svarbiausi duomenys, kuriuos PLC renka viduriniame lygyje, yra renkami, archyvuojami ir vizualizuojami naudojant šią sistemą. Automatizavimo pagrindas yra būtent čia, nes SCADA gali ne tik gauti informaciją, bet ir palyginti ją su ta, kurią įvedė operatorius. Jei kuris nors parametras nukrypsta nuo nustatytos vertės, sistema apie tai praneša vartotojui per aliarmą. Kai kuriesistemos turi galimybę ne tik valdyti, bet ir automatiškai keisti bet kokias reikšmes, kad būtų grąžinta reikšmė, viršijanti nustatytas ribas.

Automatizacijos įrankiai

Personalo valdymo automatizavimo sistema, technologinis procesas vykdomas techninių automatizavimo priemonių, arba TCA, sąskaita. Kitaip tariant, tai įrenginiai, kurie patys gali būti techninė priemonė ir atlikti bet kokią veiklą, arba būti aparatinės ir programinės įrangos komplekso dalis.

Dažniausiai TCA yra pagrindinis automatizavimo sistemos elementas. Tai apima visą įrangą, kuri fiksuoja, apdoroja, perduoda informaciją. Tokių įrankių pagalba galima valdyti, reguliuoti ir stebėti automatizuotus gamybos proceso aspektus. Yra TCA, kurie valdo tam tikrą parametrą. Tai gali būti slėgio, temperatūros, lygio davikliai, talpiniai davikliai, lazeriniai davikliai ir tt Toliau – informaciniai TSA, kurių pagrindinė užduotis – perduoti iš jutiklių gautą informaciją. Kitaip tariant, tai yra ryšys tarp žemesnio lygio ir aukštesnio lygio valdymo įrangos.

Valdymo įranga turi galimybę visiškai arba iš dalies sustabdyti gamybos procesą, kol bus pašalinta sustabdymo priežastis. Be to, kai kurios pažangios sistemos gali pačios atlikti trikčių šalinimą. Šiuo atveju jie nurodo savigydos kontrolės ir valdymo sistemas.