Automatizacija upravljačkih sustava: razine, alati, značajke i aplikacije

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Automatizacija upravljačkih sustava (ACS) je informacijski sustav koji je dizajniran za automatiziranu implementaciju procesa upravljanja. Treba napomenuti da bi uvođenje takve tehnologije trebalo biti opravdano s tehničkog i ekonomskog stajališta. Najčešće instalacija takvog sustava omogućuje smanjenje broja radnog osoblja, povećanje učinkovitosti upravljanja i poboljšanje kvalitete objekta.

Zahtjevi za ACS

Postoje neki zahtjevi za automatizaciju upravljačkog sustava.

Prvo, vrlo je važno da svi elementi mogu biti međusobno povezani, a također i da imaju vezu s automatiziranim sustavom koji je povezan s automatiziranim sustavom upravljanja. Osim toga, ovdje je vrlo važno da sustav ima mogućnost proširenja, razvoja i modernizacije. To se radi s očekivanjem da će se u budućnosti poduzeće razvijati i da će biti potreban moderniji sustav.

Drugo, ali ne manje važno, sustav automatizacije upravljanjamora imati dovoljan stupanj pouzdanosti. Drugim riječima, mora biti 100% siguran pri radu s početno postavljenim parametrima. Drugi važan zahtjev je prilagodljivost. Sustav mora biti konfiguriran na takav način da se može mijenjati u uvjetima promjene parametara. Međutim, ovdje treba reći da se raspon promjena raspravlja unaprijed, prije ugradnje automatiziranog sustava upravljanja, te se stoga te granice promjena unose u sustav unaprijed.

Sustav automatizacije upravljanja trebao bi omogućiti kontrolu njegovog rada. Osim toga, vrlo je važno da u slučaju kvara sustav može dijagnosticirati i ukazati na mjesto, vrstu i uzrok pojedinog problema. Posljednji važan zahtjev za automatizirani sustav upravljanja je zaštita od pogrešnih radnji osoblja. U slučaju slučajnih ili namjernih promjena parametara koje mogu dovesti objekt u kritično stanje, upravljački sustav mora biti zaštićen. Ovo pravilo vrijedi i u slučaju da informacije negdje procure.

Dijelovi ACS-a. Funkcionalno

Trenutno se svaki informacijski sustav, uključujući sustav automatizacije upravljanja poduzećem, može uvjetno podijeliti na dvije komponente. Prvi je funkcionalan, drugi pruža. Prvi dio je odgovoran za aspekt djelovanja u kojem se stvara svaki pojedini sustav. Kombinacija ovih pojedinačnih zadataka stvara funkcionalni dio cjelokupnog sustava.

Dalje, morate obratiti pažnju na činjenicu da svaki automatizirani kontrolni sustav mora izvestisljedeći koraci:

• mora prikupiti, obraditi i analizirati sve informacije vezane uz stanje objekta;
• sustav mora biti sposoban razviti metode kontrole kada se ukaže potreba;
• Automatizirani upravljački sustav također mora biti u mogućnosti prenijeti upravljačke radnje na izvršne elemente, kao i prenijeti podatke operateru radi kontrole;
• provedba i kontrola razvijenih kontrolnih radnji također leži u sustavu upravljanja.

Omogućavanje dijela automatiziranog sustava upravljanja. Informativni dio

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

• programsko-matematički;
• informativni;
• tehnički;
• metodološki i organizacijski;
• lingvistički;
• osoblje.

Rad sustava automatizacije upravljanja poduzećem, odnosno njegovog pratećeg dijela, temelji se na činjenici da prikuplja potpune informacije o objektu. Na temelju primljenih informacija, koje uključuju podatke o kodiranju, metodama adresiranja, formatima podataka itd., ACS će raditi. Morate razumjeti da velika količina informacija zahtijeva prostor za pohranu. Zbog toga se svi primljeni podaci prikupljaju u velike baze podataka, koje se naknadno pohranjuju na strojni medij.

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

Matematički dio

Odmah treba napomenuti da je on danas najvažniji u svakom sustavu upravljanja. Softverski dio ove vrste uključuje bilo koji softver koji obavlja sve zadatke dodijeljene sustavu, a također osigurava normalan rad cijelog kompleksa tehničkih sredstava koja se koriste u ovom poduzeću. Matematički dio je ukupnost svih matematičkih formula, modela, algoritama koji se koriste u radu informacijskog sustava.

Softver upravljačkog sustava automatizacije procesa mora u potpunosti zadovoljiti performanse svih funkcija koje se zahtijevaju 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. Odnosno, sustav mora biti potpun.
2. Važno je da sustav nije samo pouzdan, već ima i svojstvosamoizlječenje, kao i utvrditi uzrok sloma.
3. Sustav se mora prilagoditi promjenjivim parametrima objekta.
4. Trebalo bi biti moguće modificirati ako je potrebno.
5. Modularnost konstrukcije, kao i jednostavnost korištenja, također su važne komponente sustava.

Tehnički odjeljak

Ovdje je sve prilično jednostavno. Tehnička podrška uključuje dostupnost svih tehničkih sredstava potrebnih za osiguranje maksimalne funkcionalnosti automatiziranog sustava upravljanja. Na ovaj dio najviše utječe razvoj računalne tehnologije i računalne tehnologije. Zahvaljujući razvoju ova dva područja, raznolikost tehničkih mjernih instrumenata postaje sve veća, a oni sami po sebi mogu rješavati sve širi spektar problema.

Trenutno se sustavi i tehnička sredstva automatizacije i upravljanja mogu podijeliti u dvije velike skupine. Prva skupina su sredstva komunikacije, a druga sredstva organizacijske tehnologije.

Ovdje je potrebno razumjeti da se tehnička sredstva automatizacije koriste u svim fazama rada automatiziranog upravljačkog sustava, od fiksiranja parametara do njihovog pohranjivanja, a također je uz njihovu pomoć moguće spojiti cijeli sustav upravljanja u jednu mrežu. Ako govorimo odvojeno o sredstvima komunikacije, onda oni, prije svega, igraju ulogu prijenosnika informacija s jednog uređaja na drugi. U rijetkim slučajevima rade zajedno s računalima. Organizacijska tehnologija je uređaj koji omogućujeizvršiti razne operacije s prethodno dobivenim informacijama.

Prilično važno pravilo je da se svako tehničko sredstvo automatiziranog upravljačkog sustava, u slučaju kvara, treba bez problema zamijeniti sličnim, bez potrebe za ponovnom konfiguracijom.

Metodološki i organizacijski dio sustava

Projektiranje sustava automatizacije upravljanja podrazumijeva postojanje takvog odjeljka kao što je metodološki i organizacijski. Ova grana automatiziranog upravljačkog sustava je skup metoda, alata i nekih posebnih dokumenata kojima se utvrđuje radni postupak ne samo za sam sustav, već i za osoblje koje ga održava. Osim toga, postoje i dokumenti koji sistematiziraju postupak rada osoblja u međusobnoj interakciji. To uključuje i neke metode, zahvaljujući kojima se osoblje osposobljava za rad s određenim informacijskim sustavom. Drugim riječima, ovo je dio koji ne utječe samo na sam sustav, već i na ljudski faktor.

Glavna svrha ovog odjeljka je održati sustav u radu, kao i omogućiti mu daljnji razvoj ako je potrebno. Može se dodati da ovaj odjeljak sadrži upute koje se odnose na ono što osoblje treba učiniti tijekom rada ACS-a kako bi održalo njegovo normalno funkcioniranje. Također pohranjuje datoteke koje sadrže informacije o tome što treba učiniti ako sustav prijeđe u hitni način rada ili jednostavno ne funkcionira kako bi trebao.

Lingvistika

Posljednji dio pratećeg dijela ACS-a je lingvistički. Naravno, ovaj sustav je jezični skup. To uključuje jezike komunikacije osoblja koje opslužuje sustav automatizacije upravljanja proizvodnjom, kao i njegovih korisnika s dijelovima samog sustava kao što su tehnički, informacijski i programsko-matematički. Tu su i transkripti svih pojmova i definicija koje je ACS koristio tijekom svog rada.

Tijekom rada vrlo je važno da operateri mogu komunicirati s upravljačkim sustavom na vrijeme i pogodan način. Zahvaljujući jezičnoj potpori postiže se potrebna pogodnost, jednoznačnost i stabilnost ove komunikacije. Potrebno je samo dodati da je ovdje potrebno imati tehnička sredstva koja će ispraviti eventualne pogreške tijekom komunikacije između korisnika i sustava automatizacije. Do danas postoje dva različita pristupa radu s ACS-om.

Prvi način na koji se provodi proces upravljanja automatizacijom je instalacija i korištenje računalne tehnologije. Ovi alati će se koristiti samo za pojednostavljenje nekih operacija koje se javljaju pri radu s dokumentima. Do danas se ova metoda smatra neučinkovitom, jer vam ne dopušta u potpunosti otključati potencijal trenutne razine računalne tehnologije.

Druga metoda se bitno razlikuje od prve i leži u činjenici da poduzeće stvara integrirani sustav automatizacije upravljanjapredmeta. U tom slučaju na tehničara se prenosi ne samo upravljanje dokumentima, već i baze podataka, ekspertni sustavi, komunikacijski alati, kao i mnoge druge funkcije.

Niža i srednja razina ACS-a

Svaki sustav upravljanja procesima danas se može uvjetno podijeliti na nekoliko razina. Automatizacija upravljačkog sustava trenutno ima tri takve razine.

Donja razina su senzori, kao i mjerni uređaji koji kontroliraju kontrolirane karakteristike. Osim toga, to uključuje i aktuatore o kojima ovisi vrijednost karakteristika. Na ovoj razini provodi se samo minimalna kontrola, koja se sastoji u usklađivanju signala iz senzora s ulazom upravljačkog uređaja. Također postoji razmjena signala koje generiraju ovi uređaji s aktuatorima.

Sljedeća srednja razina je upravljanje opremom. Drugim riječima, na ovom kontrolnom koraku nalaze se programabilni logički kontroleri. Ovi PLC-ovi su sposobni primati signale od mjerne opreme kao i od senzora koji prate stanje procesa. U skladu s primljenim informacijama, kao i podacima koje postavlja korisnik, PLC generira upravljački signal koji se jasnom naredbom prenosi na aktuator.

Najviša razina

Automatizacija upravljanja u tehničkim sustavima također ima treći, viširazini. Takva oprema su operaterske i dispečerske stanice, mrežna oprema, industrijski poslužitelji. Upravo u ovoj fazi potpunu kontrolu nad tijekom tehnoloških operacija na objektu ostvaruje osoba. Osim toga, ovdje je omogućena i komunikacija s dvije prethodne razine, što vam omogućuje uspješno prikupljanje svih potrebnih informacija.

U ovoj fazi koristi se HMI, SCADA. Prvi je sučelje čovjek-stroj, uz pomoć kojeg je dispečer u mogućnosti pratiti tijek tehnoloških operacija u objektu. To uključuje razne monitore ili grafičke ploče, koji se najčešće postavljaju na ormare za automatizaciju i namijenjeni su samo za prikaz informacija o objektu i tijeku procesa. Za upravljanje opremom za automatizaciju i upravljačkim sustavom postoji SCADA sustav koji podrazumijeva prisutnost nadzornog upravljanja i mogućnost prikupljanja podataka. Jednostavno rečeno, ova mreža vam omogućuje instaliranje softvera koji se može konfigurirati i instalirati na računala dispečera.

Svi najvažniji podaci koje PLC prikuplja na srednjoj razini prikupljaju se, arhiviraju i vizualiziraju pomoću ovog sustava. Osnova automatizacije leži upravo ovdje, budući da SCADA može ne samo primati informacije, već ih i uspoređivati s onom koju je unio operater. Ako dođe do odstupanja nekog parametra od zadane vrijednosti, sustav o tome obavještava korisnika alarmom. Nekisustavi imaju sposobnost ne samo kontrole, već i automatske promjene bilo koje vrijednosti kako bi vratili vrijednost koja je prešla utvrđene granice.

Alati za automatizaciju

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

TCA je najčešće osnovni element sustava automatizacije. To uključuje svu opremu koja hvata, obrađuje, prenosi informacije. Uz pomoć takvih alata moguće je kontrolirati, prilagođavati i pratiti automatizirane aspekte proizvodnog procesa. Postoje TCA-ovi koji kontroliraju neke parametre. To mogu biti senzori tlaka, temperature, razine, kapacitivni senzori, laserski senzori itd. Sljedeći su informacijski TSA-i, čiji je glavni zadatak prijenos informacija primljenih od senzora. Drugim riječima, to je veza između niže razine i kontrolne opreme više razine.

Upravljačka oprema ima mogućnost potpuno ili djelomično zaustaviti proizvodni proces sve dok se ne otkloni uzrok zaustavljanja. Također, neki napredni sustavi mogu sami rješavati probleme. U ovom slučaju, oni se odnose na sustave kontrole i upravljanja samoizlječenjem.