Ohjausjärjestelmien automatisointi: tasot, työkalut, ominaisuudet ja sovellukset

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Ohjausjärjestelmien automatisointi (ACS) on tietojärjestelmä, joka on suunniteltu johtamisprosessien automatisoituun toteuttamiseen. On huomattava, että tällaisen tekniikan käyttöönotto on perusteltua teknisesti ja taloudellisesti. Useimmiten tällaisen järjestelmän asentaminen mahdollistaa työskentelevän henkilöstön vähentämisen, johtamisen tehokkuuden lisäämisen ja laitoksen laadun parantamisen.

ACS:n vaatimukset

Ohjausjärjestelmän automatisoinnille on asetettu joitain vaatimuksia.

Ensinnäkin on erittäin tärkeää, että kaikki elementit voidaan liittää toisiinsa ja että niillä on myös yhteys automatisoituun järjestelmään, joka on kytketty automaattiseen ohjausjärjestelmään. Lisäksi tässä on erittäin tärkeää, että järjestelmällä on mahdollisuus laajentaa, kehittää ja modernisoida. Tämä tehdään sillä odotuksella, että tulevaisuudessa yritys kehittyy ja tarvitaan nykyaikaisempaa järjestelmää.

Toinen, mutta ei vähäisimpänä, ohjausautomaatiojärjestelmäon oltava riittävän luotettava. Toisin sanoen sen on oltava 100 % turvallinen, kun työskennellään alun perin asetettujen parametrien kanssa. Toinen tärkeä vaatimus on sopeutumiskyky. Järjestelmä on konfiguroitava siten, että se voi muuttua parametrien muuttuessa. Tässä on kuitenkin sanottava, että muutosten määrästä keskustellaan etukäteen, ennen automaattisen ohjausjärjestelmän asennusta, ja siksi nämä muutosrajat kirjataan järjestelmään etukäteen.

Ohjausautomaatiojärjestelmän tulee tarjota mahdollisuus ohjata työtään. Lisäksi on erittäin tärkeää, että järjestelmä pystyy vian sattuessa diagnosoimaan ja ilmoittamaan tietyn ongelman paikan, tyypin ja syyn. Viimeinen tärkeä vaatimus automaattiselle ohjausjärjestelmälle on suojaus henkilökunnan virheellisiltä toimilta. Ohjausjärjestelmä on suojattava vahingossa tapahtuvien tai tahallisten parametrien muutoksissa, jotka voivat johtaa kohteen kriittiseen tilaan. Tämä sääntö pätee myös, jos tietoa vuotaa jostain.

ACS:n osat. Toiminnallinen

Tällä hetkellä mikä tahansa tietojärjestelmä, mukaan lukien yrityksen hallinnan automaatiojärjestelmä, voidaan jakaa ehdollisesti kahteen osaan. Ensimmäinen on toimiva, toinen tarjoaa. Ensimmäinen osa vastaa toimien osa-alueesta, jossa kukin yksittäinen järjestelmä luodaan. Näiden yksittäisten tehtävien yhdistäminen luo toimivan osan kokonaisjärjestelmää.

Seuraavaksi sinun on kiinnitettävä huomiota siihen, että minkä tahansa automaattisen ohjausjärjestelmän on toimittavaseuraavat vaiheet:

• sen täytyy kerätä, käsitellä ja analysoida kaikki kohteen tilaan liittyvät tiedot;
• järjestelmän tulee pystyä tarvittaessa kehittämään ohjausmenetelmiä;
• Automaattisen ohjausjärjestelmän on myös kyettävä siirtämään ohjaustoiminnot toimeenpanoelementeille sekä siirtämään tietoja käyttäjälle ohjausta varten;
• kehitettyjen ohjaustoimenpiteiden toteutus ja ohjaus on myös ohjausjärjestelmässä.

Tarjoaa osan automaattisesta ohjausjärjestelmästä. Tietoa osa

Toinen iso osa on tarjoaminen. Se on hieman monimutkaisempi, ja se on ehdollisesti jaettu useisiin pienempiin esiintyviin ryhmiin, jotka sisältävät seuraavat osiot:

• ohjelma-matemaattinen;
• informatiivinen;
• tekninen;
• metodologinen ja organisatorinen;
• kielitieteellinen;
• henkilöstö.

Yrityshallinnan automaatiojärjestelmän tai pikemminkin sitä tukevan osan toiminta perustuu siihen, että se kerää täydelliset tiedot kohteesta. ACS toimii vastaanotetun tiedon perusteella, joka sisältää tiedot koodauksesta, osoitemenetelmistä, tietomuodoista jne.. Sinun on ymmärrettävä, että suuri määrä tietoa vaatii tallennustilaa. Tästä syystä kaikki vastaanotetut tiedot kerätään suuriin tietokantoihin, jotka tallennetaan myöhemmin koneelle.

Tässä on tärkeää ymmärtää, että kaikki tiedot tallennetaan työn alusta tähän päiväänMahdotonta, koska sitä on liikaa. Siksi kaikki tallennetut tiedot ylikirjoitetaan tietovälineille tietyllä taajuudella, mikä on tarpeen objektin normaalin toiminnan kann alta. Lisäksi jokaisessa tällaisessa prosessiautomaatiojärjestelmässä on jonkinlainen varmuuskopiointitietovarasto. Se on tarkoitettu pystymään palauttamaan menetetyt tiedot, jos jokin laite epäonnistuu.

Matemaattinen osa

On heti huomattava, että se on tärkein missä tahansa johtamisjärjestelmässä nykyään. Tämän tyyppinen ohjelmisto-osa sisältää kaikki ohjelmistot, jotka suorittavat kaikki järjestelmälle määrätyt tehtävät ja varmistavat myös koko tässä yrityksessä käytetyn teknisten välineiden kokonaisuuden normaalin toiminnan. Matemaattinen osa on kaikkien tietojärjestelmän toiminnassa käytettyjen matemaattisten kaavojen, mallien, algoritmien kokonaisuus.

Prosessiautomaation ohjausjärjestelmän ohjelmiston on täytettävä täysin kaikki automaatioobjektilta vaadittavat toiminnot. Tässä on tärkeää huomata, että kaikki nämä toiminnot on toteutettu laskennallisilla työkaluilla. On olemassa useita erityisominaisuuksia, jotka ACS:n ohjelmistoosan on täytettävä:

1. Toiminnallinen riittävyys. Eli järjestelmän on oltava valmis.
2. On tärkeää, että järjestelmä ei ole vain luotettava, vaan sillä on myös ominaisuuksiaitseparannus, sekä selvitä hajoamisen syy.
3. Järjestelmän on mukauduttava kohteen muuttuviin parametreihin.
4. Pitäisi olla mahdollista muokata tarvittaessa.
5. Rakenteen modulaarisuus ja helppokäyttöisyys ovat myös tärkeitä järjestelmän osia.

Tekninen osa

Täällä kaikki on melko yksinkertaista. Tekninen tuki sisältää kaikkien sellaisten teknisten keinojen saatavuuden, joita tarvitaan automatisoidun ohjausjärjestelmän maksimaalisen toimivuuden varmistamiseksi. Tähän osioon vaikuttaa eniten tietotekniikan ja tietotekniikan kehitys. Näiden kahden alueen kehityksen ansiosta teknisten mittauslaitteiden valikoima laajenee, ja ne pystyvät yksinään ratkaisemaan yhä laajempia ongelmia.

Tällä hetkellä automaation ja ohjauksen järjestelmät ja tekniset välineet voidaan jakaa kahteen suureen ryhmään. Ensimmäinen ryhmä on viestintävälineet ja toinen organisaatioteknologian välineet.

Tässä on ymmärrettävä, että automaation teknisiä keinoja käytetään automatisoidun ohjausjärjestelmän toiminnan kaikissa vaiheissa parametrien kiinnittämisestä niiden tallentamiseen, ja myös niiden avulla on mahdollista kytkeä koko ohjausjärjestelmä yhdeksi verkkoksi. Jos puhumme erikseen viestintävälineistä, ne ovat ensinnäkin tiedon välittäjiä laitteesta toiseen. Joissakin harvoissa tapauksissa ne toimivat yhdessä tietokoneiden kanssa. Organisaatioteknologia on laite, joka mahdollistaasuorittaa erilaisia operaatioita aiemmin hankituilla tiedoilla.

Melko tärkeä sääntö on, että kaikki automaattisen ohjausjärjestelmän tekniset välineet tulee vian sattuessa vaihtaa samanlaiseen ilman ongelmia ilman, että sitä tarvitsee määrittää uudelleen.

Järjestelmän metodologinen ja organisatorinen osa

Ohjausautomaatiojärjestelmän suunnittelu edellyttää metodologisen ja organisatorisen osan olemassaoloa. Tämä automatisoidun ohjausjärjestelmän haara on joukko menetelmiä, työkaluja ja joitain erityisiä asiakirjoja, jotka määrittävät toimintamenettelyn paitsi itse järjestelmälle, myös sitä ylläpitävälle henkilökunnalle. Lisäksi on olemassa myös asiakirjoja, jotka systematisoivat henkilöstön työskentelytapoja keskenään vuorovaikutuksessa. Tämä sisältää myös menetelmiä, joiden tuloksena henkilöstö koulutetaan työskentelemään tietyn tietojärjestelmän kanssa. Toisin sanoen tämä on osa, joka ei vaikuta pelkästään itse järjestelmään vaan myös inhimilliseen tekijään.

Tämän osion päätarkoituksena on pitää järjestelmä käynnissä ja mahdollistaa sen edelleen kehittäminen tarvittaessa. Voidaan lisätä, että tämä osa sisältää ohjeita, jotka liittyvät siihen, mitä henkilöstön tulee tehdä ACS:n käytön aikana, jotta se pysyisi normaalina. Se myös tallentaa tiedostoja, jotka sisältävät tietoja siitä, mitä on tehtävä, jos järjestelmä menee hätätilaan tai ei yksinkertaisesti toimi niin kuin sen pitäisi.

Kielitiede

ACS:n tukiosan viimeinen osa on kielellinen. Luonnollisesti tämä järjestelmä on kielisarja. Tämä sisältää tuotannonohjauksen automaatiojärjestelmää palvelevan henkilöstön sekä sen käyttäjien viestintäkielet itse järjestelmän osien kuten teknisten, informaatio- ja ohjelmamatemaattisten osien kanssa. Siellä on myös transkriptioita kaikista ACS:n työnsä aikana käyttämistä termeistä ja määritelmistä.

Käytön aikana on erittäin tärkeää, että käyttäjät voivat kommunikoida ohjausjärjestelmän kanssa oikea-aikaisesti ja kätevästi. Tämän viestinnän vaadittu mukavuus, yksiselitteisyys ja vakaus saavutetaan kielellisen tuen ansiosta. On vain tarpeen lisätä, että tässä on oltava tekniset välineet, jotka korjaavat mahdolliset virheet käyttäjän ja automaatiojärjestelmän välisen viestinnän aikana. Tähän mennessä ACS:n kanssa työskentelemiseen on kaksi erilaista lähestymistapaa.

Ensimmäinen tapa, jolla automaation hallintaprosessi suoritetaan, on tietokonetekniikan asennus ja käyttö. Näitä työkaluja käytetään vain joidenkin asiakirjojen käsittelyssä tapahtuvien toimintojen yksinkertaistamiseen. Toistaiseksi tätä menetelmää on pidetty tehottomana, koska se ei anna sinun vapauttaa täysin nykyisen tietotekniikan tason potentiaalia.

Toinen menetelmä eroaa olennaisesti ensimmäisestä ja perustuu siihen, että yritys luo integroidun hallinnan automaatiojärjestelmänesineitä. Tällöin teknikolle ei siirry ainoastaan dokumenttien hallinta, vaan myös tietokannat, asiantuntijajärjestelmät, viestintävälineet sekä monet muut toiminnot.

ACS:n alempi ja keskitaso

Kaikki prosessinohjausjärjestelmät voidaan nykyään jakaa ehdollisesti useisiin tasoihin. Ohjausjärjestelmän automatiikassa on tällä hetkellä kolme tällaista tasoa.

Alemmalla tasolla ovat anturit sekä mittauslaitteet, jotka ohjaavat ohjattuja ominaisuuksia. Lisäksi tämä sisältää toimilaitteet, joista ominaisuuksien arvo riippuu. Tällä tasolla suoritetaan vain minimaalinen ohjaus, joka koostuu anturin signaalin sovittamisesta ohjauslaitteen tuloon. Näiden laitteiden tuottamia signaaleja vaihdetaan myös toimilaitteiden kanssa.

Seuraava keskitaso on laitehallinta. Toisin sanoen ohjelmoitavat logiikkaohjaimet sijaitsevat tässä ohjausvaiheessa. Nämä PLC:t pystyvät vastaanottamaan signaaleja mittalaitteista sekä antureista, jotka valvovat prosessin tilaa. Vastaanotetun tiedon ja käyttäjän asettamien tietojen mukaisesti PLC muodostaa ohjaussignaalin, joka lähetetään toimilaitteelle selkeällä komennolla.

Korkein taso

Teknisten järjestelmien ohjauksen automatisoinnilla on myös kolmas, korkeampitaso. Tällaisia laitteita ovat operaattori- ja lähetysasemat, verkkolaitteet, teollisuuspalvelimet. Tässä vaiheessa henkilö hallitsee täysin teknisten toimintojen kulkua laitoksessa. Lisäksi täällä on myös kommunikaatio kahden edellisen tason kanssa, jonka avulla voit kerätä onnistuneesti kaikki tarvittavat tiedot.

Tässä vaiheessa käytetään HMI:tä, SCADA:ta. Ensimmäinen on ihminen-kone-rajapinta, jonka avulla työnvälittäjä voi seurata laitoksen teknisten toimintojen edistymistä. Tämä sisältää erilaisia monitoreja tai graafisia paneeleja, jotka asennetaan useimmiten automaatiokaappiin ja jotka on tarkoitettu vain näyttämään tietoa kohteesta ja prosessin etenemisestä. Automaatiolaitteiston ja ohjausjärjestelmän ohjaamiseksi on olemassa SCADA-järjestelmä, joka edellyttää valvontavalvonnan olemassaoloa ja tiedonkeruuta. Yksinkertaisesti sanottuna tämän verkon avulla voit asentaa ohjelmistoja, jotka voidaan määrittää ja asentaa työnvälittäjien tietokoneisiin.

Kaikki tärkeimmät tiedot, jotka PLC kerää keskitasolla, kerätään, arkistoidaan ja visualisoidaan tämän järjestelmän avulla. Automaation perusta on juuri tässä, koska SCADA pystyy paitsi vastaanottamaan tietoa myös vertaamaan sitä operaattorin syöttämään tietoon. Jos jokin parametri poikkeaa asetetusta arvosta, järjestelmä ilmoittaa siitä käyttäjälle hälytyksellä. Jonkin verranjärjestelmät pystyvät paitsi ohjaamaan myös automaattisesti muuttamaan arvoja palauttaakseen arvon, joka on ylittänyt määritetyt rajat.

Automaatiotyökalut

Henkilöstönhallinnan automaatiojärjestelmä, teknologinen prosessi toteutetaan automaation teknisten välineiden eli TCA:n kustannuksella. Toisin sanoen nämä ovat laitteita, jotka voivat olla teknisiä työkaluja sinänsä ja suorittaa mitä tahansa toimintaa tai olla osa laitteisto-ohjelmistokompleksia.

TCA on useimmiten automaatiojärjestelmän peruselementti. Tämä sisältää kaikki laitteet, jotka keräävät, käsittelevät ja välittävät tietoa. Tällaisten työkalujen avulla on mahdollista ohjata, säätää ja valvoa tuotantoprosessin automatisoituja puolia. On olemassa TCA:ita, jotka ohjaavat joitain parametreja. Tällaisia voivat olla paine-, lämpötila-, tasoanturit, kapasitiiviset anturit, laseranturit jne. Seuraavana ovat informaatio-TSA:t, joiden päätehtävänä on välittää antureilta saatua tietoa. Toisin sanoen se on linkki alemman tason ja ylemmän tason ohjauslaitteiden välillä.

Ohjauslaitteilla on mahdollisuus pysäyttää tuotantoprosessi kokonaan tai osittain, kunnes pysäytyksen syy on poistettu. Jotkin edistyneet järjestelmät voivat myös tehdä oman vianmäärityksensä. Tässä tapauksessa ne viittaavat itsensä parantaviin ohjaus- ja hallintajärjestelmiin.