Automatizarea sistemelor de control: niveluri, instrumente, caracteristici și aplicații

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Automatizarea sistemelor de control (ACS) este un sistem informatic care este conceput pentru implementarea automată a proceselor de management. Trebuie menționat că introducerea unei astfel de tehnologii ar trebui justificată din punct de vedere tehnic și economic. Cel mai adesea, instalarea unui astfel de sistem face posibilă reducerea numărului de personal de lucru, creșterea eficienței managementului și îmbunătățirea calității unității.

Cerințe pentru ACS

Există anumite cerințe pentru automatizarea sistemului de control.

În primul rând, este foarte important ca toate elementele să poată fi conectate între ele și, de asemenea, să aibă o conexiune cu un sistem automatizat care este conectat la sistemul de control automat. În plus, aici este foarte important ca sistemul să aibă posibilitatea de extindere, dezvoltare și modernizare. Acest lucru se face cu așteptarea că în viitor întreprinderea se va dezvolta și va fi nevoie de un sistem mai modernizat.

În al doilea rând, dar nu în ultimul rând, sistemul de automatizare a controluluitrebuie să aibă un grad suficient de fiabilitate. Cu alte cuvinte, trebuie să fie 100% sigur atunci când lucrați cu parametrii setați inițial. O altă cerință importantă este adaptabilitatea. Sistemul trebuie configurat astfel încât să se poată schimba în funcție de modificarea parametrilor. Cu toate acestea, trebuie spus aici că intervalul de modificări este discutat în prealabil, înainte de instalarea sistemului de control automat și, prin urmare, aceste limite de modificări sunt introduse în sistem în prealabil.

Sistemul de automatizare de control ar trebui să ofere capacitatea de a-și controla activitatea. În plus, este foarte important ca, în cazul unei defecțiuni, sistemul să poată diagnostica și indica locul, tipul și cauza unei anumite probleme. Ultima cerință importantă pentru un sistem de control automat este protecția împotriva acțiunilor incorecte ale personalului. În cazul modificărilor accidentale sau intenționate ale parametrilor care pot duce obiectul într-o stare critică, sistemul de control trebuie protejat. Această regulă se aplică și în cazul în care informațiile sunt scurse undeva.

Părți ale ACS. Funcțional

În prezent, orice sistem informatic, inclusiv un sistem de automatizare a managementului întreprinderii, poate fi împărțit condiționat în două componente. Primul este funcțional, al doilea este furnizarea. Prima parte este responsabilă de aspectul acțiunilor în care este creat fiecare sistem individual. Combinația acestor sarcini individuale creează o parte funcțională a sistemului general.

În continuare, trebuie să acordați atenție faptului că orice sistem de control automat trebuie să funcționezeurmătorii pași:

• trebuie să colecteze, să proceseze și să analizeze toate informațiile legate de starea obiectului;
• sistemul trebuie să fie capabil să dezvolte metode de control atunci când este nevoie;
• Sistemul de control automat trebuie să poată, de asemenea, să transfere acțiunile de control către elementele executive, precum și să transfere date către operator pentru control;
• implementarea și controlul acțiunilor de control dezvoltate revine și sistemului de control.

Furnizarea unei părți a sistemului de control automatizat. Partea de informații

A doua parte importantă este furnizarea. Este ceva mai complicat și este împărțit condiționat în mai multe grupuri de performanțe mai mici, care includ următoarele secțiuni:

• program-matematic;
• informațional;
• tehnic;
• metodologice și organizatorice;
• lingvistic;
• personal.

Funcționarea sistemului de automatizare a managementului întreprinderii, sau mai degrabă a părții sale suport, se bazează pe faptul că colectează informații complete despre obiect. Pe baza informațiilor primite, care includ date privind codificarea, metodele de adresare, formatele de date etc., ACS va funcționa. Trebuie să înțelegeți că o cantitate mare de informații necesită spațiu de stocare. Din acest motiv, toate datele primite sunt colectate în baze de date mari, care sunt ulterior stocate pe suportul mașinii.

Este important să înțelegeți aici că pentru a stoca toate informațiile de la începutul lucrului până în prezentImposibil pentru că este prea mult. Prin urmare, toate datele stocate sunt suprascrise pe medii cu o anumită frecvență, care este necesară pentru funcționarea normală a obiectului. În plus, fiecare astfel de sistem de automatizare a proceselor are un fel de stocare a datelor de rezervă. Este destinat să poată recupera pierderea de informații în cazul în care orice dispozitiv se defectează.

Partea matematică

Trebuie remarcat imediat că este cel mai important în orice sistem de management de astăzi. Partea software de acest tip include orice software care îndeplinește toate sarcinile atribuite sistemului și, de asemenea, asigură funcționarea normală a întregului complex de mijloace tehnice utilizate în această întreprindere. Partea matematică este totalitatea tuturor formulelor, modelelor, algoritmilor matematici utilizați în funcționarea sistemului informațional.

Software-ul sistemului de control al automatizării proceselor trebuie să satisfacă pe deplin performanța tuturor funcțiilor care sunt cerute de la obiectul de automatizare. Este important de menționat că toate aceste funcții sunt implementate folosind instrumente de calcul. Există câteva proprietăți specifice pe care partea software a ACS trebuie să le îndeplinească:

1. Suficiență funcțională. Adică, sistemul trebuie să fie complet.
2. Este important ca sistemul nu numai să fie fiabil, ci să aibă și proprietateaauto-vindecare, precum și pentru a determina cauza defecțiunii.
3. Sistemul trebuie să se adapteze la parametrii în schimbare ai obiectului.
4. Ar trebui să fie posibil să se modifice dacă este necesar.
5. Modularitatea construcției, precum și ușurința în utilizare, sunt, de asemenea, componente importante ale sistemului.

Secțiunea tehnică

Totul este destul de simplu aici. Suportul tehnic include disponibilitatea tuturor mijloacelor tehnice care sunt necesare pentru a asigura funcționalitatea maximă a sistemului de control automatizat. Această secțiune este cel mai afectată de dezvoltarea tehnologiei informatice și a tehnologiei informatice. Datorită dezvoltării acestor două domenii, varietatea instrumentelor tehnice de măsurare devine din ce în ce mai largă și, prin ele însele, sunt capabile să rezolve o gamă tot mai largă de probleme.

În prezent, sistemele și mijloacele tehnice de automatizare și control pot fi împărțite în două mari grupe. Primul grup este mijloacele de comunicare, iar al doilea este mijloacele tehnologiei organizaționale.

Aici este necesar să înțelegem că mijloacele tehnice de automatizare sunt utilizate în toate etapele funcționării sistemului de control automatizat, de la fixarea parametrilor până la stocarea acestora și, de asemenea, cu ajutorul lor este posibilă conectarea întregul sistem de control într-o singură rețea. Dacă vorbim separat despre mijloacele de comunicare, atunci acestea, în primul rând, joacă rolul de transmițători de informații de la un dispozitiv la altul. În unele cazuri rare, acestea lucrează împreună cu computerele. Tehnologia organizațională este un dispozitiv care permiteefectuați diverse operațiuni cu informații obținute anterior.

O regulă destul de importantă este ca orice mijloc tehnic al sistemului de control automatizat, în cazul unei avarii, să fie înlocuit fără probleme cu unul similar, fără a fi necesară reconfigurarea acestuia.

Secțiunea metodologică și organizatorică a sistemului

Proiectarea unui sistem de automatizare a controlului presupune prezența unei astfel de secțiuni ca metodologice și organizatorice. Această ramură a sistemului de control automat este un set de metode, instrumente și câteva documente speciale care stabilesc procedura de operare nu numai pentru sistemul în sine, ci și pentru personalul care îl întreține. În plus, există și documente care sistematizează procedura pentru munca personalului atunci când interacționează unul cu celăl alt. Aceasta include, de asemenea, unele metode, în urma cărora personalul este instruit să lucreze cu un anumit sistem de informare. Cu alte cuvinte, aceasta este o secțiune care afectează nu numai sistemul în sine, ci și factorul uman.

Scopul principal al acestei secțiuni este de a menține sistemul în funcțiune și de a permite dezvoltarea în continuare, dacă este necesar. Se poate adăuga că această secțiune conține instrucțiuni care se referă la ce trebuie să facă personalul în timpul funcționării ACS pentru a-și menține funcționarea normală. De asemenea, stochează fișiere care conțin informații despre ceea ce trebuie făcut dacă sistemul intră în modul de urgență sau pur și simplu nu funcționează așa cum ar trebui.

Lingvistică

Ultima secțiune a părții suport a ACS este lingvistică. Desigur, acest sistem este un set de limbi. Acestea includ limbile de comunicare ale personalului care deservește sistemul de automatizare a managementului producției, precum și utilizatorii acestuia cu părți ale sistemului însuși, cum sunt cele tehnice, informaționale și matematice de program. Există, de asemenea, transcrieri ale tuturor termenilor și definițiilor utilizate de ACS în timpul activității sale.

În timpul funcționării, este foarte important ca operatorii să poată comunica cu sistemul de control în timp util și convenabil. Datorită suportului lingvistic, se realizează comoditatea, claritatea și stabilitatea necesare acestei comunicări. Este necesar doar să adăugăm că aici este necesar să existe mijloace tehnice care să corecteze erorile, dacă există, în timpul comunicării dintre utilizator și sistemul de automatizare. Până în prezent, există două abordări diferite pentru a lucra cu ACS.

Primul mod în care se realizează procesul de management al automatizării este instalarea și utilizarea tehnologiei informatice. Aceste instrumente vor fi folosite doar pentru a simplifica unele dintre operațiunile care apar atunci când lucrați cu documente. Până în prezent, această metodă este considerată ineficientă, deoarece nu vă permite să deblocați pe deplin potențialul nivelului actual de tehnologie informatică.

A doua metodă este fundamental diferită de prima și constă în faptul că întreprinderea creează un sistem integrat de automatizare a managementuluiobiecte. În acest caz, nu numai managementul documentelor este transferat tehnicianului, ci și baze de date, sisteme expert, instrumente de comunicare, precum și multe alte funcții.

Nivel inferior și mediu al ACS

Orice sistem de control al procesului de astăzi poate fi împărțit condiționat în mai multe niveluri. Automatizarea sistemului de control are în prezent trei astfel de niveluri.

Nivelul inferior sunt senzorii, precum și dispozitivele de măsurare care controlează caracteristicile controlate. În plus, acestea includ și actuatoarele, de care depinde valoarea caracteristicilor. La acest nivel se efectuează doar un control minim, care constă în potrivirea semnalului de la senzor cu intrarea dispozitivului de control. Există, de asemenea, un schimb de semnale generate de aceste dispozitive cu actuatoare.

Următorul nivel mediu este managementul echipamentelor. Cu alte cuvinte, controlerele logice programabile sunt situate pe această etapă de control. Aceste PLC-uri sunt capabile să primească semnale de la echipamentele de măsurare, precum și de la senzori care monitorizează starea procesului. În conformitate cu informațiile primite, precum și cu datele care sunt setate de utilizator, PLC-ul generează un semnal de control care este transmis actuatorului cu o comandă clară.

Nivel superior

Automatizarea controlului în sistemele tehnice are și o treime, mai marenivel. Astfel de echipamente sunt stații de operator și dispecerat, echipamente de rețea, servere industriale. În această etapă, o persoană exercită controlul deplin asupra cursului operațiunilor tehnologice din instalație. În plus, aici este furnizată și comunicarea cu cele două niveluri anterioare, ceea ce vă permite să colectați cu succes orice informații necesare.

În această etapă se utilizează HMI, SCADA. Prima este o interfață om-mașină, cu ajutorul căreia dispecerul este capabil să monitorizeze progresul operațiunilor tehnologice din unitate. Acestea includ diverse monitoare sau panouri grafice, care sunt cel mai adesea instalate pe dulapuri de automatizare și sunt destinate doar să afișeze informații despre obiect și progresul procesului. Pentru controlul echipamentului de automatizare și a sistemului de control există un sistem SCADA, care presupune prezența controlului de supraveghere și capacitatea de a colecta date. În termeni simpli, această rețea vă permite să instalați software care poate fi configurat și instalat pe computerele dispecerilor.

Toate cele mai importante date pe care PLC-ul le colectează la nivel mediu sunt colectate, arhivate și vizualizate folosind acest sistem. Baza automatizării stă tocmai aici, deoarece SCADA este capabil nu numai să primească informații, ci și să le compare cu cea introdusă de operator. Dacă există o abatere a oricărui parametru de la valoarea setată, sistemul anunță utilizatorul despre aceasta prin intermediul unei alarme. nistesistemele au capacitatea nu numai de a controla, ci și de a modifica automat orice valoare pentru a returna o valoare care a depășit limitele stabilite.

Unelte de automatizare

Sistemul de automatizare a managementului personalului, procesul tehnologic se realizează în detrimentul mijloacelor tehnice de automatizare, sau TCA. Cu alte cuvinte, acestea sunt dispozitive care fie pot fi un instrument tehnic în sine și pot desfășura orice activitate, fie pot face parte dintr-un complex hardware-software.

Cel mai adesea, TCA este elementul de bază al unui sistem de automatizare. Aceasta include toate echipamentele care captează, procesează, transmite informații. Cu ajutorul unor astfel de instrumente este posibilă controlul, reglarea și monitorizarea aspectelor automate ale procesului de producție. Există TCA-uri care controlează un anumit parametru. Acestea pot fi senzori de presiune, temperatură, nivel, senzori capacitivi, senzori laser etc. Urmează TSA-urile informaționale, a căror sarcină principală este să transfere informațiile primite de la senzori. Cu alte cuvinte, este legătura dintre nivelul inferior și echipamentul de control de nivel superior.

Echipamentul de control are capacitatea de a opri complet sau parțial procesul de producție până când cauza opririi este eliminată. De asemenea, unele sisteme avansate își pot rezolva propriile probleme. În acest caz, ele se referă la sisteme de control și management de auto-vindecare.