Juhtimissüsteemide automatiseerimine: tasemed, tööriistad, funktsioonid ja rakendused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Juhtsüsteemide automatiseerimine (ACS) on infosüsteem, mis on mõeldud juhtimisprotsesside automatiseeritud juurutamiseks. Tuleb märkida, et sellise tehnoloogia kasutuselevõtt peaks olema tehnilisest ja majanduslikust seisukohast õigustatud. Enamasti võimaldab sellise süsteemi paigaldamine vähendada töötavate töötajate arvu, tõsta juhtimise efektiivsust ja parandada rajatise kvaliteeti.

ACS-i nõuded

Juhtsüsteemi automatiseerimisele kehtivad mõned nõuded.

Esiteks on väga oluline, et kõiki elemente saaks omavahel ühendada, samuti oleks ühendus automatiseeritud süsteemiga, mis on ühendatud automaatjuhtimissüsteemiga. Lisaks on siinkohal väga oluline, et süsteemil oleks võimalus laienemiseks, arendamiseks ja kaasajastamiseks. Seda tehakse ootusega, et tulevikus ettevõte areneb ja vaja on rohkem kaasaegset süsteemi.

Teiseks, kuid mitte vähem tähtsaks, juhtimisautomaatikasüsteempeab olema piisava usaldusväärsusega. Ehk siis algselt seatud parameetritega töötades peab see olema 100% turvaline. Teine oluline nõue on kohanemisvõime. Süsteem peab olema konfigureeritud nii, et see saaks muutuda parameetrite muutumisel. Siinkohal olgu aga öeldud, et muudatuste ulatus arutatakse eelnev alt läbi, enne automaatjuhtimissüsteemi paigaldamist ja seetõttu sisestatakse need muudatuste piirid eelnev alt süsteemi.

Juhtimisautomaatikasüsteem peaks võimaldama oma tööd juhtida. Lisaks on väga oluline, et rikke korral suudaks süsteem diagnoosida ja näidata konkreetse probleemi koha, tüübi ja põhjuse. Viimane oluline nõue automatiseeritud juhtimissüsteemile on kaitse personali ebaõige tegevuse eest. Juhuslike või tahtlike parameetrite muutmise korral, mis võib viia objekti kriitilisse olekusse, tuleb juhtimissüsteemi kaitsta. See reegel kehtib ka juhul, kui info kuskilt lekib.

ACS-i osad. Funktsionaalne

Praegu saab iga infosüsteemi, sealhulgas ettevõtte juhtimise automatiseerimissüsteemi, tinglikult jagada kaheks komponendiks. Esimene on funktsionaalne, teine pakub. Esimene osa vastutab tegevuste aspekti eest, milles iga üksik süsteem luuakse. Nende üksikute ülesannete kombinatsioon loob funktsionaalse osa üldisest süsteemist.

Järgmisena peate pöörama tähelepanu asjaolule, et iga automatiseeritud juhtimissüsteem peab toimimajärgmised sammud:

• see peab koguma, töötlema ja analüüsima kogu objekti olekuga seotud teavet;
• süsteem peab suutma vajadusel välja töötada juhtimismeetodeid;
• Automatiseeritud juhtimissüsteem peab samuti suutma juhttoiminguid täitevelementidele edastada, samuti andmeid operaatorile juhtimiseks üle kanda;
• väljatöötatud juhtimistoimingute rakendamine ja juhtimine lasub samuti juhtimissüsteemil.

Automatiseeritud juhtimissüsteemi osa pakkumine. Teabe osa

Teine suur osa on pakkumine. See on mõnevõrra keerulisem ja see on tinglikult jagatud mitmeks väiksemaks esinemisrühmaks, mis hõlmavad järgmisi jaotisi:

• programm-matemaatika;
• informatiivne;
• tehniline;
• metoodiline ja korralduslik;
• lingvistiline;
• personal.

Ettevõtte juhtimise automatiseerimissüsteemi või õigemini seda toetava osa töö põhineb sellel, et see kogub objekti kohta täielikku teavet. Saadud teabe põhjal, mis sisaldab andmeid kodeerimise, adresseerimismeetodite, andmevormingute jms kohta, töötab ACS. Peate mõistma, et suur hulk teavet nõuab salvestusruumi. Sel põhjusel kogutakse kõik vastuvõetud andmed suurtesse andmebaasidesse, mis seejärel salvestatakse masinkandjale.

Siin on oluline mõista, et kogu teave töö algusest kuni tänapäevani salvestadaVõimatu, sest seda on liiga palju. Seetõttu kirjutatakse kõik salvestatud andmed meediumile teatud sagedusega üle, mis on vajalik objekti normaalseks tööks. Lisaks on igal sellisel protsesside automatiseerimissüsteemil mingisugune varuandmete salvestamine. See on ette nähtud teabe kaotsimineku taastamiseks, kui mõni seade rikkis.

Matemaatiline osa

Tuleb kohe märkida, et see on tänapäeval igas juhtimissüsteemis kõige olulisem. Seda tüüpi tarkvara osa sisaldab mis tahes tarkvara, mis täidab kõiki süsteemile määratud ülesandeid ja tagab ka kogu selles ettevõttes kasutatava tehniliste vahendite kompleksi normaalse töö. Matemaatiline osa on kõigi infosüsteemi töös kasutatavate matemaatiliste valemite, mudelite, algoritmide kogum.

Protsessi automatiseerimise juhtimissüsteemi tarkvara peab täielikult rahuldama kõigi automatiseerimisobjektilt nõutavate funktsioonide jõudlust. Siinkohal on oluline märkida, et kõiki neid funktsioone rakendatakse arvutustööriistade abil. On mitmeid spetsiifilisi omadusi, millele ACS-i tarkvaraosa peab vastama:

1. Funktsionaalne piisavus. See tähendab, et süsteem peab olema täielik.
2. On oluline, et süsteem poleks mitte ainult usaldusväärne, vaid sellel oleks ka omadusiseparanemist, samuti teha kindlaks rikke põhjus.
3. Süsteem peab kohanema objekti muutuvate parameetritega.
4. Vajadusel peaks olema võimalik muuta.
5. Süsteemi olulised komponendid on ka konstruktsiooni modulaarsus ja kasutusmugavus.

Tehniline osa

Siin on kõik üsna lihtne. Tehniline tugi hõlmab kõigi tehniliste vahendite olemasolu, mis on vajalikud automatiseeritud juhtimissüsteemi maksimaalse funktsionaalsuse tagamiseks. Seda osa mõjutab kõige enam arvutitehnoloogia ja arvutitehnoloogia areng. Tänu nende kahe valdkonna arengule muutub tehniliste mõõteriistade valik üha laiemaks ning need suudavad iseenesest lahendada üha laiemaid probleeme.

Praegu võib automatiseerimise ja juhtimise süsteemid ja tehnilised vahendid jagada kahte suurde rühma. Esimene rühm on suhtlusvahendid ja teine organisatsioonitehnoloogia vahendid.

Siin on vaja mõista, et automatiseerimise tehnilisi vahendeid kasutatakse automatiseeritud juhtimissüsteemi töö kõikidel etappidel alates parameetrite fikseerimisest kuni nende salvestamiseni, samuti on nende abil võimalik ühendada kogu juhtimissüsteem ühte võrku. Kui me räägime eraldi sidevahenditest, siis on need ennekõike teabe edastajad ühest seadmest teise. Mõnel harvadel juhtudel töötavad need koos arvutitega. Organisatsioonitehnoloogia on seade, mis võimaldabteha erinevaid toiminguid eelnev alt saadud teabega.

Üsna oluline reegel on see, et kõik automaatjuhtimissüsteemi tehnilised vahendid tuleks rikke korral ilma probleemideta asendada sarnasega, ilma et oleks vaja seda ümber konfigureerida.

Süsteemi metoodiline ja korralduslik osa

Juhtimise automatiseerimissüsteemi kavandamine eeldab sellise jaotise olemasolu nagu metoodiline ja organisatsiooniline. See automatiseeritud juhtimissüsteemi haru on meetodite, tööriistade ja mõnede eridokumentide kogum, mis kehtestab tööprotseduuri mitte ainult süsteemi enda, vaid ka seda hooldava personali jaoks. Lisaks on olemas ka dokumendid, mis süstematiseerivad personali töö korda üksteisega suhtlemisel. See hõlmab ka mõningaid meetodeid, mille tulemusena koolitatakse töötajaid konkreetse infosüsteemiga töötama. Teisisõnu, see on jaotis, mis ei mõjuta mitte ainult süsteemi ennast, vaid ka inimtegurit.

Selle jaotise põhieesmärk on hoida süsteem töökorras ning võimaldada seda vajadusel edasi arendada. Võib lisada, et see jaotis sisaldab juhiseid selle kohta, mida töötajad peavad ACS-i töötamise ajal tegema, et säilitada selle normaalne toimimine. Samuti salvestab see faile, mis sisaldavad teavet selle kohta, mida tuleb teha, kui süsteem läheb avariirežiimi või lihts alt ei tööta nii, nagu peaks.

Lingvistika

ACS-i toetava osa viimane osa on keeleline. Loomulikult on see süsteem keelekomplekt. See hõlmab nii tootmisjuhtimise automatiseerimissüsteemi teenindavate töötajate kui ka selle kasutajate suhtluskeeli süsteemi enda osadega nagu tehniline, informatiivne ja programm-matemaatika. Samuti on olemas kõigi ACS-i töö käigus kasutatud terminite ja määratluste ärakirjad.

Töötamise ajal on väga oluline, et operaatorid saaksid õigeaegselt ja mugav alt juhtimissüsteemiga suhelda. Tänu keelelisele toele saavutatakse selle suhtluse nõutav mugavus, ühemõttelisus ja stabiilsus. Tuleb vaid lisada, et siin on vaja tehnilisi vahendeid, mis parandavad kasutaja ja automaatikasüsteemi vahelise suhtluse käigus tekkinud vead, kui neid on. Praeguseks on ACS-iga töötamiseks kaks erinevat lähenemisviisi.

Esimene viis automatiseerimishaldusprotsessi läbiviimiseks on arvutitehnoloogia paigaldamine ja kasutamine. Neid tööriistu kasutatakse ainult mõnede dokumentidega töötamisel tehtavate toimingute lihtsustamiseks. Praeguseks peetakse seda meetodit ebatõhusaks, kuna see ei võimalda teil täielikult avada arvutitehnoloogia praeguse taseme potentsiaali.

Teine meetod erineb põhimõtteliselt esimesest ja seisneb selles, et ettevõte loob integreeritud juhtimise automatiseerimissüsteemiobjektid. Sellisel juhul ei lähe tehnikule üle mitte ainult dokumendihaldus, vaid ka andmebaasid, ekspertsüsteemid, sidevahendid ja paljud muud funktsioonid.

ACS-i alumine ja keskmine tase

Iga protsessijuhtimissüsteemi võib tänapäeval tinglikult jagada mitmeks tasandiks. Juhtsüsteemi automatiseerimisel on praegu kolm sellist taset.

Alumine tase on andurid, samuti mõõteseadmed, mis juhivad kontrollitavaid omadusi. Lisaks hõlmab see ka täiturmehhanisme, millest sõltub omaduste väärtus. Sellel tasemel toimub ainult minimaalne juhtimine, mis seisneb anduri signaali sobitamises juhtseadme sisendiga. Samuti toimub nende seadmete genereeritud signaalide vahetus täiturmehhanismidega.

Järgmine keskmine tase on seadmete haldamine. Teisisõnu, programmeeritavad loogikakontrollerid asuvad sellel juhtimisastmel. Need PLC-d on võimelised vastu võtma signaale nii mõõteseadmetelt kui ka anduritelt, mis jälgivad protsessi olekut. Vastav alt saadud teabele ja kasutaja määratud andmetele genereerib PLC juhtsignaali, mis edastatakse täiturmehhanismile selge käsuga.

Tipptase

Tehnosüsteemide juhtimise automatiseerimisel on ka kolmas, kõrgemtasemel. Sellised seadmed on operaatori- ja dispetšerjaamad, võrguseadmed, tööstuslikud serverid. Just selles etapis teostab inimene täielikku kontrolli rajatise tehnoloogiliste toimingute käigu üle. Lisaks pakutakse siin ka suhtlust kahe eelmise tasemega, mis võimaldab eduk alt koguda vajalikku infot.

Selles etapis kasutatakse HMI-d, SCADA-d. Esimene on inimese ja masina liides, mille abil saab dispetšer jälgida objekti tehnoloogiliste toimingute kulgu. See hõlmab erinevaid monitore või graafikapaneele, mis paigaldatakse kõige sagedamini automaatikakappidele ja on mõeldud ainult objekti ja protsessi edenemise kohta teabe kuvamiseks. Automaatikaseadmete ja juhtimissüsteemi juhtimiseks on olemas SCADA süsteem, mis eeldab järelevalvekontrolli olemasolu ja andmete kogumise võimalust. Lihtsam alt öeldes võimaldab see võrk installida tarkvara, mida saab konfigureerida ja dispetšerite arvutitesse installida.

Selle süsteemi abil kogutakse, arhiveeritakse ja visualiseeritakse kõik kõige olulisemad andmed, mida PLC keskmisel tasemel kogub. Automatiseerimise alus peitub just siin, kuna SCADA suudab mitte ainult teavet vastu võtta, vaid ka võrrelda seda operaatori sisestatud andmetega. Kui mõni parameeter kaldub seatud väärtusest kõrvale, teavitab süsteem sellest kasutajat häirega. Mõnedsüsteemid ei suuda mitte ainult juhtida, vaid ka automaatselt muuta mis tahes väärtusi, et tagastada väärtus, mis on ületanud kehtestatud piirid.

Automatiseerimistööriistad

Personalijuhtimise automatiseerimise süsteem, tehnoloogiline protsess viiakse läbi tehniliste automatiseerimisvahendite ehk TCA arvelt. Teisisõnu, need on seadmed, mis võivad olla tehniline tööriist iseenesest ja teostada mis tahes tegevust või olla osa riistvara-tarkvara kompleksist.

Enamasti on TCA automatiseerimissüsteemi põhielement. See hõlmab kõiki seadmeid, mis koguvad, töötlevad ja edastavad teavet. Selliste vahendite abil on võimalik tootmisprotsessi automatiseeritud aspekte juhtida, reguleerida ja jälgida. On TCA-sid, mis kontrollivad mõnda parameetrit. Nendeks võivad olla rõhu-, temperatuuri-, tasemeandurid, mahtuvusandurid, laserandurid jne Järgmiseks on infolised TSA-d, mille põhiülesanne on anduritelt saadud info edastamine. Teisisõnu, see on ühenduslüli madalama taseme ja kõrgema taseme juhtimisseadmete vahel.

Juhtseadmetel on võimalus tootmisprotsess täielikult või osaliselt peatada, kuni seiskamise põhjus on kõrvaldatud. Samuti saavad mõned täiustatud süsteemid ise tõrkeotsingut teha. Sel juhul viitavad need enesetervendamise kontrolli- ja juhtimissüsteemidele.