Vadības sistēmu automatizācija: līmeņi, rīki, līdzekļi un lietojumprogrammas

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Vadības sistēmu automatizācija (ACS) ir informācijas sistēma, kas paredzēta vadības procesu automatizētai ieviešanai. Jāpiebilst, ka šādas tehnoloģijas ieviešanai jābūt pamatotai no tehniskā un ekonomiskā viedokļa. Visbiežāk šādas sistēmas uzstādīšana ļauj samazināt strādājošo skaitu, paaugstināt vadības efektivitāti un uzlabot objekta kvalitāti.

Prasības ACS

Vadības sistēmas automatizācijai ir noteiktas prasības.

Pirmkārt, ir ļoti svarīgi, lai visi elementi būtu savienoti viens ar otru, kā arī būtu savienojums ar automatizētu sistēmu, kas ir savienota ar automatizēto vadības sistēmu. Turklāt šeit ir ļoti svarīgi, lai sistēmai būtu paplašināšanas, attīstības un modernizācijas iespēja. Tas tiek darīts, cerot, ka nākotnē uzņēmums attīstīsies un būs nepieciešama modernāka sistēma.

Otra, bet ne mazāk svarīga, vadības automatizācijas sistēmajābūt pietiekamai uzticamības pakāpei. Citiem vārdiem sakot, tai jābūt 100% drošai, strādājot ar sākotnēji iestatītajiem parametriem. Vēl viena svarīga prasība ir pielāgošanās spēja. Sistēma ir jākonfigurē tā, lai tā varētu mainīties, mainoties parametriem. Tomēr šeit jāsaka, ka izmaiņu diapazons tiek apspriests iepriekš, pirms automatizētās vadības sistēmas uzstādīšanas, un tāpēc šīs izmaiņu robežas tiek ievadītas sistēmā iepriekš.

Vadības automatizācijas sistēmai jānodrošina iespēja kontrolēt savu darbu. Turklāt ir ļoti svarīgi, lai darbības traucējumu gadījumā sistēma varētu diagnosticēt un norādīt konkrētas problēmas vietu, veidu un cēloni. Pēdējā svarīgā prasība automatizētai vadības sistēmai ir aizsardzība pret nepareizām personāla darbībām. Gadījumā, ja notiek nejaušas vai tīšas izmaiņas parametros, kas var novest objektu kritiskā stāvoklī, vadības sistēma ir jāaizsargā. Šis noteikums ir spēkā arī gadījumā, ja informācija kaut kur tiek nopludināta.

ACS daļas. Funkcionāls

Šobrīd jebkuru informācijas sistēmu, arī uzņēmuma vadības automatizācijas sistēmu, var nosacīti sadalīt divās komponentēs. Pirmais ir funkcionāls, otrais nodrošina. Pirmā daļa ir atbildīga par darbību aspektu, kurā tiek izveidota katra atsevišķa sistēma. Šo atsevišķo uzdevumu kombinācija veido funkcionālu visas sistēmas daļu.

Tālāk jums ir jāpievērš uzmanība tam, ka jebkurai automatizētai vadības sistēmai ir jādarbojasšādas darbības:

• tam jāapkopo, jāapstrādā un jāanalizē visa informācija, kas saistīta ar objekta stāvokli;
• sistēmai jāspēj izstrādāt kontroles metodes, kad rodas nepieciešamība;
• Automatizētajai vadības sistēmai jāspēj arī pārsūtīt vadības darbības uz izpildelementiem, kā arī pārsūtīt datus operatoram kontrolei;
• Izstrādāto kontroles darbību ieviešana un kontrole ir arī kontroles sistēmas pārziņā.

Automātiskās vadības sistēmas daļas nodrošināšana. Informācijas daļa

Otra lielā daļa ir nodrošināšana. Tas ir nedaudz sarežģītāks, un tas ir nosacīti sadalīts vairākās mazākās izpildītājgrupās, kas ietver šādas sadaļas:

• programma-matemātika;
• informatīvs;
• tehniskā;
• metodiskie un organizatoriski;
• lingvistiskais;
• personāls.

Uzņēmuma vadības automatizācijas sistēmas vai drīzāk tās atbalsta daļas darbība balstās uz to, ka tā apkopo pilnīgu informāciju par objektu. Pamatojoties uz saņemto informāciju, kas ietver datus par kodēšanu, adresācijas metodēm, datu formātiem utt., ACS darbosies. Jums jāsaprot, ka lielam informācijas apjomam ir nepieciešama uzglabāšanas vieta. Šī iemesla dēļ visi saņemtie dati tiek apkopoti lielās datu bāzēs, kuras pēc tam tiek saglabātas mašīnas datu nesējā.

Šeit ir svarīgi saprast, ka saglabāt visu informāciju no darba sākuma līdz pat šai dienaiNeiespējami, jo tā ir pārāk daudz. Tāpēc visi saglabātie dati tiek pārrakstīti datu nesējā ar noteiktu frekvenci, kas nepieciešama normālai objekta darbībai. Turklāt katrai šādai procesu automatizācijas sistēmai ir sava veida rezerves datu krātuve. Tas ir paredzēts, lai varētu atgūt zaudēto informāciju, ja kāda ierīce sabojājas.

Matemātiskā daļa

Tūlīt jāatzīmē, ka tā mūsdienās ir vissvarīgākā jebkurā vadības sistēmā. Šāda veida programmatūras daļā ietilpst jebkura programmatūra, kas veic visus sistēmai uzticētos uzdevumus, kā arī nodrošina visa šajā uzņēmumā izmantotā tehnisko līdzekļu kompleksa normālu darbību. Matemātiskā daļa ir visu informācijas sistēmas darbībā izmantoto matemātisko formulu, modeļu, algoritmu kopums.

Procesu automatizācijas vadības sistēmas programmatūrai pilnībā jāapmierina visu to funkciju izpilde, kas nepieciešamas no automatizācijas objekta. Šeit ir svarīgi atzīmēt, ka visas šīs funkcijas tiek īstenotas, izmantojot skaitļošanas rīkus. Ir vairākas specifiskas īpašības, kurām ACS programmatūras daļai ir jāatbilst:

1. Funkcionāla pietiekamība. Tas nozīmē, ka sistēmai ir jābūt pabeigtai.
2. Ir svarīgi, lai sistēma būtu ne tikai uzticama, bet arī tai būtu īpašībapašdziedināšanās, kā arī noteikt bojājuma cēloni.
3. Sistēmai jāpielāgojas mainīgajiem objekta parametriem.
4. Ja nepieciešams, to vajadzētu būt iespējai modificēt.
5. Konstrukcijas modularitāte, kā arī lietošanas ērtums arī ir svarīgas sistēmas sastāvdaļas.

Tehniskā sadaļa

Šeit viss ir pavisam vienkārši. Tehniskais atbalsts ietver visu tehnisko līdzekļu pieejamību, kas nepieciešami, lai nodrošinātu automatizētās vadības sistēmas maksimālu funkcionalitāti. Šo sadaļu visvairāk ietekmē datortehnoloģiju un datortehnoloģiju attīstība. Pateicoties šo divu jomu attīstībai, tehnisko mērinstrumentu klāsts kļūst arvien plašāks, un tie paši par sevi spēj atrisināt arvien plašāku problēmu loku.

Šobrīd automatizācijas un vadības sistēmas un tehniskos līdzekļus var iedalīt divās lielās grupās. Pirmā grupa ir saziņas līdzekļi, bet otrā ir organizācijas tehnoloģiju līdzekļi.

Šeit jāsaprot, ka automatizācijas tehniskie līdzekļi tiek izmantoti visos automatizētās vadības sistēmas darbības posmos, sākot no parametru fiksēšanas līdz to uzglabāšanai, kā arī ar to palīdzību iespējams pieslēgt visu vadības sistēmu vienā tīklā. Ja mēs atsevišķi runājam par saziņas līdzekļiem, tad tie, pirmkārt, pilda informācijas raidītāju lomu no vienas ierīces uz otru. Dažos retos gadījumos tie darbojas kopā ar datoriem. Organizatoriskās tehnoloģijas ir ierīce, kas ļaujveikt dažādas operācijas ar iepriekš iegūto informāciju.

Diezgan svarīgs noteikums ir tāds, ka jebkuri automatizētās vadības sistēmas tehniskie līdzekļi bojājumu gadījumā bez problēmām ir jānomaina pret līdzīgu, bez nepieciešamības to pārkonfigurēt.

Sistēmas metodiskā un organizatoriskā sadaļa

Vadības automatizācijas sistēmas projektēšana paredz tādas sadaļas klātbūtni kā metodiskā un organizatoriskā. Šī automatizētās vadības sistēmas filiāle ir metožu, rīku un dažu īpašu dokumentu kopums, kas nosaka darbības procedūru ne tikai pašai sistēmai, bet arī personālam, kas to apkalpo. Turklāt ir arī dokumenti, kas sistematizē personāla darba kārtību, mijiedarbojoties vienam ar otru. Tas ietver arī dažas metodes, kuru rezultātā personāls tiek apmācīts darbam ar noteiktu informācijas sistēmu. Citiem vārdiem sakot, šī ir sadaļa, kas ietekmē ne tikai pašu sistēmu, bet arī cilvēcisko faktoru.

Šīs sadaļas galvenais mērķis ir uzturēt sistēmu un nodrošināt tās darbību, kā arī ļaut to vajadzības gadījumā turpināt attīstīt. Var piebilst, ka šajā sadaļā ir ietverti norādījumi par to, kas personālam ir jādara ACS darbības laikā, lai uzturētu tās normālu darbību. Tajā tiek saglabāti arī faili, kas satur informāciju par to, kas jādara, ja sistēma pāriet avārijas režīmā vai vienkārši nedarbojas, kā vajadzētu.

Valodniecība

ACS atbalsta daļas pēdējā sadaļa ir lingvistiska. Protams, šī sistēma ir valodu kopa. Tas ietver ražošanas vadības automatizācijas sistēmu apkalpojošā personāla, kā arī tās lietotāju saziņas valodas ar tādām pašas sistēmas daļām kā tehniskās, informatīvās un programmu matemātiskās. Ir arī visu terminu un definīciju atšifrējumi, ko ACS izmantoja savā darba laikā.

Darbības laikā ir ļoti svarīgi, lai operatori varētu savlaicīgi un ērti sazināties ar vadības sistēmu. Pateicoties lingvistiskajam atbalstam, tiek panākta saziņai nepieciešamā ērtība, nepārprotamība un stabilitāte. Atliek vien piebilst, ka šeit ir nepieciešami tehniskie līdzekļi, kas izlabos kļūdas, ja tādas radīsies, sazinoties starp lietotāju un automatizācijas sistēmu. Līdz šim ir divas dažādas pieejas darbam ar ACS.

Pirmais veids, kā tiek veikts automatizācijas pārvaldības process, ir datortehnoloģiju uzstādīšana un izmantošana. Šie rīki tiks izmantoti tikai, lai vienkāršotu dažas darbības, kas rodas, strādājot ar dokumentiem. Līdz šim šī metode tiek uzskatīta par neefektīvu, jo tā neļauj pilnībā atraisīt pašreizējā datortehnoloģiju līmeņa potenciālu.

Otrā metode būtiski atšķiras no pirmās un slēpjas faktā, ka uzņēmums izveido integrētu vadības automatizācijas sistēmuobjektus. Šajā gadījumā tehniķim tiek nodota ne tikai dokumentu pārvaldība, bet arī datu bāzes, ekspertu sistēmas, komunikācijas rīki, kā arī daudzas citas funkcijas.

ACS apakšējais un vidējais līmenis

Jebkuru procesu vadības sistēmu mūsdienās var nosacīti iedalīt vairākos līmeņos. Vadības sistēmas automatizācijai pašlaik ir trīs šādi līmeņi.

Apakšējais līmenis ir sensori, kā arī mērierīces, kas kontrolē kontrolētos raksturlielumus. Turklāt tas ietver arī izpildmehānismus, no kuriem ir atkarīga raksturlielumu vērtība. Šajā līmenī tiek veikta tikai minimāla kontrole, kas sastāv no sensora signāla saskaņošanas ar vadības ierīces ievadi. Notiek arī šo ierīču ģenerēto signālu apmaiņa ar izpildmehānismiem.

Nākamais vidējais līmenis ir aprīkojuma pārvaldība. Citiem vārdiem sakot, programmējamie loģiskie kontrolleri atrodas šajā vadības posmā. Šie PLC spēj uztvert signālus no mērīšanas iekārtām, kā arī no sensoriem, kas uzrauga procesa stāvokli. Saskaņā ar saņemto informāciju, kā arī lietotāja iestatītajiem datiem, PLC ģenerē vadības signālu, kas tiek pārraidīts uz izpildmehānismu ar skaidru komandu.

Augšējais līmenis

Vadības automatizācijai tehniskajās sistēmās ir arī trešā, augstākalīmenī. Šādas iekārtas ir operatoru un dispečeru stacijas, tīkla iekārtas, industriālie serveri. Tieši šajā posmā pilnu kontroli pār tehnoloģisko darbību norisi objektā veic persona. Turklāt šeit tiek nodrošināta arī saziņa ar diviem iepriekšējiem līmeņiem, kas ļauj veiksmīgi savākt visu nepieciešamo informāciju.

Šajā posmā tiek izmantots HMI, SCADA. Pirmā ir cilvēka un mašīnas saskarne, ar kuras palīdzību dispečers var sekot līdzi tehnoloģisko darbību norisei objektā. Tas ietver dažādus monitorus vai grafiskos paneļus, kas visbiežāk tiek uzstādīti uz automatizācijas skapjiem un paredzēti tikai informācijas attēlošanai par objektu un procesa gaitu. Lai kontrolētu automatizācijas iekārtas un vadības sistēmu, ir SCADA sistēma, kas nozīmē uzraudzības kontroles klātbūtni un datu vākšanas iespēju. Vienkārši izsakoties, šis tīkls ļauj instalēt programmatūru, ko var konfigurēt un instalēt dispečeru datoros.

Visi svarīgākie dati, ko PLC apkopo vidējā līmenī, tiek savākti, arhivēti un vizualizēti, izmantojot šo sistēmu. Tieši šeit slēpjas automatizācijas pamats, jo SCADA spēj ne tikai saņemt informāciju, bet arī salīdzināt to ar operatora ievadīto. Ja ir kāda parametra novirze no iestatītās vērtības, sistēma par to informē lietotāju ar trauksmes signālu. Dažassistēmām ir iespēja ne tikai kontrolēt, bet arī automātiski mainīt jebkuras vērtības, lai atgrieztu vērtību, kas pārsniedz noteiktos ierobežojumus.

Automatizācijas rīki

Personāla vadības automatizācijas sistēma, tehnoloģiskais process tiek veikts uz automatizācijas tehnisko līdzekļu jeb TCA rēķina. Citiem vārdiem sakot, tās ir ierīces, kas pašas par sevi var būt tehnisks rīks un veikt jebkādas darbības, vai arī būt daļa no aparatūras un programmatūras kompleksa.

Visbiežāk TCA ir automatizācijas sistēmas pamatelements. Tas ietver visas iekārtas, kas uztver, apstrādā un pārraida informāciju. Ar šādu rīku palīdzību iespējams kontrolēt, pielāgot un uzraudzīt ražošanas procesa automatizētos aspektus. Ir TCA, kas kontrolē kādu parametru. Tie var būt spiediena, temperatūras, līmeņa sensori, kapacitatīvie sensori, lāzera sensori uc Tālāk ir informatīvie TSA, kuru galvenais uzdevums ir pārsūtīt no sensoriem saņemto informāciju. Citiem vārdiem sakot, tā ir saikne starp zemāka līmeņa un augstāka līmeņa vadības aprīkojumu.

Vadības iekārtai ir iespēja pilnībā vai daļēji apturēt ražošanas procesu, līdz tiek novērsts apstāšanās cēlonis. Dažas uzlabotas sistēmas var arī pašas veikt problēmu novēršanu. Šajā gadījumā tie attiecas uz pašatveseļošanās kontroles un vadības sistēmām.