Αυτοματοποίηση συστημάτων ελέγχου: επίπεδα, εργαλεία, δυνατότητες και εφαρμογές

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Αυτοματοποίηση συστημάτων ελέγχου (ACS) είναι ένα πληροφοριακό σύστημα που έχει σχεδιαστεί για την αυτοματοποιημένη υλοποίηση διαδικασιών διαχείρισης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η εισαγωγή μιας τέτοιας τεχνολογίας θα πρέπει να αιτιολογείται από τεχνική και οικονομική άποψη. Τις περισσότερες φορές, η εγκατάσταση ενός τέτοιου συστήματος καθιστά δυνατή τη μείωση του αριθμού του εργαζομένου προσωπικού, την αύξηση της αποτελεσματικότητας της διαχείρισης και τη βελτίωση της ποιότητας της εγκατάστασης.

Απαιτήσεις για ACS

Υπάρχουν ορισμένες απαιτήσεις για την αυτοματοποίηση του συστήματος ελέγχου.

Πρώτον, είναι πολύ σημαντικό όλα τα στοιχεία να μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους και επίσης να έχουν σύνδεση με ένα αυτοματοποιημένο σύστημα που είναι συνδεδεμένο με το αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου. Επιπλέον, είναι πολύ σημαντικό εδώ το σύστημα να έχει τη δυνατότητα επέκτασης, ανάπτυξης και εκσυγχρονισμού. Αυτό γίνεται με την προσδοκία ότι στο μέλλον η επιχείρηση θα αναπτυχθεί και θα χρειαστεί ένα πιο εκσυγχρονισμένο σύστημα.

Δεύτερο, αλλά εξίσου σημαντικό, το σύστημα αυτοματισμού ελέγχουπρέπει να έχει επαρκή βαθμό αξιοπιστίας. Με άλλα λόγια, πρέπει να είναι 100% ασφαλές όταν εργάζεστε με τις αρχικά ρυθμισμένες παραμέτρους. Μια άλλη σημαντική προϋπόθεση είναι η προσαρμοστικότητα. Το σύστημα πρέπει να διαμορφωθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να αλλάζει ενόψει της αλλαγής των παραμέτρων. Ωστόσο, πρέπει να ειπωθεί εδώ ότι το εύρος των αλλαγών συζητείται εκ των προτέρων, πριν από την εγκατάσταση του αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου, και επομένως αυτά τα όρια αλλαγών εισάγονται εκ των προτέρων στο σύστημα.

Το σύστημα αυτοματισμού ελέγχου θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα ελέγχου της εργασίας του. Επιπλέον, είναι πολύ σημαντικό σε περίπτωση δυσλειτουργίας, το σύστημα να μπορεί να διαγνώσει και να υποδείξει τη θέση, τον τύπο και την αιτία ενός συγκεκριμένου προβλήματος. Η τελευταία σημαντική απαίτηση για ένα αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου είναι η προστασία από λανθασμένες ενέργειες του προσωπικού. Σε περίπτωση τυχαίων ή σκόπιμων αλλαγών στις παραμέτρους που μπορούν να οδηγήσουν το αντικείμενο σε κρίσιμη κατάσταση, το σύστημα ελέγχου πρέπει να προστατεύεται. Αυτός ο κανόνας ισχύει επίσης σε περίπτωση που κάποια πληροφορία έχει διαρρεύσει.

Μέρη του ACS. Λειτουργικό

Προς το παρόν, οποιοδήποτε σύστημα πληροφοριών, συμπεριλαμβανομένου ενός συστήματος αυτοματισμού διαχείρισης επιχειρήσεων, μπορεί να χωριστεί υπό όρους σε δύο στοιχεία. Το πρώτο είναι λειτουργικό, το δεύτερο παρέχει. Το πρώτο μέρος είναι υπεύθυνο για την πτυχή των ενεργειών στις οποίες δημιουργείται κάθε μεμονωμένο σύστημα. Ο συνδυασμός αυτών των μεμονωμένων εργασιών δημιουργεί ένα λειτουργικό μέρος του συνολικού συστήματος.

Στη συνέχεια, πρέπει να δώσετε προσοχή στο γεγονός ότι κάθε αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου πρέπει να εκτελείπαρακάτω βήματα:

• πρέπει να συλλέγει, να επεξεργάζεται και να αναλύει όλες τις πληροφορίες που σχετίζονται με την κατάσταση του αντικειμένου.
• το σύστημα πρέπει να μπορεί να αναπτύσσει μεθόδους ελέγχου όταν παραστεί ανάγκη;
• Το αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου πρέπει επίσης να μπορεί να μεταφέρει ενέργειες ελέγχου στα εκτελεστικά στοιχεία, καθώς και να μεταφέρει δεδομένα στον χειριστή για έλεγχο·
• η εφαρμογή και ο έλεγχος των αναπτυγμένων ενεργειών ελέγχου ανήκει επίσης στο σύστημα ελέγχου.

Παροχή μέρους του αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου. Πληροφοριακό μέρος

Το δεύτερο μεγάλο μέρος είναι η παροχή. Είναι κάπως πιο περίπλοκο και χωρίζεται υπό όρους σε πολλές μικρότερες ομάδες ερμηνείας, οι οποίες περιλαμβάνουν τις ακόλουθες ενότητες:

• program-mathematical;
• πληροφοριακό;
• τεχνικό;
• μεθοδολογικές και οργανωτικές;
• γλωσσική;
• personnel.

Η λειτουργία του συστήματος αυτοματισμού διαχείρισης επιχειρήσεων, ή μάλλον το υποστηρικτικό του μέρος, βασίζεται στο γεγονός ότι συλλέγει πλήρεις πληροφορίες για το αντικείμενο. Με βάση τις πληροφορίες που λαμβάνονται, οι οποίες περιλαμβάνουν δεδομένα κωδικοποίησης, μεθόδους διευθυνσιοδότησης, μορφές δεδομένων κ.λπ., θα λειτουργεί το ACS. Πρέπει να καταλάβετε ότι ένας μεγάλος όγκος πληροφοριών απαιτεί χώρο αποθήκευσης. Για το λόγο αυτό, όλα τα δεδομένα που λαμβάνονται συλλέγονται σε μεγάλες βάσεις δεδομένων, οι οποίες στη συνέχεια αποθηκεύονται σε μέσα μηχανής.

Είναι σημαντικό να κατανοήσετε εδώ ότι να αποθηκεύσετε όλες τις πληροφορίες από την αρχή της εργασίας μέχρι σήμεραΑδύνατον γιατί είναι πάρα πολύ. Επομένως, όλα τα αποθηκευμένα δεδομένα αντικαθίστανται σε μέσα με μια συγκεκριμένη συχνότητα, η οποία είναι απαραίτητη για την κανονική λειτουργία του αντικειμένου. Επιπλέον, κάθε τέτοιο σύστημα αυτοματισμού διεργασιών έχει κάποιο είδος αποθήκευσης δεδομένων αντιγράφων ασφαλείας. Προορίζεται να είναι σε θέση να ανακτήσει την απώλεια πληροφοριών σε περίπτωση βλάβης κάποιας συσκευής.

Μαθηματικό μέρος

Θα πρέπει να σημειωθεί αμέσως ότι είναι το πιο σημαντικό σε οποιοδήποτε σύστημα διαχείρισης σήμερα. Το τμήμα λογισμικού αυτού του τύπου περιλαμβάνει οποιοδήποτε λογισμικό που εκτελεί όλες τις εργασίες που έχουν ανατεθεί στο σύστημα και επίσης διασφαλίζει την κανονική λειτουργία ολόκληρου του συγκροτήματος τεχνικών μέσων που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την επιχείρηση. Το μαθηματικό μέρος είναι το σύνολο όλων των μαθηματικών τύπων, μοντέλων, αλγορίθμων που χρησιμοποιούνται στη λειτουργία του πληροφοριακού συστήματος.

Το λογισμικό του συστήματος ελέγχου αυτοματισμού διεργασιών πρέπει να ικανοποιεί πλήρως την απόδοση όλων των λειτουργιών που απαιτούνται από το αντικείμενο αυτοματισμού. Είναι σημαντικό να σημειωθεί εδώ ότι όλες αυτές οι λειτουργίες υλοποιούνται με χρήση υπολογιστικών εργαλείων. Υπάρχουν πολλές συγκεκριμένες ιδιότητες που πρέπει να ικανοποιεί το τμήμα λογισμικού του ACS:

1. Λειτουργική επάρκεια. Δηλαδή, το σύστημα πρέπει να είναι πλήρες.
2. Είναι σημαντικό το σύστημα να είναι όχι μόνο αξιόπιστο, αλλά να έχει και την ιδιότητααυτοθεραπεία, καθώς και να προσδιορίσετε την αιτία της βλάβης.
3. Το σύστημα πρέπει να προσαρμοστεί στις μεταβαλλόμενες παραμέτρους του αντικειμένου.
4. Θα πρέπει να είναι δυνατή η τροποποίηση εάν είναι απαραίτητο.
5. Η πολυμορφικότητα της κατασκευής, καθώς και η ευκολία χρήσης, είναι επίσης σημαντικά στοιχεία του συστήματος.

Τεχνική ενότητα

Όλα είναι πολύ απλά εδώ. Η τεχνική υποστήριξη περιλαμβάνει τη διαθεσιμότητα όλων των τεχνικών μέσων που είναι απαραίτητα για τη διασφάλιση της μέγιστης λειτουργικότητας του αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου. Αυτή η ενότητα επηρεάζεται περισσότερο από την ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών και της τεχνολογίας υπολογιστών. Χάρη στην ανάπτυξη αυτών των δύο περιοχών, η ποικιλία των τεχνικών οργάνων μέτρησης γίνεται ευρύτερη και από μόνα τους είναι σε θέση να λύσουν ένα ολοένα ευρύτερο φάσμα προβλημάτων.

Επί του παρόντος, τα συστήματα και τα τεχνικά μέσα αυτοματισμού και ελέγχου μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες ομάδες. Η πρώτη ομάδα είναι τα μέσα επικοινωνίας και η δεύτερη τα μέσα οργανωτικής τεχνολογίας.

Εδώ είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε ότι τα τεχνικά μέσα αυτοματισμού χρησιμοποιούνται σε όλα τα στάδια της λειτουργίας του αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου, από τον καθορισμό των παραμέτρων έως την αποθήκευση τους, και επίσης με τη βοήθειά τους είναι δυνατή η σύνδεση του ολόκληρο το σύστημα ελέγχου σε ένα ενιαίο δίκτυο. Αν μιλάμε χωριστά για τα μέσα επικοινωνίας, τότε αυτά, πρώτα απ 'όλα, παίζουν το ρόλο των πομπών πληροφοριών από τη μια συσκευή στην άλλη. Σε ορισμένες σπάνιες περιπτώσεις, συνεργάζονται με υπολογιστές. Η οργανωτική τεχνολογία είναι μια συσκευή που επιτρέπειπραγματοποιήστε διάφορες λειτουργίες με πληροφορίες που λάβατε προηγουμένως.

Ένας μάλλον σημαντικός κανόνας είναι ότι οποιοδήποτε τεχνικό μέσο του αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου, σε περίπτωση βλάβης, θα πρέπει να αντικατασταθεί με ένα παρόμοιο χωρίς προβλήματα, χωρίς να χρειάζεται επαναδιαμόρφωσή του.

Μεθοδολογική και οργανωτική ενότητα του συστήματος

Ο σχεδιασμός ενός συστήματος αυτοματισμού ελέγχου συνεπάγεται την παρουσία ενός τέτοιου τμήματος ως μεθοδολογικού και οργανωτικού. Αυτός ο κλάδος του αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου είναι ένα σύνολο μεθόδων, εργαλείων και ορισμένων ειδικών εγγράφων που καθορίζουν τη διαδικασία λειτουργίας όχι μόνο για το ίδιο το σύστημα, αλλά και για το προσωπικό που το συντηρεί. Επιπλέον, υπάρχουν επίσης έγγραφα που συστηματοποιούν τη διαδικασία για την εργασία του προσωπικού όταν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αυτό περιλαμβάνει επίσης ορισμένες μεθόδους, ως αποτέλεσμα των οποίων το προσωπικό εκπαιδεύεται να εργάζεται με ένα συγκεκριμένο σύστημα πληροφοριών. Με άλλα λόγια, πρόκειται για ένα τμήμα που επηρεάζει όχι μόνο το ίδιο το σύστημα, αλλά και τον ανθρώπινο παράγοντα.

Ο κύριος σκοπός αυτής της ενότητας είναι να διατηρήσει το σύστημα σε λειτουργία και να λειτουργεί καθώς και να επιτρέψει την περαιτέρω ανάπτυξή του εάν είναι απαραίτητο. Μπορεί να προστεθεί ότι αυτή η ενότητα περιέχει οδηγίες που σχετίζονται με το τι πρέπει να κάνει το προσωπικό κατά τη λειτουργία του ACS προκειμένου να διατηρήσει την κανονική του λειτουργία. Αποθηκεύει επίσης αρχεία που περιέχουν πληροφορίες σχετικά με το τι πρέπει να γίνει εάν το σύστημα μεταβεί σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης ή απλά δεν λειτουργεί όπως θα έπρεπε.

Γλωσσολογία

Το τελευταίο τμήμα του υποστηρικτικού μέρους του ACS είναι γλωσσικό. Φυσικά, αυτό το σύστημα είναι ένα σύνολο γλωσσών. Αυτό περιλαμβάνει τις γλώσσες επικοινωνίας του προσωπικού που εξυπηρετεί το σύστημα αυτοματισμού διαχείρισης παραγωγής, καθώς και των χρηστών του με τμήματα του ίδιου του συστήματος όπως τεχνικά, πληροφοριακά και προγραμματικά-μαθηματικά. Υπάρχουν επίσης μεταγραφές όλων των όρων και των ορισμών που χρησιμοποιούνται από το ACS κατά τη διάρκεια των εργασιών του.

Κατά τη λειτουργία, είναι πολύ σημαντικό οι χειριστές να μπορούν να επικοινωνούν με το σύστημα ελέγχου έγκαιρα και βολικά. Λόγω της γλωσσικής υποστήριξης επιτυγχάνεται η απαιτούμενη ευκολία, σαφήνεια και σταθερότητα αυτής της επικοινωνίας. Αρκεί μόνο να προσθέσουμε ότι εδώ είναι απαραίτητο να υπάρχουν τεχνικά μέσα που θα διορθώνουν τα σφάλματα, εάν υπάρχουν, κατά την επικοινωνία μεταξύ του χρήστη και του συστήματος αυτοματισμού. Μέχρι σήμερα, υπάρχουν δύο διαφορετικές προσεγγίσεις για την εργασία με το ACS.

Ο πρώτος τρόπος με τον οποίο πραγματοποιείται η διαδικασία διαχείρισης αυτοματισμού είναι η εγκατάσταση και χρήση τεχνολογίας υπολογιστών. Αυτά τα εργαλεία θα χρησιμοποιηθούν μόνο για την απλοποίηση ορισμένων από τις λειτουργίες που πραγματοποιούνται κατά την εργασία με έγγραφα. Μέχρι σήμερα, αυτή η μέθοδος θεωρείται αναποτελεσματική, καθώς δεν σας επιτρέπει να ξεκλειδώσετε πλήρως τις δυνατότητες του τρέχοντος επιπέδου τεχνολογίας υπολογιστών.

Η δεύτερη μέθοδος είναι θεμελιωδώς διαφορετική από την πρώτη και έγκειται στο γεγονός ότι η επιχείρηση δημιουργεί ένα ολοκληρωμένο σύστημα αυτοματισμού διαχείρισηςαντικείμενα. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν μεταφέρεται μόνο η διαχείριση εγγράφων στον τεχνικό, αλλά και βάσεις δεδομένων, έμπειρα συστήματα, εργαλεία επικοινωνίας, καθώς και πολλές άλλες λειτουργίες.

Κάτω και μεσαίο επίπεδο ACS

Οποιοδήποτε σύστημα ελέγχου διαδικασίας σήμερα μπορεί να χωριστεί υπό όρους σε πολλά επίπεδα. Ο αυτοματισμός του συστήματος ελέγχου έχει επί του παρόντος τρία τέτοια επίπεδα.

Το χαμηλότερο επίπεδο είναι οι αισθητήρες, καθώς και οι συσκευές μέτρησης που ελέγχουν τα ελεγχόμενα χαρακτηριστικά. Επιπλέον, αυτό περιλαμβάνει επίσης ενεργοποιητές, από τους οποίους εξαρτάται η τιμή των χαρακτηριστικών. Σε αυτό το επίπεδο, πραγματοποιείται μόνο ελάχιστος έλεγχος, ο οποίος συνίσταται στην αντιστοίχιση του σήματος από τον αισθητήρα με την είσοδο της συσκευής ελέγχου. Υπάρχει επίσης μια ανταλλαγή σημάτων που παράγονται από αυτές τις συσκευές με ενεργοποιητές.

Το επόμενο μεσαίο επίπεδο είναι η διαχείριση εξοπλισμού. Με άλλα λόγια, προγραμματιζόμενοι λογικοί ελεγκτές βρίσκονται σε αυτό το βήμα ελέγχου. Αυτά τα PLC είναι ικανά να λαμβάνουν σήματα από εξοπλισμό μέτρησης καθώς και από αισθητήρες που παρακολουθούν την κατάσταση της διαδικασίας. Σύμφωνα με τις πληροφορίες που λαμβάνονται, καθώς και με τα δεδομένα που ορίζονται από τον χρήστη, το PLC παράγει ένα σήμα ελέγχου που μεταδίδεται στον ενεργοποιητή με μια σαφή εντολή.

Ανώτατο επίπεδο

Ο αυτοματισμός ελέγχου στα τεχνικά συστήματα έχει επίσης ένα τρίτο, υψηλότεροεπίπεδο. Τέτοιος εξοπλισμός είναι οι σταθμοί χειριστή και αποστολής, εξοπλισμός δικτύου, βιομηχανικοί διακομιστές. Σε αυτό το στάδιο ασκείται από ένα άτομο τον πλήρη έλεγχο της πορείας των τεχνολογικών λειτουργιών στην εγκατάσταση. Επιπλέον, εδώ παρέχεται και επικοινωνία με τα δύο προηγούμενα επίπεδα, η οποία σας επιτρέπει να συλλέξετε με επιτυχία όλες τις απαραίτητες πληροφορίες.

Σε αυτό το στάδιο, χρησιμοποιείται HMI, SCADA. Η πρώτη είναι μια διεπαφή ανθρώπου-μηχανής, με τη βοήθεια της οποίας ο αποστολέας μπορεί να παρακολουθεί την πρόοδο των τεχνολογικών λειτουργιών στην εγκατάσταση. Αυτό περιλαμβάνει διάφορες οθόνες ή πίνακες γραφικών, οι οποίοι εγκαθίστανται συχνότερα σε ντουλάπια αυτοματισμού και προορίζονται μόνο για την εμφάνιση πληροφοριών σχετικά με το αντικείμενο και την πρόοδο της διαδικασίας. Για τον έλεγχο του εξοπλισμού αυτοματισμού και του συστήματος ελέγχου, υπάρχει σύστημα SCADA, το οποίο συνεπάγεται την παρουσία εποπτικού ελέγχου και τη δυνατότητα συλλογής δεδομένων. Με απλά λόγια, αυτό το δίκτυο σάς επιτρέπει να εγκαταστήσετε λογισμικό που μπορεί να ρυθμιστεί και να εγκατασταθεί σε υπολογιστές αποστολέα.

Όλα τα πιο σημαντικά δεδομένα που συλλέγει το PLC στο μεσαίο επίπεδο συλλέγονται, αρχειοθετούνται και οπτικοποιούνται χρησιμοποιώντας αυτό το σύστημα. Η βάση του αυτοματισμού βρίσκεται ακριβώς εδώ, αφού το SCADA είναι σε θέση όχι μόνο να λαμβάνει πληροφορίες, αλλά και να τις συγκρίνει με αυτές που εισήγαγε ο χειριστής. Εάν υπάρχει απόκλιση οποιασδήποτε παραμέτρου από την καθορισμένη τιμή, το σύστημα ειδοποιεί τον χρήστη σχετικά μέσω συναγερμού. Μερικοίτα συστήματα έχουν τη δυνατότητα όχι μόνο να ελέγχουν, αλλά και να αλλάζουν αυτόματα οποιεσδήποτε τιμές, προκειμένου να επιστρέψουν μια τιμή που έχει ξεπεράσει τα καθορισμένα όρια.

Εργαλεία αυτοματισμού

Το σύστημα αυτοματοποίησης της διαχείρισης προσωπικού, η τεχνολογική διαδικασία πραγματοποιείται σε βάρος των τεχνικών μέσων αυτοματισμού, ή TCA. Με άλλα λόγια, πρόκειται για συσκευές που μπορούν είτε να αποτελούν από μόνες τους τεχνικό εργαλείο και να πραγματοποιούν οποιαδήποτε δραστηριότητα είτε να αποτελούν μέρος ενός συγκροτήματος υλικού-λογισμικού.

Πιο συχνά, το TCA είναι το βασικό στοιχείο ενός συστήματος αυτοματισμού. Αυτό περιλαμβάνει όλο τον εξοπλισμό που συλλαμβάνει, επεξεργάζεται, μεταδίδει πληροφορίες. Με τη βοήθεια τέτοιων εργαλείων είναι δυνατός ο έλεγχος, η προσαρμογή και η παρακολούθηση των αυτοματοποιημένων πτυχών της παραγωγικής διαδικασίας. Υπάρχουν TCA που ελέγχουν κάποια παράμετρο. Αυτά μπορεί να είναι αισθητήρες πίεσης, θερμοκρασίας, στάθμης, χωρητικοί αισθητήρες, αισθητήρες λέιζερ κ.λπ. Ακολουθούν ενημερωτικοί TSA, το κύριο καθήκον των οποίων είναι να μεταφέρουν τις πληροφορίες που λαμβάνονται από τους αισθητήρες. Με άλλα λόγια, είναι ο σύνδεσμος μεταξύ του εξοπλισμού ελέγχου χαμηλότερου και υψηλότερου επιπέδου.

Ο εξοπλισμός ελέγχου έχει τη δυνατότητα να σταματήσει πλήρως ή εν μέρει τη διαδικασία παραγωγής μέχρι να εξαλειφθεί η αιτία της διακοπής. Επίσης, ορισμένα προηγμένα συστήματα μπορούν να κάνουν τη δική τους αντιμετώπιση προβλημάτων. Σε αυτή την περίπτωση, αναφέρονται σε συστήματα ελέγχου και διαχείρισης αυτοθεραπείας.