Automatisering van besturingssystemen: niveaus, tools, functies en toepassingen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Automatisering van controlesystemen (ACS) is een informatiesysteem dat is ontworpen voor de geautomatiseerde implementatie van beheerprocessen. Opgemerkt moet worden dat de introductie van dergelijke technologie vanuit technisch en economisch oogpunt gerechtvaardigd moet zijn. Meestal maakt de installatie van een dergelijk systeem het mogelijk om het aantal werkend personeel te verminderen, de efficiëntie van het beheer te verhogen en de kwaliteit van de faciliteit te verbeteren.

Vereisten voor ACS

Er zijn enkele vereisten voor de automatisering van het besturingssysteem.

Ten eerste is het erg belangrijk dat alle elementen met elkaar kunnen worden verbonden, en ook een verbinding hebben met een geautomatiseerd systeem dat is verbonden met het automatische besturingssysteem. Daarnaast is het hierbij van groot belang dat het systeem de mogelijkheid heeft tot uitbreiding, ontwikkeling en modernisering. Dit wordt gedaan met de verwachting dat de onderneming zich in de toekomst zal ontwikkelen en een meer gemoderniseerd systeem nodig zal zijn.

Ten tweede, maar niet minder belangrijk, het controle-automatiseringssysteemmoet een voldoende mate van betrouwbaarheid hebben. Met andere woorden, het moet 100% veilig zijn bij het werken met de aanvankelijk ingestelde parameters. Een andere belangrijke vereiste is het aanpassingsvermogen. Het systeem moet zo worden geconfigureerd dat het kan veranderen bij veranderende parameters. Hier moet echter worden gezegd dat de reeks wijzigingen vooraf wordt besproken, vóór de installatie van het geautomatiseerde controlesysteem, en daarom worden deze limieten van wijzigingen vooraf in het systeem ingevoerd.

Het controle-automatiseringssysteem moet de mogelijkheid bieden om zijn werk te controleren. Daarnaast is het van groot belang dat het systeem bij een storing een diagnose kan stellen en de plaats, het type en de oorzaak van een bepaald probleem kan aangeven. De laatste belangrijke vereiste voor een geautomatiseerd controlesysteem is bescherming tegen onjuiste handelingen van personeel. In het geval van onbedoelde of opzettelijke veranderingen in parameters die het object in een kritieke toestand kunnen brengen, moet het besturingssysteem worden beschermd. Deze regel is ook van toepassing als er ergens informatie wordt gelekt.

Delen van ACS. Functioneel

Op dit moment kan elk informatiesysteem, inclusief een automatiseringssysteem voor bedrijfsbeheer, voorwaardelijk in twee componenten worden verdeeld. De eerste is functioneel, de tweede levert. Het eerste deel is verantwoordelijk voor het aspect van acties waarin elk afzonderlijk systeem wordt gecreëerd. De combinatie van deze individuele taken creëert een functioneel onderdeel van het totale systeem.

Vervolgens moet u erop letten dat elk geautomatiseerd controlesysteem moet presterenvolgende stappen:

• het moet alle informatie met betrekking tot de staat van het object verzamelen, verwerken en analyseren;
• het systeem moet controlemethoden kunnen ontwikkelen wanneer dat nodig is;
• Het geautomatiseerde controlesysteem moet ook in staat zijn om controleacties over te dragen aan de uitvoerende elementen, evenals gegevens over te dragen aan de operator voor controle;
• implementatie en controle van de ontwikkelde controleacties ligt ook bij het controlesysteem.

Het leveren van een deel van het geautomatiseerde controlesysteem. Informatie deel

Het tweede grote deel is het verstrekken. Het is iets gecompliceerder en het is voorwaardelijk verdeeld in verschillende kleinere uitvoerende groepen, waaronder de volgende secties:

• programma-wiskundig;
• informatief;
• technisch;
• methodologisch en organisatorisch;
• linguïstisch;
• personeel.

De werking van het automatiseringssysteem voor bedrijfsbeheer, of liever het ondersteunende deel, is gebaseerd op het feit dat het volledige informatie over het object verzamelt. Op basis van de ontvangen informatie, waaronder gegevens over codering, adresseringsmethoden, gegevensformaten, enz., zal het ACS werken. U moet begrijpen dat voor een grote hoeveelheid informatie opslagruimte nodig is. Om deze reden worden alle ontvangen gegevens verzameld in grote databases, die vervolgens worden opgeslagen op machinemedia.

Het is belangrijk om hier te begrijpen dat om alle informatie vanaf het begin van het werk tot op de dag van vandaag op te slaanOnmogelijk omdat er teveel van is. Daarom worden alle opgeslagen gegevens op media overschreven met een bepaalde frequentie, die nodig is voor de normale werking van het object. Bovendien heeft elk dergelijk procesautomatiseringssysteem een soort back-upgegevensopslag. Het is bedoeld om het verlies van informatie te kunnen herstellen als een apparaat fa alt.

Wiskundig deel

Er moet meteen worden opgemerkt dat dit tegenwoordig het belangrijkste is in elk managementsysteem. Het softwaregedeelte van dit type omvat alle software die alle taken uitvoert die aan het systeem zijn toegewezen en die ook zorgt voor de normale werking van het hele complex van technische middelen die in deze onderneming worden gebruikt. Het wiskundige deel is het geheel van alle wiskundige formules, modellen, algoritmen die worden gebruikt bij de werking van het informatiesysteem.

De software van het procesautomatiseringsbesturingssysteem moet volledig voldoen aan de prestaties van alle functies die vereist zijn van het automatiseringsobject. Het is belangrijk op te merken dat al deze functies worden geïmplementeerd met behulp van rekenhulpmiddelen. Er zijn een aantal specifieke eigenschappen waaraan het softwaregedeelte van de ACS moet voldoen:

1. Functionele toereikendheid. Dat wil zeggen, het systeem moet compleet zijn.
2. Het is belangrijk dat het systeem niet alleen betrouwbaar is, maar ook de eigenschap heeftzelfgenezing, en om de oorzaak van de storing te bepalen.
3. Het systeem moet zich aanpassen aan de veranderende parameters van het object.
4. Het moet mogelijk zijn om te wijzigen indien nodig.
5. Modulariteit van constructie, evenals gebruiksgemak, zijn ook belangrijke componenten van het systeem.

Technische sectie

Alles is hier vrij eenvoudig. De technische ondersteuning omvat de beschikbaarheid van alle technische middelen die nodig zijn om de maximale functionaliteit van het geautomatiseerde controlesysteem te garanderen. Dit gedeelte wordt het meest beïnvloed door de ontwikkeling van computertechnologie en computertechnologie. Dankzij de ontwikkeling van deze twee gebieden wordt de verscheidenheid aan technische meetinstrumenten groter en kunnen ze zelf een steeds groter aantal problemen oplossen.

Momenteel kunnen systemen en technische middelen voor automatisering en controle worden onderverdeeld in twee grote groepen. De eerste groep is het communicatiemiddel en de tweede is het middel van organisatietechnologie.

Hier is het noodzakelijk om te begrijpen dat de technische automatiseringsmiddelen worden gebruikt in alle stadia van de werking van het geautomatiseerde besturingssysteem, van het vastleggen van de parameters tot hun opslag, en ook met hun hulp is het mogelijk om de volledige controlesysteem in één enkel netwerk. Als we het apart hebben over de communicatiemiddelen, dan spelen ze in de eerste plaats de rol van informatiezenders van het ene apparaat naar het andere. In enkele zeldzame gevallen werken ze samen met computers. Organisatietechnologie is een apparaat waarmee:verschillende bewerkingen uitvoeren met eerder verkregen informatie.

Een nogal belangrijke regel is dat alle technische middelen van het geautomatiseerde controlesysteem, in het geval van een storing, zonder problemen moeten worden vervangen door een vergelijkbaar systeem, zonder dat het opnieuw hoeft te worden geconfigureerd.

Methodologische en organisatorische sectie van het systeem

Het ontwerpen van een controleautomatiseringssysteem impliceert de aanwezigheid van een sectie als methodologisch en organisatorisch. Deze tak van het geautomatiseerde besturingssysteem is een reeks methoden, hulpmiddelen en enkele speciale documenten die de bedieningsprocedure bepalen, niet alleen voor het systeem zelf, maar ook voor het personeel dat het onderhoudt. Daarnaast zijn er ook documenten die de procedure voor het werk van personeel bij interactie met elkaar systematiseren. Hieronder vallen ook enkele methoden, waardoor personeel wordt opgeleid om met een bepaald informatiesysteem te werken. Met andere woorden, dit is een sectie die niet alleen het systeem zelf beïnvloedt, maar ook de menselijke factor.

Het belangrijkste doel van deze sectie is om het systeem draaiende te houden en indien nodig verder te ontwikkelen. Hieraan kan worden toegevoegd dat deze paragraaf instructies bevat die betrekking hebben op wat personeel moet doen tijdens de werking van het ACS om het normaal te laten functioneren. Het slaat ook bestanden op die informatie bevatten over wat er moet gebeuren als het systeem in de noodmodus gaat of gewoon niet werkt zoals het hoort.

Taalkunde

Het laatste deel van het ondersteunende deel van de ACS is taalkundig. Uiteraard is dit systeem een taalset. Dit omvat de communicatietalen van het personeel dat het automatiseringssysteem voor productiebeheer bedient, evenals zijn gebruikers met delen van het systeem zelf als technisch, informatief en programmawiskundig. Er zijn ook transcripties van alle termen en definities die de ACS tijdens haar werk heeft gebruikt.

Tijdens de werking is het erg belangrijk dat operators tijdig en gemakkelijk met het besturingssysteem kunnen communiceren. Het is dankzij de taalkundige ondersteuning dat het vereiste gemak, de eenduidigheid en de stabiliteit van deze communicatie wordt bereikt. Het is alleen nodig om toe te voegen dat hier technische middelen nodig zijn om eventuele fouten tijdens de communicatie tussen de gebruiker en het automatiseringssysteem te corrigeren. Tot op heden zijn er twee verschillende benaderingen om met ACS te werken.

De eerste manier waarop het automatiseringsbeheerproces wordt uitgevoerd, is de installatie en het gebruik van computertechnologie. Deze tools worden alleen gebruikt om enkele van de bewerkingen te vereenvoudigen die optreden bij het werken met documenten. Tot op heden wordt deze methode als ineffectief beschouwd, omdat het u niet in staat stelt het potentieel van het huidige niveau van computertechnologie volledig te ontsluiten.

De tweede methode is fundamenteel anders dan de eerste en ligt in het feit dat de onderneming een geïntegreerd managementautomatiseringssysteem creëertvoorwerpen. In dit geval wordt niet alleen het documentbeheer overgedragen aan de technicus, maar ook databases, expertsystemen, communicatietools en vele andere functies.

Lagere en middelste niveau van ACS

Elk procescontrolesysteem kan tegenwoordig voorwaardelijk in verschillende niveaus worden verdeeld. Automatisering van het besturingssysteem heeft momenteel drie van dergelijke niveaus.

Het lagere niveau zijn de sensoren, evenals meetapparatuur die de gecontroleerde kenmerken regelen. Daarnaast vallen hier ook actuatoren, waarvan de waarde van de kenmerken afhangt. Op dit niveau wordt slechts een minimale besturing uitgevoerd, die erin bestaat het signaal van de sensor af te stemmen op de ingang van het besturingsapparaat. Er is ook een uitwisseling van signalen die door deze apparaten worden gegenereerd met actuatoren.

Het volgende middelste niveau is apparatuurbeheer. Met andere woorden, programmeerbare logische controllers bevinden zich op deze besturingsstap. Deze PLC's kunnen signalen ontvangen van zowel meetapparatuur als sensoren die de status van het proces bewaken. In overeenstemming met de ontvangen informatie en de gegevens die door de gebruiker zijn ingesteld, genereert de PLC een besturingssignaal dat met een duidelijk commando naar de actuator wordt verzonden.

Hoogste niveau

Automatisering van besturing in technische systemen heeft ook een derde, hogereniveau. Dergelijke apparatuur is operator- en verzendstations, netwerkapparatuur, industriële servers. Het is in dit stadium dat de volledige controle over het verloop van de technologische operaties in de faciliteit wordt uitgeoefend door een persoon. Bovendien wordt hier ook communicatie met de twee voorgaande niveaus geboden, waardoor u met succes alle benodigde informatie kunt verzamelen.

In dit stadium wordt HMI, SCADA gebruikt. De eerste is een mens-machine-interface, met behulp waarvan de coördinator de voortgang van de technologische operaties in de faciliteit kan volgen. Dit omvat verschillende monitoren of grafische panelen, die meestal op automatiseringskasten worden geïnstalleerd en alleen bedoeld zijn om informatie over het object en de voortgang van het proces weer te geven. Om de automatiseringsapparatuur en het besturingssysteem te besturen, is er een SCADA-systeem, wat de aanwezigheid van toezichthoudende controle en de mogelijkheid om gegevens te verzamelen inhoudt. In eenvoudige bewoordingen stelt dit netwerk u in staat software te installeren die kan worden geconfigureerd en geïnstalleerd op de computers van de coördinatoren.

Alle belangrijkste gegevens die de PLC op het middelste niveau verzamelt, worden met dit systeem verzameld, gearchiveerd en gevisualiseerd. Juist hier ligt de basis van automatisering, aangezien SCADA niet alleen informatie kan ontvangen, maar ook kan vergelijken met de informatie die door de operator is ingevoerd. Als er een afwijking is van een parameter van de ingestelde waarde, stelt het systeem de gebruiker hiervan op de hoogte door middel van een alarm. Sommigesystemen hebben niet alleen de mogelijkheid om waarden te controleren, maar ook om automatisch te wijzigen om een waarde terug te geven die de vastgestelde limieten overschrijdt.

Automatiseringstools

Het systeem van automatisering van personeelsbeheer, het technologische proces wordt uitgevoerd ten koste van technische automatiseringsmiddelen, of TCA. Met andere woorden, dit zijn apparaten die ofwel een technisch hulpmiddel op zich kunnen zijn en elke activiteit kunnen uitvoeren, ofwel deel kunnen uitmaken van een hardware-softwarecomplex.

Meestal is TCA het basiselement van een automatiseringssysteem. Dit omvat alle apparatuur die informatie vastlegt, verwerkt en verzendt. Met behulp van dergelijke tools is het mogelijk om de geautomatiseerde aspecten van het productieproces te sturen, bij te sturen en te bewaken. Er zijn TCA's die een bepaalde parameter besturen. Dit kunnen druk-, temperatuur-, niveausensoren, capacitieve sensoren, lasersensoren, enz. zijn. Vervolgens zijn informatieve TSA's, waarvan de belangrijkste taak is om de informatie die van de sensoren wordt ontvangen, over te dragen. Met andere woorden, het is de schakel tussen de lagere en de hogere regelapparatuur.

Besturingsapparatuur heeft het vermogen om het productieproces geheel of gedeeltelijk te stoppen totdat de oorzaak van de stop is weggenomen. Sommige geavanceerde systemen kunnen ook hun eigen probleemoplossing uitvoeren. In dit geval verwijzen ze naar zelfherstellende controle- en beheersystemen.