კონტროლის სისტემების ავტომატიზაცია: დონეები, ხელსაწყოები, ფუნქციები და აპლიკაციები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

კონტროლის სისტემების ავტომატიზაცია (ACS) არის საინფორმაციო სისტემა, რომელიც შექმნილია მართვის პროცესების ავტომატური განხორციელებისთვის. აღსანიშნავია, რომ ასეთი ტექნოლოგიის დანერგვა ტექნიკური და ეკონომიკური თვალსაზრისით გამართლებული უნდა იყოს. ყველაზე ხშირად, ასეთი სისტემის დაყენება შესაძლებელს ხდის სამუშაო პერსონალის რაოდენობის შემცირებას, მართვის ეფექტურობის გაზრდას და ობიექტის ხარისხის გაუმჯობესებას.

მოთხოვნები ACS

არის გარკვეული მოთხოვნები მართვის სისტემის ავტომატიზაციისთვის.

უპირველეს ყოვლისა, ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ ყველა ელემენტი შეიძლება იყოს დაკავშირებული ერთმანეთთან და ასევე ჰქონდეს კავშირი ავტომატიზირებულ სისტემასთან, რომელიც დაკავშირებულია ავტომატური მართვის სისტემასთან. გარდა ამისა, აქ ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ სისტემას ჰქონდეს გაფართოების, განვითარებისა და მოდერნიზაციის შესაძლებლობა. ეს კეთდება იმ მოლოდინით, რომ მომავალში საწარმო განვითარდება და უფრო მოდერნიზებული სისტემა იქნება საჭირო.

მეორე, მაგრამ არანაკლებ მნიშვნელოვანი, მართვის ავტომატიზაციის სისტემაუნდა ჰქონდეს საიმედოობის საკმარისი ხარისხი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ის უნდა იყოს 100% უსაფრთხო თავდაპირველად დაყენებულ პარამეტრებთან მუშაობისას. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მოთხოვნაა ადაპტირება. სისტემა უნდა იყოს კონფიგურირებული ისე, რომ მას შეუძლია შეიცვალოს პარამეტრების ცვლილების ფონზე. თუმცა აქვე უნდა ითქვას, რომ ცვლილებების დიაპაზონი განიხილება წინასწარ, ავტომატური მართვის სისტემის დაყენებამდე და ამიტომ ცვლილებების ეს ლიმიტები წინასწარ შედის სისტემაში.

მართვის ავტომატიზაციის სისტემამ უნდა უზრუნველყოს მისი მუშაობის კონტროლის შესაძლებლობა. გარდა ამისა, ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ გაუმართაობის შემთხვევაში სისტემამ შეძლოს დიაგნოსტიკა და მიუთითოს კონკრეტული პრობლემის ადგილი, ტიპი და მიზეზი. ავტომატური მართვის სისტემის ბოლო მნიშვნელოვანი მოთხოვნაა დაცვა პერსონალის არასწორი ქმედებებისგან. პარამეტრების შემთხვევითი ან განზრახ ცვლილებების შემთხვევაში, რამაც შეიძლება ობიექტი კრიტიკულ მდგომარეობაში მიიყვანოს, კონტროლის სისტემა დაცული უნდა იყოს. ეს წესი ასევე ვრცელდება იმ შემთხვევაში, თუ ინფორმაცია სადმე გაჟონა.

ACS-ის ნაწილები. ფუნქციონალური

დღეისათვის, ნებისმიერი საინფორმაციო სისტემა, მათ შორის საწარმოს მართვის ავტომატიზაციის სისტემა, პირობითად შეიძლება დაიყოს ორ კომპონენტად. პირველი ფუნქციონალურია, მეორე უზრუნველყოფს. პირველი ნაწილი პასუხისმგებელია მოქმედებების იმ ასპექტზე, რომელშიც თითოეული ინდივიდუალური სისტემა იქმნება. ამ ინდივიდუალური ამოცანების კომბინაცია ქმნის მთლიანი სისტემის ფუნქციურ ნაწილს.

შემდეგ, ყურადღება უნდა მიაქციოთ იმ ფაქტს, რომ ნებისმიერი ავტომატური მართვის სისტემა უნდა შეასრულოსშემდეგი ნაბიჯები:

• მან უნდა შეაგროვოს, დაამუშავოს და გააანალიზოს ობიექტის მდგომარეობასთან დაკავშირებული ყველა ინფორმაცია;
• სისტემას უნდა შეეძლოს კონტროლის მეთოდების შემუშავება საჭიროების შემთხვევაში;
• კონტროლის ავტომატურ სისტემას ასევე უნდა შეეძლოს საკონტროლო მოქმედებების გადაცემა აღმასრულებელ ელემენტებზე, ისევე როგორც მონაცემების გადაცემა ოპერატორზე კონტროლისთვის;
• შემუშავებული საკონტროლო მოქმედებების განხორციელება და კონტროლი ასევე ეკისრება საკონტროლო სისტემას.

ავტომატური მართვის სისტემის ნაწილის უზრუნველყოფა. საინფორმაციო ნაწილი

მეორე დიდი ნაწილი არის უზრუნველყოფა. ის გარკვეულწილად უფრო რთულია და პირობითად იყოფა რამდენიმე მცირე საშემსრულებლო ჯგუფად, რომლებიც მოიცავს შემდეგ ნაწილებს:

• პროგრამა-მათემატიკური;
• ინფორმაციული;
• ტექნიკური;
• მეთოდური და ორგანიზაციული;
• ლინგვისტური;
• პერსონალი.

საწარმოს მართვის ავტომატიზაციის სისტემის მოქმედება, უფრო სწორად, მისი დამხმარე ნაწილი, ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ იგი აგროვებს სრულ ინფორმაციას ობიექტის შესახებ. მიღებული ინფორმაციის საფუძველზე, რომელიც მოიცავს მონაცემებს კოდირების, მისამართის მეთოდებზე, მონაცემთა ფორმატებზე და ა.შ., ACS იმუშავებს. თქვენ უნდა გესმოდეთ, რომ დიდი რაოდენობით ინფორმაცია მოითხოვს შენახვის ადგილს. ამ მიზეზით, ყველა მიღებული მონაცემი გროვდება დიდ მონაცემთა ბაზებში, რომლებიც შემდგომ ინახება მანქანურ მედიაზე.

აქ მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ შეინახოთ ყველა ინფორმაცია მუშაობის დაწყებიდან დღემდეშეუძლებელია, რადგან ძალიან ბევრია. ამრიგად, ყველა შენახული მონაცემი გადაიწერება მედიაზე გარკვეული სიხშირით, რაც აუცილებელია ობიექტის ნორმალური მუშაობისთვის. გარდა ამისა, პროცესების ავტომატიზაციის თითოეულ ასეთ სისტემას აქვს გარკვეული სახის სარეზერვო მონაცემთა შენახვა. ის გამიზნულია იმისთვის, რომ შეძლოს ინფორმაციის დაკარგვის აღდგენა, თუ რომელიმე მოწყობილობა ვერ ხერხდება.

მათემატიკური ნაწილი

დაუყოვნებლივ უნდა აღინიშნოს, რომ ის ყველაზე მნიშვნელოვანია დღეს ნებისმიერ მართვის სისტემაში. ამ ტიპის პროგრამული ნაწილი მოიცავს ნებისმიერ პროგრამას, რომელიც ასრულებს სისტემისთვის დაკისრებულ ყველა დავალებას და ასევე უზრუნველყოფს ამ საწარმოში გამოყენებული ტექნიკური საშუალებების მთელი კომპლექსის ნორმალურ მუშაობას. მათემატიკური ნაწილი არის ყველა მათემატიკური ფორმულის, მოდელის, ალგორითმის მთლიანობა, რომელიც გამოიყენება საინფორმაციო სისტემის მუშაობაში.

პროცესის ავტომატიზაციის კონტროლის სისტემის პროგრამული უზრუნველყოფა სრულად უნდა აკმაყოფილებდეს ყველა ფუნქციის შესრულებას, რომელიც საჭიროა ავტომატიზაციის ობიექტიდან. აქ მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ყველა ეს ფუნქცია ხორციელდება გამოთვლითი ინსტრუმენტების გამოყენებით. არსებობს რამდენიმე სპეციფიკური თვისება, რომელსაც ACS-ის პროგრამული ნაწილი უნდა აკმაყოფილებდეს:

1. ფუნქციური საკმარისობა. ანუ სისტემა დასრულებული უნდა იყოს.
2. მნიშვნელოვანია, რომ სისტემა არა მხოლოდ სანდო იყოს, არამედ ჰქონდეს ქონებათვითგანკურნება, ასევე ავარიის მიზეზის დადგენა.
3. სისტემა უნდა მოერგოს ობიექტის ცვალებად პარამეტრებს.
4. შესაძლებელია საჭიროების შემთხვევაში შეცვლა.
5. კონსტრუქციის მოდულურობა, ისევე როგორც გამოყენების სიმარტივე, ასევე სისტემის მნიშვნელოვანი კომპონენტებია.

ტექნიკური განყოფილება

აქ ყველაფერი საკმაოდ მარტივია. ტექნიკური მხარდაჭერა მოიცავს ყველა ტექნიკური საშუალების ხელმისაწვდომობას, რაც აუცილებელია კონტროლის ავტომატური სისტემის მაქსიმალური ფუნქციონირების უზრუნველსაყოფად. ამ განყოფილებას ყველაზე მეტად კომპიუტერული ტექნოლოგიებისა და კომპიუტერული ტექნოლოგიების განვითარება აქვს გავლენა. ამ ორი სფეროს განვითარების წყალობით, ტექნიკური საზომი ხელსაწყოების მრავალფეროვნება სულ უფრო ფართოვდება და თავისთავად მათ შეუძლიათ პრობლემების უფრო ფართო სპექტრის გადაჭრა.

ამჟამად ავტომატიზაციისა და კონტროლის სისტემები და ტექნიკური საშუალებები შეიძლება დაიყოს ორ დიდ ჯგუფად. პირველი ჯგუფი არის კომუნიკაციის საშუალებები, მეორე კი ორგანიზაციული ტექნოლოგიები.

აქ უნდა გვესმოდეს, რომ ავტომატიზაციის ტექნიკური საშუალებები გამოიყენება ავტომატური მართვის სისტემის მუშაობის ყველა ეტაპზე, პარამეტრების დაფიქსირებიდან მათ შენახვამდე და ასევე მათი დახმარებით შესაძლებელია დაკავშირება მთელი კონტროლის სისტემა ერთ ქსელში. თუ ცალკე ვსაუბრობთ კომუნიკაციის საშუალებებზე, მაშინ ისინი, პირველ რიგში, ასრულებენ ინფორმაციის გადამცემის როლს ერთი მოწყობილობიდან მეორეზე. იშვიათ შემთხვევებში ისინი მუშაობენ კომპიუტერთან ერთად. ორგანიზაციული ტექნოლოგია არის მოწყობილობა, რომელიც საშუალებას იძლევაგანახორციელეთ სხვადასხვა ოპერაციები ადრე მიღებული ინფორმაციით.

საკმაოდ მნიშვნელოვანი წესია ის, რომ ავტომატური მართვის სისტემის ნებისმიერი ტექნიკური საშუალება, ავარიის შემთხვევაში, უნდა შეიცვალოს მსგავსით უპრობლემოდ, ხელახალი კონფიგურაციის გარეშე.

სისტემის მეთოდოლოგიური და ორგანიზაციული განყოფილება

საკონტროლო ავტომატიზაციის სისტემის დიზაინი გულისხმობს ისეთი განყოფილების არსებობას, როგორიცაა მეთოდოლოგიური და ორგანიზაციული. ავტომატური კონტროლის სისტემის ეს ფილიალი არის მეთოდების, ხელსაწყოების და რამდენიმე სპეციალური დოკუმენტის ერთობლიობა, რომელიც ადგენს ოპერაციულ პროცედურას არა მხოლოდ თავად სისტემისთვის, არამედ იმ პერსონალისთვისაც, ვინც მას ინარჩუნებს. გარდა ამისა, ასევე არსებობს დოკუმენტები, რომლებიც სისტემატიზებს პერსონალის მუშაობის პროცედურას ერთმანეთთან ურთიერთობისას. ეს ასევე მოიცავს ზოგიერთ მეთოდს, რის შედეგადაც პერსონალი მომზადებულია კონკრეტულ საინფორმაციო სისტემასთან მუშაობისთვის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის განყოფილება, რომელიც გავლენას ახდენს არა მხოლოდ თავად სისტემაზე, არამედ ადამიანურ ფაქტორზეც.

ამ განყოფილების მთავარი მიზანია სისტემის შენარჩუნება და გაშვება და საჭიროების შემთხვევაში მისი შემდგომი განვითარების საშუალება. შეიძლება დაემატოს, რომ ეს განყოფილება შეიცავს ინსტრუქციებს, რომლებიც ეხება იმას, თუ რა უნდა გააკეთოს პერსონალმა ACS-ის მუშაობის დროს მისი ნორმალური ფუნქციონირების შესანარჩუნებლად. ის ასევე ინახავს ფაილებს, რომლებიც შეიცავს ინფორმაციას იმის შესახებ, თუ რა უნდა გაკეთდეს, თუ სისტემა გადადის საგანგებო რეჟიმში ან უბრალოდ არ მუშაობს ისე, როგორც უნდა.

ლინგვისტიკა

ACS-ის დამხმარე ნაწილის ბოლო ნაწილი ლინგვისტურია. ბუნებრივია, ეს სისტემა არის ენის ნაკრები. ეს მოიცავს პერსონალის კომუნიკაციის ენებს, რომლებიც ემსახურებიან წარმოების მართვის ავტომატიზაციის სისტემას, ისევე როგორც მის მომხმარებლებს თავად სისტემის ისეთ ნაწილებთან, როგორიცაა ტექნიკური, საინფორმაციო და პროგრამულ-მათემატიკური. ასევე არსებობს ყველა ტერმინისა და განმარტების ჩანაწერი, რომელსაც იყენებს ACS მისი მუშაობის დროს.

ოპერაციის დროს ძალზე მნიშვნელოვანია, რომ ოპერატორებს შეეძლოთ კონტროლის სისტემასთან დროული და მოსახერხებელი კომუნიკაცია. ლინგვისტური მხარდაჭერის წყალობით მიიღწევა ამ კომუნიკაციის საჭირო მოხერხებულობა, გაურკვევლობა და სტაბილურობა. საჭიროა მხოლოდ დავამატო, რომ აქ აუცილებელია ტექნიკური საშუალებების არსებობა, რომლებიც შეასწორებენ შეცდომებს, ასეთის არსებობის შემთხვევაში, მომხმარებლისა და ავტომატიზაციის სისტემას შორის კომუნიკაციის დროს. დღეისათვის არსებობს ACS-თან მუშაობის ორი განსხვავებული მიდგომა.

პირველი გზა, რომლითაც ხორციელდება ავტომატიზაციის მართვის პროცესი, არის კომპიუტერული ტექნოლოგიების ინსტალაცია და გამოყენება. ეს ხელსაწყოები გამოყენებული იქნება მხოლოდ ზოგიერთი ოპერაციების გასამარტივებლად, რომლებიც ხდება დოკუმენტებთან მუშაობისას. დღეისათვის ეს მეთოდი არაეფექტურად ითვლება, რადგან ის არ გაძლევთ საშუალებას სრულად განბლოკოთ კომპიუტერული ტექნოლოგიების ამჟამინდელი დონის პოტენციალი.

მეორე მეთოდი ძირეულად განსხვავდება პირველისგან და მდგომარეობს იმაში, რომ საწარმო ქმნის მართვის ინტეგრირებულ ავტომატიზაციის სისტემას.ობიექტები. ამ შემთხვევაში ტექნიკოსს გადაეცემა არა მხოლოდ დოკუმენტების მართვა, არამედ მონაცემთა ბაზები, საექსპერტო სისტემები, საკომუნიკაციო საშუალებები და მრავალი სხვა ფუნქცია.

ACS-ის ქვედა და საშუალო დონე

დღევანდელი პროცესის კონტროლის ნებისმიერი სისტემა შეიძლება პირობითად დაიყოს რამდენიმე დონედ. მართვის სისტემის ავტომატიზაციას ამჟამად სამი ასეთი დონე აქვს.

ქვედა დონეა სენსორები, ასევე საზომი მოწყობილობები, რომლებიც აკონტროლებენ კონტროლირებულ მახასიათებლებს. გარდა ამისა, ეს ასევე მოიცავს აქტუატორებს, რომლებზეც დამოკიდებულია მახასიათებლების მნიშვნელობა. ამ დონეზე ტარდება მხოლოდ მინიმალური კონტროლი, რომელიც მოიცავს სენსორიდან სიგნალის შესაბამისობას საკონტროლო მოწყობილობის შეყვანასთან. ასევე ხდება ამ მოწყობილობების მიერ წარმოქმნილი სიგნალების გაცვლა აქტივატორებთან.

შემდეგი საშუალო დონე არის აღჭურვილობის მართვა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, პროგრამირებადი ლოგიკური კონტროლერები განლაგებულია ამ საკონტროლო საფეხურზე. ამ PLC-ებს შეუძლიათ მიიღონ სიგნალები საზომი მოწყობილობიდან, ასევე სენსორებიდან, რომლებიც აკონტროლებენ პროცესის მდგომარეობას. მიღებული ინფორმაციის შესაბამისად, ისევე როგორც მომხმარებლის მიერ დაყენებული მონაცემების შესაბამისად, PLC წარმოქმნის საკონტროლო სიგნალს, რომელიც გადაეცემა აქტუატორს მკაფიო ბრძანებით.

უმაღლესი დონე

ტექნიკური სისტემების მართვის ავტომატიზაციას ასევე აქვს მესამე, უფრო მაღალიდონე. ასეთი აღჭურვილობაა ოპერატორი და დისპეტჩერიზაციის სადგურები, ქსელური აღჭურვილობა, სამრეწველო სერვერები. ობიექტზე ტექნოლოგიური ოპერაციების მიმდინარეობაზე სრულ კონტროლს სწორედ ამ ეტაპზე ახორციელებს პირი. გარდა ამისა, აქ ასევე მოცემულია კომუნიკაცია ორ წინა დონესთან, რაც საშუალებას გაძლევთ წარმატებით შეაგროვოთ ნებისმიერი საჭირო ინფორმაცია.

ამ ეტაპზე გამოიყენება HMI, SCADA. პირველი არის ადამიანი-მანქანის ინტერფეისი, რომლის დახმარებით დისპეტჩერს შეუძლია დააკვირდეს ობიექტზე ტექნოლოგიური ოპერაციების მიმდინარეობას. ეს მოიცავს სხვადასხვა მონიტორებს ან გრაფიკულ პანელებს, რომლებიც ყველაზე ხშირად დამონტაჟებულია ავტომატიზაციის კაბინეტებზე და გამიზნულია მხოლოდ ობიექტის და პროცესის მიმდინარეობის შესახებ ინფორმაციის ჩვენებისთვის. ავტომატიზაციის აღჭურვილობისა და მართვის სისტემის გასაკონტროლებლად არსებობს SCADA სისტემა, რომელიც გულისხმობს საზედამხედველო კონტროლის არსებობას და მონაცემთა შეგროვების შესაძლებლობას. მარტივი სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს ქსელი საშუალებას გაძლევთ დააინსტალიროთ პროგრამული უზრუნველყოფა, რომლის კონფიგურაცია და ინსტალაცია შესაძლებელია დისპეტჩერის კომპიუტერებზე.

ყველა ყველაზე მნიშვნელოვანი მონაცემი, რომელსაც PLC აგროვებს საშუალო დონეზე, გროვდება, დაარქივებულია და ვიზუალიზდება ამ სისტემის გამოყენებით. ავტომატიზაციის საფუძველი სწორედ აქ დევს, რადგან SCADA-ს შეუძლია არა მხოლოდ ინფორმაციის მიღება, არამედ მისი შედარება ოპერატორის მიერ შეყვანილთან. თუ არსებობს რაიმე პარამეტრის გადახრა მითითებული მნიშვნელობიდან, სისტემა აცნობებს მომხმარებელს ამის შესახებ განგაშის საშუალებით. Ზოგიერთისისტემებს აქვთ არა მხოლოდ კონტროლის უნარი, არამედ ავტომატურად შეცვალონ ნებისმიერი მნიშვნელობა, რათა დააბრუნონ მნიშვნელობა, რომელიც გასცდა დადგენილ საზღვრებს.

ავტომატიზაციის ხელსაწყოები

პერსონალის მართვის ავტომატიზაციის სისტემა, ტექნოლოგიური პროცესი ხორციელდება ავტომატიზაციის ტექნიკური საშუალებების, ანუ TCA-ს ხარჯზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის მოწყობილობები, რომლებიც ან შეიძლება იყოს ტექნიკური ინსტრუმენტი თავისთავად და განახორციელოს ნებისმიერი აქტივობა, ან იყოს აპარატურულ-პროგრამული კომპლექსის ნაწილი.

ყველაზე ხშირად, TCA არის ავტომატიზაციის სისტემის ძირითადი ელემენტი. ეს მოიცავს ყველა მოწყობილობას, რომელიც იჭერს, ამუშავებს, გადასცემს ინფორმაციას. ასეთი ხელსაწყოების დახმარებით შესაძლებელია წარმოების პროცესის ავტომატიზირებული ასპექტების კონტროლი, კორექტირება და მონიტორინგი. არსებობს TCA-ები, რომლებიც აკონტროლებენ ზოგიერთ პარამეტრს. ეს შეიძლება იყოს წნევის, ტემპერატურის, დონის სენსორები, ტევადი სენსორები, ლაზერული სენსორები და ა.შ. შემდეგი არის საინფორმაციო TSA-ები, რომელთა მთავარი ამოცანაა სენსორებიდან მიღებული ინფორმაციის გადაცემა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის კავშირი ქვედა დონისა და უფრო მაღალი დონის საკონტროლო მოწყობილობას შორის.

საკონტროლო მოწყობილობას აქვს შესაძლებლობა მთლიანად ან ნაწილობრივ შეაჩეროს წარმოების პროცესი გაჩერების მიზეზის აღმოფხვრამდე. ასევე, ზოგიერთ მოწინავე სისტემას შეუძლია საკუთარი პრობლემების მოგვარება. ამ შემთხვევაში ისინი ეხება თვითგანკურნების კონტროლისა და მართვის სისტემებს.