اتوماسیون سیستم های کنترل: سطوح، ابزارها، ویژگی ها و برنامه های کاربردی

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

اتوماسیون سیستم های کنترل (ACS) یک سیستم اطلاعاتی است که برای اجرای خودکار فرآیندهای مدیریتی طراحی شده است. لازم به ذکر است که معرفی چنین فناوری باید از نظر فنی و اقتصادی توجیه شود. در اغلب موارد، نصب چنین سیستمی کاهش تعداد پرسنل شاغل، افزایش کارایی مدیریت و بهبود کیفیت تاسیسات را ممکن می سازد.

شرایط مورد نیاز برای ACS

برای اتوماسیون سیستم کنترل الزاماتی وجود دارد.

اولاً، بسیار مهم است که همه عناصر را بتوان به یکدیگر متصل کرد و همچنین با یک سیستم خودکار که به سیستم کنترل خودکار متصل است، ارتباط برقرار کرد. علاوه بر این، در اینجا بسیار مهم است که سیستم امکان گسترش، توسعه و نوسازی را داشته باشد. این با این انتظار انجام می شود که در آینده شرکت توسعه یابد و به سیستم مدرن تری نیاز باشد.

دوم، اما نه کم اهمیت، سیستم اتوماسیون کنترلباید از قابلیت اطمینان کافی برخوردار باشد. به عبارت دیگر، هنگام کار با پارامترهای اولیه تنظیم شده باید 100٪ ایمن باشد. یکی دیگر از نیازهای مهم سازگاری است. سیستم باید به گونه ای پیکربندی شود که در صورت تغییر پارامترها بتواند تغییر کند. اما در اینجا باید گفت که دامنه تغییرات از قبل و قبل از نصب سیستم کنترل خودکار مورد بحث قرار می گیرد و بنابراین این حدود تغییرات از قبل وارد سیستم می شود.

سیستم اتوماسیون کنترل باید توانایی کنترل کار خود را فراهم کند. علاوه بر این، بسیار مهم است که در صورت بروز نقص، سیستم بتواند مکان، نوع و علت یک مشکل خاص را تشخیص داده و نشان دهد. آخرین نیاز مهم برای یک سیستم کنترل خودکار محافظت در برابر اقدامات نادرست پرسنل است. در صورت تغییرات تصادفی یا عمدی در پارامترها که می تواند جسم را به حالت بحرانی برساند، سیستم کنترل باید محافظت شود. این قانون در مواردی که اطلاعات در جایی به بیرون درز کرده است نیز اعمال می شود.

بخش هایی از ACS. عملکردی

در حال حاضر، هر سیستم اطلاعاتی، از جمله سیستم اتوماسیون مدیریت سازمانی، به طور مشروط به دو جزء تقسیم می شود. اولی کاربردی است، دومی در حال ارائه است. بخش اول مسئول جنبه اعمالی است که در آن هر سیستم فردی ایجاد می شود. ترکیبی از این وظایف فردی یک بخش کاربردی از سیستم کلی را ایجاد می کند.

بعد باید به این نکته توجه کنید که هر سیستم کنترل خودکار باید انجام دهدمراحل زیر:

• باید تمام اطلاعات مربوط به وضعیت جسم را جمع آوری، پردازش و تجزیه و تحلیل کند؛
• سیستم باید بتواند در صورت نیاز روش های کنترلی را توسعه دهد؛
• سیستم کنترل خودکار همچنین باید بتواند اقدامات کنترلی را به عناصر اجرایی و همچنین داده ها را برای کنترل به اپراتور منتقل کند؛
• پیاده سازی و کنترل اقدامات کنترلی توسعه یافته نیز در اختیار سیستم کنترل است.

ارائه بخشی از سیستم کنترل خودکار. بخش اطلاعاتی

بخش بزرگ دوم ارائه است. این تا حدودی پیچیده‌تر است و به طور مشروط به چندین گروه کوچکتر تقسیم می‌شود که شامل بخش‌های زیر است:

• برنامه-ریاضی;
• اطلاعاتی;
• فنی؛
• روش شناختی و سازمانی؛
• زبانشناسی;
• پرسنل.

عملکرد سیستم اتوماسیون مدیریت سازمانی، یا بهتر بگوییم بخش پشتیبانی آن، بر این واقعیت استوار است که اطلاعات کاملی در مورد شی جمع آوری می کند. بر اساس اطلاعات دریافتی که شامل داده های رمزگذاری، روش های آدرس دهی، فرمت های داده و غیره می شود، ACS فعالیت خواهد کرد. باید بدانید که حجم زیادی از اطلاعات به فضای ذخیره سازی نیاز دارد. به همین دلیل، تمام داده های دریافتی در پایگاه داده های بزرگ جمع آوری می شوند که متعاقباً در رسانه های ماشینی ذخیره می شوند.

درک این نکته مهم است که در اینجا باید همه اطلاعات را از ابتدای کار تا به امروز ذخیره کرد.غیرممکن است زیرا مقدار زیادی از آن وجود دارد. بنابراین، تمام داده های ذخیره شده روی رسانه با فرکانس مشخصی بازنویسی می شوند که برای عملکرد عادی شی ضروری است. علاوه بر این، هر سیستم اتوماسیون فرآیندی دارای نوعی ذخیره سازی داده های پشتیبان است. در نظر گرفته شده است که در صورت خرابی هر دستگاهی بتواند اطلاعات از دست رفته را بازیابی کند.

قسمت ریاضی

لازم به ذکر است که امروزه در هر سیستم مدیریتی مهمترین است. بخش نرم افزاری این نوع شامل هر نرم افزاری است که کلیه وظایف محول شده به سیستم را انجام می دهد و همچنین عملکرد عادی کل مجموعه ابزارهای فنی مورد استفاده در این شرکت را تضمین می کند. بخش ریاضی مجموع تمامی فرمول ها، مدل ها، الگوریتم های ریاضی مورد استفاده در عملکرد سیستم اطلاعاتی است.

نرم افزار سیستم کنترل اتوماسیون فرآیند باید به طور کامل عملکرد تمام عملکردهایی را که از شی اتوماسیون مورد نیاز است برآورده کند. در اینجا ذکر این نکته ضروری است که تمامی این توابع با استفاده از ابزارهای محاسباتی پیاده سازی می شوند. چندین ویژگی خاص وجود دارد که بخش نرم افزاری ACS باید رعایت کند:

1. کفایی عملکردی. یعنی سیستم باید کامل باشد.
2. مهم است که سیستم نه تنها قابل اعتماد باشد، بلکه دارای ویژگی باشدخود درمانی، و همچنین تعیین علت خرابی.
3. سیستم باید با پارامترهای در حال تغییر شی سازگار شود.
4. در صورت لزوم باید امکان اصلاح وجود داشته باشد.
5. مژولار بودن ساخت و همچنین سهولت استفاده نیز از اجزای مهم سیستم هستند.

بخش فنی

همه چیز در اینجا بسیار ساده است. پشتیبانی فنی شامل در دسترس بودن تمام ابزارهای فنی لازم برای اطمینان از حداکثر عملکرد سیستم کنترل خودکار است. این بخش بیشترین تأثیر را از توسعه فناوری رایانه و فناوری رایانه دارد. به لطف توسعه این دو حوزه، تنوع ابزارهای اندازه گیری فنی در حال گسترش است و به خودی خود قادر به حل طیف وسیع تری از مشکلات هستند.

در حال حاضر سیستم ها و ابزارهای فنی اتوماسیون و کنترل را می توان به دو گروه بزرگ تقسیم کرد. گروه اول وسایل ارتباطی و دسته دوم ابزارهای فناوری سازمانی است.

در اینجا لازم است درک کنیم که ابزار فنی اتوماسیون در تمام مراحل عملکرد سیستم کنترل خودکار، از تثبیت پارامترها تا ذخیره سازی آنها، استفاده می شود و همچنین با کمک آنها امکان اتصال کل سیستم کنترل در یک شبکه واحد. اگر به طور جداگانه در مورد وسایل ارتباطی صحبت کنیم، آنها اول از همه نقش انتقال دهنده اطلاعات از یک دستگاه به دستگاه دیگر را بازی می کنند. در برخی موارد نادر، آنها با رایانه کار می کنند. فناوری سازمانی وسیله ای است که اجازه می دهدبا اطلاعاتی که قبلاً به دست آورده اید، عملیات مختلفی را انجام دهید.

یک قانون نسبتاً مهم این است که هر وسیله فنی سیستم کنترل خودکار، در صورت خرابی، باید بدون هیچ مشکلی و بدون نیاز به پیکربندی مجدد، با یک مشابه جایگزین شود.

بخش روش شناختی و سازمانی سیستم

طراحی سیستم اتوماسیون کنترل مستلزم وجود بخشی به عنوان روش شناختی و سازمانی است. این شاخه از سیستم کنترل خودکار مجموعه ای از روش ها، ابزارها و برخی اسناد خاص است که روش عملیاتی را نه تنها برای خود سیستم، بلکه برای پرسنلی که آن را نگهداری می کنند، تعیین می کند. علاوه بر این، اسنادی نیز وجود دارد که روش کار پرسنل را در هنگام تعامل با یکدیگر منظم می کند. این شامل برخی از روش‌ها نیز می‌شود که در نتیجه آن پرسنل برای کار با یک سیستم اطلاعاتی خاص آموزش می‌بینند. به عبارت دیگر، این بخشی است که نه تنها خود سیستم، بلکه بر عامل انسانی نیز تأثیر می گذارد.

هدف اصلی این بخش، راه‌اندازی و راه‌اندازی سیستم و همچنین امکان توسعه بیشتر آن در صورت لزوم است. ممکن است اضافه شود که این بخش حاوی دستورالعمل هایی است که مربوط به کارهایی است که پرسنل در طول عملیات ACS برای حفظ عملکرد طبیعی آن باید انجام دهند. همچنین فایل‌هایی را ذخیره می‌کند که حاوی اطلاعاتی درباره کارهایی هستند که اگر سیستم به حالت اضطراری برود یا به سادگی آنطور که باید کار نکند، باید انجام شود.

زبانشناسی

آخرین بخش از بخش پشتیبانی ACS زبانی است. طبیعتا این سیستم یک مجموعه زبان است. این شامل زبان های ارتباطی پرسنلی است که به سیستم اتوماسیون مدیریت تولید خدمات می دهند و همچنین کاربران آن با بخش هایی از خود سیستم مانند فنی، اطلاعاتی و برنامه-ریاضی. همچنین رونوشت هایی از تمام اصطلاحات و تعاریف استفاده شده توسط ACS در طول کار خود وجود دارد.

در طول عملیات، بسیار مهم است که اپراتورها بتوانند به موقع و راحت با سیستم کنترل ارتباط برقرار کنند. به دلیل پشتیبانی زبانی است که راحتی، عدم ابهام و ثبات لازم در این ارتباط حاصل می شود. فقط لازم است اضافه شود که در اینجا لازم است وسایل فنی وجود داشته باشد که در صورت وجود خطاها را در هنگام ارتباط بین کاربر و سیستم اتوماسیون تصحیح کند. تا به امروز، دو رویکرد متفاوت برای کار با ACS وجود دارد.

اولین راهی که در آن فرآیند مدیریت اتوماسیون انجام می شود نصب و استفاده از فناوری رایانه است. از این ابزارها فقط برای ساده کردن برخی از عملیاتی که هنگام کار با اسناد رخ می دهد استفاده می شود. تا به امروز، این روش ناکارآمد تلقی می شود، زیرا به شما اجازه نمی دهد تا به طور کامل پتانسیل سطح فعلی فناوری رایانه را باز کنید.

روش دوم اساساً با روش اول متفاوت است و در این واقعیت نهفته است که شرکت یک سیستم اتوماسیون مدیریت یکپارچه ایجاد می کند.اشیاء. در این حالت، نه تنها مدیریت اسناد به تکنسین منتقل می شود، بلکه پایگاه های داده، سیستم های خبره، ابزارهای ارتباطی و همچنین بسیاری از عملکردهای دیگر نیز به آنها منتقل می شود.

سطح پایین و متوسط ACS

هر سیستم کنترل فرآیند امروزی را می توان به طور مشروط به چندین سطح تقسیم کرد. اتوماسیون سیستم کنترل در حال حاضر دارای سه سطح است.

سطح پایین تر، حسگرها و همچنین دستگاه های اندازه گیری هستند که ویژگی های کنترل شده را کنترل می کنند. علاوه بر این، این شامل عملگرها نیز می شود که ارزش ویژگی ها به آنها بستگی دارد. در این سطح، فقط حداقل کنترل انجام می شود، که شامل تطبیق سیگنال از سنسور با ورودی دستگاه کنترل است. همچنین تبادل سیگنال های تولید شده توسط این دستگاه ها با محرک ها وجود دارد.

سطح میانی بعدی مدیریت تجهیزات است. به عبارت دیگر، کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی در این مرحله کنترل قرار دارند. این PLC ها قادر به دریافت سیگنال از تجهیزات اندازه گیری و همچنین از حسگرهایی هستند که وضعیت فرآیند را نظارت می کنند. مطابق با اطلاعات دریافتی و همچنین داده هایی که توسط کاربر تنظیم می شود، PLC یک سیگنال کنترلی تولید می کند که با یک فرمان واضح به محرک ارسال می شود.

سطح برتر

اتوماسیون کنترل در سیستم های فنی نیز یک سوم، بالاتر داردمرحله. چنین تجهیزاتی ایستگاه های اپراتور و دیسپاچینگ، تجهیزات شبکه، سرورهای صنعتی است. در این مرحله است که کنترل کامل بر روند عملیات فناوری در تأسیسات توسط یک شخص اعمال می شود. علاوه بر این، ارتباط با دو سطح قبلی نیز در اینجا ارائه شده است که به شما امکان می دهد تا هر گونه اطلاعات لازم را با موفقیت جمع آوری کنید.

در این مرحله از HMI، SCADA استفاده می شود. اولی یک رابط انسان و ماشین است که با کمک آن توزیع کننده قادر به نظارت بر پیشرفت عملیات تکنولوژیکی در تأسیسات است. این شامل نمایشگرها یا پنل های گرافیکی مختلفی است که اغلب بر روی کابینت های اتوماسیون نصب می شوند و فقط برای نمایش اطلاعات مربوط به شی و پیشرفت فرآیند در نظر گرفته شده اند. به منظور کنترل تجهیزات اتوماسیون و سیستم کنترل، سیستم SCADA وجود دارد که دلالت بر وجود کنترل نظارتی و توانایی جمع آوری داده ها دارد. به زبان ساده، این شبکه به شما اجازه می‌دهد نرم‌افزاری را نصب کنید که قابل پیکربندی و نصب بر روی رایانه‌های توزیع‌کننده باشد.

همه مهم‌ترین داده‌هایی که PLC در سطح متوسط جمع‌آوری می‌کند، با استفاده از این سیستم جمع‌آوری، آرشیو و تجسم می‌شوند. اساس اتوماسیون دقیقاً در اینجا نهفته است ، زیرا SCADA قادر است نه تنها اطلاعات را دریافت کند، بلکه آن را با اطلاعاتی که توسط اپراتور وارد شده است مقایسه کند. در صورت انحراف هر یک از پارامترها از مقدار تنظیم شده، سیستم از طریق یک زنگ هشدار به کاربر اطلاع می دهد. مقداریسیستم ها نه تنها توانایی کنترل، بلکه همچنین تغییر خودکار هر مقدار را برای برگرداندن مقداری که فراتر از محدودیت های تعیین شده رفته است را دارند.

ابزارهای اتوماسیون

سیستم اتوماسیون مدیریت پرسنل، فرآیند فناوری با هزینه ابزار فنی اتوماسیون یا TCA انجام می شود. به عبارت دیگر، اینها وسایلی هستند که یا می توانند به خودی خود یک ابزار فنی باشند و هر فعالیتی را انجام دهند یا بخشی از یک مجموعه سخت افزاری-نرم افزاری باشند.

اغلب، TCA عنصر اساسی یک سیستم اتوماسیون است. این شامل تمام تجهیزاتی می شود که اطلاعات را ضبط، پردازش و انتقال می دهد. با کمک چنین ابزارهایی، کنترل، تنظیم و نظارت بر جنبه های خودکار فرآیند تولید امکان پذیر است. TCA هایی وجود دارند که برخی از پارامترها را کنترل می کنند. اینها می توانند سنسورهای فشار، دما، سطح، حسگرهای خازنی، حسگرهای لیزری و غیره باشند. در مرحله بعدی TSAهای اطلاعاتی قرار دارند که وظیفه اصلی آنها انتقال اطلاعات دریافتی از سنسورها است. به عبارت دیگر، این رابط بین تجهیزات کنترل سطح پایین و سطح بالاتر است.

تجهیزات کنترلی توانایی توقف کامل یا جزئی فرآیند تولید را تا رفع علت توقف دارند. همچنین برخی از سیستم های پیشرفته می توانند عیب یابی خود را انجام دهند. در این مورد، آنها به سیستم های کنترل و مدیریت خود درمانی اشاره می کنند.