Měřicí a řídicí technika – magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10
POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ • • • • •
účel a funkce základní struktury technické a programové vybavení komunikace s operátorem zavádění a provoz počítačového řízení
Počítačový řídicí systém
Hierarchická struktura řídicího systému podniku
ERP
strategické řízení a plánování
MES
ekonomické řízení
řízení výroby
SCADA
sběr dat, optimalizace, inteligentní řízení ...
dohlížecí řízení
HMI
komunikace s operátorem
DCS řídicí smyčky
distribuované řízení technologie
polní instrumentace TECHNOLOGICKÉ ZAŘÍZENÍ
>
technologický proces
Schéma počítačového řízení technologie další části řídicího systému
PROCESNÍ POČÍTAČ(E)
operátorské stanice operátor technologie >
FTOP-09-P14-P
1/9
Měřicí a řídicí technika – magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10
Funkce počítačového řídicího systému • • • • •
měření veličin v technologickém procesu a jejich kontrola stabilizace hodnot technologických parametrů (regulace) logické řízení procesu archivace informací o průběhu procesu analýza procesu za účelem předcházení mezním a havarijním situacím
• informování operátora o průběhu procesu a příjem a zpracování jeho povelů
• realizace vyšších řídicích algoritmů
(řízení podle modelu, optimalizace, inteligentní řízení, ...)
• poskytování dat do informačních databází
>
Přínosy počítačového řízení • • • • • • •
zvýšení produktivity procesu zvýšení kvality výrobků zvýšení bezpečnosti procesu maximální eliminace chyb obsluhy zdokonalení informačního systému úspora pracovních sil zvýšení kultury práce
>
Struktury počítačových řídicích systémů
Způsoby připojení procesního počítače k technologii
PROCESNÍ POČÍTAČ
w REG.
TECHNOLOGICKÝ PROCES
přímé číslicové řízení DDC
dohlížecí řízení DSC
(Direct Digital Control)
(Digital Supervisory Control)
>
FTOP-09-P14-P
2/9
Měřicí a řídicí technika – magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10
Klasické schéma distribuovaného hierarchického řízení
technologie část 1
MÍSTNÍ ŘÍDICÍ POČÍTAČ 1
technologie část 2
MÍSTNÍ ŘÍDICÍ POČÍTAČ 2
technologie část 3
MÍSTNÍ ŘÍDICÍ POČÍTAČ 3
NADŘAZENÝ ŘÍDICÍ POČÍTAČ
pult operátora technologie
>
Realizace hierarchického počítačového řídicího systému HMI pracovní stanice
SCADA pracovní stanice
operátor technologie
nadřazené řízení
MES, … další pracovní stanice
pracovní stanice
ředitel sklad expedice technolog
....
ekonom
komunikační systém procesní počítač
procesní počítač
technologický proces
technologický proces >
Technické vybavení počítačového řídicího systému
Hardwarová struktura řídicího počítače komunikace A/D A/D
analogové vstupy
A/D
POČÍTAČ aritmet. procesor logický procesor
D/A D/A
analogové výstupy
D/A
operační paměť
IČ inteligentní IČ čidla IČ
časovače, čítače hodiny sekvenč. registry
pulzní převodníky
pulzní výstupy
regulátory
binární vstupy
galv. odd.
spec. funkce
galv. odd.
binární výstupy
servisní kanál
vstupní část
procesní část
výstupní část >
FTOP-09-P14-P
3/9
Měřicí a řídicí technika – magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10
Hardwarová struktura moderních řídicích systémů ostatní pracovní stanice
pracovní stanice operátorů
intranet
digitální komunikační sběrnice (Fieldbus®, Profibus®)
komunikační server
procesní počítače standardní signály
servis MaR
polní instrumentace (standardní i inteligentní)
inteligentní polní instrumentace (podle podkladů firmy Emerson Process Management)
>
Možnosti inteligentní polní instrumentace Příklad: informace o regulačním ventilu po sběrnici Fieldbus® výběr konkrétního přístroje připojeného ke sběrnici konfigurace, nastavení hodnot parametrů pracovní charakteristika, diagnostika poruch
(podle podkladů firmy Emerson Process Management)
>
Vývoj a efektivita řídicích systémů
efektivita
distribuované řízení s architekturou průmyslové sběrnice (Fieldbus®, Profibus® )
standardní distribuované řízení analogové řízení 1975
1985
1995
2000
(podle podkladů firmy Emerson Process Management)
FTOP-09-P14-P
>
4/9
Měřicí a řídicí technika – magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10
Programové vybavení počítačového řídicího systému
Programové vybavení řídicího počítače A) Procesní počítač (advanced PLC)
• princip činnosti: skenování uživatelského programu • možnost využití reálného času v řídicím algoritmu • zpracování alarmových signálů z procesu součástí řídicích algoritmů
>
Programové vybavení řídicího počítače B) Řídicí počítač na principu PC (průmyslové PC) Operační systém reálného času s přerušením
• spouštění úloh je řízeno hodinami (spouštění v určitém čase nebo s určitou periodou)
• úlohám jsou přiřazeny priority podle jejich důležitosti • programový přerušovací systém (lze přerušit úlohu nižší priority úlohou vyšší priority)
• hardwarové přerušení (spouštění určité úlohy vyvoláno signálem z procesu)
>
Programové vybavení řídicího počítače B) Řídicí počítač na principu PC (průmyslové PC) Úlohy (uživatelské programy)
• • • •
systémové (řízení základních funkcí počítače) měřicí (řízení snímání hodnot vstupů a zpracování informace) řídicí (regulace, vyšší řídicí algoritmy, nastavování hodnot výstupů) dohlížecí (sledování stavu a trendů procesu, indikace a ošetření mezních stavů)
• komunikační (komunikace s operátorem technologie, komunikace s nadřazenými a podřazenými články řídicího systému
• archivační (periodické archivace, archivace událostí, protokoly,…) • testovací (kontrola funkcí všech částí řídicího systému)
>
FTOP-09-P14-P
5/9
Měřicí a řídicí technika – magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10
Práce počítače v reálném čase s přerušením Z
úloha 1
K
Z
K
Z
T1
T1
Z
úloha 2
K
K
Z
T2
úloha 3
K
Z
T3 pořadí priorit úloh:
1>2>3
Z
čas
Ti ... perioda spouštění úlohy i úloha aktivní
úloha přerušena
>
Komunikace počítačového řídicího systému s operátorem
Typy komunikace s operátorem A) informativní
• přehledová zobrazení základních a nejdůležitějších informací o celém procesu
• detailní
zobrazení podrobných informací o určité (vybrané) části procesu
B)
ovládací
• základní
určena obsluze při běžném provozu procesu
• privilegovaná
přístupná pouze vybraným pracovníkům pro nastavování parametrů procesu a řídicího systému, přístup je chráněn hesly
>
Technické zabezpečení komunikace s operátorem panel s ovládacími prvky a kontrolkami
>
FTOP-09-P14-P
6/9
Měřicí a řídicí technika – magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10
Technické zabezpečení komunikace s operátorem panel s displejem a speciální klávesnicí
>
Technické zabezpečení komunikace s operátorem barevný obrazovkový displej s klávesnicí a myší
>
Technické zabezpečení komunikace s operátorem kombinace předešlých způsobů
>
FTOP-09-P14-P
7/9
Měřicí a řídicí technika – magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10
Ukázka přehledové komunikace
výrobní blok krystalizace cukru – krystalizátory a zásobní nádrže
>
Ukázka detailní komunikace
výrobní blok krystalizace cukru – jeden krystalizátor
>
Ukázka privilegované komunikace
řízení krystalizace cukru – parametry pro jeden krystalizátor
FTOP-09-P14-P
>
8/9
Měřicí a řídicí technika – magisterské studium FTOP - přednášky ZS 2009/10
Zavádění a provoz počítačového řízení
Zavádění počítačového řídicího systému Etapy: 1.
vymezení cílů řízení
2.
volba řídicí struktury
3.
výběr technických prostředků
4.
určení koncepce programového vybavení a jeho vývoj
5.
projektová příprava instalace
6.
školení obsluhy
7.
instalace systému a zkušební provoz
8.
předání do trvalého provozu
>
Zavádění počítačového řídicího systému Personální zabezpečení:
• vedoucí týmu
(absolvent VŠCHT ÚPŘT - specialista na řízení procesů)
• technolog
(absolvent VŠCHT - specialista v příslušném oboru )
• specialista na hardware (absolvent ČVUT-FEL)
• specialista na software pro řízení
(absolvent ČVUT-FEL nebo VŠCHT - ÚPŘT)
• specialista na ekonomické řízení výroby (absolvent VŠE nebo VŠCHT - ÚEŘ)
• projektant řídicích systémů a elektro (absolvent ČVUT-FEL)
• zástupce dodavatelů komponent řídicího systému popřípadě technologického zařízení
>
Provoz počítačového řídicího systému Provozní činnosti:
• běžné řízení technologie
ovládání procesu, komunikace s operátorem, archivace, protokoly, ...
• profylaxe a technická údržba systému • programová údržba systému, popřípadě další vývoj algoritmů řízení
Personální zabezpečení provozu:
• operátor technologie podle náročnosti obsluhy buď zaškolený pracovník, nebo specialista technolog
• technik
odborník MaR, specialista elektronik (lze řešit i smluvním servisem)
• systémový programátor
specialista na programování řídicích systémů (lze řešit zakázkou) >
FTOP-09-P14-P
9/9
