POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Transkript

1 POČÍTAČOVÉ ŘÍENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ účel a funkce základní struktury technické a programové vybavení komunikace s operátorem zavádění a provoz počítačového řízení Počítačový řídicí systém H iera rc hic k á struktura říd ic íh o sys tém u po dn iku ERP M ES SCADA HMI strategické řízení a plánování řízení výroby dohlížecí řízení kom unikace s operátorem řídicí sm yčky polní instrum entace TECHNOLOGICKÉ AŘÍENÍ ekonom ické říz en í sběr dat, optim alizace, inteligentní řízení... DCS distribuované řízení te c hn o lo gie FPBT-09-P12 1 / 11

2 Schéma počítačového řízení technologický proces další části řídicího systému PROCESNÍ POČÍTAČ(E) operátorské stanice operátor 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 FPBT-09-P12 2 / 11

3 Struktury počítačových řídicích systémů působy připojení procesního počítače k technologii PROCESNÍ POČÍTAČ w REG. TECHNOLOGICKÝ PROCES přímé číslicové řízení DDC (Direct Digital Control) dohlížecí řízení DSC (Digital Supervisory Control) Klasické schéma distribuovaného hierarchického řízení část 1 část 2 MÍSTNÍ ŘÍDICÍ POČÍTAČ 1 MÍSTNÍ ŘÍDICÍ POČÍTAČ 2 NADŘAENÝ ŘÍDICÍ POČÍTAČ část 3 MÍSTNÍ ŘÍDICÍ POČÍTAČ 3 pult operátora FPBT-09-P12 3 / 11

4 Realizace hierarchického počítačového řídicího systému HMI SCADA MES, pracovní stanice pracovní stanice pracovní stanice další pracovní stanice operátor nadřazené řízení technolog ekonom ředitel sklad expedice.... komunikační systém procesní počítač procesní počítač technologický proces technologický proces Technické vybavení počítačového řídicího systému Hardwarová struktura řídicího počítače komunikace analogové vstupy inteligentní čidla IČ IČ IČ A/D A/D A/D POČÍTAČ aritmet. procesor logický procesor operační paměť časovače, čítače hodiny sekvenč. registry regulátory D/A D/A D/A pulzní převodníky analogové výstupy pulzní výstupy binární vstupy galv. odd. spec. funkce galv. odd. binární výstupy servisní kanál vstupní část procesní část výstupní část FPBT-09-P12 4 / 11

5 Hardwarová struktura moderních řídicích systémů pracovní stanice operátorů ostatní pracovní stanice 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 distribuované řízení s architekturou průmyslové sběrnice (Fieldbus, Profibus ) efektivita standardní distribuované řízení analogové řízení (podle podkladů firmy Emerson Process Management) FPBT-09-P12 5 / 11

6 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) FPBT-09-P12 6 / 11

7 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, komunikace s nadřazenými a podřazenými články řídicího systému archivační (periodické archivace, archivace událostí, protokoly, ) testovací (kontrola funkcí všech částí řídicího systému) Práce počítače v reálném čase s přerušením úloha 1 K K K T 1 T 1 úloha 2 K T 2 úloha 3 K pořadí priorit úloh: T 3 čas T i... perioda spouštění úlohy i úloha aktivní úloha přerušena Komunikace počítačového řídicího systému s operátorem FPBT-09-P12 7 / 11

8 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 Technické zabezpečení komunikace s operátorem panel s displejem a speciální klávesnicí FPBT-09-P12 8 / 11

9 Technické zabezpečení komunikace s operátorem barevný obrazovkový displej s klávesnicí a myší Technické zabezpečení komunikace s operátorem kombinace předešlých způsobů Ukázka přehledové komunikace výrobní blok krystalizace cukru krystalizátory a zásobní nádrže FPBT-09-P12 9 / 11

10 Ukázka detailní komunikace výrobní blok krystalizace cukru jeden krystalizátor Ukázka privilegované komunikace řízení krystalizace cukru parametry pro jeden krystalizátor avádění a provoz počítačového řízení FPBT-09-P12 10 / 11

11 avádění 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 avádění 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 ovládání procesu, komunikace s operátorem, archivace, protokoly,... profylaxe a technická údržba systému programová údržba systému, popřípadě další vývoj algoritmů řízení Personální zabezpečení provozu: operátor 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) FPBT-09-P12 11 / 11