POČÍTAČOVÉ ŘÍENÍ TECHNOLOGICÝCH PROCESŮ účel a funkce základní struktury technické a programové vybavení komunikace s operátorem zavádění a provoz počítačového řízení Hierarchická struktura řídicího systému podniku Počítačový řídicí systém ERP MES SCADA HMI strategické řízení a plánování řízení výroby dohlížecí řízení komunikace s operátorem řídicí smyčky polní instrumentace ekonomické řízení sběr dat, optimalizace, inteligentní řízení... DCS distribuované řízení TECHNOLOGICÉ AŘÍENÍ 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 FTOP-10P-Počítačové řízení 1 / 8
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 působy připojení procesního počítače k technologii Struktury počítačových řídicích systémů PROCESNÍ POČÍTAČ w REG. TECHNOLOGICÝ PROCES přímé číslicové řízení DDC (Direct Digital Control) dohlížecí řízení DSC (Digital Supervisory Control) lasické 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 FTOP-10P-Počítačové řízení 2 / 8
Hardwarová struktura řídicího počítače komunikace Technické vybavení počítačového řídicího systému analogové vstupy A/D A/D A/D POČÍTAČ aritmet. procesor logický procesor D/A D/A D/A analogové výstupy inteligentní čidla IČ IČ IČ operační paměť časovače, čítače hodiny sekvenč. registry regulátory pulzní převodníky pulzní výstupy binární vstupy galv. odd. spec. funkce galv. odd. binární výstupy servisní kanál vstupní část procesní část výstupní část 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 (vybavená mikroprocesorem) (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) FTOP-10P-Počítačové řízení 3 / 8
Programové vybavení řídicího počítače Programové vybavení počítačového řídicího systému 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, komunikace s nadřazenými a podřazenými články řídicího systému archivační (periodické archivace, archivace událostí, protokoly, ) testovací (kontrola funkcí všech částí řídicího systému) FTOP-10P-Počítačové řízení 4 / 8
Práce počítače v reálném čase s přerušením úloha 1 T 1 T 1 úloha 2 T 2 úloha 3 pořadí priorit úloh: 1 2 3 T i... perioda spouštění úlohy i úloha aktivní T 3 úloha přerušena Typy komunikace s operátorem A) informativní přehledová zobrazení základních a nejdůležitějších informací o celém procesu detailní zobrazení podrobných informací o určité (vybrané) části procesu čas omunikace počítačového řídicího systému s operátorem 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-10P-Počítačové řízení 5 / 8
Technické zabezpečení komunikace s operátorem panel s displejem a speciální klávesnicí Technické zabezpečení komunikace s operátorem barevný obrazovkový displej s klávesnicí a myší Ukázka přehledové komunikace výrobní blok krystalizace cukru krystalizátory a zásobní nádrže FTOP-10P-Počítačové řízení 6 / 8
Ukázka detailní komunikace výrobní blok krystalizace cukru jeden krystalizátor Ukázka privilegované komunikace řízení krystalizace cukru parametry pro jeden krystalizátor avádění počítačového řídicího systému avádění a provoz počítačového řízení 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 FTOP-10P-Počítačové řízení 7 / 8
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) FTOP-10P-Počítačové řízení 8 / 8