Automatisierung von Steuerungssystemen: Ebenen, Tools, Funktionen und Anwendungen

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Automation of Control Systems (ACS) ist ein Informationssystem, das für die automatisierte Umsetzung von Managementprozessen konzipiert ist. Zu beachten ist, dass die Einführung einer solchen Technologie aus technischer und wirtschaftlicher Sicht gerechtfertigt sein sollte. In den meisten Fällen ermöglicht die Installation eines solchen Systems, die Anzahl des Arbeitspersonals zu reduzieren, die Managementeffizienz zu steigern und die Qualität der Einrichtung zu verbessern.

Anforderungen für ACS

Es gibt einige Anforderungen an die Automatisierung des Steuerungssystems.

Erstens ist es sehr wichtig, dass alle Elemente miteinander verbunden werden können und auch eine Verbindung zu einem automatisierten System haben, das mit dem automatisierten Steuerungssystem verbunden ist. Außerdem ist es hier sehr wichtig, dass das System die Möglichkeit der Erweiterung, Weiterentwicklung und Modernisierung hat. Dies geschieht in der Erwartung, dass sich das Unternehmen in Zukunft weiterentwickeln wird und ein moderneres System benötigt wird.

Zweitens, aber nicht zuletzt das Steuerungsautomatisierungssystemmuss eine ausreichende Zuverlässigkeit aufweisen. Mit anderen Worten, es muss 100% sicher sein, mit den anfänglich eingestellten Parametern zu arbeiten. Eine weitere wichtige Anforderung ist die Anpassungsfähigkeit. Das System muss so konfiguriert werden, dass es sich bei sich ändernden Parametern ändern kann. An dieser Stelle sei jedoch gesagt, dass der Umfang der Änderungen vor der Installation des automatisierten Steuerungssystems besprochen wird und daher diese Änderungsgrenzen im Voraus in das System eingegeben werden.

Das Steuerungsautomatisierungssystem sollte die Möglichkeit bieten, seine Arbeit zu steuern. Darüber hinaus ist es sehr wichtig, dass das System im Falle einer Störung den Ort, die Art und die Ursache eines bestimmten Problems diagnostizieren und anzeigen kann. Die letzte wichtige Anforderung an ein automatisiertes Kontrollsystem ist der Schutz vor Fehlhandlungen des Personals. Bei versehentlichen oder absichtlichen Änderungen von Parametern, die das Objekt in einen kritischen Zustand führen können, muss das Steuerungssystem geschützt werden. Diese Regel gilt auch für den Fall, dass irgendwo Informationen durchgesickert sind.

Teile von ACS. Funktional

Gegenwärtig kann jedes Informationssystem, einschließlich eines Automatisierungssystems für die Unternehmensverw altung, bedingt in zwei Komponenten unterteilt werden. Das erste ist funktional, das zweite versorgt. Der erste Teil ist für den Handlungsaspekt zuständig, in dem jedes einzelne System entsteht. Die Kombination dieser Einzelaufgaben ergibt einen funktionalen Teil des Gesamtsystems.

Als nächstes müssen Sie darauf achten, dass jedes automatisierte Kontrollsystem funktionieren mussfolgende Schritte:

• es muss alle Informationen über den Zustand des Objekts sammeln, verarbeiten und analysieren;
• das System muss in der Lage sein, bei Bedarf Kontrollmethoden zu entwickeln;
• Das automatisierte Steuerungssystem muss auch in der Lage sein, Steuerhandlungen an die ausführenden Elemente sowie Daten zur Steuerung an den Bediener zu übertragen;
• Umsetzung und Kontrolle der entwickelten Kontrollmaßnahmen liegt ebenfalls beim Kontrollsystem.

Bereitstellung eines Teils des automatisierten Kontrollsystems. Informationsteil

Der zweite große Teil ist das Bereitstellen. Es ist etwas komplizierter und bedingt in mehrere kleinere Gruppen unterteilt, die die folgenden Abschnitte umfassen:

• programm-mathematisch;
• informativ;
• technisch;
• methodisch und organisatorisch;
• linguistisch;
• Personal.

Der Betrieb des Enterprise-Management-Automation-Systems bzw. seines unterstützenden Teils basiert darauf, dass es vollständige Informationen über das Objekt sammelt. Basierend auf den empfangenen Informationen, die Daten über Codierung, Adressierungsverfahren, Datenformate usw. umfassen, wird das ACS arbeiten. Sie müssen verstehen, dass eine große Menge an Informationen Speicherplatz benötigt. Aus diesem Grund werden alle empfangenen Daten in großen Datenbanken gesammelt, die anschließend auf Maschinenmedien gespeichert werden.

Hier ist es wichtig zu verstehen, dass alle Informationen vom Beginn der Arbeit bis heute gespeichert werden müssenUnmöglich, weil es zu viel davon gibt. Daher werden alle gespeicherten Daten auf Medien mit einer bestimmten Häufigkeit überschrieben, die für den normalen Betrieb des Objekts erforderlich ist. Zusätzlich hat jedes derartige Prozessautomatisierungssystem eine Art Backup-Datenspeicherung. Es soll den Informationsverlust wiederherstellen können, wenn ein Gerät ausfällt.

Mathematischer Teil

Es sollte sofort angemerkt werden, dass es das wichtigste in jedem heutigen Managementsystem ist. Der Softwareteil dieses Typs umfasst jede Software, die alle dem System zugewiesenen Aufgaben erfüllt und auch den normalen Betrieb des gesamten Komplexes technischer Mittel gewährleistet, die in diesem Unternehmen verwendet werden. Der mathematische Teil ist die Gesamtheit aller mathematischen Formeln, Modelle, Algorithmen, die beim Betrieb des Informationssystems verwendet werden.

Die Software des Prozessautomatisierungsleitsystems muss die Leistung aller Funktionen, die vom Automatisierungsobjekt gefordert werden, vollständig erfüllen. Es ist hier wichtig anzumerken, dass alle diese Funktionen unter Verwendung von Berechnungswerkzeugen implementiert werden. Es gibt mehrere spezifische Eigenschaften, die der Softwareteil des ACS erfüllen muss:

1. Funktionale Hinlänglichkeit. Das heißt, das System muss vollständig sein.
2. Wichtig ist, dass das System nicht nur zuverlässig ist, sondern auch die Eigenschaft hatSelbstheilung, sowie die Bestimmung der Ursache des Zusammenbruchs.
3. Das System muss sich den sich ändernden Parametern des Objekts anpassen.
4. Sollte bei Bedarf änderbar sein.
5. Modularer Aufbau sowie einfache Bedienbarkeit sind ebenfalls wichtige Bestandteile des Systems.

Technischer Teil

Hier ist alles ganz einfach. Die technische Unterstützung umfasst die Bereitstellung aller technischen Mittel, die erforderlich sind, um die maximale Funktionalität des automatisierten Steuerungssystems zu gewährleisten. Dieser Abschnitt ist am stärksten von der Entwicklung der Computertechnologie und der Computertechnologie betroffen. Dank der Entwicklung dieser beiden Bereiche wird die Vielf alt der technischen Messgeräte immer größer und sie können immer mehr Probleme lösen.

Derzeit lassen sich Systeme und technische Mittel der Automatisierung und Steuerung in zwei große Gruppen einteilen. Die erste Gruppe sind die Mittel der Kommunikation, die zweite die Mittel der Organisationstechnik.

Hier ist es notwendig zu verstehen, dass die technischen Mittel der Automatisierung in allen Phasen des Betriebs des automatisierten Steuersystems verwendet werden, von der Festlegung der Parameter bis zu ihrer Speicherung, und mit ihrer Hilfe ist es auch möglich, die zu verbinden gesamte Steuerungssystem in einem einzigen Netzwerk. Wenn wir separat über die Kommunikationsmittel sprechen, spielen sie zunächst die Rolle von Informationsübermittlern von einem Gerät zum anderen. In einigen seltenen Fällen arbeiten sie mit Computern zusammen. Organisationstechnik ist ein Mittel, das es ermöglichtverschiedene Operationen mit zuvor erh altenen Informationen ausführen.

Eine ziemlich wichtige Regel ist, dass alle technischen Mittel des automatisierten Steuerungssystems im Falle eines Ausfalls problemlos durch ein ähnliches ersetzt werden sollten, ohne dass es neu konfiguriert werden muss.

Methodischer und organisatorischer Teil des Systems

Der Entwurf eines Steuerungsautomatisierungssystems impliziert das Vorhandensein eines solchen Abschnitts wie methodisch und organisatorisch. Dieser Zweig des automatisierten Steuerungssystems besteht aus einer Reihe von Methoden, Werkzeugen und einigen speziellen Dokumenten, die den Betriebsablauf nicht nur für das System selbst, sondern auch für das Personal, das es wartet, festlegen. Darüber hinaus gibt es auch Dokumente, die das Vorgehen für die Arbeit des Personals im Umgang miteinander systematisieren. Dazu gehören auch einige Methoden, durch die Personal für die Arbeit mit einem bestimmten Informationssystem geschult wird. Mit anderen Worten, dies ist ein Abschnitt, der nicht nur das System selbst betrifft, sondern auch den Faktor Mensch.

Der Hauptzweck dieses Abschnitts besteht darin, das System am Laufen zu h alten und bei Bedarf weiterzuentwickeln. Es kann hinzugefügt werden, dass dieser Abschnitt Anweisungen enthält, die sich darauf beziehen, was das Personal während des Betriebs des ACS tun muss, um seine normale Funktion aufrechtzuerh alten. Es speichert auch Dateien, die Informationen darüber enth alten, was getan werden muss, wenn das System in den Notfallmodus wechselt oder einfach nicht so funktioniert, wie es sollte.

Sprachwissenschaft

Der letzte Abschnitt des unterstützenden Teils des ACS ist linguistisch. Natürlich ist dieses System ein Sprachsatz. Dies umfasst die Kommunikationssprachen des Personals, das das Produktionsmanagement-Automatisierungssystem bedient, sowie seiner Benutzer mit solchen Teilen des Systems selbst wie technischen, informativen und programmmathematischen. Es gibt auch Transkripte aller Begriffe und Definitionen, die vom ACS während seiner Arbeit verwendet wurden.

Während des Betriebs ist es sehr wichtig, dass Bediener zeitnah und bequem mit dem Steuerungssystem kommunizieren können. Durch die sprachliche Unterstützung wird die gewünschte Bequemlichkeit, Eindeutigkeit und Stabilität dieser Kommunikation erreicht. Es muss nur hinzugefügt werden, dass hier technische Mittel erforderlich sind, die eventuelle Fehler während der Kommunikation zwischen dem Benutzer und dem Automatisierungssystem korrigieren. Bisher gibt es zwei unterschiedliche Ansätze für die Arbeit mit ACS.

Die erste Art und Weise, wie der Automatisierungsverw altungsprozess durchgeführt wird, ist die Installation und Verwendung von Computertechnologie. Diese Tools werden nur verwendet, um einige der Vorgänge zu vereinfachen, die beim Arbeiten mit Dokumenten auftreten. Bis heute gilt diese Methode als ineffektiv, da sie es Ihnen nicht ermöglicht, das Potenzial der aktuellen Computertechnologie voll auszuschöpfen.

Die zweite Methode unterscheidet sich grundlegend von der ersten und liegt darin, dass das Unternehmen ein integriertes Management-Automatisierungssystem erstelltObjekte. Dabei wird nicht nur die Dokumentenverw altung auf den Techniker übertragen, sondern auch Datenbanken, Expertensysteme, Kommunikationstools sowie viele weitere Funktionen.

Untere und mittlere Ebene des ACS

Jedes Prozessleitsystem lässt sich heute bedingt in mehrere Ebenen unterteilen. Die Automatisierung des Steuerungssystems hat derzeit drei solcher Ebenen.

Die untere Ebene sind die Sensoren, sowie Messgeräte, die die geregelten Eigenschaften kontrollieren. Darüber hinaus gehören dazu auch Aktoren, von denen der Wert der Kennlinie abhängt. Auf dieser Ebene wird nur eine minimale Steuerung durchgeführt, die darin besteht, das Signal des Sensors mit dem Eingang der Steuervorrichtung abzugleichen. Es findet auch ein Austausch der von diesen Geräten erzeugten Signale mit Aktoren statt.

Die nächste mittlere Ebene ist die Geräteverw altung. Mit anderen Worten befinden sich auf dieser Steuerstufe speicherprogrammierbare Steuerungen. Diese SPS können Signale von Messgeräten sowie von Sensoren empfangen, die den Zustand des Prozesses überwachen. Entsprechend den empfangenen Informationen sowie den vom Benutzer eingestellten Daten generiert die SPS ein Steuersignal, das mit einem Löschbefehl an den Aktor übermittelt wird.

Oberste Ebene

Automatisierung der Steuerung in technischen Systemen hat auch ein drittes, höhereseben. Solche Geräte sind Operator- und Dispatchstationen, Netzwerkgeräte, Industrieserver. In dieser Phase übt eine Person die volle Kontrolle über den Ablauf der technologischen Operationen in der Einrichtung aus. Außerdem ist hier auch die Kommunikation mit den beiden vorherigen Ebenen vorgesehen, wodurch Sie alle notwendigen Informationen erfolgreich sammeln können.

In diesem Stadium wird HMI, SCADA verwendet. Die erste ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, mit deren Hilfe der Disponent den Fortschritt des technologischen Betriebs in der Anlage überwachen kann. Dazu gehören verschiedene Monitore oder Grafikpanels, die meistens an Automatisierungsschränken installiert sind und nur dazu dienen, Informationen über das Objekt und den Fortschritt des Prozesses anzuzeigen. Zur Steuerung der Automatisierungsausrüstung und des Steuerungssystems gibt es ein SCADA-System, das das Vorhandensein einer Überwachungssteuerung und die Fähigkeit zur Datenerfassung impliziert. Einfach ausgedrückt ermöglicht Ihnen dieses Netzwerk die Installation von Software, die konfiguriert und auf den Computern der Disponenten installiert werden kann.

Alle wichtigen Daten, die die SPS auf der mittleren Ebene sammelt, werden mit diesem System gesammelt, archiviert und visualisiert. Genau hier liegt die Grundlage der Automatisierung, denn SCADA ist in der Lage, Informationen nicht nur zu empfangen, sondern auch mit den vom Bediener eingegebenen abzugleichen. Wenn ein Parameter vom eingestellten Wert abweicht, teilt das System dem Benutzer dies durch einen Alarm mit. EtwasSysteme haben die Fähigkeit, nicht nur zu steuern, sondern auch automatisch beliebige Werte zu ändern, um einen Wert zurückzugeben, der die festgelegten Grenzen überschritten hat.

Automatisierungstools

Das System der Automatisierung der Personalverw altung, der technologische Prozess wird auf Kosten der technischen Mittel der Automatisierung oder TCA durchgeführt. Mit anderen Worten, dies sind Geräte, die entweder selbst ein technisches Werkzeug sein und beliebige Aktivitäten ausführen oder Teil eines Hardware-Software-Komplexes sein können.

Meistens ist TCA das Grundelement eines Automatisierungssystems. Dazu gehören alle Geräte, die Informationen erfassen, verarbeiten und übertragen. Mit Hilfe solcher Tools ist es möglich, die automatisierten Aspekte des Produktionsprozesses zu steuern, anzupassen und zu überwachen. Es gibt TCAs, die einige Parameter steuern. Dies können Druck-, Temperatur-, Füllstandssensoren, kapazitive Sensoren, Lasersensoren usw. sein. Als nächstes folgen Informations-TSAs, deren Hauptaufgabe darin besteht, die von den Sensoren empfangenen Informationen zu übertragen. Mit anderen Worten, es ist das Bindeglied zwischen der untergeordneten und der übergeordneten Steuerungsausrüstung.

Steuerungseinrichtungen haben die Fähigkeit, den Produktionsprozess vollständig oder teilweise zu stoppen, bis die Ursache des Stopps beseitigt ist. Außerdem können einige fortschrittliche Systeme ihre eigene Fehlerbehebung durchführen. In diesem Fall beziehen sie sich auf selbstheilende Kontroll- und Managementsysteme.