Tablouri de comandă și control la cerere

Tablouri de comandă și control la cerere pentru aplicații specifice

Aplicabilă tuturor tablourilor de comanda si control pe care le proiectăm, uzinăm, testăm și le punem în funcțiune, strategia noastră abordează următoarea arhitectură bazată pe componentele sistemului de automatizare.

Avem nevoie de următoarele informații pentru a proiecta o automatizare:
Identificarea procesului care trebuie reglat si controlat
Stabilirea elementelor de controlat
Determinarea elementul reglat și modalitatea de conectare la proces
Determinarea surselor de perturbații
Determinarea tipului de perturbare și a funcțiilor de transfer
Alegerea celui mai bun regulator pentru proces
Optimizarea regulatorului pentru proces
Alegerea unui algoritm de compensare a perturbațiilor

Proiectarea unui sistem de automatizare începe de la elementul principal numit proces si instalația aferentă :
Procesul
Mărimile de ieșire ale procesului
Analiza procesului și cunoașterea mecanismului prin care un proces atinge mărimea de ieșire este luată în considerare înainte de orice operațiune de automatizare a unui proces.
Se va face o analiză a procesului urmărit pentru a avea o înțelegere aprofundată a procesului care va fi automatizat. Va fi fezabil să se definească tema automatizării - ceea ce poate fi automatizat dintr-un sistem dat - după ce procesul urmărit a fost analizat. Designul temei impuse este un alt pas în procesul de dezvoltare a proiectului. Proiectul va consta dintr-un plan, o sinteză și o strategie pentru realizarea temei propuse. În urma etapei de proiectare, avem un proiect care va fi rulat printr-un sistem de simulare.
Cele doua componente esențiale: componenta de comandă si cea operațională.
Componenta operațională este formată din elementele constitutive ale instalației în lucru. Această instalație este cea care este răspunzătoare de atingerea obiectivului final.
Componenta de comandă este compusă din totalitatea echipamentelor electrice, electronice și neelectrice care realizează funcția de comandă și control în funcție de un algoritm prescris.
Cele două componente interacționează între ele prin fluxuri de date. Un flux de date este format din informația preluată de către componenta de comandă din componenta operativă, flux ce este definit ca “informație de proces”. Acest flux este asigurat prin intermediul sistemelor de măsură, control, achiziții de date și a elementelor sensibile sau traductoare de semnal aferente procesului. Prin acest flux informatic, componenta de comandă este informată asupra stării procesului.
Un alt flux de date denumit și flux de comandă este format din informația de comanda efectivă transmisă din componenta de comandă către proces. El are rolul de a comanda evoluția procesului în funcție de algoritmul implementat în componenta de comandă. Parcurgând arhitectura sistemelor de automatizare moderne, evidențiem structura componentei operative ca fiind formată din:
Proces sau sistemul ce urmează a fi automatizat;
Elemente de acționare;
Senzori, traductoare, interfețe pentru achiziții de date;
Elemente de pre acționare.
Elementele de acționare sunt definite de echipamentele prin care procesul poate fi comandat astfel încât să realizam controlul asupra unei mărimi corespunzătoare procesului de reglat. Ca elemente de pre acționare putem avea motoare electrice, pompe, vane de reglaj pneumatice sau electric-proporționale ,convertoare IP, sisteme de încălzire , etc.
Sistemele electronice nu pot comanda direct elementele de acționare, dar pot fi cuplate prin intermediul unor interfețe specializate denumite elemente de pre acționare. Elementele de pre acționare sunt comandate direct de către componenta de comandă.
Componenta de comandă este unitatea de prelucrare și procesare, CPU. Această unitate este responsabilă cu:
Achiziția informațiilor preluate din proces,
Prelucrarea datelor achiziționate,
o Execuția algoritmului pentru control prescris într-un program prestabilit sau într-un echipament electronic de comandă și control precum si generarea de comenzi prin interfețe de iesire.
CPU preia datele din proces prin intermediul interfețelor de intrare specializate conectate la traductoare si execută comenzi către proces utilizând interfețe de ieșire specializate ce sunt conectate la elementele de pre acționare. Totodată unitatea de procesare a datelor se poate conecta la un operator uman utilizând o interfață operator HMI. In acest mod operatorul uman poate interveni în comanda procesului în caz de avarie.
Tehnologii de realizare a sistemelor de automatizare
Sistemele de automatizare moderne sunt realizate în patru tehnologii:
Tehnologie cablată
Tehnologia circuitelor integrate universale sau specializate pentru realizarea de sisteme dedicate, Embedded
Automate programabile
Calculatoare de proces

Următoarea ierarhie se aplică frecvent în industrie
Senzori și traductoare la nivel de câmp – PLC- SCADA- MES – ERP
Traductoare, senzori și semnale la nivel de câmp
Nivelul inițial și cel mai de bază al automatizării industriale este acesta. Include dispozitivele din teren cum ar fi senzori, traductoare de semnal, motoare, supape, vane de reglaj, instrumente și alte echipamente. Acesta poate fi descris alternativ ca un nivel de câmp.
Controlul intrărilor și ieșirilor fie digitale/discrete sau analogice este obiectivul principal al automatizării industriale, iar controlul eficient al acestora necesită familiarizarea cu acestea. Nu se poate trece la nivelul următor de programare dacă nu este înțeles ce va efectua un senzor sau cum va funcționa un traductor de semnal in proces.
Aceste dispozitive transmit și primesc date la nivelul următor.
Control
Începând cu acest punct, începe controlul. Sunt incluse atât PLC-urile, cât și PID-urile. Aveți datele de la un senzor și doriți să le folosiți pentru a acționa un motor.
Pentru a realiza acest lucru, trebuie creat un program pentru automatul programabil care să evalueze intrarea senzorului și să controleze în mod corespunzător ieșirea pentru controlul motorului.
Va fi construit un program pentru a manipula intrările și ieșirile în conformitate cu nevoile controlerului, care nu este altceva decât un PLC.
Pe lângă PLC, ocazional poate fi folosit și un controler PID pentru a reduce costurile. Este doar un controler de nivel inferior care utilizează calcule PID (Proporțional/Integrativ/Derivativ) pentru a modula ieșirea în funcție de intrarea primită.
Un dezavantaj al controlerului PID este că este un dispozitiv programat intern care nu poate fi modificat. Numai producătorul îi poate modifica programul.
Cu toate acestea, folosind automatul programabil, puteți proiecta întregul program pentru a satisface cerințele de control și reglaj automat al procesului . Acest nivel, cunoscut și sub denumirea de etapă de control, utilizează o formă de comunicare pentru a transfera date la nivelul următor.

SCADA

Luați în considerare o fabrică cu zece PLC-uri. Doriți să le puteți supraveghea și gestiona în timp ce lucrați de la un singur birou la distanță. Toate aceste PLC-uri trebuie să comunice în rețea pentru a realiza acest lucru.

În esență, funcția acestui nivel este de a combina toate controlerele unei fabrici pe o singură platformă. Acest lucru facilitează monitorizarea și controlul simultan al întregului sistem. SCADA se ocupă de asta și vă permite să vizualizați întregul proces, să vizualizați alarme, să generați rapoarte și să gestionați acțiunile operatorului.

Înțelegerea diferitelor topologii de comunicație utilizate cu sistemele PLC este necesară pentru a integra SCADA în întreaga rețea. IPC-urile sau computerele desktop sunt folosite pentru a rula SCADA (PC industrial).

Operațiuni și planificare – MES

Într-o fabrică, acest nivel este utilizat pentru planificare și operațiuni. Este un sistem de management computerizat care are capacitatea de a supraveghea și de a administra numeroase sisteme SCADA.

Dacă o fabrică are un număr de procese și este necesar să se supravegheze întregul proces de producție de la început până la sfârșit, atunci MES poate îndeplini această sarcină (Sistemul de execuție a producției). Cu aceasta, utilizatorul își poate organiza sarcinile și procedurile de producție.

Operațiuni la nivel de întreprindere, logistică și planificare de afaceri

O corporație are numeroase departamente, inclusiv cele pentru vânzări, achiziții, resurse umane, finanțe, logistică, producție, controlul stocurilor etc.

Deoarece mulți oameni vor trebui să aștepte ca alți angajați ai departamentului să își îndeplinească următoarea sarcină, ritmul de producție va scădea. ERP (Enterprise Resource Planning) intră în scenă în această situație.

Toate procedurile de birou pot fi automatizate cu ușurință prin utilizarea ERP, o tehnică de automatizare bazată pe computer ce poate fi integrata cu nivelurile prezentate mai sus.