Procesų valdymas ir automatizacija

Automatizuotos valdymo ir kontrolės sistemos yra skirtos valdyti technologinius procesus, technologinių procesų optimizacijai, technologinių procesų automatizacijai, optimalaus technologinių įrenginių darbo režimui, apskaitai, ataskaitų išdavimui, informacijos archyvavimui, matavimo įrangos diagnostikai.

ACS ir DCS (angl., DCS – Distributed Control System and ACS – Automated Control System) technologinių ir programinių sprendimų mišinys, kuris yra skirtas technologinės įrangos pramoniniuose objektuose valdymui. Automatizuotam duomenų rinkimui, duomenų apdorojimui ir technologiniam procesų valdymui yra reikalingi specialūs sprendimai. Šiuo atveju ACS ir DCS yra pastatyta pagal hierarchinę sistemą ir turi daugiapakopę strūktūrą.

Yra išskiriamos pagrindinės trys pakopos:

1.Pati žemiausia pakopa yra žinoma kaip lauko lygis (angl., - Field-level) arba fizinių Įėjimų/Išėjimų kanalų lygių (angl., - I/O - Input/Output). Tai yra daviklių (sensors), matavimų prietaisų, vykdomųjų įrenginių (angl., - actuators). Techniniai įrenginiai šioje pakopoje užtikrina reikalingos analoginės ir diskretinės informacijos surinkimą iš pagrindinės technologinės įrangos:

Temperatūros, spaudimo, klampumo ir kt.;
Įrangos būklės (siurblių): būklė, maitinimo prieinamumas, pasiruošimas ir kt.
Technologinių parametrų davikliai
Išeinančių signalų keitiklio.

2.Vidurinys lygis yra žinomas kaip valdymo lygis (angl.,-Control level). Tai yra valdiklių lygis (angl., Process Logic Controller level). Programuojami loginiai valdikliai gauna informaciją iš daviklių, matavimo prietaisų apie technologinio proceso būklę ir duoda valdymo komandas atitinkamai su užprogramuotu valdymo algoritmu vykdomiesiems įrenginiams (elektrifikuoti vožtuvai, siurblių motorai, elektrinės sklendės ir kiti įtaisai).
3.Viršutinis lygis. Operatorinių ir dispečerinių stočių pakopa. Šiame lygyje vyksta gamybos eigos kontrolė: užtikrinamas ryšys su žemesnėmis pakopomis, iš kur yra vykdomas duomenų surinkimas, vizualizacija ir monitoringas. Šiame lygyje yra žmogus t.y operatorius, kuris vykdo lokalią technologinės įrangos kontrolę pasinaudodamas žmogaus ir mašinos sąsaja (HMI – Human machine interface). Jam yra priskiriami: monitoriai, grafinės panelės kurios yra montuojamos lokaliai automatikos spintose. Sistemos mechanizmų ir agregatų kontrolei yra naudojama SCADA (Supervisory Control And Data Acqusition - Duomenų Surinkimas ir Valdymas) sistema. Tai yra programinė įranga, kuri yra naudojama dispečerinės kompiuteriuose. Ši Sistema užtikrina informacijos surinkimą, archivaciją, vizualizaciją svarbiausių duomenų iš valdiklių. Gaudama duomenis sistema automatiškai juos lygina su užduotais parametrais ir nuklydus nuo užduotų parametrų apie ta įspėja operatorių, tokiu būdu jam leidžiama priimti reikalingus veiksmus. Tuo pačiu metu Sistema įrašo visus operatoriaus veiksmus ir leidžia užtikrinti operatoriaus kontrolę ir saugumą. Taip pat turi būti garantuojama galimybė išspausdinti pranešimus sistemos spausdintuve.

Paprastai paskirstyta valdymo Sistema (DCS) turi palaikyti komunikacijos ryšius su kitomis sujungtomis sistemomis, pvz.: ESD, PLV ir t.t, taip pat turi būti suderinama su šiais signalais:

Analoginis įėjimas 4-20 mA DC
Analoginis įėjimas termopora (J, K, E, R tipo)
Analoginis įėjimas RTD (PT100 Ω, trilaidis)
Impulsų įėjimas 0-100 kHz
Skaitmeninis įėjimas - kontaktai be įtampos, atitinkantys NAMUR/DIN 19234
Analoginis išėjimas 4-20 mA DC
Skaitmeninis išėjimas – relinis arba įtampinis (24 VDC)
Modbus RTU sąsaja protokolam COMLI, MODBUS, laisvai programuojami nuoseklios sąsajos
protokolai ir t.t.
Modbus TCP
PROFIBUS DP
PROFINET IO
FOUNDATION Fieldbus
TCP/IP

Atskirų sistemos modulių dubliavimas turi būti naudojamas, siekiant padidinti sistemos darbo patikimumą. Dubliuotoje sistemoje, sugedus bent vienam iš dubliuotų modulių, terminale vykstantys procesai ne stabdomi. Sistema turi būti apsaugota nuo persijungimo į pažeistus ar klaidingai veikiančius modulius. Atsiradus DCS valdymo sistemos pažeidimui kiekvienu atveju turi įsijungti signalizacija ir atsirasti pranešimas operatoriams. Aptarnavimas ir sugedusių modulių pakeitimas atliekamas ne stabdant proceso. I/O modulių dubliavimo taikymas turi būti nustatytas individualiai. Visos DCS valdymo sistemos dubliavimą turi sudaryti:

Nedubliuojančios operatoriaus stotys turi naudoti tą pačią ir tas pačias funkcijas atliekančią programinę įrangą;
Dubliuoti sistemos ryšio ir perdavimo tinklai
Dubliuoti procesoriai valdantys terminalo procesus
Dubliuoti ryšiai su kitomis sistemomis
Dubliuoti AI/AO moduliai naudojami reguliavimo funkcijoms

ACS ir DCS leidžia išspręsti daugybę užduočių nukreiptų technologinio proceso optimizavimui.