Й автоматизованого керування

9.1. ЦЕНТРАЛІЗОВАНІ СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ І КЕРУВАННЯ

Централізований контроль – це автоматичний контроль пара­метрів процесу з представленням результатів контролю в спеціальному (центральному) пристрої, звичайно встановленому в диспетчера.

Централізований контроль призначений для:

· виявлення відхилень контрольованих параметрів від заданих значень з світловою і звуковою сигналізацією і цифровою реєстрацією цих відхилень;

· виміру контрольованого параметра за запитом оператора і представлення результатів виміру на покажчику (стрілочному чи цифровому);

· обчислення техніко-економічних показників, що характери­зують виробничий процес, з реєстрацією результатів обчислення в нагромаджувачах інформації чи видачею їх у керуючу машину.

За результатами централізованого контролю людина-оператор приймає рішення про цілеспрямоване коректування ходу виробничого процесу.

Рішення обслуговуючого персоналу чи оператора виконуються за допомогою пристроїв централізованого керування чи автоматично з використанням керуючих машин.

Оскільки технологічні процеси сільськогосподарського вироб­ництва складні і різноманітні, алгоритми керування ще не сформульо­вані, а самі процеси протікають повільно і розосереджені по великих територіях, то зв’язок між системами централізованого контролю і пристроями централізованого керування в основному здійснюється через оператора-диспетчера.

В міру розвитку технології і техніки керування на централізо­ваний контроль будуть усе ширше передаватися функції формування сигналів для керуючої машини, тобто централізований контроль буде переростати в автоматизовані системи управління технологічними процесами (АСУ ТП).

У комплекс технічних засобів АСУ ТП входять інформаційно-обчислювальні пристрої, призначені для збору, обробки і видачі господарсько-економічної інформації, а також канали зв’язку із системою обчислювальних центрів.

Системи централізованого контролю (СЦК) і АСУ ТП у першу чергу знаходять застосування в промисловому тваринництві і птахівництві.

На фермах промислового типу спостерігається перехід від автоматизації окремих установок до комплексної автоматизації потокових ліній і цехів. Комплексна автоматизація разом з АСУ ТП дозволяє оптимізувати роботу тваринницьких ферм і підвищувати ефективність і продуктивність виробництва. Це досягається завдяки більш точному нормуванню і роздачі корму тваринам, своєчасному видаленню гною і створенню оптимального мікроклімату, обліку продукції й оперативної інформації.

Оперативна інформація про технологічні процеси дозволяє приймати необхідні рішення по безліч питань і задач, а також оперативно керувати виробництвом продукції.

Оперативне керування – це щоденний контроль за діяльністю виробництва і забезпечення взаємоузгодження і ритмічності, безперер­вності й оптимальності роботи всіх ланок прогресивної технології виробництва продукції.

Загальна характерна риса побудови системи централізованого контролю (СЦК) – багаторазове використання тих самих вузлів для обробки однорідних контрольованих сигналів.

У типовій функціональній схемі системи оперативного центра­лізованого контролю і сигналізації, параметри технологічного процесу виміряються первинними перетворювачами у формі електричних сигналів подаються через перемикач у вузол нормування. У цьому вузлі сигнали перетворяться у визначену форму, зручну для їхнього порівняння з заданим значенням у блоці виявлення відхилення і для видачі на цифровий перетворювач. З цифрового перетворювача інформація передається на обробку в обчислювальний пристрій, а головні підсумкові результати зображуються на цифровому індикаторі. Обчислювальний пристрій одночасно є оперативною пам’яттю і видає інформацію по вимозі програмного пристрою.

Оскільки всі параметри, що характеризують виробничий процес, важко відобразити на цифрових індикаторах, то всі контрольовані параметри розділяють на чотири групи:

· постійно відображаються в оператора;

· відображаються через визначені інтервали часу;

· відображаються по виклику оператора;

· відображаються при виникненні граничних відхилень параметрів від заданих.

Всі основні засоби відображення інформації розташовують на приладових щитах і пультах у виді мнемосхем, приладах, що показують і реєструють, та світлових і звукових сигналізаторах. Їх розташовують у порядку, зручному оператору для сприйняття інформації.

Таким чином, СЦК виконують наступні функції:

· реєструють головні параметри технологічного процесу;

· сигналізують про аварійні зміни (відхилення) параметрів;

· безупинно з заданою періодичністю вимірюють ряд пара­метрів і перевіряють їхню відповідність заданим значенням;

· вимірюють другорядні параметри по виклику оператора.

Сучасні СЦК забезпечують також оперативний зв’язок між центральним пунктом керування і технологічних установок, дозволяють оператору-диспетчеру дистанційно змінювати завдання локальним системам керування.

Перед створенням СЦК і САУ ТП у першу чергу повинна бути виявлена техніко-економічна доцільність їхнього використання.

Для спостереження за поводженням тварин і птахів на фермах промислового типу і птахофабриках доцільно використовувати телебачення. Для цієї мети можуть бути використані серійні уста­новки промислового телебачення. Це дозволить скоротити відвіду­вання ферм обслуговуючим персоналом, виключити відвідування ферм сторонніми, що зменшить можливість переносу інфекційних захворювань і виникнення стресових ситуацій.

SCADA-система (Supervisory Control And Data Acquisition у перекладі: “Система диспетчерського керування та збору даних”) призначена для моделювання мережі, що складається з одного або декількох адаптерів і підключених до них приладів, а також схеми технологічного процесу на моніторі ПК; ведення постійного контролю роботи приладів; реєстрація на ПК через задані проміжки часу даних з вибраних користувачем каналів приладів; відображення поточних даних приладів у цифровому або графічному вигляді на екрані ПК; повідомлення про вихід контрольованих величин за задані межі; можливість проглядання архіву вимірювань за будь-який проміжок часу в табличному і графічному вигляді.

SCADA-система використовується для створення схеми технологічних процесів на моніторі ПК і збереження цієї схеми на диску для подальшого використовування. Процес збору даних передбачає опитування всіх приладів з періодичністю, що окремо задається для кожного приладу, відображення результатів цього опитування, а також збереження вказаних користувачем значень у файли протоколу.

При запуску система тестує робочий комп’ютер і автоматично визначає вільні СОМ-порти, до яких через адаптер інтерфейсу можуть бути підключені приладів. Інформація про СОМ-порти виводиться на екран ПК в головному вікні програми.

Питання для самоконтролю

1. Що є централізованим контролем?

2. Для чого призначений централізований контроль?

3. Чому зв’язок між системами централізованого контролю і пристроями централізованого керування в основному здійснюється через оператора-диспетчера?

4. Що входить в комплекс технічних засобів АСУ ТП?

5. За рахунок чого підвищується ефективність і продуктивність виробництва на тваринницьких фермах?

6. З яких пристроїв складається система оперативного центра­лізо­ваного контролю і сигналізації?

7. На які групи розділяються параметри, що характеризують виробничий процес?

8. Які функції виконують СЦК?

9. Для чого використовується SCADA-система?

ТЕСТИ

1. Які рішення приймає людина-оператор за результатами централізованого контролю?

A. Людина-оператор приймає рішення про змінювання ходу виробничого процесу.

B. Людина-оператор приймає рішення про цілеспрямоване коректу­вання ходу виробничого процесу.

C. Людина-оператор приймає рішення про змінювання техноло­гічного процесу.

2. За допомогою чого виконуються рішення обслуговуючого персоналу та оператора?

A. Пристроїв централізованого керування чи автоматично з використанням керуючих машин.

B. Пристроїв централізованого керування.

C. Виконуються автоматично з використанням керуючих машин.

3. Який перехід спостерігається на фермах промислового типу?

A. Перехід від механізації окремих установок до комплексної автоматизації потокових ліній.

B. Перехід від механізації окремих установок до комплексної автоматизації цехів.

C. Перехід від автоматизації окремих установок до комплексної автоматизації потокових ліній і цехів

4. Що дає комплексна автоматизація разом з АСУ ТП?

A. Оптимізує роботу і підвищує продуктивність виробництва

B. Оптимізує роботу тваринницьких ферм і підвищує ефектив­ність виробництва.

C. Оптимізує роботу тваринницьких ферм і підвищує ефективність та продуктивність виробництва

5. Що дозволяє оперативна інформація про технологічні процеси?

A. Приймати необхідні рішення по безліч питань і задач.

B. Приймати необхідні рішення по безліч питань і задач, а також оперативно керувати виробництвом продукції.

C. Приймати необхідні рішення, а також оперативно керувати виробництвом продукції.

6. Що є оперативним керуванням?

A. Щоденний контроль за діяльністю виробництва та забезпе­чення взаємоузгодження і ритмічності, безперервності й оптималь­ності роботи всіх ланок прогресивної технології виробництва продукції.

B. Щоденний контроль за діяльністю виробництва й оптималь­ності роботи всіх ланок прогресивної технології виробництва продукції.

C. Щоденний контроль за діяльністю виробництва.

7. На які групи розділяються параметри, що характери­зують виробничий процес?

A. Постійно відображаються в оператора.

B. Що відображаються через визначені інтервали часу.

C. Постійно відображаються в оператора, і ті що відобра­жа­ються через визначені інтервали часу.

8. Де розташовують основні засоби відображення інформа­ції?

A. На приладових щитах і пультах у виді мнемосхем, що пока­зують і реєструють прилади, світлові і звукові сигналізатори.

B. На приладових щитах, що показують і реєструють прилади, світлові і звукові сигналізатори.

C. На приладових пультах у виді мнемосхем, що показують світлові і звукові сигналізатори.

9.2. РОЗПОДІЛЕНІ СИСТЕМИ ЦЕНТРАЛІЗОВАНОГО КОНТРОЛЮ І КЕРУВАННЯ

В процесі збільшення системи керування один або кілька комп’ютерів роблять більш потужнішими, їм надаються додаткові права, створюється система з виділеним сервером. Проблема визна­чення рангів тісно пов’язана з вибором способу організації оброблен­ня інформації. За цією ознакою системи поділяються на центра­лізовані і розподілені із серверами. У розподіленій системі всі вузли виконують функції, причому кожний окремий вузол може використо­вувати ресурси інших вузлів і надавати у спільне використання свої ресурси. Такий підхід забезпечує оптимальність використання ресурсів, стійкість системи до відказів (вихід із ладу одного вузла не призводить до фатальних наслідків – його легко можна замінити), але при цьому постають проблеми забезпечення розподілу ресурсів безпеки і прозорості. Централізовані системи складаються з особливо надійного і потужного центрального вузла та неінтелектуальних терміналів. На центральному вузлі здійснюється обробка даних, виконуються функції керування системою, установлюється зв’язок з іншими системами.

Система в якій клієнт і сервер працюють спільно і розпо­діля­ють завантаження (звідси і термін “розподілена система”), така система може забезпечити більшу продуктивність порівняно з сервер­ною. До того ж вона працює не повністю, а з невеликим набором даних, що забезпечує паралельність роботи користувачів і мінімальний системний трафік. Перевагами таких систем є також гнучкість, адаптованість, до вимог додатків, оптимальне використання ресурсів, нарощуваність.

Для розподіленої системи вибір адаптера інтерфейсу залежить від типу інтерфейсу приладів, що підключаються. До одного СОМ-порту можливо підключити тільки один адаптер інтерфейсу.

При необхідності збільшення кількості каналів, що відобра­жаються, на ПК необхідно встановити додаткові СОМ-порти. Макси­мальна кількість СОМ-портів визначається характеристиками ПК.

Інтерфейс – це стандартизоване середовищеабо спосіб обміну інформацією між двома або більш одиницями обладнання: приладами, контролерами, персональним комп’ютером та ін.

Інтерфейси інформаційного обміну між приладами, що вико­ристо­вуються в промисловості, можуть бути двох типів:

· які з’єднують два прилади між собою;

· мультиприладний, що дозволяє підключати більше двох приладів на одну лінію передачі даних.

Основна характеристика інтерфейсу – пропускна спромож­ність, яка показує, скільки біт інформації передається по інтерфейсу за 1 секунду і вимірюється в bit per second (bps, Mbps), або біт в секунду (бит/с, Мбит/с). Необхідно враховувати, що ця пропускна спромож­ність включає “накладні витрати”, пов’язані із способом передачі даних. Для різних інтерфейсів і протоколів частка корисної інформації, переданої в секунду, може бути від 30 % до 90 % від загальної пропускної спроможності.

Протокол – це стандартизований набір правил передачі інфор­мації по якому-небудь інтерфейсу.

Для складних протоколів прийнята практика розділення їх на декілька рівнів (шарів). При цьому кожен рівень реалізується окремо і додатково стандартизується обмін між рівнями. Це також дозволяє замінювати якісь рівнів (наприклад для адаптації до різних інтер­фейсів), залишаючи незмінними інші.

Сумісність приладів – це їх здатність здійснювати інформаційний обмін між собою. Кожний з приладів, що беруть участь у інформаційному обміні, повинен мати певний інтерфейс і розуміти певний протокол. І навіть в цьому випадку не гарантується можливість обміну, оскільки один прилад може виявитися нездатним передавати ту інформацію, яку вимагається одержувати іншому. Але що робити, якщо прилади готові до передачі потрібної інформації, але мають різні інтерфейси або розуміють різні протоколи? В цьому випадку потрібне застосування перетворювачів інтерфейсів або шлюзів.

Перетворювач інтерфейсів – це пристрій, що має два або більше різних інтерфейсів, які ретранслюють інформацію з одного інтерфейсу в іншій (інші). При цьому передача інформації здійсню­ється без її перетворення. Тому до перетворювача інтерфейсів має сенс підключати тільки ті пристрої, які здатні працювати по одному протоколу.

Шлюз (або міст) – це інтелектуальний пристрій, здатний до перетворення даних з одного протоколу в іншій. При цьому шлюз може виступати також і як перетворювач інтерфейсів. Шлюз, на відміну від перетворювача інтерфейсу, вимагає додаткової настройки, оскільки йому вимагається вказати, які дані по яких протоколах треба приймати і передавати.

При проектуванні промислових систем автоматизації найбільше поширення набули інформаційні мережі, засновані на інтерфейсі стандарту EIA RS-485. Це високошвидкісний і перешкодостійкий послідовний інтерфейс, який дозволяє створювати мережі шляхом паралельного підключення багатьох пристроїв до однієї фізичної лінії.

У звичному персональному комп’ютері (не промислового виконання) цей інтерфейс відсутній, тому для підключення до ПК промислової мережі RS-485 необхідний спеціальний адаптер – пере­творювач інтерфейсу RS-485/RS-232 або RS-485/USB.

По інтерфейсу RS-485 дані передаються за допомогою “симетричного” (диференціального) сигналу по двох лініях (А і В).

Максимальна довжина лінії зв’язку між крайніми пристроями може складати до 1200 м (і більш з використанням повторювачів). При довжині лінії зв’язку більше 100 м в максимально віддалених один від одного точках мережі рекомендується встановлювати крайові резис­тори, що погоджуються, номіналом від 100 до 250 Ом, які дозволяють компенсувати хвильовий опір кабелю і мінімізувати амплітуду відображеного сигналу. Кількості приладів в мережі не повинне перевищувати 32 (без використовування повторювачів).

Вживані в приладах протоколи використовують технологію; ведучий (master) – підлеглий або відомий (slave), при якій тільки один пристрій (ведучий) може ініціювати передачу, тобто зробити запит. Інші пристрої (підлеглі) передають тому, що веде запрошувані дані або виробляють запрошувані дії. Майстром мережі може бути ПК, програмований контролер або прилад, який здатний виконувати цю функцію.

Більшість приладів підтримує протоколи Modbus і DCON.

Протокол Modbus (ASCII, RTU). Modbus – стандартний відкритий протокол, який широко застосовується для організації зв’язку промислового електронного устаткування. Розроблений компа­нією ModiCoh, зараз підтримується незалежною організацією Modbus-IDA (www.modbus.org). Використовує для передачі даних послідовні лінії зв’язку RS-485, RS-422, RS-232, а також мережі TCP/IP.

Можливі два режими передачі: ASCII і RTU, які відрізняються способом упаковки повідомлень.

Протокол Modbus найбільш зручний для обміну оперативними даними.

Протокол DCON. DCON – відкритий протокол обміну по мережі RS-485, достатньо простий в реалізації. Розроблений компа­нією Advantech, застосовується для обміну даними з модулями введення/виводу ADAM, модулями компанії ICP DAS і деякими іншими.

Протокол DCON підходить для організації обміну декількома оперативними параметрами, але при великому об’ємі різних даних незручний через відсутність стандартизації.

Інтерфейс USB. Стандарт USB розроблений як альтернатива “повільнішим” комп’ютерним стандартам RS-232 і LPT. В даний час пристрої з інтерфейсом USB 2.0 дозволяють передавати дані з швидкістю до 480 Мбит/с.

Інтерфейс USB, як і RS-485, є симетричним і дозволяє переда­вати дані по двох проводах (D+ і D-), при цьому логічні рівні аналогічні відповідним рівням стандарту RS-485. Інтерфейс USB має лінії живлення Vcc і GND для живлення підключеного пристрою (за умови, що споживаний їм струм не перевищує 500 мА).

Після установки драйвера операційна система розпізнає пристрій, що підключається, як СОМ-порт і використовує стандартний асинхронний режим передачі даних, вживаний для роботи з апаратним СОМ-портом.

Універсальним пристроєм мікропроцесорної техніки, призна­ченим для управління різними установками і обладнанням, служить мікроконтролер, що є аналогом спеціалізованого комп’ютера з розви­неним інтерфейсом введення/виводу електричних сигналів. Конструк­тивно мікроконтролер виконаний з урахуванням забезпечення надійної роботи в складних виробничих умовах (вологість, пил, загазованість, вібрації, електромагнітні перешкоди і ін.). Пристрій введення/виводу мікроконтролера має розвинений інтерфейс введення (входи електрич­них сигналів), що дозволяє просто вводити інформацію з різних датчиків, кнопок, контактів, реле та ін. До того ж за допомогою мікроконтролера легко включати/відключати різні виконавчі механіз­ми: реле, пускачі, клапани, заслінки, електродвигуни, електронагрівачі тощо. Мікроконтролери працюють у реальному часі, тобто прийом і передача управляючих сигналів відбуваються з швидкодією реального ОУ.

Таким чином, мікроконтролер є універсальним пристроєм управління, який одержує інформацію про стан ОУ (у вигляді електричних сигналів від різних датчиків) і на основі спеціальної (прикладної) програми формує електричні сигнали, які за допомогою виконавчих механізмів цілеспрямовано впливають на ОУ.

Основні причини широкого впровадження мікропроцесорів:

· можливість програмування послідовності і різноманіття виконуваних функцій, тобто здатність до роботи за заданою програ­мою (це основна відмінність мікропроцесора від класичних елементів напівпровідникової “жорсткої” логіки);

· використовування в мікропроцесорних системах цифрового способу представлення інформації, дозволяючого істотно (в порівнянні з аналоговим способом) підвищити перешкодостійкість створюваних на їх базі пристроїв, а також забезпечити простоту передачі, перетворення інформації і довготривале її зберігання;

· застосування програмного способу обробки інформації, дозволяючого створювати уніфіковані технічні засоби, відмінні практично лише вмістом пристрою, що запам’ятовує, і специфічними пристроями введення/виводу інформації;

· компактність, висока надійність і низька споживана потуж­ність мікропроцесорних засобів, забезпечуючи можливість розташу­вання управляючих (контролюючих) пристроїв, створених на їх основі, в безпосередній близькості від керованого устаткування;

· низька вартість мікропроцесорних засобів і високий ступінь їх ефективності.

Перераховані переваги мікропроцесорної техніки зумовили її широке застосування в побутових установках і фермерському устаткуванні.

Програмований логічний контролер (ПЛК) – це закінчений виріб, що має фізичні входи, виходи, інтерфейси і людино-машинний інтерфейс.

Відмінність ПЛК від контрольно-вимірювальних приладів полягає у відсутності жорстко прописаного алгоритму роботи. За рахунок цього на ПЛК можна реалізовувати практично будь-які алгоритми управління, але сам алгоритм управління повинен створити безпосередньо користувач контролера. Для створення алгоритму, його тестування і запису в контролер використовується середовище програмування.

Для програмування контролерів ПЛК використовується середо­вище програмування CoDeSys v.2.3.

Середовище CoDeSys розроблене німецькою компанією 3S-Software для програмування контролерів різних виробників. Так, за допомогою цього ж середовища програмуються контролери Wago, Beckhoff, ABB.

CoDeSys включає наступні основні компоненти:

· система виконання;

· середовище програмування.

Середовище програмування – це графічна оболонка, що встановлюється на ПК. Служить для створення проекту, його відладки, і перекладу в машинну мову (компіляція). Середовище програмування включає:

· редактор, компілятор і відладчик МЕК-проектів;

· підтримку всіх 5 мов програмування МЕК;

· засоби побудови і конфігурації периферійних модулів введення/виводу ПЛК (PLC Configuration);

· засоби створення візуалізації;

· засоби комунікацій (мережеві змінні, ОРС-сервер, DDE-сервер).

Target-файли (набір файлів цільової платформи) необхідні для того, щоб вказати середовищу програмування, для якого типу контролера пишеться проект. Target-файли містять в собі системну інформацію про той, що підключається ПЛК:

· наявність і тип фізичних входів і виходів контролера;

· опис ресурсів контролера;

· розташування даних в МЕК-пам’яті.

Дана інформація використовується середовищем програмування CoDeSys при створенні проекту і завантаженні його в ПЛК. Кожна модель ПЛК має відповідний набір Target-файлів. Перед створенням проекту необхідно встановити Target-файл, відповідний типу контролера і прошивці.

Для інсталяції Target-файлів в середовище програмування CoDeSys використовується програма InstallTarget, яка встановлюється на ПК разом із середовищем програмування CoDeSys.

Програми, написані для виконання на ПК і ПЛК, розрізняються. Виконання програми в ПЛК відбувається циклічно. Це означає, що протягом заданого інтервалу часу (часу циклу ПЛК) система виконання:

· прочитує значення з області входів;

· викликає і один раз виконує необхідну програму (PLC_PRG за умовчанням);

· пройшовши алгоритм від початку і до кінця, записує резуль­тати його роботи в пам’ять виходів.

Потім ці операції повторюються знову.

Час циклу ПЛК залежить від об’єму і складності програми ПЛК. Для простої програми час циклу ПЛК складає 1 мс, для складніших програм він може збільшитися. Реальну тривалість циклу можна взнати, підключивши модуль Statistic у вікні PLC Configuration.

Час опитування датчиків або підключених мережевих прис­троїв, а також час зміни стану виходів не зв’язані напряму з часом циклу ПЛК. Робота з інтерфейсами, входами і виходами і виконання циклу ПЛК здійснюється паралельно.

Пам’ять входів-виходів (МЕК-пам’ять) призначена для зберігання даних, що надходять з фізичних (мережевих) входів або передаються на фізичні (мережеві) виходи контролера.

На початку кожного циклу своєї роботи ПЛК прочитує значення з пам’яті входів (позначається %1) і використовує відповідно до призначеного для користувача алгоритму. В кінці циклу набуті (обчислені) значення записуються в пам’ять виходів (позначається %Q).

Запис значень, одержаних з фізичних входів в область входів, і передача значень з області виходів на фізичні виходи здійснюється паралельно виконанню циклу ПЛК за допомогою спеціальних внутрішніх драйверів.

Залежно від типу ліцензії ПЛК, розмір цієї області пам’яті може бути обмежений 360 байтами або не обмежений.

Питання для самоконтролю

1. Що виконують вузли в розподіленій системі?

2. Які переваги розподіленої системи?

3. Які інтерфейси інформаційного обміну між приладами вико­ристо­вуються в промисловості?

4. Дайте основну характеристику інтерфейсу?

5. Дайте характеристику протоколів Modbus, DCON, інтерфейсу USB?

6. Що містить в собі середовище програмування?

7. Як здійснюється виконання програми в ПЛК?

ТЕСТИ

1. Інтерфейс – це...

А. стандартизоване середовище або спосіб обміну інформацією між двома або більш одиницями обладнання: приладами, контроле­рами, персональним комп’ютером та ін.

В. стандартизоване середовище

С. спосіб обміну інформацією між двома або більш одиницями обладнання: приладами, контролерами, персональним комп’ютером тощо

2. Протокол – це...

А. стандартизований набір правил передачі інформації по якому-небудь інтерфейсу.

В. стандартизований набір правил передачі інформації

С. передача інформації по якому-небудь інтерфейсу.

3. Сумісність приладів – це...

А. їх здатність здійснювати інформаційний обмін між собою.

В. передача інформації по якому-небудь інтерфейсу.

С. стандартизоване середовище

4. Програмований логічний контролер (ПЛК) – це...

А.закінчений пристрій, що має фізичні входи, виходи, інтерфейси і людино-машинний інтерфейс.

В. закінчений пристрій, що має фізичні входи, виходи

С. закінчений пристрій, що має інтерфейси і людино-машинний інтерфейс.

9.3. АВТОМАТИЗОВАНІ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ

9.3.1. Автоматизовані системи керування технологічними процесами

АСУ ТП відрізняються від СЦК більш широким набором функцій керування. Крім централізованого контролю, АСУ ТП додатково виконує наступні функції:

· розраховує і реєструє поточні і підсумкові технологічні й економічні показники;

· визначає оптимальні параметри технологічного режиму;

· формує і реалізує сигнали керування, що забезпечують ведення оптимального режиму;

· коректує алгоритми функціонування при змінах умов у технологічному процесі.

Перераховані функції можуть бути виконані тільки при наяв­ності ЕОМ. Отже, використання ЕОМ для керування технологічним процесом – одна з основних особливостей АСУ ТП.

ЕОМ може працювати в чотирьох режимах, а саме:

· збору й обробки даних;

· порадника оператора;

· супервізорного керування;

· безпосереднього керування.

У режимі збору й обробки інформаційні параметри техно­логічного процесу перетворюються у цифрову форму і вводяться в ЕОМ. Після обробки в ЕОМ інформація надходить на пристрої відображення технологічних параметрів. Статистична інформація і ряд технологічних показників фіксуються в пам’яті ЕОМ і виводяться на друк для оформлення документального звіту про технологічний процес.

Робота ЕОМ у режимі збору й обробки інформації використо­вується в тих випадках, коли через складність технологічного процесу функції з визначення і формування керуючих впливів повинен виконувати оператор.

У режимі порадника ЕОМ, крім збору й обробки інформації, виконує наступні функції:

· розраховує оптимальні параметри технологічного процесу,

· визначає значення установок локальних систем автоматич­ного керування і формує закон керуючих впливів.

Дані з ЕОМ надходять через засоби відображення інформації у формі рекомендацій оператору. Оператор на основі цих даних і власного досвіду керування приймає відповідні рішення про коректу­вання ходу технологічного процесу.

ЕОМ у режимі порадника використовують у технологічних процесах, у яких необхідний обережний підхід до рішень, обчисленими формальними математичними методами. До таких процесів можна віднести складні біологічні режими у тваринництві і рільництві.

У режимі супервізорного керування АСУ ТП з ЕОМ є дворівневою ієрархічною системою. Нижній рівень, безпосередньо зв’язаний з технологічним процесом, утворять локальні підсистеми керування з окремими технологічними параметрами.

На верхньому (другому) рівні керування використовується ЕОМ, основною функцією якої є визначення оптимального техно­логічного режиму й обчислення на його основі настроювань локальних підсистем.

Супервізорний режим дозволяє здійснювати автоматичне керування технологічним процесом. За оператором залишаються функції спостерігача за процесом і в разі потреби коректування мети керування.

У режимі безпосереднього керування ЕОМ розраховує керуючі впливи і передає їх безпосередньо на виконавчі органи. У таких АСУ ТП локальні САУ підсистеми не вимагаються. За оператором залишаються ті ж функції, що і при супервізорному керуванні.

При керуванні складними технологічними об’єктами, наприклад, великими птахівницькими фабриками, рекомендується використо­вувати багаторівневі АСУ ТП.

Вони складаються з окремих підсистем, між якими встановлені відносини супідрядності. Кожна підсистема має ЕОМ, що працює в одному з описаних вище режимів. Для таких АСУ ТП характерно, що в міру просування від нижніх рівнів до верхніх інформація про стан технологічного об’єкта узагальнюється, а керуючі впливи формуються для більш великих частин технологічного процесу.

9.3.2. Централізований контроль та управління

в сільськогосподарському виробництві

Застосування централізованого принципу контролю і керу­вання з центрального пункту дозволяє істотно підвищити ефективність сільськогосподарського виробництва:

· скоротити обсяги обслуговування численних роз’єднаних установок за рахунок прискорення пошуку місць ушкодження і вживання необхідних заходів щодо їх усунення,

· підвищити надійність роботи устаткування,

· вести більш точний облік витрати кормів, трудових витрат і отриманої продукції,

· забезпечити прискорене виконання обчислювальних операцій і безпосередній зв’язок з адміністративно-управлінсь­ким апаратом і системою збору й обробки інформації.

Однією з форм систем централізованого контролю є диспет­черська служба, що за штатом обов’язкова у всіх комплексах.

Диспетчерська служба – це централізована форма оператив­ного керування в організації взаємодії всього персоналу господарства з метою своєчасного й економічного забезпечення виробництва продукції.

Диспетчерська служба виконує наступні основні функції:

· погоджує за допомогою засобів зв’язку взаємодію між персо­налом, що знаходиться в різних місцях;

· здійснює постійний контроль за допомогою засобів сигналі­зації за ходом виконання технологічних процесів;

· виконує з пульта диспетчера дистанційне керування техноло­гічними процесами;

· одержує зведення про неполадки і перерви в роботі установок про гранично припустимі відхилення і виникнення аварійних ситуацій,

· приймає рішення щодо усунення перерахованих порушень.

Для одержання і переробки інформації диспетчерський пункт і об’єкти керування обладнують системами сигналізації, телефонними станціями, гучномовним зв’язком, радіостанціями, телевізійними уста­новками, пристроями оргтехніки і засобами відображення інформації.

Завдяки введенню в господарствах диспетчерської служби вимушені простої сільськогосподарських машин і установок скоротилися на 25%, втрати продукції – на 7...15%.

Централізоване керування разом з диспетчерськими засобами зв’язку, обчислювальною технікою і пристроями відображення інформації утворює автоматизовану систему керування виробництвом (АСУП).

За наявності технічних засобів зв’язку, інформаційно-обчислю­вальних центрів для обробки інформації і каналів оперативного керування на вищому (четвертому) ступені утвориться так звана галузева автоматизована система керування виробництвом (ГАСУП).

Впровадження АСУП, а потім ГАСУП підвищує якість керування виробничо-господарською діяльністю. За визначенням і призначенням АСУП є людино-машинною системою, призначеною для рішення організаційно-економічних задач з метою одержання максимуму продукції при мінімумі матеріально-технічних і трудових витрат.

АСУП, будучи новим кроком у теорії і практиці керування, вимагає використання і розробки нових принципів і методів керування, моделювання, математичного забезпечення і технічного оснащення.

Основна відмінність АСУП від АСУ ТП і САУ – необхідність обліку присутності людського фактора в системі. Використовуючи АСУП, необхідно вирішувати питання спілкування людини з ЕОМ, розробки методів оперативного керування виробництвом у діалого­вому режимі ЕОМ, готовності управлінського апарата до використання нової технічної бази обробки даних і вироблених машиною рішень.

АСУП і ГАСУП сільськогосподарського призначення перебу­вають у стадії розробки і дослідного впровадження у виробництво.

Питання для самоконтролю

1. Які функції виконує АСУ ТП?

2. В яких режимах може працювати ЕОМ в АСУ ТП?

3. Як працює ЕОМ в режимі порадника оператора?

4. Як працює ЕОМ в режимі супервізорного керування?

5. Що дає застосування централізованого контролю і керування з центрального пункту?

6. Які функції виконує диспетчерська служба?

7. Якими пристроями обладнують диспетчерські пункти і об’єкти керування?

8. Яка необхідність обліку присутності людського фактора в системі АСУП?

ТЕСТИ

1. Як працює ЕОМ в режимі збору й обробки даних?

A. Інформаційні параметри технологічного процесу перетво­рюються в цифрову форму і вводяться в ЕОМ для обробки та надходять на пристрої відображення технологічних параметрів.

B. Здійснює автоматичне керування технологічним процесом, оператор виконує функції спостерігача за процесом і за потребою коректує мету керування.

C. ЕОМ розраховує керуючі впливи і передає їх безпосередньо на виконавчі органи.

2. Як працює ЕОМ в режимі безпосереднього керування?

A. Здійснює автоматичне керування технологічним процесом, оператор виконує функції спостерігача за процесом і за потреби коректує мету керування..

B. ЕОМ розраховує керуючі впливи і передає їх безпосередньо на виконавчі органи.

C. ЕОМ збирає й обробляє інформацію, розраховує оптимальні параметри технологічного процесу

3. Що таке диспетчерська служба?

A. Це централізована форма оперативного керування господар­ства з метою своєчасного й економічного забезпечення виробництва продукції.

B. Це централізована форма своєчасного й економічного забезпечення виробництва продукції.

C. Це централізована форма оперативного керування в органі­зації взаємодії всього персоналу господарства з метою своєчасного й економічного забезпечення виробництва продукції.

4. Як утворюється автоматизована система керування виробництвом (АСУП)?

A. З централізованого керування разом з обчислювальною технікою і пристроями відображення інформації.

B. З централізованого керування разом з диспетчерськими засобами зв’язку, обчислювальною технікою і пристроями відображення інформації.

C. За наявності технічних засобів зв’язку, інформаційно-обчислювальних центрів для обробки інформації і каналів оперативного керування.

5. Як утворюється галузева автоматизована система керування виробництвом (ГАСУП)?

A. За наявності технічних засобів зв’язку, інформаційно-обчислювальних центрів для обробки інформації і каналів оперативного керування

B. З централізованого керування разом з обчислювальною технікою і пристроями відображення інформації

C. З централізованого керування разом з диспетчерськими засобами зв’язку, обчислювальною технікою і пристроями відображення інформації.

ЛІТЕРАТУРА

Бородин И.Ф. Недилько Н.М. Автоматизация технологических процессов. – М.: Агропромиздат, 1986.

Бородин И.Ф. Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. – М.: Колос, 2004. – 344 с.

Белянчиков Н. Н., Смирнов А. И. Механизация животноводства и кормоприготовления. – М.: Агропромиздат, 1990. – 432 с.

Гончар В.Ф., Тищенко Л.П. Електрообладнання і автоматизація с.-г. агрегатів і установок. – К.: Вища школа, 1989. – 343 с.

Гончар В.Ф. Електрообладнання і автоматизація с.-г. агрегатів і установок. – К.: Вища школа, 1985. – 208 с.

Жулай Є.Л. Електропривод сільськогосподарських машин, агрегатів та потокових ліній. – К., 2002.

Электрооборудование и автоматизация с.-х. агрегатов и установок /Под. ред. Кудрявцева И. Ф. – М. Агропромиздат, 1988. –480 с.

Марченко А. С. Справочник по механизации и автоматизации в животноводстве и птицеводстве. – К., Урожай, 1990.

Мартиненко І.І. Автоматизація технологічних процесів сільськогосподарського виробництва. – К.: Урожай, 1995.

Радченко Г.Е. Автоматизация сельскохозяйственной техники: Учеб. пособие. – Мн.: УП “Технопринт”, 2005.

СВ АЛЬТЕРА “Электротехника & Автоматизация”. Каталог продукции 2009. г. Киев.

Средства автоматизации технологических процесов. Предпри­ятие МИКРОЛ. Каталог продукции 2009. г. Ивано-Франковск, Украина.

Компания “ОВЕН”. Каталог продукции 2008/2009. г. Москва, РФ.

ПК “Промавтоматика”. Каталог продукции. 2009. г Запорожье, Украина.

ЗМІСТ