IV Zarządzanie przedsiębiorstwem ERP 1. III Zarządzanie produkcją MES 2

Transkrypt

1 Piramidalna struktura sterowania i zarządzania procesem produkcyjnym: IV Zarządzanie przedsiębiorstwem ERP 1 III Zarządzanie produkcją MES 2 II I Wizualizacja i nadzór nad procesami produkcyjnymi Sterowanie procesem (obiektem) produkcyjnym w czasie rzeczywistym 1 ERP - Enterprise Resource Planning - Planowanie Zasobów Przedsiębiorstwa 2 MES - Manufacturing Execution System System Realizacji Produkcji W7-1

2 Automatyzacja procesów technologicznych: Sterowanie automatyczne: celowe postępowanie, które na podstawie mierzonych sygnałów i zbioru reguł sterowania (algorytmu) wypracowuje sygnał wyjściowy, Zabezpieczenia i blokady, Sygnalizacja stanów normalnej i awaryjnej pracy, Pomiar wielkości fizycznych charakteryzujących dany proces (zbieranie informacji), Przekazywanie wyników na odległość (transmisja danych) Przetwarzanie wyników na inną dogodną postać W7-2

3 System automatyki nazywamy zbiór elementów fizycznych powiązanych ze sobą w określony sposób, stanowiący całość o określonym przeznaczeniu i scharakteryzowany pewną liczbą wielkości zwanych zmiennymi stanu: systemu sterowania - obiekt sterowania systemu sterującego - zestaw urządzeń technicznych (elementów automatyki) umożliwiających zautomatyzowanie danego procesu. System sterowania System sterujący Elementy automatyki: pomiarowe (czujniki, przetworniki, termostaty, itp.) zadające (nastawniki, panele sterujące, klawiatury, panele operatorskie) regulatory (autonomiczne lub zrealizowane komputerowo) wykonawcze (siłowniki, silniki, styczniki, grzałki, pompy, itp.) W7-3

4 Układy regulacji automatycznej układ regulacji stałowartościowej utrzymanie sygnału wyjściowego na stałym poziomie, niezależnym od oddziaływujących zakłóceń, regulacja stosunku dwu zmiennych regulacja kaskadowa regulacja dwupołożeniowa i krokowa układ regulacji programowej sygnał wyjściowy zmienia się w ściśle określonej zależności wynikającej z technologii, układ regulacji nadążnej sygnał wejściowy zmienia się dowolnie, natomiast sygnał wyjściowy nadąża precyzyjnie za tymi zmianami, W7-4

5 Bezpośrednie sterowanie cyfrowe (ang. DDC - Direct Digital Control) polega na włączeniu komputera (sterownika) w pętlę sprzężenia zwrotnego lub pętle kompensacyjną oraz zastosowania trójczłonowego algorytmu sterowania PID, dobrze znanego w technice analogowej. Można oczywiście zastosować inne algorytmy, jednak ten w 90% problemów jest wystarczający. Należy podkreślić, że sterownik jest w warstwie bezpośredniej, natomiast wartość zadana (ang. set point) jest obliczana przy użyciu metod optymalizacji statycznej lub dynamicznej i podawana z komputera warstwy nadrzędnej. W7-5

6 Podstawowe struktury DDC: struktura ze sprzężeniem zwrotnym (ang. feedback control) (rys. a), sterowanie kompensacyjne (ang. feedforward control) - działanie jego opiera się na: bezpośrednim pomiarze podstawowych zakłóceń (rys. b), pośrednim pomiarem zakłóceń (rys. c). W7-6

7 Regulacja stałowartościowa: Automatyzacja procesów przemysłowych cyfrowe systemy sterowania, Schemat ideowy układu stałowartościowej regulacji PID Elementy panelu pełnią rolę następującą: wskazywanie: wielkość zadana w wskaźnik Dl1 wielkość regulowana y wskaźnik Dl2 sterowanie u wskaźnik Dl3 uchyb regulacji e linijka diodowa LN1 ustawianie: wielkość zadana w klawisze KE3, KE4 - boczne sterowanie ręczne u M klawisze KE7, KE8 - dolne przełączanie Auto Man klawisz KE5 A/M W7-7

8 Cyfrowe systemy przemysłowe System obsługi operatorskiej HMI 3 jest złożony z urządzeń wejście/wyjście odpowiedzialnych za interakcję użytkownika z procesami zachodzącymi w maszynach. Dzięki urządzeniom HMI operator ma możliwość monitorowania procesów lub integrowania w aktywny proces sterowany przez jednostkę CPU. Do systemów HMI możemy zaliczyć: - panele operatorskie, - monitory i panele PC, - komputery i panele w obudowach do zastosowań specjalnych. Urządzenia HMI są częścią systemu sterowania procesem. Wymienione niżej dwie fazy są kluczowe, aby w pełni zintegrować urządzenie HMI z procesem: - Konfiguracja - podczas konfiguracji jest budowany interfejs użytkownika umożliwiający operowanie oraz monitoring komponentów oraz parametrów technicznych procesu. - Zarządzanie procesem - jest możliwe dzięki dwukierunkowej komunikacji pomiędzy urządzeniem HMI a PLC. Urządzenie HMI jest więc wykorzystywane podwójnie do monitoringu i sterowania procesem. 3 HMI Human Machine Interfaces Interfejs człowiek -maszyna W7-8

9 Panele operatorskie HMI Automatyzacja procesów przemysłowych cyfrowe systemy sterowania, - panele przyciskowe gotowe pulpity operatorskie wyposażone w przyciski membranowe oraz diody sygnalizacyjne lub tekstowo-graficzny ekran LCD o dużej rozdzielczości (monochromatyczny lub kolorowy); - panele graficzne seria paneli operatorskich wyposażonych w ekrany dotykowe o przekątnych od 3,4 do 10,4 oraz własny systemem operacyjny i dedykowane oprogramowanie; przeznaczone do sterowania operatorskiego oraz nadzorowania pracy maszyn i instalacji przemysłowych; - multipanele panele o przekątnych od 7 do 15, wyposażone w dotykowe matryce TFT obsługujące kolorów; wyposażone w system operacyjny Windows CE oraz zapewniające dostęp do obszernej biblioteki narzędzi do integracji urządzeń, a tym samym łączność z szeroką gamą systemów; pulpity operatorskie przeznaczone do graficznego zobrazowania i obsługi procesu technologicznego W7-9

10 Panele SIMATIC HMI Comfort są urządzeniami HMI służącymi do realizacji wymagających zadań w aplikacjach z wykorzystaniem komunikacji w sieciach PROFI- BUS i PROFINET. Dostępne są panele z matrycami LCD o przekątnych 4, 7, 9 i 12. Sterowanie panelem może być realizowane poprzez zintegrowane przyciski oraz ekran dotykowy, w dowolnej płaszczyźnie (zarówno horyzontalnej jak i wertykalnej). Wszystkie panele Comfort oferują szerokokątne wyświetlacze o wysokiej rozdzielczości, mogące wyświetlać 16 milionów kolorów, wzbogacone o funkcjonalność regulacji natężenia oświetlenia od 0 do 100%. W7-10

11 Tabela 1. Dane techniczne TP700 Comfort Wyświetlacz Typ Aktywna przestrzeń ekranu Rozdzielczość Ilość kolorów Podświetlenie Urządzenia wejściowe Ekran dotykowy Pamięć Pamięć dla danych aplikacji Pamięć dodatkowa dla opcji Karta pamięci Interfejsy PROFIBUS PROFINET Audio USB 2.0 Zasilanie Napięcie Pobór prądu Moc panoramiczny LCD-TFT z rozszerzonym kątem widzenia, 7 cali, 152 mm x 90 mm 800 x 480 pikseli 16 milionów LED rezystancyjny 12 MB 12 MB 2 x MMC/SD w slotach 1 x RS 422/485, do 12 Mbps 2 x RJ45 10/100 Mbps Liniowe wejście i wyjście 2 x Host, 1 x Device do 28.8 VDC 0.5 A 12 W W7-11

12 Systemy SCADA 4 - to przemysłowe oprogramowanie zaprojektowane do wizualizacji oraz kontroli procesów produkcyjnych. Wonderware InTouch: - komponent pakietu Wonderware Development Studio wykorzystującym nowatorską technologię ArchestrA, - system wizualizacyjny HMI, który może być instalowany i uruchamiany w środowisku Windows, - umożliwia połączenie prawie z każdym sterownikiem i urządzeniem stosowanym w przemyśle, - może w tej samej chwili pracować, jako klient OPC, klient i serwer DDE oraz klient i serwer SuiteLink. - najpopularniejszy pakiet wizualizacyjny na świecie - ponad aplikacji na świecie. 4 SCADA Supervisory Control and Data Acquisition Systemy odwzorowania aktualnego stanu obiektu I archiwizacji danych W7-12