1 / 46

INFORMAČNÍ SYSTÉMY

INFORMAČNÍ SYSTÉMY. ŘÍDICÍ SYSTÉMY. Ing. Roman Danel, Ph.D . roman.danel @ vsb.cz Institut ekonomiky a systémů řízení Hornicko – geologická fakulta. Řídicí systémy. Automatická regulace – spojité řízení Logické řízení - PLC Distribuované přímé řízení - DCS

ankti
Download Presentation

INFORMAČNÍ SYSTÉMY

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. INFORMAČNÍ SYSTÉMY ŘÍDICÍ SYSTÉMY Ing. Roman Danel, Ph.D. roman.danel@vsb.cz Institut ekonomiky a systémů řízení Hornicko – geologická fakulta

  2. Řídicí systémy • Automatická regulace – spojité řízení • Logické řízení - PLC • Distribuované přímé řízení - DCS • Nepřímé řízení - informační systémy poskytují informace o řízeném subjektu v reálném čase

  3. Schéma řízení Řídicí systém U – působení ŘS na objekt Řízený objekt Y – činnost X – informace o objektu V - rušení w

  4. Schéma regulačního obvodu w - žádaná veličina; e - regulační odchylka; y - regulovaná veličina; v - poruchová veličina; u - akční veličina; R – regulátor; S - regulovaná soustava

  5. Řídicí systém Řídicí systém je fyzikální realizací předem známého předpisu řízení.

  6. Real-time řídicí systémy Řídicí systémy, které pracují v reálném čase – jsou schopny reagovat na události v předem daném čase (zaručená doba odezvy) Dělení: • Soft RT • Hard RT - deterministická odezva • Windows RTX, RTLinux, RTAI

  7. Struktura řídicího systému • Sběr dat • Alarmy (výstrahy) • Vizualizace technologií v RT (SCADA systémy) • Technologické moduly (výpočet technologických veličin, trendy, vlečený průměr apod.) • Bilanční výstupy • Databáze – parametry, vlastnosti snímačů,… • Historická data (archív) • Jádro IS

  8. Snímače a rozhraní

  9. Snímače Snímače: • Analogové • Binární • Čítačové (inkrementální) Čidlo – část snímače, které je v kontaktu s měřenou veličinou

  10. Binární snímače Binární snímače – dvě hodnoty • Př. • 0 – proud 4 mA • 1 – proud 20 mA • Aby se odlišila logická 0 (hodnota) od stavu, kdy snímač neměří nebo je v poruše • Chody strojů, pásů, otevřeno/zavřeno, stojí/jede… • Pasivní/aktivní

  11. Analogové snímače Analogové snímače – měří analogovou hodnotu. Výstupem ze snímače je bytová interpretace veličiny (např. hodnota 0-255), která se následně přepočítá na fyzikální veličinu. Cejchování snímačů – měření a přepočet prováděný na etalonu (etalon je měřidlo známých vlastností, sloužící k uchování nebo ověření stupnice či jednotky měření).

  12. Inkrementální snímače Inkrementální snímače – načítají impulsy, které odpovídají nějakému množství měření informace. Počet pulzů odpovídá fyzikální veličině. Např. množství materiálu na páse, informace z kontinuálních vážních systémů, průtok kapalin…

  13. Verifikace snímačů Pro další práci s měřenými veličinami je nutná verifikace hodnot v kontextu. Příklad: nemůže nastat u soustavy tří pásů, že první a poslední ukazuje stav stojí a prostřední měří množství materiálu procházejícího na páse.

  14. Připojení snímačů • Přenos dat mezi dvěma místy – přenosový kanál neboli sběrnice • Přenosová rychlost – bit / s • Modulační rychlost – jednotka Baud [Bd] = počet změn za sekundu (http://www.earchiv.cz/a96/a639k150.php3) • Přenos dat • Sériový (proud bitů) • Paralelní (přenos po bytech) • Pravidla komunikace –> komunikační protokol Informace se přenášejí v časové posloupnosti, přenos má svůj začátek a konec.

  15. Zabezpečení přenosu informace • Paritní bit (součet prvků modulo 2) – přidaný bit, jednoduchá detekce chyby • Kontrolní součet - ověření, zda je vlastní informace úplná a zda při jejím přenosu nedošlo k chybě • Cyklický součet (CRC) – hash funkce pro ověření přenosu • Handshake komunikace - vzájemné potvrzení, že data byly přijaty

  16. Přenos informace Galvanické oddělení – proč? • Eliminace vnějšího rušení oddělením potenciálů (přenos aniž by bylo propojení vodičem) • Princip: indukční nebo optočleny

  17. Co je to rozhraní? Rozhraní (anglicky interface) je zařízení (nebo software) pro spojení mezi různými zařízeními. V informatice rozhraní zajišťuje přenos dat mezi zařízeními.

  18. Rozhraní • Paralelní: CENTRONICS (=asynchronní paralelní) • Sériové – RS232 (point to point) • RS422, RS423, RS485 • Počítačové sítě • 7 vrstev OSI – filozofie stavby sítě, rozdělující funkce sítě do sedmi úrovní s přesně definovanými vztahy • Média: kroucená dvojlinka (Twisted Pair), koaxiální kabel, světlovodný kabel, bezdrátový přenos, …

  19. Rozhraní

  20. Sériové rozhraní • Požadavky: co nejvyšší rychlost při maximální spolehlivosti • Znak se převede na bity – přenos bitů – sestavení znaku • Asynchronní (terminály, tiskárny), synchronní (tam, kde je přenos většího množství informací – např. disky) • 1962 – RS232: +12V = log 0, -12V = log 1 • CANON DB-25, CANON DB-9 • Počítač – konektor typu zástrčka, periferie konektor typu zásuvka (s dutinkami)

  21. Proudová smyčka • Datový signál interpretován dvěmi proudovými stavy • Analogová, digitální • 20 kbit/s, 4 - 20 mA

  22. Sběrnice Sběrnice má za účel zajistit přenos dat a řídicích povelů mezi dvěma a více elektronickými zařízeními. Přenos dat na sběrnici se řídí stanoveným protokolem. Po mechanické stránce je vybavena konektory uzpůsobenými pro připojení modulů.

  23. Průmyslové sběrnice • SensorBus – nejnižší úroveň řízení, pro komunikaci se snímači a akčními členy v reálném čase (AS-Interface, Profibus DP) • DeviceBus – vyšší úroveň řízení, komunikace s PLC (DeviceNet, LonWorks a Modbus) • FieldBus – multimaster sítě, definují všech 7 vrstev OSI (Profibus FMS, FIP, P-Net.)

  24. Průmyslová sběrnice PROFIBUS PROcess FIeld Bus • rychlost: 9kbit/s až 12Mbit/s podle délky v rozsahu 1,2km až 100m • 1987, Německo • Přenos: RS485, optické vlákno • Řízení přístupu na sběrnici: token ring

  25. CAN-BUS CAN = Controller Area Network Sběrnice CAN je sériový komunikační protokol vzniklý v laboratořích společnosti BOSCH Sběrnicí se přenáší dva logické stavy: log 0 (CAN-H: 3,5-5 V) a log 1 (CAN-L: 0-1,5 V) Aplikace: • Řízení vzdálených zařízení (zadání požadavků řízení, konfigurace parametrů, diagnostika) • Komunikace senzorů v automobilech • Předávání informací v technologii (vzdálená čidla, akční členy, operátorské panely) • Průmyslové informační systémy (rychlá komunikace mezi množstvím jednotek informačního systému) • Systémy inteligentních budov (zabezpečovací systémy, řídící systémy)

  26. Fieldbus

  27. Protokoly - příklady

  28. Protokol HART HART (Highway Addressable Remote Transducer Protocol) rozšířený standardní protokol, umožňující oboustrannou číslicovou komunikaci se zařízeními propojenými dvouvodičovou proudovou smyčkou s analogovým přenosem signálů proudovými úrovněmi 4 až 20 mA. HART= Implementace sběrnice FIELDBUS.

  29. Protokol MODBUS MODBUS je: • otevřený protokol pro vzájemnou komunikaci různých zařízení (např. s PLC) • Přenáší data po různých sítích a sběrnicích • www.modbus.org

  30. EtherNET/IP IP = Industrial Ethernet • Vyvinut firmou Rockwell Automation • Protokol na aplikační síťové vrstvě OSI • Využívá stávající infrastrukturu Ethernetu • SW na mikroprocesoru, využívá TCP/IP • Komunikace mezi průmyslovými řídicími systémy a snímači

  31. Průmyslové sběrnice Přehled: http://fieldbus.feld.cvut.cz/

  32. Akční členy a řízení

  33. Akční členy Akčním členem může řídicí systém ovlivňovat řízený objekt. Např. u regulace – otevření/uzavření ventilu pomocí serva.

  34. Akční členy Binární • cívka relé, stykače, ventilů… Analogové • výstupem je proudový nebo napěťový signál – např. regulace otáček, selsyn, proporcionální ventil, motory – asynchronní, synchronní, stejnosměrný, krokový…

  35. Řízení • Analogové (spojité, regulace) • I, PD, PI, PID • Číslicová regulace (=počítač) – PSD – diskrétní výpočet v každém regulačním kroku • Logické řízení – booleova algebra, pracuje s dvouhodnotovými signály • Fuzzy řízení, neuronové sítě, genetické algoritmy, …

  36. Fuzzy řízení • Fuzzy = neostrý, mlhavý • Umožňuje popsat nejasné (vágní) pojmy • Místo hodnot 0/1 (ano/ne) použijeme interval <0,1> • Míru příslušnosti do intervalu definuje funkce příslušnosti (Membership Function) • Složitější systém – více funkční příslušnosti, přiřazují do intervalu podle báze pravidel • Fuzzyfikace – vyhodnocení – defuzzyfikace a předání k vykonání

  37. Vizualizace technologických procesů

  38. Vizualizační systémy SCADA SCADA/HMI Supervisory Control and Data Acquisition HMI = Human Machine Interface Příklad SCADA systémů: InTouch (Wonderware), ISGS, Promotic (Microsys), Web51…

  39. Úkoly SCADA systémů • Vizualizace technologických procesů • Popis řízeného děje • Archivace vybraných parametrů řízeného děje • Sledování a archivace alarmů • Protokoly o průběhu řízeného děje • Sledování trendů vybraných parametrů • Možnost zpětného vyvolání průběhu děje z archívu

  40. Ukázky vizualizace

  41. Profesionální řídicí systémy • Příklad: PI systém od OsiSoft http://www.osisoft.com/ • Sběr dat v reálném čase • Analytické zpracování • Parametrizace • Uživatelské nástroje pro vizualizaci • Nasazení: Temelín, Nová Huť, …

More Related