SSA

1. Inteligentné systémy v automobilovej technike Kľúčové slová:informačné technológie (IT) VP,  PCS – DCS, PLC, priemyselné zbernice, fuzzy systémy, neurónové siete, inteligentné systémy J. Šturcel, STU FEI KAR, Bratislava SSA Inteligentné systémy v procesnej automatizácii 1 20.8.2014

2. Všeobecné o inteligentných systémoch v riadení • Inteligentné (smart, advanced, sofisticated) systémyriadenia využívajú umelú inteligenciu alebo jej technológie • Predmet skúmania umelej inteligencie - postupy a algoritmy vedúce k určitému napodobňovaniu prejavov inteligentného chovania sa človeka, tj. napr. adaptácia na zmenu prostredia, interakcia s prostredím, schopnosť učiť sa • Turingov test (1950) je založený na myšlienke: Ak bude stroj reagovať na podnety ľudského partnera tak, že človek nevie rozpoznať či komunikuje so strojom alebo človekom prostredníctvom terminálu, možno stroj pokladať za inteligentný • Hlavný cieľ inteligentného riadenia - dosiahnuť vysoký výkon zariadení a vysokú úžitkovú hodnotu, vysokú spoľahlivosť, efektívnu použiteľnosť a automatickú akomodáciu na poruchu • Inteligentné systémy - aplikácia znalostných systémov riadenia pri neurčitosti parametrov a zmene signálov, fuzzy riadenie, umelé neurónové siete, učiace sa systémy, expertné systémy, rozhodovacie systémy → „soft-computing“ AT&P Inteligentné systémy v procesnej automatizácii 2 20.8.2014

3. Prevádzková úroveň riadenia • Vzájomné prelínanie dvoch aplikačných oblastí (RS), a to distribuovaných riadiacich systémov (DCS) • a riadiacich systémov s programovateľnými automatmi (PLC), • Hybridné riadiace systémy- spájajú hlavné vlastnosti oboch kategórií (modularita, rozšíriteľnosť, spojité riadenie, logické riadenie, dávkové riadenie, robustnosť, redundancia, ...) a zároveň sú cenovo veľmi efektívne • HRS - distribúcia riadiacich funkcií (distribuovaná inteligencia), zbernicovo orientovaný komunikačný podsystém a používanie tzv. inteligentných prvkov vo svojej štruktúre PLC, DCS a hybridné systémy, funkčná schopnosť/cena Hybridný RS AT&P Informačné technológie vo výrobných podnikoch 3 20.8.2014

4. Prvky procesnej automatizácie • Inteligentné zariadenia a prvky v AT - inteligentná automatizácia • prvky, komponenty a celky umožňujúce vytvárať zostavy s distribuovanou inteligenciou, tj. s číslicovým spracovaním údajov, autodiagnostikou, obojsmernou číslicovou komunikáciou prostredníctvom zberníc, a pod. • kompletné riešenia pre automatizáciu AT, tj. moduly pokrývajúce oblasti komunikácie, systémy I/O pre ťažké prostredie, riadiace jednotky spolu so softwarovými nástrojmi, prístroje na obsluhu a monitorovanie, ale najmä inteligentné meracie a akčné členy • technika vstavaných systémov (embedded systems), to znamená, že zariadenia obsahujú mikropočítač AT&P Inteligentné systémy v procesnej automatizácii 4 20.8.2014

5. Systémy automatizácie Riadiace systémy RS – zbernicové, kompaktné Prvky na realizáciu diskrétných riadiacich algoritmov (číslicové regulátory, matematické členy), tj. PSD algoritmus, rôzne typy identifikačných a adaptivnych algoritmov, algoritmy optimálneho riadenia alebo fuzzy algoritmy, alarmy, atď. Príklady:integrované kompaktné systémy IFJ – napr. „embedded počítače“ na báze integrovaných jednodoskových PC – malé rozmery, veľká mechanická i klimatická odolnosť a vysoká integrácia funkčných komponent, univerzálne vzdialené I/O moduly s integrovanou zbernicou, pripojiteľné dvoj- a trojvodičové meracie a akčné členy,.. AT&P Inteligentné systémy v procesnej automatizácii 5 20.8.2014

6. IMČ, ISS • Senzorové polia procesných veličín: • elektronické „nosy“, • identifikácia stavu prostredia, • a ďalšie • Neselektívne senzory, krížové citlivosti, nelineárne prevodové charakteristiky Inteligentné senzorové systémy Obr. 1 Senzorový systém AT&P Informačné technológie vo výrobných podnikoch 6 20.8.2014 Šturcel

7. Procesná meracia technika • Súčasný stavnutná kombinácia „klasických“ a inteligentných (smart) meracích členov • Vývoj jednoznačne smerujekinteligentným meracím členom a IFJ; nesporné prednosti z hľadiska funkčných vlastností i z pohľadu používateľa Inteligentné senzorové systémy Bloková schéma ISSpre procesné meranie autonómny číslicový systém mikropočítač AT&P Informačné technológie vo výrobných podnikoch 7 20.8.2014

8. Inteligentný senzorový systém – bloková schéma AT&P Informačné technológie vo výrobných podnikoch 8 20.8.2014

9. Inteligentné senzorové systémy (ISS) • primárne spracovanie informácií (PSI), diagnostické a autokalibračné funkcie, riadenie komunikácie prvku ISS s okolím • „čistá” informácia o stave riadeného procesu, zrýchlenie vykonávania riadiaceho algoritmu • združovanie funkcií: riadiacich, bezpečnostných,... PSI: linearizácia prevodových charakteristík, selektívny výber frekvencie meraného signálu, filtrácia, korekcie vzhľadom na ovplyvňujúce veličiny, redukcie nameraných údajov, nepriame meranie, výpočty a prepočty, atď. Vlastnosti ISS (používateľ): špičkové metrologické vlastnosti, napr. presnosť lepšia ako 0,1 %, úspora procesných prvkov pre predspracovanie signálov, integrovaná forma – EEx, EMC, IP 65, flexibilita procesných veličín, parametrov - projektovanie riadiacich systémov, zásadná úspora káblov, atď. AT&P Informačné technológie vo výrobných podnikoch 9 20.8.2014

10. Príklad linearizácie senzorovej prevodovej charakteristiky Inteligentné senzorové systémy • Požiadavky na presnosť • klasické MČ (do 1990) Tp okolo 1%, • ISS0,5% až 0,1% AT&P Informačné technológie vo výrobných podnikoch 10 20.8.2014

11. Diagnostické funkcie (vybrané)úloha TD  určiť poruchu, druh poruchy, jej lokalizáciu (nedeštruktívne a bez demontáže)Vnútorná (prevádzková) diagnostikatzv. Watch dog, inicializačná, prevádzková, …Vonkajšia (servisná) diagnostika prídavné zariadenieAutokalibrácia -meranie ovplyvňujúcej veličiny a jej kompenzácia, - autokalibrácia pomocou pripojenia referenčného signálu Inteligentné senzorové systémy AT&P Informačné technológie vo výrobných podnikoch 11 20.8.2014

12. Inteligentné akčné členy - pohony Inteligentné pohony- v príslušnom riadiacom meniči sú integrované funkcie PLC a technologické funkcie, ako napr. viacosové polohovaniealebočíslicové riadenie CNC, softwarové kinematické šablóny a pod. Pohonné jednotky v automatizácii - elektrické servopohony: požiadavky na dynamiku, stabilitu otáčok a na široké rozsahy riadenia bez rezonančných zón vyžadujú reguláciu so snímačom otáčok v spätnej väzbe. Náhrada softwarovými monitormi otáčok. Regulacia zložitých mechanických systémov: metódy „soft-computingu“, tj. fuzzy logika, umelé neurónové siete a genetické algoritmy AT&P Inteligentné systémy v procesnej automatizácii 12 20.8.2014

13. Priemyselné komunikačné zbernice klasické, napr.Fieldbus Foundation, Profibus-DP, PA, FIP,... CAN Základný problém – celosvetový komunikačný protokol projekt Multi-System-Standard (IEC, 1999) - norma IEC 1158 prijala časť súčasných národných a proprietárnych (firemných) noriem. Nie je však riešenímzákladného problému - univerzálnosti a anivzťahu uvádzaných zberníc k internetu a EthernetuEthernetv automatizácii bezdrôtové:Bluetooth, WAP (Wireless Access Protocol) poznámky:Štandard IEEE 1451 – budúcnosť inteligentných M/AČ? (plug and play), koncepcia FDT/DTM alebo EDD Pripojenie meracích členov na priemyselné zbernice A – vzdialené I/O, MČ – merací člen s výstupným signálom (4 až 20) mA B – vzdialené I/O s HART protokolom, IMČ – inteligentný MČ, ISS – inteligentný senzorový systém C – IMČ/ISS s integrovaný rozhraním zbernice, napr. Profibus PA AT&P Inteligentné systémy v procesnej automatizácii 13 20.8.2014

14. Systematickýzber informácií o stave objektu – moderný nástroj riadenia preventívnej údržby Efektivna údržba a správa podnikových hmotných prostriedkov: sledovanie výrobných zariadení, plánovanie a riadenie ich preventívnej údržby, vrátane nadväznosti na skladové hospodárstvo a administratívu nákupných operácií náhradných dielov Organizáciu údržby je potrebné previazať s informačným systémom celého podniku Stále diskutovanou otázkou údržby je spôsob jej riadenia. Tri základné prístupy: • plánovitá preventívna údržba: pravidelné odstavenie zariadenia z dôvodu opravy • vykonávanie opráv až po poruche: negatívne dopady na výrobu (neočakávané výpadky, závažnejšie dôsledky porúch s možným ohrozením zdravia a životov, atd.) • podľa skutočného stavu zariadenia a situácie vo výrobe: moderné zásady preventívnej údržby so silnou podporou diagnostickej údržby a účinnými nástrojmi riadenia, vlastná oprava by sa mala vykonať tesne pred poruchou • Systematický zber informácií o stave objektu predstavuje základný nástroj, v súčasnosti hlavne softwarový, ktorý údržbu dostatočne podporuje AT&P Inteligentné systémy v procesnej automatizácii 14 20.8.2014