Потребность в высокопроизводительных автоматизированных установках возникает гораздо чаще в промышленных целях; современный подход к проектированию и реализации комплексной автоматизации включает в себя: распределенный интеллект (разделение технологического процесса на отдельные компоненты, каждый из которых управляется компактным процессором); простые соединения (использование микроконтроллеров шины для подключения к ARCNET, RCOM, MODBUS или коммуникационные шины Ethernet) и четкий структурный дизайн.

В статье представлены принципы распределенной и децентрализованной архитектуры, используемые в сложных системах управления, на примере автоматизированной системы дозирования, включая программирование параметров и разработку вспомогательного программного обеспечения.

Вступление

В области комплексной автоматизации и робототехники глобальными тенденциями являются децентрализация и распределение, которые предоставляют ряд возможностей как производителям оборудования, так и пользователям. Таким образом, мы можем перечислить возможность взаимосвязи многих централизованных автоматизированных систем, проектирование резервных структур с целью обеспечения безопасности эксплуатации как возможность создания иерархических структур с программируемыми автоматическими конечными компьютерами.

В любой ведущей системе децентрализованные и распределенные структуры с программируемыми автоматами могут рассматриваться как интеллектуальный интерфейс между процессом и центральной ведущей системой, имеющий изолированный характер, в котором сосредоточены элементы выполнения, а также сеть самостоятельных коммуникаций.

Структура автоматических систем дозирования

В распределенной архитектуре любой технологический процесс может быть смоделирован как множество процессов, которые сосредоточены в области вокруг элементов выполнения; каждый такой процесс получает команды от центрального блока системы управления технологическим процессом и отправляет данные в него [Chien et al., 2007]. Таким образом, центральный блок системы через процессоры последовательной связи имеет доступ к центральным блокам распределенных процессов, которые расположены в непосредственной близости от элементов выполнения, в областях, выполненных из прочностной панели с электрическим приводом [Vladareanu et al., 2003].

Мы можем наблюдать структуру, состоящую из m распределенных станций, каждая из которых представляет собой процесс и состоит из центрального блока, который действует как ведущий для локальной сети, и 31 локальной станции с модулями ввода/вывода или специализированными модулями, которые действуют как подчиненные. M распределенных станций могут быть соединены между собой через шину ARCNET для обмена данными и командами. Шина ARCNET позволяет проектировщику определять главную станцию и коммуникационные приоритеты сети [Vladareanu и др., 2005; Kariwala и др., 2007].

Автоматическая система дозирования

Далее мы представляем автоматическую систему дозирования, которая иллюстрирует вышеуказанные концепции [Владареану и др., 2009]. Она состоит из 3 блоков:

A. Блок сбора данных и автоматизации (D.A.A.B.).

Этот блок выполняет следующие функции: получение сигналов датчиков, преобразование сигналов из аналоговых в двоичные [Popescu et al., 2006], обработка этой информации в соответствии с программным обеспечением, встроенным в UC, масштабирование сигналов датчиков, связь с графическим терминалом – запись с помощью специальной программы связи и отображения данных, обмен данными между PLS и ПК с помощью помощь программы, встроенной в ПК, в генерации команд для интерфейса действий.

B. Блок датчиков (T.B.)

Этот блок состоит из 3 или 4 тензодатчиков, номинальные значения которых зависят от максимального общего веса дозатора. Тензодатчики оснащены механическими монтажными комплектами, которые обеспечивают защиту при опрокидывании и скольжении. Они также обеспечивают температурную компенсацию. Сигналы от этих тензодатчиков передаются на блок суммирующего усилителя, который затем поступает на усилитель электрического заряда. Таким образом достигается усиление сигнала и преобразование в 16 разрядов.

C. Блок силового взаимодействия (F.I.B.)

Это механическая система для крепления и предварительного натяжения. Этот блок обеспечивает подачу команд по напряжению и/или току на исполнительные элементы. В его состав входят: автомат программирования (AC500), модуль аналогового ввода-вывода (AI523), модуль цифрового ввода-вывода (DC523), графический терминал (CP513), блок питания (CP24/5A) с модемом UPS и ПК с принтером.

Программирование автоматической системы дозирования

Было разработано приложение, которое записывает и сохраняет процесс дозирования в базе данных. Он был разработан в виде трехуровневой системы со следующими уровнями [Vogelsang et al., 2003; Velea et al., 1999]: Уровень данных: представлен системой управления базами данных, уровень бизнес-логики: является компонентом, который запускает серверное приложение, уровень представления: представлен пользовательским интерфейсом, который имеет тонкую клиентскую сторону (веб-интерфейс) и толстую клиентскую сторону (связь с процессом).;

Были использованы следующие технологии: уровень данных: Система управления базами данных MySQL 5.0 уровень бизнес-логики: Сервер Apache Tomcat 6.0 уровень представления: Java Development Kit (JDK) 1.6.0 и Internet Explorer

Выводы

Повышение производительности при комплексной автоматизации установок будет более эффективным, если:

• дизайн, концепция программ и их использование будут удобными; обмен информацией между автоматическими системами и пользователями любого уровня (проектировщиками, программистами, операторами или механиками по ремонту) улучшит результаты;

• уровень модульности и высокий уровень структурированности; таким образом, структурированные системы позволяют проектировщикам и инженерам работать независимо, что положительно сказывается на общей эффективности.