Urządzenia I systemy automatyki I pomiarów spis treści



Pobieranie 135.3 Kb.
Strona1/5
Data29.04.2016
Rozmiar135.3 Kb.
  1   2   3   4   5

M. Orzyłowski, SYSTEMY CZASU RZECZYWISTEGO, 2006

Cz. 4. Urządzenia i systemy automatyki i pomiarów




URZĄDZENIA I SYSTEMY AUTOMATYKI I POMIARÓW

Spis treści


1. WSTĘP 2

2. CECHY PRZEMYSŁOWYCH SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH 3

3. ZASTOSOWANIE SYSTEMÓW OPERACYJNYCH CZASU RZECZYWISTEGO 5

4. URZĄDZENIA I SYSTEMY PRZEMYSŁOWE 9

4.1. PROSTE BLOKI POMIAROWO-KONTROLNE 10

4.2. STEROWNIKI PLC 13

4.2.1. Programowanie drabinkowe 13

4.2.2. Proste sterowniki PLC 16

4.2.3. Rozbudowane systemy sterowników PLC 18

4.2.4. Programowanie sterowników PLC 21

4.3. SYSTEMY Z WBUDOWANYMI KOMPUTERAMI 23

4.4. SYSTEMY NA BAZIE KOMPUTERA KLASY PC 25

4.5 SYSTEMY ROZPROSZONE 29

4.6. OPROGRAMOWANIE SYSTEMÓW NA BAZIE KOMPUTERA PC 36

Literatura: 39


1. WSTĘP


Rozwój techniki komputerowej wymuszały między innymi potrzeby militarne, badania nuklearne, podbój kosmosu oraz rozwój nowoczesnych gałęzi przemysłu, np. elektroniki.

Komputerowe przemysłowe systemy sterowania zaczęły powstawać głównie z następujących powodów:



  • wzrost wymagań sterowania nowoczesnych procesów technologicznych,

  • obniżka kosztów produkcji,

  • wzrost skali produkcji,

  • wzrost jakości produkcji.

Od początku lat osiemdziesiątych zupełnie nowe wymagania, w stosunku do przeciętnych, stawiał na przykład przemysł półprzewodnikowy. Analogowe i proste cyfrowe układy sterowania, używane dotychczas do sterowania procesami technologicznymi, miały cały szereg wad. Najważniejszymi z nich były trudności, związane z potrzebami:

  • wprowadzania bardziej złożonych algorytmów sterowania,

  • diagnostyki stanu urządzeń i przebiegu procesów oraz alarmowania o stanach niewłaściwych lub awaryjnych,

  • powiązania ze sobą lokalnych układów sterowania w większe systemy sterowania,

  • wprowadzania modyfikacji funkcjonalnych systemu, dotychczas utrudnionych ze względu na sprzętowy charakter konfiguracji systemu,

  • zbierania danych w celu późniejszego ich przetwarzania.

Wprowadzenie do celów sterowania układów mikrokomputerowych pozwoliło na przełamanie tych ograniczeń.
Urządzenia i systemy komputerowe, stosowane w przemyśle, biorąc pod uwagę ich wielkość i sposób komunikacji, można podzielić na następujące grupy:

  • urządzenia, bazujące na jednym mikroprocesorze lub mikrokontrolerze,

  • urządzenia z wieloma procesorami, komunikującymi się poprzez szyny danych (potrzebne sterowniki szyny),

  • systemy z wieloma procesorami, wykorzystującymi do komunikacji interfejsy szeregowe

  • systemy komputerowe, pracujące w sieci.

2. CECHY PRZEMYSŁOWYCH SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH


Systemy komputerowe, stosowane w przemyśle, spełniają wiele funkcji, zarówno usprawniających zarządzanie fabryką, jak też służących bezpośrednio procesowi wytwarzania. Części tych systemów, które na przykład dotyczą gospodarki materiałowej, zbytu wytworzonych produktów czy obsługi baz danych, na ogół, nie wyróżniają się szczególnymi cechami wśród innych systemów informatycznych, np. systemów dla dużych przedsiębiorstw handlowych.

Szczególne wymagania dotyczą natomiast komputerowych systemów, bezpośrednio służących produkcji. Zwłaszcza należą do nich:



  • bezpieczeństwo działania,

  • niezawodność działania,

  • praca w czasie rzeczywistym.

Znana katastrofa elektrowni atomowej w Czernobylu uświadamia ogrom szkód jakie mogą nastąpić w wyniku awarii w przemyśle. Zniszczenia, śmierć wielu ludzi, wieloletnie skażenie środowiska, straty materialne mogą powodować także innego typu instalacje przemysłowe. Zwłaszcza należą do nich zakłady przemysłu chemicznego.



Dla zapewnienia bezpieczeństwa instalacji przemysłowej stosuje się sprawdzone pod kątem niezawodności urządzenia, zabezpieczenia, systemy alarmowe i diagnostyczne. Znamiennym przykładem może być elektrownia atomowa w Thorn w Szkocji, która jest repliką innej elektrowni, wybudowanej około dziesięciu lat wcześniej. Przy decyzji przyjęcia takiego rozwiązania decydującym względem była bezpieczeństwo i niezawodność pracy wcześniej uruchomionej i eksploatowanej elektrowni. Nowoczesność rozwiązania i koszty zeszły w tym przypadku na drugi plan. Dzięki bezpiecznym rozwiązaniom pracująca elektrownia w Thorn jest obecnie obiektem wycieczek, w tym szkolnych, w czasie których można zobaczyć nawet reaktor z urządzeniami do załadunku prętów paliwowych. System komputerowy tej elektrowni pełni rolę sterująca, monitorująca i diagnostyczną. Najważniejsze decyzje podejmuje jednak obsługa. Dla przygotowania do pracy w przypadku awarii, obsługa ta jest zobowiązana do okresowych treningów na symulatorze pracy elektrowni, wyposażonym w pulpity sterownicze i monitory kontrolne, identyczne z urządzeniami, przeznaczonymi do celów produkcji energii elektrycznej.
Awaria urządzeń produkcyjnych nie zawsze kończy się wybuchem, skażeniem środowiska itp. Może jednak wiązać się ze znacznymi stratami. Na przykład w reaktorze pieca do dyfuzji półprzewodników może znajdować się wsad, podlegający końcowej obróbce. Typowy wsad może składać się z ok. 100 płytek półprzewodnikowych o średnicy ok. 130mm (5”), czyli o powierzchni 13 tys. mm2. Na powierzchni jednej płytki może znajdować się 10 tys. struktur obwodów scalonych dużej skali integracji. W sumie więc jednoczesnej obróbce podlega 1 milion struktur. Jeżeli uzysk wynosi 80%, zaś cena jednej niezmontowanej struktury wynosi 30c, to awaria urządzenia do dyfuzji, pociąga za sobą stratę 240.000$. Warto dodać, że cena skomputeryzowanego urządzenia do dyfuzji jest rzędu 500.000$, a więc jest w tym przypadku tylko dwa razy większa. Przykład ten daje wyobrażenie o wadze niezawodności komputerowych systemów przemysłowych.
W urządzeniach produkcyjnych występuje często niebezpieczeństwo gwałtownych reakcji chemicznych i fizycznych. Awaria lub nieprawidłowa praca tych urządzeń może doprowadzić np. do niekontrolowanych wybuchów o znacznej sile. We wspomnianym urządzeniu do dyfuzji półprzewodników utlenianie powierzchni przeprowadza się przy użyciu czystej pary wodnej. Para ta jest wytwarzana na bieżąco w trakcie procesu technologicznego przez spalenie czystego wodoru w czystym tlenie. Zgaśnięcie płomienia w rektorze pary wodnej, na przykład na skutek chwilowego spadku przepływu jednego z gazów, może doprowadzić do wpłynięcia niespalonego wodoru i tlenu do rurowego reaktora z płytkami półprzewodnikowymi, w którym panuje temperatura rzędu 1000C. Prowadzi to do wybuchowego zapłonu wodoru w reaktorze. Na ogół prowadzi to do wystrzelenie ciężkiego i kosztownego wsadu z pieca na halę produkcyjną. Podobnej awarii można uniknąć jedynie przez zastosowanie w reaktorze spalania wodoru czujnika płomienia i systemu, który w przypadku zgaśnięcia płomienia natychmiast odcina dopływ wodoru.

Przykład ten ilustruje konieczność stosowania w komputerowych systemach przemysłowych pracy w czasie rzeczywistym, gdyż sekundowa nawet zwłoka w reakcji na niektóre zdarzenia, które mogą wystąpić w trakcie produkcji, może powodować nieobliczalne skutki.


  1   2   3   4   5


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna