Industrijska elektronika |
Autor: Dragan Marinković |
|
|
|
PROJEKTOVANJE
VLASTITOG SCADA SISTEMA, I DEO Da je Ahil znao gde će
biti pogođen sigurno bi naručio pancir ili što je sigurno, zažalio
što se nije sav okupao. Da, jedno je sigurno, današnji inženjeri i
projektanti programske i elektronske podrške informaciono - upravljačkog
sistema ne smeju imati Ahilovu petu jer tada neće umreti samo Ahil. Sistem procesnog upravljanja
čine proces kojim se upravlja, njegova oprema upravljanja i čovek -
operater. U skladu sa izlaganjem iz prethodnog broja ovo nazivamo kratkim
imenom, akronimom: SCADA sistem. Tada je objašnjena osnovna razlika
između pojedinih SCADA sistema. Ta razlika se ogleda u distribuiranosti
procesa upravljanja. Međutim, stvarna polazna osnova u razmatranju
problematike vezane za bilo koji SCADA sistem leži u sistemskom pristupu
(etapnom projektovanju) sistemima procesnog upravljanja. Samo na ovakav
način bićemo u poziciji da pravilno izaberemo proces koji treba
računarom podržati, izaberemo procesnu instrumentaciju, opremu i
programsku podršku koja zadovoljava funkcijsku specifikaciju upravljanja
određenim postrojenjem. Dakle, prije same odluke o mogućem razvoju
i računarskoj podršci u proizvodnom procesu postaviće se pitanje da
li je taj sistem stvarno potreban. U ovom i narednih nekoliko brojeva
časopisa daće se odgovor na ovo i mnoga druga pitanja vezana za
problematiku procesnog upravljanja (engl. process control). Projektovanje
sistema započinje studijom podobnosti. Posle nje sledi idejno projektno
rešenje. I na kraju izrada glavnog (izvođačkog) projekta koji u
praktičnom smislu operacionalizuje rešenja idejnog projekta. Naglasak
će se dati baš na izradi glavnog projekta koji obrađuje elektroniku
(SCADA procesnu instrumentaciju i računarsku opremu) i informatiku
(SCADA aplikaciju - programsku podršku) računarom podržanog sistema
procesnog upravljanja - diskretnog linearnog sistema upravljanja. Prije nego
počnem sa opisom etapa u projektovanju SCADA sistema osećam potrebu
da čitaoca pripremim za to izlaganje i da ukažem šta prethodi izradi
glavnog projekta sistema procesnog upravljanja. Kako ću tu pripremu
izvršiti? Jednostavno. Dobićete potvrdu da upravljanje procesom nije
tehničko dostignuće već prirodan fenomen kad se željena stanja
održavaju automatski usprkos uticajima poremećaja. Pa da počnemo.
Inženjersko projektovanje se može posmatrati kao niz zadataka u sastavljanju
celovitog sistema procesnog upravljanja. Proces obično karakterizira tok
materije i energije ali i informacije. Taj tok možemo prepoznati u glavnim
kategorijama sistema procesnog upravljanja: 1. Proizvodnja i distribucija
električne i toplinske energije U svakoj od tih kategorija imamo
više elemenata ili objekata koji oba-vljaju neku funkciju (ili više funkcija)
prema dogovorenim funkcijskim specifikacijama. S jedne strane možemo
uočiti proces-sistem kojeg karakterišu procesne promenljive -
promenljive stanja (količina materije, iznos energije ili tokovi
informacija), a sa druge procesni upravljač - regulator. Naposletku tu
je i čovek-operater koji nadzire proces i donosi poslednji odluku o
toku. Njihov zajednički rad čini jedan novi sistem koji nazivamo
(dosad već više puta korišten termin)
To je ono što izdvaja SCADA sisteme
od ostalih sistema (uglavnom brzo promenljivih sistema). Ovaj, možemo ga
nazvati, složeni sistem može biti sa otvorenom ili sa zatvorenom spregom (tj.
bez i sa povratne sprege). Da bi objasnio upravljanje bez i sa povratnom
spregom koristiću se primerima. Principijelne blok šeme upravljanja vidimo
na sl.1 i sl. 2. U praktičnom analiziranju sistema procesnog upravljanja
sa povratnom spregom ili drugim rečima regulacijskih sistema, a
naročito u matematičkim postupcima analiziranja neophodna su uvek
najveća moguća pojednostavljenja. Tako da se uz najmanje
moguće troškove vremena računanja i analize dobijaju potpuno
upotrebljivi rezultati. Zbog toga se najčešće pristupa reduciranju
broja delova strukturnog prikaza, sl.3 i sl.4.
Njihove se karakteristike
pojednostave na taj način, da se serijski i paralelno spojeni
članovi pretvore u zajedničke sa zajedničkim karakteristikama
i prenosnim funkcijama. Neki najjednostavniji primer upravljanja je
upravljanje grejanjem sobe (sl.5).
Prosta logika koju koristi
upravljač otvorene sprege je sledeća; kad je napolju temperatura Tn
onda otvori ventil toliko da u sobi bude temperatura Ts. Dakle, imamo tablicu
sa dve kolone koju realizujemo bilo smeštanjem u memoriju upravljačkog
uređaja bilo klasičnom terijom automata. U prvoj koloni su
temperature Tn, a u drugoj vremenske konstante (vremenski interval u kojem
će raditi elektro ventil u jednom od smerova, da bi obezbedio protok
dovoljne količine toplote za temperaturu sobe Ts pri vanjskoj
temperaturi Tn) sa predznakom + ili -. Taj vremenski interval dobijamo
korišćenjem zakona termodinamike za konkretni zatvoren prostor.
Međutim, jedno obično otvaranje prozora (podrazumeva se da je
napolju hladno inače ne bi vršili grejanje sobe) nemože da zadovolji
našu zamisao o grejanju sobe. Ineresantno je napomenuti ovde da je ovo
upravljanje automatsko ali šta vredi! Rešenje je jednostavno. Premestimo
senzor u sobu, obezbedimo uspoređivanje sobne temperature sa željenom i
već se može reči da je problem rešen. I ovo upravljanje je
automatsko, ali ne u pravom smislu jer postavljanje željene vrednosti
temperature vrši čovek. Naime samo se korekcija temperature vrši
automatski. No u suštini, možemo ostaviti spoljnji senzor i postaviti
automatsko podešavanje potrebne sobne temperature u odnosu na spoljnju. Tada
je sve automatizovano, a ostaje i mogućnost ručnog podešavanja.
Važno je samo da napomenem da u ovom slučaju nije potrebna primena
zakona termodinamike već zakona projektovanja inteligentnih
upra-vljača-regulatora (npr. PID regulatora, no, o tome u sledećem
broju). Eto, ovde već možemo videti neke obrise SCADA sistema. Naravno
nema nigde PC računara, interaktivne programske podrške, supervizora
itd. I ne treba. Upotrebićemo ih na nekom drugom mestu (npr. sl.2).
Ovde je više nego u prošlom primeru
potreban inteligentni upravljač. Jer kako da ruka robota bude podjednako
brza i precizna i da ne drhti prilikom zaustavljanja (parkinsonov sindrom)
bez obzira na težinu tereta koju robot nosi u šaci, a da se ne primeni
složeni algoritam upravljanja položajem ruke robota (sl.7). Kao što vidite
ovde se, za razliku od prethodnog primera, problem pomeranja ruke pod
opterećenjem rešava uz pomoć promenljivih kao što su ugaona
pozicija, ugaona brzina i zakona kinematike ali i željenog zakona upravljanja
s obzirom na optrećenje (zakoni dinamike).
Računar
- sekvencijalni automat Princip upravljanja sa povratnom
spregom je isti bilo da se radi o upravljanju saobraćajnim sistemima,
hemijskim procesima, ekonomskim sistemima, društvenim ili nekim drugim
sistemima. Bitno je uočiti nivoe upravljanja (npr. lokalna povratna
sprega, glavna povratna sprega odnosno drugim rečima uočiti
podsisteme u sistemu procesnog upravljanja). Bitno je još nešto, naime kao
što je gore napomenuto linearni diskretni sistemi se opisuju diferencnim
jednačinama. Kod ovih sistema ulazi i izlazi su definisani samo u
diskretnim trenucima vremena. Nama su najzanimljiviji baš diskretni sistemi
jer svaki proces koji se povezuje sa računarom predstavlja diskretan
sistem. Dakle, procesni regulator, u ovom slučaju računar beleži
procesne signale u zadatim vremenskim trenucima (odbirci), a izdaje signale
za upravljanje procesom u nekim drugim trenucima vremena. Sintezom ova dva
sistema (procesa i regulatora) preko povratne sprege oblikujemo zatvoreni
upravljački sistem procesnog upravljanja. Računar se dakle, koristi
kao procesni upravljač (procesni kontroler ili regulator u opštem
smislu). Jer oni su s jedne strane digitalni sekvencijalni automati koji
menjaju svoja unutarnja sta-nja prema ranije postignutim stanjima i stvarnim
ulaznim pobudama. Kombinovanjem unutarnjih stanja računara, njegovih
ulaza i izlaza može se dobiti funkcija odziva kakva se traži za određenu
procesnu primenu. |
Pročitajte
više o ovoj temi |
WEB link |
|||||||||||||
|
|