V procese navrhovania systémov, ktoré podporujú výrobné úlohy, sa berú do úvahy mnohé prevádzkové nuansy. Každý komplex je individuálny, ale princípy jeho realizácie vychádzajú zo základného súboru požiadaviek. Systém musí byť efektívny, spoľahlivý, funkčný a zároveň ergonomický. Prepojenie medzi priamo technickou časťou podpory výroby a úlohami riadenia je realizované kontrolérmi pre automatizáciu procesov. Sústreďujú informácie prichádzajúce z rôznych technologických oblastí, čo je základom pre prijímanie určitých rozhodnutí.
Klasifikácia ovládačov podľa aplikácie
Prakticky každý moderný podnik do určitej miery využíva systémy na automatizáciu pracovných procesov. Navyše povaha obsluhovaných funkcií môže byť úplne odlišná. V oblasti chemického priemyslu teda programovateľné zariadenia riadia dávkovanie, dodávajú objemy sypkých a tekutých materiálov cez regulátory, monitorujú vlastnosti rôznych látok pomocou senzorov atď. V sektore služieb dopravných organizácií dôrazsa vykonáva na ovládaní energetických zariadení, spravidla nakládky a vykládky. Rozšírené sú aj univerzálne ovládače na automatizáciu ventilačných, vykurovacích a vodovodných systémov. Ide o skupinu systémov, ktoré riadia utility v podnikoch v rôznych oblastiach. Naopak, existujú vysoko špecializované oblasti, v ktorých je potrebné vyvinúť jednotlivé systémy pre špecifické potreby. Tieto oblasti zahŕňajú ropný priemysel a hutnícke závody.
Ako fungujú ovládače
Priemyselný ovládač je mikroprocesor, ktorý poskytuje hardvér a softvér. Prvá časť v skutočnosti slúži na fyzickú prevádzku systému na základe programu vykonávania vnorených úloh. Dôležitým aspektom každej konfigurácie tohto typu je regulačná infraštruktúra. To znamená, že softvérová základňa je zodpovedná za prijímanie určitých rozhodnutí, ale v budúcnosti sa prijaté signály posielajú do bodov príkazov zadaných priamo pracovnému zariadeniu. Riadiace jednotky automatizácie teda riadia stroje, dopravníkové linky, technické energetické zariadenia atď.
Ďalším nemenej dôležitým komponentom celkovej riadiacej infraštruktúry sú senzory a indikátory, na základe ktorých kontrolór vyvíja rozhodnutia alebo strategické reťazce určujúce prevádzkové režimy zariadení. Môžu to byť senzory, ktoré vyhodnocujú stav zariadení a servisovaných jednotiekmateriály, parametre mikroklímy vo výrobnej miestnosti a ďalšie charakteristiky.
Architektúry automatizačných ovládačov
Pod architektúrou regulátora sa rozumie súbor komponentov, vďaka ktorým je implementovaná funkcia automatizácie riadenia. Konfigurácia architektúry spravidla predpokladá prítomnosť procesora, sieťových rozhraní, úložného zariadenia a I/O systémov v komplexe. Ide o základný balík, no v závislosti od potrieb konkrétneho projektu sa môže zloženie a charakteristika jednotlivých častí líšiť. Komplexné regulátory pre automatizáciu sa nazývajú modulárne. Ak je tradičná jednoduchá architektúra jednotným blokom s typickou skladbou funkčných prvkov, ktoré nie sú dostupné na zmenu zo strany operátora, potom sa v zložitých architektonických modeloch implementuje viaczložková modulárna konfigurácia. Umožňuje nielen údržbu jednej uzavretej jednotky, ale aj každého modulu samostatne. Teraz stojí za to zvážiť jednotlivé časti architektúry podrobnejšie.
Rôzne moduly architektúry
Základné modulárne zariadenie predstavuje mikroprocesor. Od jeho sily závisí, aké zložité môžu byť úlohy riešené konkrétnym regulátorom. Dôležité je aj úložné zariadenie. Dá sa integrovať do systému bez možnosti ďalšej úpravy. Najčastejšie sa však používajú externé pamäťové moduly Flash, ktoré je možné vymeniťv závislosti od aktuálnych úloh. I/O zariadenia sú vo veľkej miere zodpovedné za činnosti, ktoré vykonávajú riadiace jednotky priemyselnej automatizácie. Prostredníctvom týchto kanálov procesor prijíma informácie na spracovanie a ďalej vydáva príslušné príkazy. V moderných komplexoch zohrávajú čoraz dôležitejšiu úlohu moduly rozhrania, od ktorých závisia komunikačné schopnosti ovládača.
Hlavné vlastnosti procesorového modulu
Pri vývoji riadiaceho systému je obzvlášť dôležité brať do úvahy základné charakteristiky a možnosti mikroprocesora. Pokiaľ ide o hlavné prevádzkové parametre tohto modulu, zahŕňajú frekvenciu hodín, bitovú hĺbku, periódy vykonávania úloh, pamäť atď. Ale ani tieto vlastnosti nie sú vždy rozhodujúce, pretože výkon moderných aj lacných mikroprocesorov postačuje na obsluhu väčšiny výrobné procesy. Oveľa dôležitejšie je určiť komunikačné schopnosti a funkcie, ktoré kontrolóri vykonávajú na automatizáciu práce podniku. Najmä podľa požiadaviek operátori kladú na prvé miesto schopnosť pracovať so širokou škálou sieťových kanálov, rozhraní a programovacích jazykov. Samostatne stojí za zmienku možnosť pripojiť zobrazovacie zariadenia, ovládacie prvky, moderné displeje a ďalšie komponenty.
Panel operátora
Bez ohľadu na vlastnosti náplne regulátora, na ovládanie jeho funkcií musí byť k dispozícii operátorské stanovište s príslušným relé. Navonok takéto zariadenia pripomínajú malépočítač vybavený vstupnými a výstupnými zariadeniami, procesnými senzormi a displejom. Najjednoduchšie regulátory pre priemyselnú automatizáciu poskytujú možnosť programovania cez tento panel. Okrem toho môže programovanie znamenať základné nastavenia príkazov základnej úrovne. Najsofistikovanejšie ovládacie terminály tiež vykonávajú autodiagnostiku a samokalibráciu.
Automatizačné napájacie zdroje
Priemerný rozsah napätí napájajúcich priemyselné regulátory je v rozmedzí 12-48 V. Zdrojom je zvyčajne lokálna 220V sieť. Súčasne nie je napájací zdroj vždy v tesnej blízkosti servisovaného zariadenia. Napríklad, ak sa regulátory používajú na automatizáciu kotolne v metalurgickej viacstupňovej výrobe, potom môže byť distribuovaná elektrická sieť rovnako vzdialená od niekoľkých spotrebiteľov energie. To znamená, že jeden okruh bude slúžiť kotlu na mäkké kovy a druhý na tvrdé kovy. Zároveň sa môže zmeniť aj napätie vo vedení.
Záver
Systémy automatizácie pracovného toku sa čoraz viac stávajú súčasťou infraštruktúry moderných podnikov. V súlade s tým sú tiež široko používané ovládače pre automatizačné systémy v rôznych modifikáciách. Samotná údržba takéhoto zariadenia nevyžaduje špeciálne náklady. Hlavné ťažkosti pri práci s týmto zariadením súvisia s kvalitou programovaniaa optimalizácia rozloženia konfigurácie. Zároveň sa však v záujme zjednodušenia funkcií operátora stávajú čoraz populárnejšie moduly, ktoré predpokladajú samokonfiguráciu podľa hlavných údajov zadaných používateľom.
