Számítógépes Folyamatirányítás Automatizálási tanszék Számítógépes Folyamatirányítás 2015/16 őszi szemeszter Jné: 1-20, K: 1-28ig

Bevezetés, Irányítási rendszer Technológiai folyamat (Irányító rendszer): Nincs közvetlen technológiai funkciója. A technológiai rendszer kielégítő működését biztosítja. Szerepe kizárólag az információ áramlásának van. Feladata az irányítás és az irányítási műveletek funkcióinak ellátása. Irányítás: Biztosítania kell, hogy a folyamat állapota a külső zavaró hatások ellenére megegyezzen az előírt állapottal, vagyis minél jobban megközelítse azt. Irányítási művelet: Folyamat elindítása, fenntartása, megváltoztatása, leállítása Irányítási folyamat: Különböző jeleken végrehajtott manipulációk sorozata. Technológiai rendszer (Irányított rendszer): Környezetük befolyása alatt állnak és érzékenyek a külső, vagy belső zavarhatásokra. Önmagára hagyva nem működhet megfelelő módon. Anyag- és energiaáramokon végrehajtott műveletek sorozatai.

Bevezetés

Az irányítási rendszerek elemei Az irányítás megvalósítása: Információszerzés Döntéshozatal Beavatkozás eredményeképp jön létre Kézi / Automatikus

Az irányítás fajtái Irányítás Vezérlés Szabályozás Hatáslánc Nyitott Zárt Zavaró jel Hatása előre ismert Hatása nem ismert, de kiküszöbölhető Jelátviteli tulajdonságok Pontosan ismerni kell Kisebb a jelentősége Stabilitás Stabil Helyenként instabil lehet

A jel és a jellemző Jellemző: azok az állapothatározók, amelyek az irányítandó folyamat állapotát jellemzik, vagy befolyásolják. A jellemző olyan jel, amely az irányítandó folyamat állapothatározóinak értékéhez vagy értékváltozásához rendel információt függetlenül az irányítástól. Jel: valamely fizikai vagy kémiai állapothatározó olyan értéke, vagy értékváltozása, amely egy egyértelműen hozzárendelt információ szerzésére, továbbítására vagy tárolására alkalmas. Legfontosabb jellemvonása az információtartalom, ami mellett az energiatartalom csak másodlagos jelentőségű. Jelhordozó minden fizikai, vagy kémiai mennyiség lehet. A jel értékkészlete szerint: - folytonos: értékkészlete összefüggő tartomány - szakaszos, értékkészlete diszkrét értékeket vehet fel Az időbeli lefolyás szerint: - folyamatos, összefüggő időtartományban és megszakítás nélkül fennáll - szaggatott, meghatározott időtartományban szolgáltat információt

A jel és a jellemző Megjelenési formája szerint: - analóg, az információt a jelhordozó értéke határozza meg - digitális, az információ diszkrét, vagy pl. számjegy Az érték meghatározottsága szerint: - determinisztikus, értéke meghatározott időfüggvénnyel egyértelműen megadható - sztochasztikus, véletlen lefolyású jel, valószínűség számítási módszerekkel írható le. Tipikus esetek: - folytonos, folyamatos, analóg jel - szakaszos, folyamatos, analóg jel - folytonos, szaggatott, analóg jel - szakaszos, szaggatott, analóg jel - szakaszos, folyamatos, digitális jel - szakaszos, szaggatott, digitális jel

Az irányítási rendszer jellegzetességei - Hatáslánc: szerkezeti egységek sorozata; az irányítási hatást követik - Az irányítási rendszer leírható: - Szerkezeti vázlat: vázlatos, vagy jelképes szerkezeti ábrázolás - Működési vázlat: a hatáslánc szerkezeti részeinek ábrázolása - Hatásvázlat: a hatáslánc elvi elvonatkozatott ábrázolási módja. Megadható pl. Blokkvázlattal / blokksémával

Az irányítási rendszer jellegzetességei - Hatáslánc: szerkezeti egységek sorozata; az irányítási hatást követik - Az irányítási rendszer leírható: - Szerkezeti vázlat: vázlatos, vagy jelképes szerkezeti ábrázolás - Működési vázlat: a hatáslánc szerkezeti részeinek ábrázolása - Hatásvázlat: a hatáslánc elvi elvonatkozatott ábrázolási módja. Megadható pl. Blokkvázlattal / blokksémával - A hatásvázlat részei: - tag - irányított szakasz - hatásirány - bemenő jel - kimenő jel - A blokkvázlat jelzi: - a hatáslánc jeleit (vonalak) - a hatáslánc tagjait (téglalap, ötszög) - a hatásirányt (a vonalakra rajzolt nyilakkal) - az összegzési helyeket ( , + vagy - jelzéssel)

Az irányítási körök fajtái Vezérlés xz xr xb xm Vezérlő berendezés Beavatkozó szerv Vezérelt berendezés Szabályozás xz xa xr xb xm xs Szabályozó berendezés Beavatkozó szerv Szabályozott berendezés xe Érzékelő szerv

A számítógépes folyamatirányítás szintjei 1. Költségoptimalizálás, profitmaximalizálás, értékesítés, ügyviteli feladatok 2. Kapacitás maximalizálás, termeléskiértékelés 3. Folyamat-felügyelet, eseménynaplózás, adatelemzés, adattárolás. Alapjelek beállítása, szabályozó-optimalizálása, zavarások kezelése. 4. Szabályozás, vezérlés, folyamatbiztonság biztosítás, termelés folyamatosságának fenntartása 5. Adatgyűjtés (állapotjellemzők, termékjellemzők), vezérlő rendszerek működtetése 6. Folyamatjellemzők mérése, módosítása, átkapcsolás

A folyamatirányítás üzemmódjai Közvetett, Off-line

A folyamatirányítás üzemmódjai Közvetlen nyitott láncú, vagy On-line Open Loop

A folyamatirányítás üzemmódjai Közvetlen zárt láncú, vagy On-line Closed Loop

A technológiai folyamat struktúrája Az automatizálási rendszerek osztályozása A technológiai folyamat struktúrája Centralizált struktúra: egy egységben lejátszódó technológiai folyamat (mosás mosógéppel, fúrás fúrógéppel stb.) Decentralizált struktúra: részfolyamatokból felépülő technológiai folyamat (motorgyártás)

Az automatizálási berendezések helyi elrendezése Az automatizálási rendszerek osztályozása Az automatizálási berendezések helyi elrendezése Centralizált struktúra: Egy helyen központosított berendezések (folyamatnál mérőérzékelők, jelváltók, beavatkozók; irányítóteremben a folyamatirányító gép) Decentralizált struktúra: Az automatizálási berendezések nagy része az üzemben a folyamat közelében elosztva.

Az automatizálási rendszer hatásos struktúrája Az automatizálási rendszerek osztályozása Az automatizálási rendszer hatásos struktúrája Centralizált struktúra: Az automatizálási rendszer egy univerzális folyamatirányító-gép, ami soros információfeldolgozással végzi az automatizálási feladatokat. Decentralizált struktúra: A technológiai folyamatokat különálló, párhuzamos működésű automatizálási egységek irányítják.

Az automatizálási struktúrák összehasonlítása

A struktúrák lehetséges kombinációi 1. A technológiai folyamat struktúrái 2. Az irányítás területi elhelyezkedése 3. Irányítás hatás szerinti struktúra Összehasonlítási szempontok: A berendezések, kábelezés, szoftverek beszerzési és karbantartási költségei A részekre bontás lehetősége hardverkiesés ill. szoftverhibák esetén Rugalmasan módosítható, bővíthető Mennyire biztosított a részfolyamatok koordinálása és az együttes folyamat optimalizálása A kiszolgálás minősége, mennyire felhasználóbarát a rendszer

A struktúrák értékelése A struktúrák lehetséges kombinációi A struktúrák értékelése CCC: kisméretű berendezések tipikus automatizálása CDC az előbbinél alacsonyabb kábelezési költség DCC nem megfelelő a rendelkezésre állás, a felügyelhetőség és a kábelezési költségeket illetően DDC: nem megfelelő a rendelkezésre állás és a rugalmasság tekintetében CCD: megfelelő flexibilitás és felügyelhetőség, nem megfelelő kábelezés. CDD: megfelelő flexibilitás, áttekinthetőség, rendelkezésre állás DCD: megfelelő a rendelkezésre állás és a felügyelhetőség, kábelezés DDD: megfelelő flexibilitás, áttekinthetőség, rendelkezésre állás, nem megfelelő a kábelezési költség. Következtetés: annyira decentralizálni, amennyire lehetséges, annyira központosítani, amennyire szükséges. 20.o. Jné pl.

Hierarchikus automatizálási rendszerek Célja: A központosított és decentralizált rendszerek előnyeinek egyesítése Az automatizálási egységek kisegítése meghibásodás ill. nagyobb terhelés esetén Egyébb rendszerek: Industrie 4.0 IoT

Számítógépes Folyamatirányítás Automatizálási tanszék Számítógépes Folyamatirányítás Köszönöm a figyelmet!