V procesu navrhování systémů, které podporují produkční úkoly, je zohledněno mnoho provozních nuancí. Každý komplex je individuální, ale principy jeho realizace vycházejí ze základního souboru požadavků. Systém musí být efektivní, spolehlivý, funkční a zároveň ergonomický. Propojení přímo technické části podpory výroby s úkoly řízení realizují kontroléry pro automatizaci procesů. Koncentrují informace pocházející z různých technologických oblastí, což je základem pro přijímání určitých rozhodnutí.
Klasifikace ovladačů podle aplikace
Prakticky každý moderní podnik využívá do určité míry systémy k automatizaci pracovních procesů. Navíc povaha obsluhovaných funkcí může být zcela odlišná. V oblasti chemického průmyslu tedy programovatelné zařízení řídí dávkování, dodává objemy sypkých a kapalných materiálů přes regulátory, sleduje vlastnosti různých látek pomocí senzorů atd. V sektoru služeb dopravních organizací důrazse provádí na řízení energetických zařízení, zpravidla nakládání a vykládání. Rozšířené jsou také univerzální ovladače pro automatizaci ventilačních, topných a vodovodních systémů. Jedná se o skupinu systémů, které spravují utility v podnicích v různých oblastech. Naopak existují vysoce specializované oblasti, ve kterých je nutné vyvíjet jednotlivé systémy pro specifické potřeby. Tyto oblasti zahrnují ropný průmysl a metalurgické závody.
Jak fungují ovladače
Průmyslový ovladač je mikroprocesor, který poskytuje hardware a software. První část ve skutečnosti slouží fyzickému provozu systému na základě vnořeného programu pro provádění úloh. Důležitým aspektem každé konfigurace tohoto typu je regulační infrastruktura. To znamená, že softwarová základna je zodpovědná za přijímání určitých rozhodnutí, ale v budoucnu jsou přijaté signály odesílány do bodů příkazů zadaných přímo pracovnímu zařízení. Řídící jednotky automatizace tedy řídí stroje, dopravníkové linky, technická energetická zařízení atd.
Další neméně důležitou součástí celkové řídicí infrastruktury jsou senzory a indikátory, na základě jejichž indikátorů regulátor vyvíjí rozhodnutí nebo strategické řetězce určující provozní režimy zařízení. Mohou to být senzory, které vyhodnocují stav obsluhovaných zařízení a jednotekmateriály, parametry mikroklimatu ve výrobní místnosti a další charakteristiky.
Architektury automatizačních ovladačů
Architekturou regulátoru se rozumí soubor komponent, díky nimž je implementována funkce automatizace řízení. Architektonická konfigurace zpravidla předpokládá přítomnost procesoru, síťových rozhraní, úložného zařízení a I/O systémů v komplexu. Jedná se o základní balíček, ale v závislosti na potřebách konkrétního projektu se může skladba a vlastnosti jednotlivých dílů lišit. Komplexní regulátory pro automatizaci se nazývají modulární. Pokud je tradiční jednoduchá architektura jednotným blokem s typickou skladbou funkčních prvků, které nejsou k dispozici pro změnu ze strany operátora, pak se ve složitých architektonických modelech implementuje vícesložková modulární konfigurace. Umožňuje nejen údržbu jedné uzavřené jednotky, ale i každého modulu samostatně. Nyní stojí za to zvážit jednotlivé části architektury podrobněji.
Různé moduly architektury
Základní modulární zařízení představuje mikroprocesor. Na jeho síle závisí, jak složité mohou být úkoly řešené konkrétním regulátorem. Důležité je také úložné zařízení. Lze jej integrovat do systému bez možnosti dalších úprav. Nejčastěji se však používají externí flash paměťové moduly, které lze vyměnitv závislosti na aktuálních úkolech. I/O zařízení jsou z velké části zodpovědná za akce, které provádějí řídicí jednotky průmyslové automatizace. Prostřednictvím těchto kanálů přijímá procesor informace pro zpracování a dále vydává příslušné příkazy. V moderních komplexech hrají stále důležitější roli moduly rozhraní, na kterých závisí komunikační schopnosti ovladače.
Hlavní vlastnosti procesorového modulu
Při vývoji řídicího systému je zvláště důležité vzít v úvahu základní vlastnosti a možnosti mikroprocesoru. Mezi hlavní provozní parametry tohoto modulu patří taktovací frekvence, bitová hloubka, periody provádění úloh, paměť atd. Ale ani tyto vlastnosti se nestávají vždy rozhodujícími, protože výkon moderních i levných mikroprocesorů stačí k obsluze většiny výrobních procesů. Mnohem důležitější je určit komunikační schopnosti a funkce, které kontroloři provádějí pro automatizaci práce podniku. Zejména operátoři podle požadavků kladou na první místo schopnost pracovat s širokou škálou síťových kanálů, rozhraní a programovacích jazyků. Samostatně stojí za zmínku možnost připojení zobrazovacích zařízení, ovládacích prvků, moderních displejů a dalších komponent.
Panel operátora
Bez ohledu na vlastnosti náplně regulátoru musí být k ovládání jeho funkcí k dispozici operátorské stanoviště s příslušným relé. Navenek taková zařízení připomínají malépočítač vybavený vstupními a výstupními zařízeními, procesními senzory a displejem. Nejjednodušší regulátory pro průmyslovou automatizaci poskytují možnost programování prostřednictvím tohoto panelu. Kromě toho může programování znamenat základní nastavení pro příkazy základní úrovně. Nejsofistikovanější obslužné terminály také provádějí autodiagnostiku a autokalibraci.
Automatizační napájecí zdroje
Průměrný rozsah napětí napájejících průmyslové regulátory je v rozmezí 12-48 V. Zdrojem je obvykle místní síť 220V. Napájecí zdroj přitom není vždy v těsné blízkosti obsluhovaného zařízení. Pokud se například regulátory používají k automatizaci kotelny v metalurgické vícestupňové výrobě, pak může být distribuovaná elektrická síť stejně vzdálená od několika spotřebitelů energie. To znamená, že jeden okruh bude sloužit kotli pro měkké kovy a druhý pro tvrdé kovy. Současně se může změnit i napětí ve vedení.
Závěr
Systémy automatizace pracovních postupů se stále více stávají součástí infrastruktury moderních podniků. V souladu s tím jsou také široce používány regulátory pro automatizační systémy v různých modifikacích. Údržba takového zařízení sama o sobě nevyžaduje zvláštní náklady. Hlavní potíže při práci s tímto zařízením se týkají kvality programovánía optimalizace uspořádání konfigurace. Zároveň se však pro zjednodušení funkcí operátora stávají stále populárnějšími moduly, které předpokládají vlastní konfiguraci podle hlavních údajů zadaných uživatelem.
