INFORMACN

1
INFORMACNÍ SYSTÉMY

• RÍDICÍ SYSTÉMY

Ing. Roman Danel, Ph.D. roman.danel_at_vsb.cz Institu
t ekonomiky a systému rízení Hornicko
geologická fakulta
2
Rídicí systémy

• Automatická regulace spojité rízení
• Logické rízení - PLC
• Distribuované prímé rízení - DCS
• Neprímé rízení - informacní systémy poskytují
  informace o rízeném subjektu v reálném case

3
Schéma rízení
Rídicí systém
U pusobení RS na objekt
Rízený objekt
Y cinnost
X informace o objektu
V - rušení
w
4
Schéma regulacního obvodu

• w - žádaná velicina e - regulacní odchylka
• y - regulovaná velicina v - poruchová
  velicina
• u - akcní velicina R regulátor
• S - regulovaná soustava

5
Rídicí systém

• Rídicí systém je fyzikální realizací predem
  známého predpisu rízení.

6
Real-time rídicí systémy

• Rídicí systémy, které pracují v reálném case
  jsou schopny reagovat na události v predem daném
  case (zarucená doba odezvy)
• Delení
• Soft RT
• Hard RT - deterministická odezva
• Windows RTX, RTLinux, RTAI

7
Struktura rídicího systému

• Sber dat
• Alarmy (výstrahy)
• Vizualizace technologií v RT (SCADA systémy)
• Technologické moduly (výpocet technologických
  velicin, trendy, vlecený prumer apod.)
• Bilancní výstupy
• Databáze parametry, vlastnosti snímacu,
• Historická data (archív)
• Jádro IS

8

• Snímace a rozhraní

9
Snímace

• Snímace
• Analogové
• Binární
• Cítacové (inkrementální)
• Cidlo cást snímace, které je v kontaktu s
  merenou velicinou

10
Binární snímace

• Binární snímace dve hodnoty
• Pr.
• 0 proud 4 mA
• 1 proud 20 mA
• Aby se odlišila logická 0 (hodnota) od stavu, kdy
  snímac nemerí nebo je v poruše
• Chody stroju, pásu, otevreno/zavreno, stojí/jede
• Pasivní/aktivní

11
Analogové snímace

• Analogové snímace merí analogovou hodnotu.
  Výstupem ze snímace je bytová interpretace
  veliciny (napr. hodnota 0-255), která se následne
  prepocítá na fyzikální velicinu.
• Cejchování snímacu merení a prepocet provádený
  na etalonu (etalon je meridlo známých vlastností,
  sloužící k uchování nebo overení stupnice ci
  jednotky merení).

12
Inkrementální snímace

• Inkrementální snímace nacítají impulsy, které
  odpovídají nejakému množství merení informace.
• Pocet pulzu odpovídá fyzikální velicine.
• Napr. množství materiálu na páse, informace z
  kontinuálních vážních systému, prutok kapalin

13
Verifikace snímacu

• Pro další práci s merenými velicinami je nutná
  verifikace hodnot v kontextu.
• Príklad nemuže nastat u soustavy trí pásu, že
  první a poslední ukazuje stav stojí a prostrední
  merí množství materiálu procházejícího na páse.

14
Pripojení snímacu

• Prenos dat mezi dvema místy prenosový kanál
  neboli sbernice
• Prenosová rychlost bit / s
• Modulacní rychlost jednotka Baud Bd pocet
  zmen za sekundu (http//www.earchiv.cz/a96/a639k15
  0.php3)
• Prenos dat
• Sériový (proud bitu)
• Paralelní (prenos po bytech)
• Pravidla komunikace gt komunikacní protokol
• Informace se prenášejí v casové posloupnosti,
  prenos má svuj zacátek a konec.

15
Zabezpecení prenosu informace

• Paritní bit (soucet prvku modulo 2) pridaný
  bit, jednoduchá detekce chyby
• Kontrolní soucet - overení, zda je vlastní
  informace úplná a zda pri jejím prenosu nedošlo k
  chybe
• Cyklický soucet (CRC) hash funkce pro overení
  prenosu
• Handshake komunikace - vzájemné potvrzení, že
  data byly prijaty

16
Prenos informace

• Galvanické oddelení proc?
• Eliminace vnejšího rušení oddelením potenciálu
  (prenos aniž by bylo propojení vodicem)
• Princip indukcní nebo optocleny

17
Co je to rozhraní?

• Rozhraní (anglicky interface) je zarízení (nebo
  software) pro spojení mezi ruznými zarízeními. V
  informatice rozhraní zajištuje prenos dat mezi
  zarízeními.

18
Rozhraní

• Paralelní CENTRONICS (asynchronní paralelní)
• Sériové RS232 (point to point)
• RS422, RS423, RS485
• Pocítacové síte
• 7 vrstev OSI filozofie stavby síte, rozdelující
  funkce síte do sedmi úrovní s presne definovanými
  vztahy
• Média kroucená dvojlinka (Twisted Pair),
  koaxiální kabel, svetlovodný kabel, bezdrátový
  prenos,

19
Rozhraní
20
Sériové rozhraní

• Požadavky co nejvyšší rychlost pri maximální
  spolehlivosti
• Znak se prevede na bity prenos bitu sestavení
  znaku
• Asynchronní (terminály, tiskárny), synchronní
  (tam, kde je prenos vetšího množství informací
  napr. disky)
• 1962 RS232 12V log 0, -12V log 1
• CANON DB-25, CANON DB-9
• Pocítac konektor typu zástrcka, periferie
  konektor typu zásuvka (s dutinkami)

21
Proudová smycka

• Datový signál interpretován dvemi proudovými
  stavy
• Analogová, digitální
• 20 kbit/s, 4 - 20 mA

22
Sbernice

• Sbernice má za úcel zajistit prenos dat a
  rídicích povelu mezi dvema a více elektronickými
  zarízeními.
• Prenos dat na sbernici se rídí stanoveným
  protokolem.
• Po mechanické stránce je vybavena konektory
  uzpusobenými pro pripojení modulu.

23
Prumyslové sbernice

• SensorBus nejnižší úroven rízení, pro
  komunikaci se snímaci a akcními cleny v reálném
  case (AS-Interface, Profibus DP)
• DeviceBus vyšší úroven rízení, komunikace s PLC
  (DeviceNet, LonWorks a Modbus)
• FieldBus multimaster síte, definují všech 7
  vrstev OSI (Profibus FMS, FIP, P-Net.)

24
Prumyslová sbernice PROFIBUS

• PROcess FIeld Bus
• rychlost 9kbit/s až 12Mbit/s podle délky v
  rozsahu 1,2km až 100m
• 1987, Nemecko
• Prenos RS485, optické vlákno
• Rízení prístupu na sbernici
• token ring

25
(No Transcript)
26
CAN-BUS

• CAN Controller Area Network
• Sbernice CAN je sériový komunikacní protokol
  vzniklý v laboratorích spolecnosti BOSCH
• Sbernicí se prenáší dva logické stavy
• log 0 (CAN-H 3,5-5 V) a log 1 (CAN-L 0-1,5 V)
• Aplikace
• Rízení vzdálených zarízení (zadání požadavku
  rízení, konfigurace parametru, diagnostika)
• Komunikace senzoru v automobilech
• Predávání informací v technologii (vzdálená
  cidla, akcní cleny, operátorské panely)
• Prumyslové informacní systémy (rychlá komunikace
  mezi množstvím jednotek informacního systému)
• Systémy inteligentních budov (zabezpecovací
  systémy, rídící systémy)

27
Fieldbus
28

• Protokoly - príklady

29
Protokol HART

• HART (Highway Addressable Remote Transducer
  Protocol)
• rozšírený standardní protokol, umožnující
  oboustrannou císlicovou komunikaci se zarízeními
  propojenými dvouvodicovou proudovou smyckou s
  analogovým prenosem signálu proudovými úrovnemi 4
  až 20 mA.
• HART Implementace sbernice FIELDBUS.

30
Protokol MODBUS

• MODBUS je
• otevrený protokol pro vzájemnou komunikaci
  ruzných zarízení (napr. s PLC)
• Prenáší data po ruzných sítích a sbernicích
• www.modbus.org

31
EtherNET/IP

• IP Industrial Ethernet
• Vyvinut firmou Rockwell Automation
• Protokol na aplikacní sítové vrstve OSI
• Využívá stávající infrastrukturu Ethernetu
• SW na mikroprocesoru, využívá TCP/IP
• Komunikace mezi prumyslovými rídicími systémy a
  snímaci

32

• Prumyslové sbernice
• Prehled http//fieldbus.feld.cvut.cz/

33

• Akcní cleny a rízení

34
Akcní cleny

• Akcním clenem muže rídicí systém ovlivnovat
  rízený objekt.
• Napr. u regulace otevrení/uzavrení ventilu
  pomocí serva.

35
Akcní cleny

• Binární
• cívka relé, stykace, ventilu
• Analogové
• výstupem je proudový nebo napetový signál napr.
  regulace otácek, selsyn, proporcionální ventil,
  motory asynchronní, synchronní, stejnosmerný,
  krokový

36
Rízení

• Analogové (spojité, regulace)
• I, PD, PI, PID
• Císlicová regulace (pocítac) PSD diskrétní
  výpocet v každém regulacním kroku
• Logické rízení booleova algebra, pracuje s
  dvouhodnotovými signály
• Fuzzy rízení, neuronové síte, genetické
  algoritmy,

37
Fuzzy rízení

• Fuzzy neostrý, mlhavý
• Umožnuje popsat nejasné (vágní) pojmy
• Místo hodnot 0/1 (ano/ne) použijeme interval
  lt0,1gt
• Míru príslušnosti do intervalu definuje funkce
  príslušnosti (Membership Function)
• Složitejší systém více funkcní príslušnosti,
  prirazují do intervalu podle báze pravidel
• Fuzzyfikace vyhodnocení defuzzyfikace a
  predání k vykonání

38

• Vizualizace technologických procesu

39
Vizualizacní systémy SCADA

• SCADA/HMI
• Supervisory Control and Data Acquisition
• HMI Human Machine Interface
• Príklad SCADA systému
• InTouch (Wonderware), ISGS,
• Promotic (Microsys), Web51

40
Úkoly SCADA systému

• Vizualizace technologických procesu
• Popis rízeného deje
• Archivace vybraných parametru rízeného deje
• Sledování a archivace alarmu
• Protokoly o prubehu rízeného deje
• Sledování trendu vybraných parametru
• Možnost zpetného vyvolání prubehu deje z archívu

41
(No Transcript)
42
(No Transcript)
43
Ukázky vizualizace
44
(No Transcript)
45
(No Transcript)
46
Profesionální rídicí systémy

• Príklad PI systém od OsiSoft http//www.osisoft.
  com/
• Sber dat v reálném case
• Analytické zpracování
• Parametrizace
• Uživatelské nástroje pro vizualizaci
• Nasazení Temelín, Nová Hut,