3 Automaatiojärjestelmien rakenne

Samankaltaiset tiedostot
24. PROSESSIAUTOMAATIO

ELEC-C1210 Automaatio 1. Luento 4: Automaation järjestelmärakenne ja tietoliikenne

Teollisuuden uudistuvat liiketoimintamallit Teollinen Internet (Smart Grid) uudistusten mahdollistajana

Prosessiautomaatiota LabVIEW lla NI Days NI Days LabVIEW DCS 1

Teollisuusautomaation standardit. Osio 2:

ELEC-C1210 Automaatio 1 ELEC-C1220 Automaatio 2. Kurssien esittely lukukausi

Ohjeita Siemens Step7, Omron CX Programmer käyttöön

Säätötekniikan perusteet. Merja Mäkelä KyAMK

Teollisuusautomaation standardit Osio 9

Agenda. Johdanto Ominaispiirteitä Kokonaisjärjestelmän määrittely Eri alojen edustajien roolit Sulautetut järjestelmät ja sulautettu ohjelmointi

ELEC-C1210 Automaatio 1 ELEC-C1220 Automaatio 2. Kurssien esittely lukukausi

Prosessiautomaatiota LabVIEW lla NI Days NI Days LabVIEW DCS 1

Hans Aalto/Neste Jacobs Oy

Wonderware ja Unitronics vesi ja energiasovelluksissa Suomessa

PROSESSIEN VALVONTA JA OPEROINTI

Emerson Process Management Oy. kouluttaa Ä L Y L Ä H E M M Ä S P R O S E S S I A. Sisällysluettelo. sivu. Koulutuspalvelujemme esittely 2

Siinä tapauksessa tätä ohjelehtistä ei tarvita.

TURVAVÄYLÄSEMINAARI. Erilaiset kenttäväylät ja niiden kehitys Jukka Hiltunen

LUMECOM. Jyrsinsovellus. 1. Asennusohje 2. Käyttöohje 3. Käyttöönottokortti

KAUKOVALVONTAOHJELMA CARELAY CONTROL WPREMOTE

S14 09 Sisäpeltorobotti AS Automaatio ja systeemitekniikan projektityöt. Antti Kulpakko, Mikko Ikonen

Järjestelmäarkkitehtuuri (TK081702) Web Services. Web Services

Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt 2013

ÄLYKÄS ÄÄNENTOISTOJÄRJESTELMÄ

Turva-automaation suunnittelu

KOULUTUSPALVELUT Kurssiluettelo 2013

Järjestelmäarkkitehtuuri (TK081702) Lähtökohta. Integroinnin tavoitteet

Ohjelmoitava päävahvistin WWK-951. Anvia TV Oy Rengastie Seinäjoki

VERSA. monipuolinen hälytinkeskus. Versa

SÄHKÖTEKNIIKAN KOULUTUSOHJELMA 2010

Ohjelmoitava päävahvistin WWK-951LTE

TIETOPAKETTI EI -KYBERIHMISILLE

Wonderware ratkaisut energiayhtiöille

TKT224 KOODIN KOON OPTIMOINTI

Smart Generation Solutions

Joka päivän alussa, asentaja saa ohjeistuksen päivän töille.

Ohjelmistoarkkitehtuuriin vaikuttavia tekijöitä. Kari Suihkonen

MPCC-työkalua voidaan käyttää yhden laitteen valvontaan ja yhden tai useamman laitteen konfigurointiin (Modbus broadcast, osoite 0).

Teollisuuden uudistuvat liiketoimintamallit Teollinen Internet (Smart Grid) uudistusten mahdollistajana

Protacon. NiDays Kalle Ahola. Pro Pro planning is pro quality

AU Automaatiotekniikka. Toimilohko FB

Taito Tehdä Turvallisuutta. Kotimainen GSM-pohjainen ohjaus ja valvontajärjestelmä PRO CONTROLLER

ENERGIANKÄYTÖN SEURANTA JA ANALYSOINTI Energiatehokas vesihuoltolaitos 3/2018

Integrointi. Ohjelmistotekniikka kevät 2003

SIMULOINTIYMPÄRISTÖJEN SOVELTAMINEN OPETUKSESSA SIMULOINNILLA TUOTANTOA KEHITTÄMÄÄN-SEMINAARI TIMO SUVELA

Condes. Quick Start opas. Suunnistuksen ratamestariohjelmisto. Versio 7. Quick Start - opas Condes 7. olfellows 1.

S11-09 Control System for an. Autonomous Household Robot Platform

FC2020 Paloilmoituskeskus

SIRe. Ilmaverhokojeiden ohjausjärjestelmä. Simple Intelligent Regulation economy

Fr. Sauter AG, per Grindelwald, Aikakytkin katuvaloille perheyritys, pääkonttori Basel. Sveitsiläisellä tarkkuudella energiaa säästäen

Laaja-alainen, opiskelijalähtöinen ja projektiperusteinen opetussuunnitelma, case Monitori

Osoitteena O365. Toimisto ja yhteydet pilvestä

KESKITETTY RAIDELIIKENTEEN INFORMAATIOJÄRJESTELMÄ. Järjestelmän yleiskuvaus

Järjestelmäarkkitehtuuri (TK081702) Hajautettu tietokanta. Hajautuksen hyötyjä

ABB i-bus KNX taloautomaatio. Sakari Hannikka, Kiinteistöjen ohjaukset KNX vai ABB Group May 11, 2016 Slide 1

Electric power steering

FC2040 Paloilmoituskeskus

TPA-PMD alusta soi nyt ja tulevaisuudessa - Asennuskannan uudistaminen jatkuu vahvana

SAP. Lasse Metso

Web sovelluksen kehittäminen sähkönjakeluverkon suojareleisiin

LUMECOM. Jyrsinsovellus. 1. Asennusohje 2. Käyttöohje

Uponor C-46 -lämmönsäädin. Säätilan mukaan kompensoituva ohjain vesikiertoisiin lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmiin

10:30 Tauko. 12:00 Lopetus. Yhteistyössä:

THEME osaamismatriisi - elektroniikka/sähkötekniikka osakompetenssien/oppimistulosten kanssa

Referenssi - AutoLog ControlMan ja Langattomat anturit Kaatopaikan etävalvontaa pilvipalveluna

FlyMarker PRO merkintälaite. Mark like a Professional

Matkalla digitaaliseen tulevaisuuteen

Tuote-esite I/O-järjestelmä

Lehtori, DI Yrjö Muilu, Centria AMK Ydinosaajat Suurhankkeiden osaamisverkosto Pohjois-Suomessa S20136

Migraatioprojektin päätöksenteko ja toteutus

Käyttäjien tunnistaminen ja käyttöoikeuksien hallinta hajautetussa ympäristössä

Projektisuunnitelma Vesiprosessin sekvenssiohjelmointi ja simulointiavusteinen testaus

Projektisuunnitelma. (välipalautukseen muokattu versio) Vesiprosessin sekvenssiohjelmointi ja simulointiavusteinen testaus

Suunnittelu / Asennusohjeet

NetAppoint Online-resurssienvaraus ja hallintajärjestelmä sekä NetCallUp vuoronumero- ja jononhallinta

Taitaja 2015 Windows finaalitehtävä

Kannettava sähköverkon analysaattori AR6

14. Luento: Kohti hajautettuja sulautettuja järjestelmiä. Tommi Mikkonen,

FC2060 Paloilmoituskeskus

Asennus GOLDen GATE Lonworks FTT-10,

FuturaPlan. Järjestelmävaatimukset

BACnet Foorum Helsinki

TALOMAT Easy. asennus- ja käyttöohje T91

Digitaalisen tallennuksen edelläkävijä

Uusi monitoimilaite asennukseen: ESYLUX ESY-Pen

9. SPA-Reletyökalu. Käyttäjän käsikirja. LIB 500 ja LIB 510 v Kuvaus Työkalun kohdejärjestelmät

TiiMi Talotekniikka. LATTIALÄMMITYS- TERMOSTAATTI TiiMi 7250TL. v. 1.0

Yritysturvallisuuden perusteet

AU Automaatiotekniikka. Funktio FC

Elisa Toimisto 365. Toimisto ja yhteydet pilvestä

Tieto- ja tietoliikennetekniikan ammattitutkinnon perusteet (OPH ) Tutkinnon osa

Sähköpäivä Kiinteistöautomaatio; Kysynnän jousto - Rajapinnat. Veijo Piikkilä Tampereen ammattikorkeakoulu

OPINTOJAKSO K0094 Integroidut järjestelmät 2ov

OAMK LABORATORIOTYÖOHJE LIITE 1/1 TEKNIIKAN YKSIKKÖ AUTOMAATIOTEKNIIKAN LABORATORIO. Laboratoriotyö

Geotrim TAMPEREEN SEUTUKUNNAN MITTAUSPÄIVÄT

ENERGIA ILTA IISOY / Scandic Station

iloq P10S.10/20 -ohjelmointilaite Käyttöohje

ASENNUS GOLDen GATE, TBLZ-1/

Transkriptio:

3 Automaatiojärjestelmien rakenne Arkkitehtuuri määrittää miten eri osat ovat toisiinsa yhteydessä ja miten niiden välinen toimintojen jako ja koordinointi on sovittu. Järjestelmä koostuu toiminnoista ja laitteista, joilla on jokin fyysinen toteutus laitteistossa tai koodissa. 3.1 Hajautus Keskeinen asia automaatioarkkitehtuurissa on hajautuksen aste. Hajautus koskee toimintojen jakamista eri laitteille, laitteiden sijoittamista prosessiin ja tiedon ja toimintojen sijaintia ohjelmistossa. Katso kuvaa automaatiohierarkioista. Järjestelmiä hajautetaan käsittelemällä ja varastoimalla tietoa mahdollisimman lähellä sitä paikkaa missä sitä tuotetaan tai käytetään. Keskitetyt järjestelmät Osittain hajautetut järjestelmät Melkein hajautetut järjestelmät Täysin hajautetut järjestelmät Ohjelmistojen hajautus Datan ja tietojen hajautus Laitteistojen hajautus Laitteistojen sijainnin hajautus 3.1.1 Hajautuksen edut: luotettavuus lisääntyy modulaarisuus helpottaa suunnittelua, ylläpitoa ja järjestelmän jatkuvaa kehittämistä yksiköiden rakenne ja toiminta muodostuu selkeäksi 3.1.2 Hajautuksen haitat Tiedonsiirtotarve kasvaa Hajautusta ei voida aina toteuttaa prosessin, tai tehtävien kannalta optimaalisesti (mielekkäästi) Tiedonsiirtoviiveet saattavat haitata järjestelmän toimintaa. 3.2 Hierarkkisuus Toinen keskeinen automaatiojärjestelmän rakenteeseen vaikuttava tekijä on järjestelmän hierarkkisuus. Vaikka käytössä olisi yksi keskitetty järjestelmä, niin kuitenkin sen sisällä voisimme havaita hierarkkisia rakenteita. Prosessilaitteet, eli ne fyysiset laitteet, joilla haluttu prosessi toteutetaan, valitaan hierarkian perustasoksi. Niiden yläpuolella, eli prosessilaitteita ohjaamassa ja niistä tietoa keräämässä ovat anturit eli mittalaitteet ja toimilaitteet, joita ohjataan. Tämän yläpuolella on prosessisäätöä ja mittauksia tekevät yksiköt. Näitä laitteita ohjaavat edelleen (ja niistä tietoa keräävät) valvontaa ja käyttäjäliityntöjä toteuttavat laitteet. Käyttäjäliityntöjä on lähes kaikilla hierarkiatasoilla (Esim. antureissa voi olla omat LCD näyttönsä.). Säätötason yläpuolella on optimoiva säätö, tuotannon ohjaus, tuotannon suunnittelu, markkinoinnin järjestelmät, taloushallinnolliset järjestelmät ja lopulta yrityksen strateginen ohjaaminen. 3-1

AUTOMAATION HIERARKIAT 1. Informaatiohierarkia 2. Toimintohierarkia 3. Laitteistohierarkia 1. Informaatio - Yrityksen toiminnan strateginen informaatio - Tekninen, taktinen ja suunnittelun informaatio - Prosessien hallinnan informaatio - Prosessin ohjaus- ja mittausinformaatio 2. Toimintonnot - Yrityksen johtaminen, markkinointi - Tuotannon suunnittelu ja ohjaus - Prosessinhallinta (optimointi,hälytykset, raportit, etc) - Säätö, I/O toiminnot, lukitukset 3. Laitteisto - Yrityksen ohjausjärjestelmät - Tehtaan ohjausjärjestelmät - Osaston ohjausjärjestelmät - Paikalliset valvomot - Prosessiasemat - Anturointi - Prosessi 3-2

3.3 Integraatio Integroidusta automaatiojärjestelmästä puhuessamme tarkoitamme integraatiolla useita eri asioista samaan aikaan. Voimme puhua horisontaalisesta integraatiosta, vertikaalisesta integraatiosta ja järjestelmähallinnan integraatiosta. Kuva: Integraatio automaatiojärjestelmissä. (Lähde: ABB:n TTT-käsikirja 2000-07) Horisontaalinen integraatio tarkoittaa sitä, että kaikki kullakin hierarkiatasolla tuotettu informaatio on heti käytettävissä koko tasolla. Integroidussa järjestelmässä tämä tiedonsiirron toteuttaminen tapahtuu konfiguroijalta näkymättömällä tasolla, siis esim. siten, että toisen prosessiaseman ohjelmassa vain viitataan johonkin toisen prosessiaseman muuttujaan. Kaikissa järjestelmissä on toki mahdollista siirtää tavalla tai toisella, usein hankalasti, tieto paikasta toiseen. Eräs tällainen "brutaali" tapa on siirtää tietoa I/O:n kautta. Tällöin esimerkiksi järjestelmän A mittaama tai laskema suure lähetään analogialähtöportin kautta esim. 4..20 ma viestinä järjestelmän B analogiatuloporttiin. Toinen tapa on rakentaa erillinen sarjaväylä asemien välille. Tällöin sarjaväyläliikenne on ohjelmoitava erikseen kutakin muuttujaa varten. Muutoksen tekeminen vaatii usein paljon työtä. Eräissä tapauksissa, usein esim. ohjelmoitavista logiikoista rakennetuissa verkotetuissa ratkaisuissa on väyläratkaisut jo valmiina olemassa, mutta muuttujat joita siirretään laitteista ja verkoista toisiin pitää erikseen konfiguroida logiikkojen tiedonsiirto-ohjelmiin. Vertikaalissa integraatiossa puhutaan informaation siirtämistä hierarkkiselta tasolta toiselle. Tällöin järjestelmässä määritetty muuttuja tai ryhmä muuttujia ja parametreja on helposti käytettävissä toisella tasolla. Esimerkiksi säätäjän määrittelyn yhteydessä järjestelmä varaa kaikille säätäjän tuloille ja lähdöille ja parametreille omat muuttujansa. Valvomoa ohjelmoitaessa voidaan valita esim. valmiita säätöpiirinäyttöjä, joihin saadaan kaikki säätäjää koskevat 3-3

muuttujat ja parametrit vain säätöpiirin tunnuksen perusteella. Kun järjestelmän koostuu erillisistä "ei toisiinsa integroiduista" yksiköistä, yleensä kaikki osien väliset suureet on erikseen määritettävä lähetettäviksi ja vastaanotettaviksi. Tässä tilanteessa niiden merkitys ja toiminta on määritettävä molemmissa asemissa erikseen: esim. valvomossa säädin päälle pois signaali yhdistetään säädinnäytön AUTO/MAN kytkimeen (usein kytkinkin on erikseen ohjelmoitava valvomoon) ja taas prosessiasemassa se yhdistetään valmiiseen säädinlohkoon, mikäli järjestelmässä on sellainen käytettävissä. Integroitu järjestelmähallinta tarkoittaa, että on olemassa yksi järjestelmähallinnan työkalu, jolla voidaan ohjelmoida kaikki koko järjestelmän toiminnot. Tämä yksi työkalu sisältää joukon erilaisia ohjelmistoja, joilla konfiguroidaan järjestelmän erilaisia piirteitä. Keskeistä on kuitenkin, ettei samoja asioita tarvitse konfiguroida uudestaan eri työkaluissa ja eri järjestelmän osissa. Järjestelmähallintaan kuluu ohjelmoinnin (siis konfiguroinnin) ja ohjelmistomuutosten tekemisen lisäksi erilaisia ohjelmien toiminnan tarkastukseen, ohjelmien lataukseen ja käynnistämiseen ja dokumentointiin liittyviä moduuleita. Mikäli järjestelmällä ei ole integroitua järjestelmähallintatyökalua, joudutaan kaikki toiminnot ohjelmoimaan ja dokumentoimaan erikseen. Tällöin tieto ei kulje moduulista toiseen ja esimerkiksi kaikki muutokset joudutaan erikseen käsin päivittämään eri moduuleihin ja järjestelmien osiin. (ohessa esimerkkinä luettelo Valmet Damatic XD järjestelmän suunnittelutyökaluista). Ohjelmoitavista logiikoista tai yksikkösäätäjistä rakentuvien automaatiojärjestelmien työkaluja on integroitu yhä täydellisemmiksi kokonaisuuksiksi. Tällaiset järjestelmät edellyttävät sitä, että kaikki järjestelmän komponentit hankitaan samalta toimittajalta. Järjestelmän avoimuus (eli että voidaan käyttää useiden laite- ja ohjelmistovalmistajien tuotteita) ja integraatio ovat usein toisilleen vastakkaisia piirteitä. Käyttäjät haluavat integroituja ratkaisuja, mutta myös avoimia ratkaisuja, jotta he eivät olisi yhdestä automaatiotoimittajasta riippuvia. Ideana on hankkia parhaat ja sopivimmat laitteet aina siltä toimittajalta, joka niitä pystyy tarjoamaan. Kansainvälinen standardointityö automaation ohjelmien ja tietoliikenteen alalla pyrkii edistämään avointen ja integroitujen ratkaisujen syntyä. 3.4 Automaatiojärjestelmien perusosat Automaatiojärjestelmä koostuu karkeasti prosessiasemista, valvomoasemista. Tämän lisäksi niistä yleensä löytyy järjestelmän hallinta- ja ohjelmointiasema, sekä mahdollisesti erilaisia erikoisasemia mm. väyläliityntäasemia, hälytysten käsittelyasemia, nopeita logiikka-asemia (turvalogiikkaa), kuvankäsittelyasemia, etc. Prosessiasema Valvomoasema Liityntäasemat Erikoisasemat Verkko 3.5 Prosessiasema 3.5.1 Tehtävät Mittaustiedon keruu ja peruskäsittely Hälytysten muodostus Säätötoiminnot Toimilaiteohjaukset 3-4

Kuvassa Emerson-yhtiön Delta V automaatiojärjestelmän eri osia ja asemia. Controllerit ovat prosessiasemia. Järjestelmässä on erilaisia valvomoita: Operator Station ja Remote Sup Operator Station. AMS Server /Asset-Management järjestelmän avulla ylläpidetään kenttälaitteita; Engineering Station ja Professional Plus Station asemien avulla ohjelmoidaan ja ylläpidetään järjestelmää. Application Station on liitäntäasema, jonka kautta voidaan liittyä toisiin järjestelmiin. Global Historian on tiedonkeräys ja hallinta-asema. Advanced Process Control Station aseman avulla voidaan järjestelmässä toteuttaa kehittyneitä säätöjä. Järjestelmissä on monen tasoisia tietoliikenneverkkoja, alimpana kenttäväylät ja ylimpänä tehdasväylät. 3.5.2 Osat Teholähde Keskusyksikkö Laajennusmuisti Tietoliikenneyksikkö/väyläliityntä Analogiatuloyksiköt Analogialähtöyksiköt Binääritulot Binäärilähdöt Pulssitulot, laskuritulot Laajennuskehikkoyksiköt Kenttäväyläyksiköt Paikallisvalvomoliitäntä 3-5

Kuvassa on MetsoDNA prosessiasemia. ANC RT on tehokas prosessiasema, joka liittyy prosesseihin kenttäväylien avulla. ANC C20 on tätä hieman pienempi prosessiasema. ACN SR1 käyttää omaa I/O kehikkoa ja sen on tarkoitettu pieniin erillisiin sovelluksiin. Alakuvassa Schneiderin Premium Pro logiikka: tehoyksikkö, CPU, verkkoliitäntä, I/O kortit. 3-6

3.6 Valvomo 3.6.1 Tehtävät Mittausten ja ohjausten positiokohtaiset näytöt Hälytysten näyttö ja signalointi Operointiin liittyvät painikkeet ja näytöt Prosessikaaviot Sekvenssien hallinta ja seuranta Mittausten aikatrendinäytöt Säätöpiirien viritykseen ja muihin parametriasetuksiin liittyvät näytöt Vikatarkistuksiin liittyvät näytöt ja operointi Kuva: Nykyaikainen valvomo koostuu yleensä tavallisista PC-tietokoneista, kuten tämä MetsoDNA valvomo Stora-Enson Kvarnsveden tehtaalla Ruotsissa. 3.6.2 Laitteisto PC-tietokoneita, LCD-näyttöjä, näppäimistöjä ja hiiriä, hälytyskirjoittimia. 3.7 Liitäntäasemat Liitännät korkeamman tason tietojärjestelmiin ja rinnakkaisiin automaatiojärjestelmiin Väylätoistimia, keskittimiä, reitittimiä, ja gateway-asemia OPC-palvelintietokoneita Prosessitietokantatietokoneita 3.8 Erikoisasemat 3.8.1 Raportointi- ja prosessitiedon hallinta-asemat 3-7

Perustoiminnot: tiedonkeruu aika tai tapahtumaperusteisesti prosessitiedon tallennus työvuoroittain, viikoittain, kuukausittain tai vuosittain laskenta tiedon tilastollinen käsittely historiatiedon tallennus tallennettujen tietojen muokkaus raporteiksi ja raporttien tulostus Toteutus Erillinen palvelintietokone (Windows tai Unix ympäristöt) Paljon levytilaa, ja muuta massumuistia: CD, nauhamuistiasema Tietokantaohjelmisto ja tietokantahakutoiminnot 3.8.2 Järjestelmän konfigurointi- ja ylläpitoasemat Tehtävät Järjestelmän konfigurointi: sovellusohjelmointi ja sen ylläpito Konfiguraation lataus eri asemille Sovellusdokumenttien teko ja ylläpito Toteutus Erillinen yleistietokone (yleensä Windows käyttöjärjestelmä) tai erityinen ohjelmointilaite aivan pienimmissä järjestelmissä. 3.8.3 Hälytysasema Tehtävät Hälytysjärjestelmän ohjelmointi ja ylläpito Konfiguraation lataus eri asemille Hälytysten käsittely ja näyttö Toteutus Osa valvomoratkaisua Usein oma monitori ja kirjoitin ja summeri (toiminnot katso kappaleesta 2 hälytysten käsittely) Tämän lisäksi järjestelmissä on erilaisia diagnostiikka-, ohjelmien varmuustallennus- ja latausasemia. Järjestelmän eri toiminnot eivät välttämättä vaadi erillistä laitteistoa eli asemaa, vaan hyvinkin erilaiset toiminnot voidaan toteuttaa ohjelmallisesti yhdessä asemassa. 3-8