Automaatio 1 Toiminnot osa 2, 2017 ELEC-C1210

Automaatio 1 Toiminnot osa 2, 2017 ELEC-C1210

Perustoiminnot: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Mittaukset Mittausten käsittely Ohjaukset Säädöt Hälytykset Tiedonkeräys Raportointi Käyttäjäliityntä (näytöt ja operointi)

Perustoiminnot: 9. Reseptien hallinta (eräajo-ohjaus) 10. Matematiikka ja logiikka 11. Erityislaskenta (esim. optimointi, tilastollinen laadunseuranta) 12. Väyläliitännät muihin järjestelmiin 13. Itsediagnostiikka 14. Varmennukset, kahdennukset 15. Prosessitiedon hallinta ja tallennus

Perustoiminnot: 16. Konfigurointiympäristö (ohjelmointi) 17. Dokumentointi 18. Käytön opastus 19. Suunnittelu ja projektinhallinta

Kysymyksiä säädöistä?1-4 A B C J + e F + D + - G I H

4. Säädöt Digitaalinen säädin (myötäkytketty) häiriö ohjaus mukautuminen, adaptiivisuus as + - e Digitaalinen ohjaus säädin + (takaisinkytketty) + PROSESSI (analoginen) mukautuminen, adaptiivisuus mittaus

Siemens Simatic S5

?5 Siemens Simatic S5

Siemens Simatic S5 5

Valmet Damatic nykyinen Metso Automation

PID-säädin, PID-algoritmi https://www.oemheaters.com/t-temperature-controller-styles.aspx http://www.vandelogt.nl/uk_regelen_pid.php

http://www.automation.com/library/articles-white-papers/motor-drivescontrol/web-enabling-variable-frequency-drives http://www.nipponinstruments.com/pid_controllers.htm http://blog.opticontrols.com/archives/344

5. Hälytykset Hälytykset (alarms) vs. Ilmoitukset (messages) Prosessihälyytykset rajojen ylitykset, mittausarvot tai lasketut arvot (esim derivaatat) useita rajoja (Ylempi ylärajahälytys, alempi ylärajahälytys, jne. loogiset hälyytykset (jos venttiili on auki ja säiliössä on painetta niin hälyytys) Laitteistohälyytykset anturit, toimilaitteet, kaapelit, tietokonelaitteistot

Hälytysten luokittelu prioriteetit prosessialueet aika tila (kuittaukset = kuitattu, kuittaamaton, päällä, poistunut) Näytöillä: Symbolit, värit, äänet, hälytysrivi Hälytysnäyttö, hälytyslokit, hälytyskirjoittimet Hälytysten käsittelijä, hälytysten maskaus, hälytysryöpyt

SCADA Supervisory Control and Data Acquisition Alarms http://www.rscada.se/ralarm.php?lang=en

6. Tiedonkeräys Tasavälinen (1s, 1min, ) Tapahtumapohjainen (kiertopuskuri, poikkeustilanne, käsinohjattu, esim. paperiradan katkeaminen kamerakuva synkronoitu mittauksiin) Käyrät, trendit, paperipiirturit Tapahtumien visualisointi, playback Mittaustiedon tallentaminen (tietokannat, DVD/CD, nauha-asemat, kovalevyt, kovalevyasemat, paperipiirturi) Mittausten suodattaminen (keskiarvoistusta, kompressointia, muutoskynnystä)

6. Tiedonkeräys Prosessitiedon hallintajärjestelmät (voi olla osa valvomoa) Pilvipalvelut (yhdyskuntaautomaatio, rakennusauto maatio)

Paperipiirtureita (historiaa), dataloggereita eritysmittauksiin http://www.ni.com/white-paper/10633/en/ http://www.kontram.fi/tuotteet/valmistajat/yokogawat&m/piirturit_ja_dataloggerit http://www.tyosuojelu.fi/fi/ajopiirturi

7. Raportointi Osa valvomoa tai erillinen raportointijärjestelmä Tiedon keräys ja tallennus (tietokannat) Tiedon muokkaus (laskenta) Raporttipohjat (xml, sgml) Raporttien tulostaminen (standardiraportteja, Raporttien tallentaminen ( Tiedon välittäminen (paperi, webbisivut, html, sähköposti)

7. Raportointi (2) Pyynnöstä Hardcopy, print screen Aikaohjelmoidusti (päivä-, viikko-, vuororaportti) Tapahtumakohtaisesti (poikkeustilanne, eräraportti) Raporttien jakelu kenelle mitäkin tietoa missä muodossa, kustomointi, personointi, vain oleellinen tai sallittu tieto kullekin henkilölle)

http://www.deifwindpower.com/wind-turbine-solutions/scada-systems http://www.emersonclimate.com/en- US/Market_Solutions/By_Integrated_Offering/Intelligent_Store/Services /Pages/Food_Quality_Reports.aspx

8. Käyttöliittymät näytöt Prosessin keskeisiä valvonta ja seurantanäyttötyyppejä ovat: Prosessinäyttö (prosessikaavio-, prosessiinstrumentointinäyttö) Ryhmänäytöt Trendinäytöt Säätäjänäytöt Raporttinäytöt (tuotannon tehokkuus, koneiden käyttöaste) Hälytysnäyttö Avustusnäytöt (help, kuvahierarkiat) Eräajonäytöt (sekvenssinäyttö)

8. Käyttöliittymät - operointi Operointitapoja: Näppäimistö (funktionäppäimet) ja hiiri Valokynä, osoituspallo (ei enää juuri käytössä) Kosketusnäyttö (käytössä kenttänäytöissä)

Yleisnäyttö, KnowPap, Aalto, http://know.aalto.fi/

Avustusnäyttöjä, KnowPap, Aalto, http://www.knowpap.com/extranet/suomi/automation/5_automation_system/metso_dna/2_knowledge/frame.htm

PALJON NÄYTTÖJÄ: http://know.aalto.fi

http://www.camline.fi/, camline oy

Käyttöliittymälaitteita Valvomon monitori, näppäimistö ja operointilaitteet Ohjauspulpetit monesti kentällä mutta myös valvomoissa (vanhoja) Ohjausseinät; kytkimiä, piirtureita, valoja, summereita (vieläkin vanhempia) Paikalliset ohjauspaneelit (erikokoisia) Kytkimet, painonapit ja viisarinäytöt itse prosessissa Laptop-tietokoneet, PDA (Personal Data Assistant) tietokoneet, kännykät Ei käytetä Ääntä, liikettä, peliohjaimia,..., jaa peliohjaimia käytetään robotiikassa, sahoilla tukkien ja lautojen liikuttelussa ja lajittelussa.

http://www.sert-metal.com/content/news http://www.metso.com/news/newsdocuments.nsf/web3newsdoc/ac5ab821a2fc42a0c2257bf60045b5d8!opendocument &ch=chmetsowebfin&click=#.vcpbivefwzm http://www.aanimeri.fi/gallery2/main.php?g2_itemid=1579 http://www.industrialautomsystem.net/controlp anels.htm

http://www.palkkatyolainen.fi/pt2010/pt 2010-06/p020630-ty5.html http://www.promaintlehti.fi/tuotantotehokkuuden- kehittaminen/tehokkaampaan-tyoymparistoon- Valvomo-kehitettava-kayttajan-ehdoilla Paperitehtaan valvomo Valvomo Neusiedlerin Syktyvkarin tehtaalla (Syktyvkar Forest Enterprise, SFE). Kuvaaja: Timo Karjalainen

9. Reseptien hallinta (eräajo-ohjaus)

9. Reseptien hallinta (eräajo-ohjaus) ei-jatkuva tietyt raaka-ainemäärät (resepti) tietyt toiminnot, ajat, prosessisuureet (myös reseptissä) tietyt laitteet (myös reseptissä, tai ainakin laitoksen reseptissä) reseptien tekeminen, tallettaminen, muuttaminen, lataaminen, käynnistäminen, ja ajaminen reseptien toteutuksen seuraaminen erän tietojen ja datojen tallentaminen erien raportointi

http://www.bcontrols.com/gravimetricbatch-control-system.html

Mihin eräajoprosessien automaatio pyrkii 1. Nopeammat eräsyklit 2. Suurempi tuotanto 3. Enemmän eriä laitteistoja ja aikaa kohden 4. Nopeammat tuotannon muutokset 5. Alemmat kustannukset 6. Eräprosessien saannon ja laadun tasaisuus ja parempi laatu 7. Vähemmän hukkaa 8. Mahdollisten reseptien suuri määrä

9. Reseptien hallinta (eräajo-ohjaus) SP88 määritelmästandardi Ennen standardia oli ongelmallista: ei ollut yhteistä kieltä, millä kuvata eräprosesseja eri valmistajien laitteiden yhdistäminen oli hankalaa konfigurointi ja ohjelmointi oli hankalaa, koska järjestelmän malli piti aina keksiä tapauskohtaisesti reseptin toteutus toisessa tuotantolaitoksessa oli hankalaa

Mihin SP88 standardi pyrkii resepti ja laitteisto erotetaan toisistaan poikkeustilanteiden hallintaan selvät säännöt erän datan hallinta selvemmäksi järjestelmä määrittely on helpompaa reseptien uudelleenkäyttö ja modifiointi ja prosessin ja laitteiston validointi selvemmäksi

Mihin SP88 standardi pyrkii Reseptien muuttaminen helpompaa, vähemmän virheitä Vaaditaan vähemmän manuaalisia toimintoja Vähemmän kustannuksia suunnittelussa, muutoksissa, prosesseissa ja raportoinnissa Tulosten analysointi ja raportointi ja laadunseuranta helpompaa

S88 provides a consistent set of standards and terminology for batch control and defines the physical model, procedures, and recipes. The standard sought to address the following problems: lack of a universal model for batch control, difficulty in communicating user requirement, integration among batch automation suppliers, difficulty in batch control configuration. The standard defines a process model which consists of a process which consists of an ordered set of process stages which consist of an ordered set of process operations which consist of an ordered set of process actions. The physical model begins with the enterprise which must contain a site which may contain areas which may contain process cells which must contain a unit which may contain equipment modules which may contain control modules. Some of these levels may be excluded, but not the Unit. The procedural control model consists of recipe procedures which consist of an ordered set of unit procedures which consist of an ordered set of operations which consist of an ordered set of phases. Some of these levels may be excluded. Recipes can have the following types: general, site, master, control. The contents of the recipe include: header, formula, equipment requirements, procedure, and other information required to make the recipe. http://en.wikipedia.org/wiki/isa-88

http://www.copadata.com/en/prod ucts/food-beverage/isa-88- compatible-batch-control-inzenon.html http://www.formulatorus.com/qcm anager.htm

10. Ohjelmointi: logiikka ja matematiikka automaatio-ohjelmointikielet graafinen ohjelmointi (funktioblokit, sekvenssikielet, tikapuulogiikka) lausekielet (standardit= IL, ST, valmistajakohtaiset) valmistajakohtaiset FB automaatiokielet valmistajakohtaisia funktiokirjastoja avoimia funktiokirjastoja

10. Ohjelmointi: logiikka ja matematiikka mahdollisuus ohjelmoida yleisillä lausekielillä erityislaskentakirjastoja tai moduuleja; optimointi, tilastollinen laadunseuranta, sumea logiikka, neuroverkot, itsevirittyvät säätimet, PID säätimet

10. Ohjelmointi: logiikka ja matematiikka Valmiita toimilohkoja Koodin uudelleen käyttö

11. Erityislaskenta (esim. tilastollinen laadunseuranta) http://www.quinn-curtis.com/qcspcchartprodpage.htm

11. Erityislaskenta (esim. optimointi) Esimerkki: Metso DNA Energy Optima Energy Optima on moderni, modulaarinen energianhallintajärjestelmä energiayhtiöille. Se tarjoaa työkalut kuormien ja hintojen ennustamiseen, tuotannon optimointiin ja sähkökauppaan. Modulaarisuus mahdollistaa järjestelmän mukauttamisen asiakkaan tarpeisiin nopeasti ja kustannustehokkaasti http://www.metso.com/automation/urd.nsf/webwid/wtb-090615-22572-03bca/$file/fi_metsodna%20energy%20optima.pdf

12. Väyläliitännät muihin järjestelmiin

Toistin (vahvistin) = repeater (layer 1) Keskitin = moniporttitoistin=hub (layer 1) Kytkin = switch, siltaava kytkin = bridge (layer 2) Reitin = router (layer 3) Yhdyskäytävä = gateway (layer 7)

Sovelluskerros Esitystapakerros Yhteyskerros Kuljetuskerros Verkkokerros Siirtoyhteyskerro s Fyysinen kerros

OSI-mallin kerrokset ovat: 7. Sovelluskerros (Application layer), jolle itse käyttäjälle näkyvät sovellukset sijoittuvat. 6. Esitystapakerros (Presentation layer), joka muuttaa tiedon käyttäjälle sopivaan muotoon, kuten kuvan pikseleiksi tai Unicode-tekstin kiinankielisiksi merkeiksi. 5. Istuntokerros (yhteysjakso, Session layer), joka huolehtii useiden yhdessä yhteydessä kulkevien istuntojen multipleksoinnista. 4. Kuljetuskerros (Transport layer), joka huolehtii siitä, että paketit tulevat perille ja että ne järjestetään oikeaan järjestykseen. Myös vuonhallinta on kuljetuskerroksen tehtävä. 3. Verkkokerros (Network layer), joka hoitaa globaalin reitityksen ja kohdekoneen löytämisen koko Internetistä. 2. Siirtoyhteyskerros tai siirtokerros (Data Link layer), joka hoitaa paikallisen lähiverkon laitteiden välisen liikennöinnin. 1. Fyysinen kerros (Physical layer), joka käsittelee sähköimpulsseja, valoa tai muuta fyysistä tekniikkaa. [muokkaa] Huumori Usein OSI-malli myös esitetään humoristisessa kontekstissa 9-kerroksisena, 8. ja 9. kerroksen ollessa taloudellinen ja poliittinen kerros. Järjestelmien ylläpitäjät myös viittaavat usein 8. kerroksen ongelmiin tarkoittaen sovellusten käyttäjiä. wikipedia / OSI-malli

13. Itsediagnostiikka

14. Turvallisuus: Varmennukset, kahdennukset, turvalogiikat, tietoturva Kun lähdetään parantamaan järjestelmän luotettavuutta, tulee meidän kyetä analysoimaan järjestelmän ja prosessin vikojen todennäköisyyksiä ja vikojen seurauksia. Kriittisyys ja todennäköisyys Lukitukset, estot Turvalogiikka Kahdennukset, kolmennukset -> anturit, toimilaitteet, väylät, I/O kortit, prosessiasemat

15. Prosessitiedon hallinta ja tallennus

16. Konfigurointiympäristö (kokoonpano ja ohjelmointi) Laitekokoonpano Laitteiden määrittely (esim. 10V tai 20mA) Ohjelmistomäärittelyt (mitä moduuleita etc.) Verkkojen määrittely Ohjelmointi Debuggaus (xref, muuttujien seuraamista, ohjelman ajamista askel kerrallaan) Dokumentointi (Ohjelmointi laitteella itsellään) (Ohjelmointi PC:llä ja ohjelmointiohjelmalla) Schneider-electric

Schneider-electric

Ohjelmistoympäristö mikrokontrollerin ohjelmointiin esim. AVR Studio

17. Dokumentointi

Schneider-electric

Kuva. Schneider-electric Oy:n Unity Pro ohjelmointiympäristö tukee automaatiolaitteen ohjelman ja laitteiston dokumentointia, mutta ei prosessin dokumentointia

18. Käytön opastus Help-näytöt Manuaalit Kurssit Konsultit tai laitevalmistajat avustavat Katso prujut

Kuvassa Poyry Oyj:n laitoksen kokonaissuunnittelukonsepti 19. Suunnittelu ja projektinhallinta