|
Nástroje pro APC od Rockwell Automation
Společnosti, které se dlouhodobě a seriózně zabývají automatizací procesní výroby, se nemohou obejít bez nástrojů pro realizaci různých metod pokročilého řízení a regulace – APC (Advanced Process Control). Společnost Rockwell Automation mezi nimi není výjimkou. Svým zákazníkům nabízí množství nástrojů z této kategorie vhodných pro kontinuální i dávkové výrobní procesy.
V současné nabídce automatizačních prostředků se vpodstatě srovnává technická úroveň a kvalita produktů dodávaných různými výrobci. Zákazník si proto stále častěji vybírá podle nabídky poskytovaných služeb. U nástrojů APC je to zvláště zřejmé: nejen jejich vývoj, ale i efektivní použití totiž vyžadují značné inženýrské znalosti. Společnost Rockwell Automation má experty, kteří se APC dlouhodobě a intenzivně věnují. Kromě týmu sídlícího v Milwaukee (USA), kde má společnost Rockwell Automation své hlavní sídlo, je to také kolektiv expertů centra Research & Development v Praze, který je schopen zákazníkům z celého světa poskytnout velmi kvalifikované inženýrské služby v této oblasti automatizace. Praha je sídlem tohoto centra proto, že česká (resp. československá) škola automatického řízení má dlouhou a úspěšnou tradici a je zde k dispozici mnoho špičkových zkušených odborníků i množství perspektivního inženýrského dorostu.
Hlavními oblastmi, pro něž Rockwell Automation nástroje APC nabízí, jsou potravinářství, cementářský průmysl, farmaceutický průmysl, petrochemie, vodárenství a čištění odpadních vod.
Návrh fuzzy řízení pro Logix
Na firemním veletrhu Automation World 2006, který se konal v říjnu loňského roku v Baltimore (USA), představila společnost Rockwell Automation jako novinku RSLogix 5000™ FuzzyDesigner, softwarový nástroj pro návrh fuzzy systémů určených pro řídicí systémy Logix.
Obr. 1. Schéma návrhu PID regulátoru se supervizním řízením
Připomeňme, že fuzzy logika umožňuje inženýrům využít pro řízení a regulaci i pravidla ve tvaru implikací (jestliže – potom), vyjádřená vágními slovními popisy jako „hodně“, „málo“, „horký“, „studený“ apod. Fuzzy systém navržený a vygenerovaný pomocí nástroje Fuzzy Designer může být v řídicím systému použit přímo jako nelineární regulátor založený na fuzzy pravidlech nebo ve funkci supervizoru pro nastavení zpětnovazebního PID nebo stavového regulátoru, pro přepínání řídicích algoritmů apod. Použití fuzzy logiky pro řízení je zvláště vhodné u složitých systémů, kde standardní PID regulace selhává.
Základem nástroje FuzzyDesigner je knihovna komponent, z nichž lze jako z bloků poskládat potřebný systém. Hierarchická struktura umožňuje návrháři rozložit rozsáhlý systém na menší a jednodušší části. To redukuje vnitřní složitost systému a v některých případech i počet použitých fuzzy pravidel a navíc zjednodušuje pochopení celého systému, které je důležité nejen při jeho návrhu, ale i při případných úpravách. Celkový počet vstupů, výstupů, funkcí a pravidel není omezen.
K lepšímu pochopení funkce systému přispívá také možnost využití grafů (2D, 3D) s bohatou nabídkou volitelných funkcí a parametrů.
Obr. 2. Návrh PID regulátoru se supervizním řízením vytvořený v programu FuzzyDesigner pro mísicí zařízení
FuzzyDesigner generuje instrukce AOI (Add-On Instruction) ve formátu L5X a uživatel je může přímo importovat do projektu vytvořeného v prostředí RSLogix 5000. Stejně jako jiné instrukce AOI, i tyto lze kombinovat s jakýmkoliv z programovacích jazyků podporovaných prostředím RSLogix: je možný import i export do programů vytvořených pomocí funkčních bloků, v jazyce kontaktních schémat i ve strukturovaném textu.
FuzzyDesigner uživateli nabízí několik nástrojů k analýze navrženého fuzzy systému. Například je možné jak v režimu simulace, tak i za provozu sledovat okamžité hodnoty všech parametrů (vstupů a výstupů, aktivace jednotlivých funkcí příslušnosti, aktivace fuzzy pravidel apod.). To uživateli usnadňuje návrh i bezprostřední kontrolu chování celého fuzzy systému a jeho jednotlivých částí. Potřebné úpravy instrukcí lze realizovat i za provozu systému.
Příklad použití
Příkladem použití nástroje FuzzyDesigner může být řízení mísicího zařízení pro homogenizaci sušených potravin v potravinářském průmyslu. Tento postup se používá např. při výrobě sušené mléčné výživy pro kojence. Práškové suroviny se dávkují do mísicího zařízení, kde se zvlhčují a současně pasterizují horkou párou. Homogenizovaná surovina se opět vysušuje. V mísicím zařízení je třeba udržovat teplotu dostatečně vysokou k tomu, aby byl produkt bezpečně paterizován, naproti tomu příliš vysoká teplota znamená, že se plýtvá energií, popř. může dojít k tepelné degradaci produktu. Problém je v tom, že na teplotu v mísicím zařízení má vliv mnoho poruchových veličin, a systém má v důsledku toho značné dopravní zpoždění. Ukázalo se, že jednoduchý PID regulátor zde není vhodným řešením. Podstatného zlepšení regulace lze dosáhnout pomocí PID regulátoru se supervizním fuzzy systémem (obr. 1). Tento regulátor může lépe reagovat na změny provozních podmínek i na změny receptur.
Další úlohy, kde lze s výhodou použít FuzzyDesigner, jsou např.:
- přesná regulace teploty v komoře pro teplotní testy (pro testované předměty různé velikosti s různou tepelnou kapacitou),
- diagnostika a řízení motorů (optimalizace z hlediska výkonu a emisí),
- regulace teploty v zařízení na mytí vajíček (při nedodržení teploty a doby jednotlivých operací mohou bakterie z povrchu skořápek proniknout dovnitř a vajíčka kontaminovat),
- zařízení potlačující kývání břemen u jeřábů,
- řízení synchronizovaných elektrických pohonů (tzv. elektrické vačky).
Velkou skupinou úloh, kde se fuzzy systémy s výhodou používají, jsou také diagnostické, monitorovací a expertní rozhodovací systémy.
Zájemci o bližší informace a o konzultace ohledně konkrétních problémů a úloh se mohou obrátit na českou pobočku společnosti Rockwell Automation.
(Bk)
|