Подсистема контроля, управления, сбора и обработки данных

Структура автоматических измерительных систем (АИС) в настоящем понимании формировалась в течение 20 - 25 лет. Современные технологии цифровой экономики кардинальным образом изменили саму идеологию измерений, дополнив функционал применения предиктивной аналитикой искусственного интеллекта.

О том, какие инновационные тонкости АИС необходимо знать специалистам при эксплуатации оборудования, рассказал эксперт в области систем контроля и учета выбросов, контроля технологических процессов и мониторинга качества атмосферного воздуха Михаил Сулима, Директор и председатель совета Ассоциации Производителей Автоматических Измерительных Систем (А ПАИС).

- Какие задачи возложены сейчас на сами АИС и их структуру по сбору, обработке данных и управление измерительными системами?
- Сегодня полностью изменился акцент важности частей входящих в состав, как автоматических измерительные системы контроля выбросов, так и измерительных систем контроля технологических процессов. Если ранее центральным устройством измерительной системы считался анализатор, то сейчас главная часть любой измерительной системы является подсистема ее контроля, управления, сбора и обработки данных, которая отвечает за работу всей автоматической измерительной системы CEMS ее управление. Это позволяет существенно увеличить точность и надёжность измерительных систем и автоматически выполнять процедуры контроля качества и достоверности данных, выдаваемых системой. Немаловажное значение имеет возможность отслеживать параметры и изменения в состоянии всех компонентов измерительной системы, что позволяет заблаговременно, прогнозировать необходимость обслуживания или замены тех или иных компонентов.

- Михаил, как классифицируются стандартные схемы АИС? Какие компоненты входят в подсистемы управления, сбора обработки данных и каково их назначение?
- Что касается архитектуры или конфигурации наиболее распространенных автоматических измерительных систем, то выделяют три классические структурные схемы построения. Первая — это схема с прямым подключением датчиков и анализаторов непосредственно на интерфейсные модули АСУ ТП предприятия. Во второй схеме используется локальный ПЛК установленный в аналитическом шкафу с передачей данных после их первичной обработки непосредственно на АСУ ТП предприятия, на котором организуется АРМ пользователя измерительной системы. Третий вариант — это схема, где локальный ПЛК установленный в аналитическом шкафу и удаленный независимый АРМ пользователя измерительной системы. В этом случае все измеренные данные проходя первичную обработку на локальном ПЛК передаются на АРМ пользователя измерительной системы и при необходимости на АСУ ТП предприятия.
Практика показывает, что наиболее удачной структурной схемой является вариант подсистемы с локальным ПЛК/ПК измерительной системы и независимым удаленным АРМ пользователя. При этом функции локального ПЛК должны реализовываться на базе промышленного ПК, это позволяет создавать АРМ инженера или оператора непосредственно в аналитическом контейнере или блок-боксе.
При таком подходе нет необходимости использовать заводские АСУ ТП для локальных вычислительных задач измерительных систем, например конфигурирования и обслуживания. Такая структура является самой эффективной и при этом с лёгкостью интегрируется в АСУ ТП или системы управления предприятия, появляется возможность использовать принцип кроссплатформенности, что позволяет не завесить от типов операционных систем (ОС) на используемых вычислительных устройствах и типов этого оборудования.

- Как вы думаете, есть ли какие-то важные отличия современных подсистем от их прежних аналогов и в чем суть этих новшеств?
- Если мы говорим о подсистемах сбора и обработки данных получаемых от автоматических систем мониторинга выбросов, сбросов и контроля атмосферного воздуха, то как правило они состоят из четырех уровней, включающих интерфейсные платы встроенные в анализаторы, либо отдельные интерфейсные модули преобразования сигналов от датчиков и анализаторов в Ethernet, после которых преобразованные данные объединяется на сетевых коммутаторах Ethernet.
Второй уровень указанных подсистем — это компактный промышленный компьютер, позволяющий осуществлять обработку данных и организовывать АРМ инженера в аналитическом шкафу или блок-боксе, что было ранее невозможно при использовании традиционных ПЛК.
Третий уровень — каналы связи и сервер, объединяющий и обрабатывающий данные от нескольких распределенных измерительных систем.
Четвёртый уровень — это АРМ оператора-эколога, на котором визуализируется процесс измерений и обработки результатов измерений, формируется необходимая отчётность и происходит управление измерительными системами.
Такая структура позволяет не только произвольно расширять и изменять конфигурацию подсистемы сбора и обработки данных на любом из её уровней, но и с легкостью реализовывать ее сопряжение с любыми внешними потребителями данных измерений, например АСУ ТП или системами управления предприятия на любом ее уровне, расстоянии и формате.

- Очевидно, возможности новых АИС серьезно расширились, не так ли?
- Безусловно. Интеллектуальный уровень прогрессивных подсистем сбора и обработки данных сегодня не только соответствует требованиям Индустрии 4.0, а в ряде случаев и опережает существующие требования и действующие общепринятые нормативы. Например, некоторые из разработок обладают способностью не только самостоятельно формировать список необходимых расходных материалов и комплектующих для конкретного вида технического обслуживания или ремонта, но и самостоятельно отправлять заявки их поставщикам или производителям для выполнения таких работ.

Использование локальных подсистем сбора, обработки данных и управления автоматическими измерительными системами на базе промышленного компьютера открывает широкие возможности Индустрии 4.0: дистанционно конфигурировать работу измерительной системы, легко восстанавливать программную конфигурацию, гибко настраивать и расширять измерительную систему и ее интерфейсы, формировать заданную отчётность, визуализировать работу всей системы, подключать интеллектуальные модули, необходимые для выполнения технического обслуживания и ремонта системы. И самое важное, осуществлять автоматические процедуры гарантирования качества данных и точность измерительной системы.

Михаил Сулима, директор и председатель совета Ассоциации Производителей Автоматических Измерительных Систем. Официальный представитель компании Bühler Technologies GmbH в России и странах СНГ.
Разработчик запатентованной программно-аппаратной платформы с искусственным интеллектом для автоматических измерительных систем, отвечающих требованиям Индустрии 4.0.