Katedra kybernetiky a umelej inteligencie, FEI, Technická Univerzita v Košiciach
Otvoriť obrázok v plnom rozlíšení
Riadiaca pyramída znázornená na obrázku predstavuje infraštruktúru Distribuovaného systému riadenia (DSR) KKUI FEI TU v Košiciach ako modelu komplexného informačného a riadiaceho systému, ktorý je vybudovaný nad súborom reálnych fyzikálnych modelov, umožňujúcich modelovanie a experimentálne overenie širokej škály praktických úloh v podmienkach približujúcich sa podmienkam praxe v súlade s medzinárodnými štandardami a odporučeniami. Uvedená infraštruktúra bola budovaná postupne pracovníkmi katedry v rámci riešenia výskumných úloh katedry s podporou významných svetových firiem (Rockwell Automation, ORACLE, WONDERWARE a ďalších) ako aj národných a medzinárodných projektov, napr. projektu podpory operačného programu Výskum a vývoj financovaného z Európskeho fondu regionálneho rozvoja. Je súčasťou Centra informačných a komunikačných technológií pre znalostné systémy riešeného na FEI TU v Košiciach.
Modelové pracovisko je postavené na báze fyzických modelov výrobných liniek, laboratórnych výukových modelov dynamických systémov do štruktúry DSR KKUI, ktoré boli vytvorené v rámci laboratórií katedry. V súčasnosti je existujúca množina modelov fyzikálnych systémov rozširovaná o nové modely (zložitejšie modely priemyselných výrobných liniek, model rotačného inverzného kyvadla, modely mobilných robotov Khepera III), ktorých získanie je realizované z prostriedkov prebiehajúceho projektu „Centra informačných a komunikačných technológií pre znalostné systémy“- jeho prvej výzvy (Centra excelentnosti I). Súbor týchto reálnych modelov fyzikálnych systémov predstavuje riadený technológický proces a predstavuje nultú úroveň pyramídy.
Systém riadenia je integrovaný do 5-úrovňovej pyramídovej architektúry DSR, ktorá umožňuje riešenie úloh v oblasti komplexného riadenia s dôrazom na väzby medzi jednotlivými úrovňami. Štruktúra distribuovaného systému na KKUI je znázornená na obrázku.
Prvá úroveň predstavuje súbor prostriedkov riadenia a regulácie na báze PLC a technologických PC. Prostriedky tejto úrovne zabezpečujú riadenie a reguláciu modelov, pričom snímače a akčné členy modelov sú pripojené buď štandardne cez technologické rozhrania (analógový V/V, digitálny V/V, alebo frekvenčný V/V), alebo s využitím technologických sietí (Asi, DeviceNet, alebo Profibus).
Druhá úroveň zahŕňa SCADA HMI a súbor modelov, ktoré boli vytvorené pre podporu riadenia na prvej úrovni. SCADA HMI, zabezpečuje supervízne riadenie, zber a archiváciu údajov z výrobného procesu. Väzba na prvú úroveň riadenia je realizovaná obyčajne rozhraním ETHERNET TCP/IP, prípadne iným technologickou sieťou (Profibus, ControNet a pod.) Väzba na PLC je riešená s využitím OPC servera. Väzba na vyššie informačné úrovne riadenia je realizovaná rozhraním ETHERNET TCP/IP s využitím ODBC komunikácie.
Úroveň simulačných modelovÚroveň modelov je realizovaná buď v programovom prostredí simulačného jazyka Matlab/Simulink so súborom aplikačných Toolboxov a podporných komunikačných prostriedkov zabezpečujúcich interface s prostriedkami SCADA, PLC a RDBS, alebo modely sú vytvárané priamo v prostredí Visual C++, kde sú využívané knižnice pre samotnú funkcionalitu modelov ako aj komunikáciu s inými subsystémami.
Tretia úroveň predstavuje úroveň MES (Manufacturing Enterprise Systems). Je určená pre riešenie a realizáciu úloh zabezpečenia výroby, ktoré zahŕňajú funkcie riadenia a evidenciu výroby, riadenie skladov, operatívne plánovanie, resp. rozvrhovanie výroby, riadenie kvality a riadenie opráv. Je realizovaná na báze relačných databázových systémov s pripojenými klientskymi stanicami, ktoré sú realizované na báze WEB technológií.
Štvrtá úroveň zabezpečuje funkcie ERP/MRP (Enterprise Resource Planning/ Manufacturing Resource Planning). Keďže je realizovaná podobnou technológiou ako tretia úroveň, v rámci blokovej schémy infraštruktúry, obe tieto úrovne sú označené ako Informačná úroveň riadenia na báze relačných databázových systémov. Štandardne je využívaný relačný databázový systém (RDBS) ORACLE.
Najvyššia úroveň v rámci hierarchickej štruktúry je Manažérska úroveň riadenia realizovaná na báze multidimenzionálnych databáz s využitím OLAP (Online Analytical Processing) technológie. Paralelne s hlavnou pyramídou riadenia sú v štruktúre DSR systémy sledovania kvality na báze kamerových systémov, ktoré poskytujú podpornú činnosť na nižších úrovniach riadenia.
Z hľadiska funkčnosti a využitia môžeme rozdeliť do niekoľkých skupín.
Prvú skupinu tvoria priemyselné výrobné linky (FMP, PVS), ktoré zahŕňajú pneumatické a elektrické pohony, trojosé manipulátory, roboty, inteligentné snímače a akčné členy, kamerové systémy pre automatické sledovanie kvality produkcie, riadiace systémy na báze PLC, SCADA systémy a servre s inštalovanými databázovými systémami. Sú usporiadané tak, aby umožňovali vytvárať modelové situácie vo výrobe s overením riadenia na jednotlivých úrovniach hlavne medziúrovňové komunikácie pre prácu v reálnom čase.
Druhú skupinu tvoria Laboratórne výukové modely (LVM) dynamických systémov (LVM: Gulička na ploche CE151, Helikoptéra CE150 a Magnetická levitácia CE152 od firmy Humusoft, laboratórny model Hydraulického systému, model rotačného inverzného kyvadla – FPM-210/211, Mechanický modelový systém dvojrozmerného pohybu častíc, Guľôčka na ploche B&P_KYB, mobilné roboty Robotický futbalista Mirosot a Pásový mobilný robot a iné, ktoré umožňujú riešiť úlohy: