тда16 2 4 intro_isa88

ТДА16-2 (1.10.16)
Основні ідеї керування
періодичними виробництвами
на базі ISA-88
Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net)
www.asu.in.ua
https://vk.com/asu_in_ua
02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 1

Batch процеси – виклики виробництва -> виклики до
систем керування
Забезпечити якість і
цілісність продукту
Інтеграція АСУТП
з АСУП
швидке
перемикання на
інший продукт
Масштабування
розміру партії
під виробничі
потреби
Справжні batch-звіти і
сильна
функціональність по
звітам
Зміна послідовності
операцій в он-лайн
Виробництво різної
продукції на
різному обладнанні
одночасно
Оптимізація
виробництва партій
Забезпечити
високий ККД
обладнання
Координація
ручних та
автоматичних дій

Виклики до систем керування - постійно нові продукти,
за новим рецептом
Тут, вобщем, технологи
вирішили новий рецепт у
виробництво пустити, ти
б не міг це ШВИДЕНЬКО в
програму внести?!
О це будуть
таблеточки!

Виклики - різні послідовність процесу і шлях продукту
… і треба щоб в любому танку і
фасувати на любу лінію, і щоб любі
продукти !

Виклики – звіти по партіям
Зроби звіти по кожній
партії окремо!

Виклики – планування виробництва партій
Ти нам ще шедулінг
забацаєш?!

Виклики …
• нам тре розділяти між процесами загальні ресурси
• тре обробляти помилки проходження процесу (не обладнання!) в залежності
від типу продукту
• тре модифікувати технологічну послідовність на льоту
• тре такий інтерфейс щоб був пригодний для приготування будь якого типу
продукції
• тре…

Ти ж автоматчик і
ти ж програміст!

Серія стандартів ISA-88/IEC 61512
• ANSI/ISA–S88.01–1995 Batch Control Part 1: Models and Terminology. IEC 61512-1
• ANSI/ISA-S88.00.01 Batch Control Part 1: Models and Terminology (Update 2010)
• ANSI/ISA–88.00.02 Batch Control Part 2: Data Structures and Guidelines for Languages
(2001)
• ANSI-ISA-88.00.03 Batch Control Part 3: General and Site Recipe Models and
Representation (2004)
• ANSI/ISA-88.00.04 Batch Control Part 4: Batch Production Records (2006)
• ANSI/ISA-88.00.05 Batch Control Part 5: Implementation Models & Terminology for
Modular Equipment Control
• ISA-TR88.00.02 Machine and Unit States: An Implementation Example of ISA-88 (2008)
• ISA TR88-95.00.01 ISA-88/95 Technical Report Using ISA-88 and ISA-95 Together
http://asu.in.ua/viewtopic.php?f=258&t=1110
https://en.wikipedia.org/wiki/ISA-88
ISA 88 перевірений, методика розвивається і деталізується

Бачі, шмачі … - нащо нам це, у
нас неперервне виробництво !

Концепції ISA 88 – в неперервні і дискретні процеси
GoogleBooks
“…У кінці вісімдесятих при розробці стандарту ISA-
88 для управління порційним виробництвом,
деякі члени нашого комітету вирішили перевірити
ефективність можливого застосування концепцій
керування періодичними процесами, покладених
в основу цього стандарту, у неперервному і
дискретному виробництві. Ми зійшлися на думці,
що ці концепції дуже добре підходять і можуть
бути використані і в інших галузях промисловості.
Том Фішер теж погодився, але зазначив, що якби
ми спробували розширити статут стандарту
за межі періодичного виробництва,
ймовірність закінчити коли-небудь цей
стандарт сильно б зменшилася. Том мав рацію!
Замість прогнозованих 2 років, перші дві частини
стандарту ISA-88, що задовольняли первинному
його статуту, фактично були випущені аж через 13
років. Добре, що ми зупинилися на порційному
виробництві, так як я не можу собі уявити, де ми
були б зараз, якби тоді розширили наш статут!..”
David A. Chappell

Концепції ISA 88 – в стандарт для неперервних
процесів
ISA 106 (в розробці) - Procedure Automation for Continuous Process Operations
Стандарт ISA 106 автоматизації процедур для керування неперервними процесами02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 13

Концепції ISA 88 – для дискретних процесів
• ISA-TR88.00.02 Machine and Unit States: An Implementation Example of
ISA-88 (2008)
• ANSI/ISA-TR88.00.02-2015, Machine and Unit States: An implementation
example of ANSI/ISA-88.00.01

ISA-88 - основа для ISA95 (MES/MOM)

Місце ISA 88/95/106 в інтегрованому виробництві
Level 4
Level 0
Level 1
Level 2
Level 3
Business Logistics
Plant Production Scheduling, Shipping,
Receiving, Inventory, etc
Manufacturing
Operations Management
Dispatching, Detailed Production
Scheduling, Production Tracking, ...
Batch
Production
Control
Discrete
Production
Control
Continuous
Production
Control
ISA – IEC/ISO
Interface
Standards
IEC, OPC, &
OMAC Interface
Standards
ISA
Functional
Model
The production processes
це все
автоматизація!
на скільки
готові до цього
ви?
ISA-95 1,2
ISA-95 3,4
ISA
-88
ISA-
TR88
.02
ISA-
106
ISA95 - IEC 62264, ISA88 - IEC 61512

Місце ISA 88/95 в INDUSTRIE 4.0 (RAMI)
IEC 62264 - ISA95, IEC 61512 - ISA88
RAMI - Reference Architecture Model Industrie 4.0
Про Industrie 4.0
Ще про Industrie 4.0
Якщо попередніх двох посилань було мало

ISA 88 – не тільки для програміста АСУТП, це філософія
інженера
• програмісту АСУТП – повністю
• програмісту MES, АСУП - повністю
• проектанту АСУТП - ази
• технологу - ази
• керівні посади (головні інженери, технологи, механіки) - ази
Сторінка ISA88.asu.in.ua

Подумаєш!
У нас давно вже
реалізовується Batch
control!
Ласкаво просимо до групи!

Основні концепції Batch-
керування

1-ший принцип ISA-88
не думайте про це як неділиме ціле!
розділення типів керування: функції керування технологією
приготування продукту і функцій керування обладнанням
технологія - послідовність та
технологічні параметри
приготування конкретного
типу продукту і конкретної
партії:
"нагріти до 50 °С" але не
"відкрити клапан пари TV1 на
100%"
керування обладнанням
(конкретним):
"відкрити клапан TV2" але
не "приготувати кефір"
RECIPE (рецепт) EQUIPMENT (обладнання)

Recipe (рецепт, рецептура, регламент…)
необхідний набір інформації, що унікально ідентифікує виробничі вимоги
для конкретного продукту
процедура + формула + вимоги до
обладнання/ресурсів

2-ий принцип ISA-88
декомпозиція + агрегатування
Структуризація (модульність) і технологічного процесу і обладнання
декомпозиція процесів
декомпозиція обладнання

Recipe & Equipment
• створенням рецепту і системи керування обладнанням займаються різні люди
• ISA-88 описує механізм як взаємодіють рецепти і системи керування обладнанням
декомпозиція + агрегатування

3-й принцип в ISA-88
ISA 88 розроблений для будь яких систем:
- повністю автоматичних
- напівавтоматичних
- повністю ручних

Типи керування

Базове керування (Basic control)
• може впливати на виконавчий
механізм, залежати від значення з
конкретного датчика/перетворювача;
• показує інформацію про стан
конкретного обладнання;
• реалізоване тільки в
програмі/пристроях керування
обладнанням, але не в рецепті
• може вміщувати алгоритми
регулювання, дискретного керування,
покрокового виконання та інші.
Показуються на схемах автоматизації та P&ID: Наприклад ПІД регулятор (TIC30),
програма пуску/блокування двигуна М1 (AM21), дистанційне керування клапаном
XV03 і т.д.
Базове керування (Basic control) – для встановлення та підтримки заданого
стану/поведінки обладнання та/або процесу.

Процедурне керування (Procedural control)
Процедурне керування (технологічне, Procedural control) - спрямовує дії
виставлені у впорядкованій послідовності для виконання процесно-
орієнтованої задачі.
• складається з кроків (steps) і переходів (transitions)
• може бути реалізований як в процедурі рецепту так і в програмі керування
обладнанням
• може оперувати обладнанням тільки через базове керування
Аля технологічна програма - показується в описі технологічного процесу,
наприклад «набрати 1000 кг води», «нагріти до 50 °С»

Координаційне керування (Basic control)
Координаційне керування (Coordination control) направляє,
ініціює та/або змінює виконання процедурного керування та
використання ресурсів для періодичних процесів. Приклади:
• контролю наявності та можливості (у тому числі потужності)
обладнання;
• виділення обладнання для приготування партій;
• арбітражні заявки на виділення ресурсів;
• координація спільних апаратурних ресурсів;
• вибір процедурних елементів що повинні бути виконані;
• керування режимами і станами, що включають поширювані режими
та стани.
Наприклад, «аварійно зупинити виконання рецепту», «під
приготування закваски виділити Танк 1», «заблокувати клапан TV100»

Фізична модель
обладнання (Equipment)

"Фізична" структура обладнання
підприємство виробнича
площадка ділянка
технологічна
комірка
апарат агрегат
модуль
керування02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 31

Фізична модель обладнання
• Підприємство (Enterprise)
• Виробнича площадка (Site)
• Дільниця (Areas)
• Технологічна комірка (process cell)
• Апарат (Unit)
• Агрегат (Equipment Module)
• Модуль керування (Control Module)
ISA - 95
ISA - 88

Фізична модель обладнання

Process cell
Технологічна комірка (process cell, установка) вміщує в собі обладнання, яке
необхідне для створення партій.
• партія в межах однієї комірки
• технологічні комірки можуть мати більше ніж одну лінію (train), тому
обладнання, що використовується для кожної окремо називають шляхом
(path).
• може створювати декілька партій одночасно

Структури технологічних комірок
Рис.4.2. Одношляхова структура
Рис.4.3. Багатошляхова структура
Рис.4.4. Мережна структура

Приклад технологічної комірки з 2-ма апаратами
на 1 лінію
одна партія - різні процеси

Process Cell Procedure
Процедура технологічної комірки (process cell procedure, procedure) –
«технологічна програма» приготування партії (Batch) продукту в межах
технологічної комірки (process cell). Відноситься до процедурного керування.
• визначає загальну стратегію для створення партії;
• складається із упорядкованого набору процедур апарату;
• приготувати 100 кг інградієтна В;
• приготувати суміш 200 кг градієнту А і
100 кг градієнту В;

Unit (Апарат)
Апарат (unit) - набір пов'язаних модулів керування та/або агрегатів та
іншого технологічного обладнання, в яких можуть бути проведені один або
більше основних процесів обробки.
• може виробляти всю партію
• може виробляти частину партії
• може робити деякі процедури апарату для партії
• НЕ може оперувати з декількома партіями
одночасно
Хороший спосіб виділення апарату
- виконує процедуру апарату.
Приклад Є апаратом Не є апаратом
Бак для змішування √
Реактор √
Насос √
Ємність збереження інгредієнтів √
Миюча машина √
Холодильник √
Посудомийна машина √

Unit Procedure
Процедура апарату (unit procedure) – «технологічна програма» приготування
партії або частини партії в одному апараті. Відноситься до процедурного
керування.
• упорядкований набір операцій (operation) в одному апараті до їх повного
завершення;
• тільки одна процедура апарату в одному апараті в один момент часу
• декілька процедур апарату можуть виконуватися одночасно в різних
апаратах
• набрати 200 кг інградієтна А з швидкістю
10 кг/хв;
• поступово 10 кг/хв добавляти 100 кг
інградієнту В;
• довести до тиску 10 атм згідно діаграми;
• ….

Operation
Операція (operation) – «технологічна програма» для однієї технологічної
діяльності що переводить оброблювальний матеріал з одного стану в інший, як
правило, за участю хімічних або фізичних змін. Відноситься до процедурного
керування.
• впорядкований набір етапів (phases), доведений до кінця в єдиному апараті
• наприклад набір матеріалу, обробку його через деякий тип фізичних, хімічних
або біологічних змін
• тільки одна операція є активною в конкретному апараті в один і той же час.

Phase
Етап (phase) – найменший елемент процедурного керування:
• виконують унікальні і зазвичай незалежні, базові процес-орієнтовані на
базові функції, наприклад:
• завантаження інгредієнта
• перемішування в танку
• єдиний процедурний елемент який виконує конкретні дії, а інші (процедури
комірки, процедури апаратів і операції) - це прості групи, що організовують і
направляють на виконання ці етапи

Агрегат (Equipment Module)
Агрегат (Equipment Module, EM) :
• може виконувати кінцеве число
конкретних незначних дій процесу
• агрегати завжди виконуються якесь
процедурне керування (на відміну від
модулів керування)
Equipment Module Control Module
Виконує процедурну (послідовну) логіку Забезпечує тільки базові функції керування (оперує
станами)
Підключається до обладнання через модулі
керування
Безпосередньо з’єднаний з обладнанням
Зазвичай використовується для загального
доступу
Не часто використовується для загального доступу
Може вміщувати модулі керування та інші
агрегати
Може вміщувати тільки інші модулі керування
межа процес - обладнання

Процедурне керування
Процедури технологічної комірки, апарату, операції та
етапи:
- можуть бути означені як в рецепті (рецептурні)
- так в обладнанні.

Модуль керування (Control Module)
Модуль керування (Control Module, CM) :
• набір датчиків, ВМ, інших CM і обладнання зв’язаного з ним, які з точки зору
керування, функціонують як єдине ціле
• забезпечує пряме "підключення" процесу через виконавчі механізми та датчики.
• отримують команди (відкрити, закрити, запустити, зупинити/запустити насос з
витратою 40 м3/год):
• НЕ вміщують процедурного керування
• переводять обладнання в стан (такі як відкривання, закривання, виконання, зупинка
або набір швидкості)
• можуть надавати інформацію (наприклад, плинний стан або умова тривоги): status

Приклад фізичного структурування
Апарат Агрегат
Розміщується як основне
Розміщується як додаткове
Може бути запущено
декілька процедур
(виконання етапів)
одночасно
Як правило виконується тільки
одна процедура (етап)
Може отримати різні
рецепти для кожного
продукту
Ті ж команди незалежно від
продукту
Самодостатній Як правило пов'язаний з
апаратом
Може спілкуватися з
іншими апаратами і
загальними ресурсами
Отримує запити і команди,
тільки відповідає

Можливості реалізації в рецепті та обладнанні
в рецепті
в обладнанні

Варіант зв'язування рецептів і обладнання через етапи
Рецептурна процедура
технологічної комірки
(Recipe Process Cell
Procedure)
Рецептурна процедура
апарату (Recipe Unit
Procedure)
Операція рецепту
(Recipe Operation)
Етап рецепту
(Recipe Phase)
Керівний рецепт
(Control Recipe)
Апаратурний об’єкт
(Equipment Entity)
Посилається на необхідні дані:
-заголовок(header)
-формула(formula)
-вимоги до обладнання (equipment requirements)
-іншу інформацію
Плинна інформація про
хід процесу
CM CM CM CM CM CM
EM EM EM
Апаратурний етап
(Equipment Phase)
двосторонній зв'язок рецептів і
апаратурних об'єктів!
керівний рецепт зберігає історію
процесу
етап і в рецепті і в
обладнанні
Вміщує
послідовність етапів

тда16 2 4 intro_isa88

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Ähnlich wie тда16 2 4 intro_isa88

Ähnlich wie тда16 2 4 intro_isa88 (20)

Mehr von Пупена Александр

Mehr von Пупена Александр (18)

Kürzlich hochgeladen

Kürzlich hochgeladen (19)

тда16 2 4 intro_isa88