Промышленная инженерия

Эта статья продолжает цикл воспоминаний разработчика тренажёрных комплексов. Несколько лет назад наша команда столкнулась с задачей создания эмулятора автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) для одной из тепловых электростанций. Задача выглядела стандартной и несложной: воспроизвести логику контроллеров, разработать мнемосхемы и запустить модель.

Однако реальность внесла свои коррективы. Исходных данных не хватало, сроки были крайне ограниченными, ресурсов недостаточно, а первая версия интерфейса HMI, созданная на собственном проверенном, но морально устаревшем инструменте проектирования, не соответствовала требуемым характеристикам производительности и масштабирования.

Цель настоящей публикации — поделиться опытом разработки эмуляторов АСУ для учебных тренажёрных комплексов, рассмотреть типы симуляций, привести пример архитектуры подобного решения, коснуться используемых технологий и языков программирования, описать часто возникающие трудности и предложить способы их преодоления.

Система управления электролитическим травлением металла. Но может использоваться и для управления электролитическим нанесением металла.
Это устройство спроектировано и собрано нами самостоятельно. Представляет из себя измеритель прошедшего через электролитический промежуток заряда + схема прерывания электрического тока внешнего источника питания, когда прошедший заряд равен установленной величине.

Измеритель заряда представляет собой систему из преобразователя ток-частота на таймере 555 и счётчика импульсов на микроконтроллере, который мы приобрели уже готовым у интересной фирмы из Донецка, которая выпускает кучу недорогих и полезных электронных блоков и узлов. Общий бюджет проекта составил зарплату двух человек за 3 дня + затраты на комплектующие порядка 10 тысяч рублей.

Снаружи Лёха это 3-4 метровая арка с вертикальной камерой. Она сканирует лист дерева - шпон. Также есть лампа чтобы не было затенений. Свет ложится полоской линией. Так, чтобы Алексею было удобнее работать.

Мишаня же выглядит как молодой мужчина. Крупный брюнет, в спецовке, весельчак-приколист. Михаил поставил камеру над другим станком. Обычная камера, не самого высокого разрешения. Сделал на c#, с использованием openCv, программу, сканирующую шпон. И связал с контроллером. Осталась корректировка программы китайского станка. Промышленная программа у китайского станка также китайская. Так что предстоит битва.

Как упоминалось в “Часть 7. Внедрение (Развертывание), ввод в эксплуатацию” , посвященной данной стадии производства, это, пожалуй, самая сложная с эмоциональной точки зрения фаза. Милые разговоры и посиделки с Заказчиком за чашкой чая с мечтами о том, как теперь то он заживет, без болей и забот с новым Продуктом – закончились. Больше никто не хочет “годить” и “входить в положение”, забрала упали и идут бои местного значения между командой разработки и клиентом, каждый за свою правду о сложившемся положении. Поэтому команда внедрения должна обладать такими качествами, как стрессоустойчивость, терпеливость и снисходительность. Процессы чаще всего обустроены следующим способом:

Каждая последующая фаза чаще всего добавляет все новые и новые роли ИТ-специалистов в процессы производства. На данной стадии производства и работ, и задействованных ролей будет значительно больше, чем на предыдущей.

Фаза Разработки, как мы упоминали ранее, в своей основе чаще всего использует итерационный подход, обеспечивающий выполнение однотипных циклов, в результате которых целевой продукт постепенно прирастает новой функциональностью.

Это история про проект RIIOT. Про мосты между Spring Boot и протоколом 1979 года. Про реактивные потоки, которые несут данные от датчиков к экрану оператора быстрее, чем он успевает моргнуть. И про то, как мы научились не бояться железа.

Продолжу цикл статей по системе автоматической доставки дронами. Появились новые данные по внедрению подобных систем по миру. Они показывают, что данная тема как очень интересна инвесторам. Но пока мы видим только банкротство её участников. Попробуем рассмотреть причины.

Десять лет экспериментов, миллиардные инвестиции Amazon и Google — а курьеры на велосипедах всё равно дешевле. Разбираем неразрешимые проблемы с экспертами и доказываем, что пока будущее доставки — за наземными роботами. Что же не так с воздушной доставкой.

Введение: Мечта, разбившаяся о реальность

2013 год. Джефф Безос выходит на сцену и обещает: через несколько лет дроны Amazon будут доставлять покупки за 30 минут. Картинка futuristic — маленькие винтокрылые машины несут коробки к порогу каждого американца — облетела мир.

2026 год. Где массовая доставка дронами? Её нет.

Единичные пилотные проекты в Дублине (ирландская Manna), Техасе (Wing от Google) и паре африканских стран (Zipline с вакцинами) — вот и всё, чего добилась индустрия за 13 лет. Amazon так и не запустил коммерческую доставку. «Додо Пицца» свернула эксперименты. «Почта России» разбила дрон в Улан‑Удэ при первой же публичной демонстрации.

Почему?

Ответ жёсткий и циничный: доставка еды и ширпотреба дронами по воздуху никогда не станет массовой. У этого бизнеса есть несколько «неразрешимых проблем», о которых не любят говорить в рекламных буклетах.

«Несмотря на огромные инвестиции и штат специалистов высоких компетенций, несмотря на собственную производственную базу и законодательное лобби, несмотря на готовый рынок услуг, который мог быть форсирован усилиями самих Google и Amazon, ничего с доставкой дронами не вышло. На то есть целый ряд неразрешимых проблем, которые так и не удалось решить и вряд ли удастся решить в ближайшей перспективе» — Дмитрий Кузякин, генеральный директор Центра комплексных беспилотных решений (ЦКБР).

Это большая статья про дешевую локальную автоматизацию на основе VRack2. Будет очень много тем разной направленности. Работа с железом, мелкие сервисы, организация инфраструктуры.

По сути это компиляция моей работы за последние несколько лет. Важно подметить - моей и только моей.

Если какая-то тема не привлекает - просто переходите к следующей, скорее всего на что-нибудь интересное наткнетесь.

Вначале я приведу немного вводной информации, потом будут практические реализации.

Была такая производственная история на металлургическом комбинате несколько лет назад, которой я занимался.

Представитель заказчика поднял непонятный для меня скулёж, что как то неправильно происходит у нас производство. Продукция производилась в нескольких цехах последовательно, а представители находились у нас на комбинате непрерывно, им выделили несколько кабинетов с техникой. Жаловались они генеральному, разбираться направили меня.

Первый вопрос - у них нет всей документации на продукцию. Такого быть не могло, поскольку документация шла через меня и мы дополнительно делали целых два комплекта документации только для них. Полистал их подшивки документов - какие-то обрывочные данные, не по порядку номеров, не по датам. Журналов учёта документации нет, архив в беспорядке - а им выделили помещения для этого и даже персонал комбината для помощи при необходимости. Сами эти представители корчат из себя бизнесменов у которых за воротами серьёзные бизнесы, а здесь они просто, что бы стаж шёл. Ну и знаний и понимания процесса у них соответственно нет.

Второй вопрос - в цеху нет заготовки, мы срываем их заказ. Какое им дело до заготовки вообще не понял, это руководство комбинатовского цеха как то через них решило сказать, что план не будет выполнен по независимым от них причинам. Пошёл на склад цеха и там под горой производственного мусора в виде брака, окалины, доработки нашел заготовку.

Тут все стоявшие единой кучкой стали ныть что ей же три года, как они могут брать её в работу, да и документов на неё уже нет.

Меня тут давно донимает вопрос снижения энергопотребления в квартире, так как ежемесячный расход электроэнергии каждый месяц переваливает за 300 киловатт. В связи с этим решил понаблюдать за работой домашнего видеорегистратора. Для этих целей крутится небольшой сервачок (Debian Linux) на MiniITX с Ryzen 3 3200GE, который обслуживает несколько IP-камер и пишет их с помощью Xeoma (а также параллельно крутит Home Assistant).

Подключил умную розетку к этому устройству на месяц и выяснил, что устройство ежемесячно потребляет 64 киловатта.

Далее попытался понять, как мне снизить энергопотребление и выявил интересную особенность... К серверу подключён монитор, который в графическом интерфейсе отображает картинку с видеокамер. В таком режиме работы процессор нагружен на 80-90% по всем ядрам.

Итак – у вас есть цех поверхностного монтажа. В цеху есть печь. В печи есть конвейер. И узлы конвейера требуют смазки. Конечно, на производстве есть и иные механизмы, работающие в условиях высоких температур, однако, горячее сердце линии монтажа – именно конвейерная печь. Обсудим, как надо ее смазывать, а как не надо.

Хочу поделиться опытом разработки двупортового конвертора USB2RS485. Зачем изобретать повторно велосипед расскажем в статье. Посчитаем сколько потрачено.

Как создавать пользовательские типы данных в открытой АСУТП? Зачем объединять скорость, температуру и статус двигателя в одну переменную?

В ИТ-команде «Северстали» мы занимаемся разработкой компонентов для открытой АСУТП. В этой статье разберём, как создавать и применять пользовательские типы данных в нашей среде разработки Flogic. 

В этой статье вы узнаете, как структурировать данные, повысить читаемость кода и переиспользовать тип переменных по всему проекту.

Продолжаем цикл статей о движении двигателестроительных компаний по пути импортозамещения зарубежного ПО. Сегодня снова расскажем о применении среды математического моделирования Engee в процессах разработки систем управления газотурбинными двигателями.

Если мы говорим, что само по себе двигателестроение - это наукоёмкая отрасль, и работают в ней буквально десяток компаний в мире, то разработка электронных блоков управления этими двигателями - ещё более узкая отрасль промышленности. В России этим занимаются только пара-тройка компаний и одна из них - пермская ОДК-СТАР из контура Объединённой Двигателестроительной Корпорации. Проектирование систем управления двигателями - их непосредственная специализация, а номенклатура продукции включает системы автоматического управления не только авиационными двигателями, но также и ракетными, морскими двигателям и промышленными турбинами.

Фильтра Калмана много не бывает! По этой теме издано несколько книг, опубликовано большое количество статей, в том числе на Хабре. Разработанный в 1960-х годах алгоритм оценки состояния динамических систем по сегодняшний день считается одним из лучших, получает все более широкое применение в различных технических системах: от радиолокации до электрокардиографии.

В этой статье я хотел бы на конкретных примерах показать принцип работы фильтра Калмана, наглядно продемонстрировать, на что влияет тот или иной параметр, как работают различные модификации фильтра.

Все модели, которые я буду использовать и описывать, выполнены на языке Matlab – среде, изначально созданной для работы с матрицами. Гарантированно они будут работать на версии R2016b и выше.

В горнодобывающей промышленности точный учёт рейсов карьерных самосвалов — ключевой фактор управления производительностью. Традиционные системы диспетчеризации (DISPATCH от Modular Mining, Wenco, российская «Карьер») опираются на GPS-зоны: система фиксирует въезд самосвала в зону экскаватора или пункта разгрузки и по факту пересечения геозон формирует рейс. Однако этот подход не улавливает аномалии внутри цикла — простои, заторы, сбои датчиков, затянувшиеся обеды — и не позволяет классифицировать тип рейса по его «форме».

Альтернативный подход реализован в системе «Симуляция и детекция рейсов» — серверно-клиентском приложении (Go + React + PostgreSQL), которое распознаёт рейсы в реальном времени путём шаблонной векторизации телеметрических данных скорости и веса. Вместо привязки к координатам система строит вектор из скользящего окна телеметрии и сравнивает его с заранее сохранёнными эталонными шаблонами через меру сходства (косинусное сходство или нормы L1/L2). Когда степень совпадения превышает порог — рейс считается обнаруженным.

Данная статья детально разбирает архитектуру, алгоритмическую основу и инженерные решения этого подхода, сопоставляя его с мировой практикой детекции рабочих циклов тяжёлой техники.

В одной из тихих комнат интернета недавно произошёл маленький научный эксперимент. Эксперимент был поставлен без лаборатории, без белых халатов и даже без гранта. Достаточно было двух статей.

Первая статья была серьёзная:

АСУТП — основа современной промышленной автоматизации и инфраструктуры
управления. SCADA-система (Supervisory Control and Data Acquisition) является
частью, которая обеспечивает интерфейс между операторами и оборудованием, а
также сбор и анализ данных в реальном времени. Обычно это программный пакет,
предназначенный для обеспечения работы системы и/или разработки таких систем, —
сухое определение, которое заставляет вспоминать предмет ТАУ (теория
автоматического управления) и ПИД-регулятор. Ничего интересного — одни формулы.
Такие мысли мне тоже приходили в голову в момент распределения после завершения
учебы в университете. Так получилось, что на последнем курсе устроился работать
в классическую IT-контору, но не остался там надолго и пошёл пробовать себя на
молочный завод — в тогда ещё молодой отдел АСУТП. Что из этого вышло, далее попытаюсь
рассказать в этой статье.

От «ROS рядом с проприетарными роботами» к «ROS внутри робота»: зачем промышленной робототехнике полная интеграция. Это особенно важно в связи с санкциями и импортозамещением, так как позволяет построить свою открытую-совместимую экосистему и стандарты на базе ROS2, от чего выиграют и российские производители роботов и интеграторы и заказчики и государство. Как бонус мы получаем бесплатное с открытым исходным кодом программное обеспечение написанное всем миром в виде ROS2 пакетов.

Беспилотные летательные аппараты – конвертопланы способны осуществлять вертикальный взлет, а также посадку в вертолетном режиме и полет в самолетном режиме с использованием управления ориентацией и величинами тяг двигателей. В рамках данной статьи будет проводиться моделирование движения БПЛА квадрокоптерного типа с возможностью поворота двигателей на опорах. Двигатели поворачиваются синхронно на угол ε. Моделирование будем проводить с использованием структурных схем engee. Модель можно посмотреть на официальном сайте.

Можно перечислить следующие преимущества данной схемы БПЛА по сравнению с классической жесткой схемой квадрокоптера:

· Радиус действия — благодаря возможности наклона двигателей, такой БПЛА способен двигаться со значительными горизонтальными скоростями с более низким коэффициентом лобового сопротивления (по сравнению к классическим квадрокоптером) и тем самым сильно увеличивается радиус действия. Для возможности горизонтального полета на высоких скоростях БПЛА содержит поверхности которые способный создавать подъёмную силу (на рисунке 1 данные поверхности присутствуют на штангах крепления двигателей).

· Высокая скорость и маневренность — так как двигатели могут поворачиваться на угол от 0 до то у данного БПЛА увеличивается запас устойчивости при наборе скорости и при воздействии ветра. Также высокая маневренность обеспечивается наличием четырёх управляющих закрылков с помощью которых в зависимости от алгоритма управления можно менять как угловое так и пространственное положение конвертоплана (например наклонив синхронно на малый угол все закрылки поменять высоту)