Архитектура и масштабирование автоматизированной системы управления технологическим процессом стерилизации консервного предприятия

Измеритель-регулятор температуры процесса стерилизации

Измеритель-регулятор температуры технологического процесса стерилизации

Основная задача, которую должны решать инженеры автоматизированных систем управления на консервных предприятиях, состоит не только в том, чтобы добиваться максимальной производительности стерилизационного и прочего консервного оборудования при минимальной стоимости системы, но и заложить основы расширения консервного производства в будущем для удовлетворения возрастающих требований предприятия.

Поскольку производственный процесс и технологии стерилизации и переработки пищевых продуктов постоянно изменяются, система мониторинга и управления должна адекватно отслеживать эти изменения, т. е. легко модифицироваться при изменении задач технологов и стерилизаторов и расти по мере развития консервного предприятия. Это возможно лишь в том случае, когда архитектура системы управления является масштабируемой.

В прошлом специалисты консервной отрасли должны были выбирать между двумя взаимоисключающими архитектурами — централизованной или распределенной. К сожалению, ни одна из них не может удовлетворять потребностям современного консервного предприятия. В начале 80-х г.г. — в эпоху мэйнфреймов — централизованная архитектура приобрела популярность, поскольку один большой компьютер мог осуществлять все управление процессом стерилизации при любом количестве автоклавов и хранить данные в единой базе данных консервного производства. Все операторы и технологи в такой системе имели одинаковый доступ к данным, поскольку они хранились в одном месте, и только один компьютер нуждался в обновлении при изменении требований производственного процесса стерилизации консервов.

Централизованная архитектура имеет ряд серьезных недостатков:
— начальные капиталовложения слишком высоки для небольших консервных производств;
— фиксированная емкость системы не допускает последовательного увеличения системы при расширении участков стерилизации или изменении конфигурации цехов;
— резервирование может быть достигнуто только дублированием всей системы в целом;
— требования к технической квалификации обслуживающего персонала очень высоки и часто требуют дорогостоящего обучения.

При полностью распределенной архитектуре, популярной в конце 80-х г.г., задачи управления и сбора данных выполняются на нескольких небольших компьютерах — эпоха развития персональных компьютеров. Каждый компьютер решает собственную прикладную задачу и работает со своей базой данных. Такая работа характерна в том числе для управления автоклавным оборудованием предприятия. Распределенная система является весьма гибкой при малой величине начальных инвестиций. Требования к квалификации стерилизаторов невысоки, и специализированное обучение требуется в ограниченном объеме.

Резервирование может применяться выборочно к задачам, критически важным для консервного предприятия. Такая система решает проблемы, присущие централизованным архитектурам управления консервным производством. Однако распределенные системы также имеют свои недостатки:
— обработка данных происходит на каждом компьютере, что приводит к крайне неэффективному использованию вычислительных мощностей;
— отсутствует оптимизация запросов к данным производства — если два стерилизатора запрашивают одни и те же сведения, запрос повторяется дважды.

Преимущества централизованной архитектуры автоматизированной системы управления технологическим процессом стерилизации консервов являются недостатками распределенной системы и наоборот.

Осознание того факта, что необходим принципиально иной подход к построению автоматизированных участков стерилизации, привело в начале 90-х г.г. к появлению новых разработок. Разработчики средств автоматизации предлагают инновационные подходы в реализации системной архитектуры, использующие лучшие свойства централизованной и распределенной обработки данных. Появляются весьма успешные архитектуры не только по отношению к автоматизированным системам управления участком стерилизации консервов, но распространяется и на другие задачи консервного предприятия, работающие с распределенными ресурсами, объединенными в сети.