Вопрос 9. Компьютеры в режиме управления технологическим процессом
Для автоматизации управления сложным производственным или технологическим процессом в контур управления включают компьютер, т. с. управляющую вычислительную машину (УВМ). Наиболее часто в качестве управляющей ЭВМ используют цифровую ЭВМ благодаря следующим ее качествам:наличию больших и высоконадежных ЗУ различного типа;возможности решения на них сложных вычислительных и логических задач;гибкости (за счет программы);надежности и быстродействию; В общем случае система автоматического управления с УВМ определяет собой замкнутый контур.Здесь х1 , x2 , .., хn - измеряемые параметры:
•• нерегулируемые (характеристики исходного продукта);
•• выходные параметры, характеристики качества продукции;
•• выходные параметры, по которым непосредственно или путем расчета определяется эффективность производственных процессов (производительность, экономичность), или ограничения, наложенные на условия его протекания;
•y1 , y2 , .., yn - регулируемые параметры, которые могут изменяться исполнительными механизмами (ИМ) - регуляторами и оператором; f1 , f2 , .., fn нерегулируемые и неизмеряемые параметры (например, химическийсостав сырья).
На вход УВМ от датчика Д (термопар, расходомеров) идет измерительная информация о текущем значении параметров х1 , x2 , .., хn. Согласно алгоритму управления УВМ определяет величину управляющих воздействий U1 , U2 , .., Un которые необходимо приложить к ИМ для изменения регулируемых параметров y1 , y2 , .., yn с тем, чтобы управляющий процесс протекал оптимально. Измерительные датчики вырабатывают непрерывный сигнал (напряжение, ток, угол поворота), а ЦВМ работает в дискретной форме, поэтому 2 раза идет преобразование из непрерывной формы в дискретную (Н/Д) и наоборот (Д/Н).
Для уменьшения оборудования преобразователи Н/Д и Д/Н выполнены многоканальными. Посредством коммутатора преобразователь поочередно подключается к каждому датчику и осуществляется преобразование Н/Д. Поступившее управляющее воздействие U сохраняется в цепи до выработки следующего управляющего воздействия УВМ. Теперь наибольшее распространение получил синхронный принцип связи УВМ с объектом, при котором процесс управления разбивается на циклы равной продолжительности тактирующими импульсами электронных часов.Цикл начинается с приходом тактирующего импульса на устройство прерывания. В начале каждого цикла проводятся последовательный опрос и преобразование в цифровую форму сигналов датчиков.После выработки управляющих воздействий Ui и преобразовании их в непрерывную форму УВМ останавливается до прихода нового тактирующею импульса или выполняет какую-нибудь вспомогательную работу. Для установления более тесной связи объекта с УВМ используют асинхронный принцип связи с объектом. В некоторых системах применяют комбинированный способ - синхронизацию "плюс" датчики аварийного состояния, переводящие УВМ на режиме аварийной работы. В замкнутом контуре (см. рис. 1.12) УВМ прямо воздействует па ИМ, непосредственно управляя производственным процессом. Это режим прямого цифрового управления. УВМ в разомкнутой цепи используется:в системах автоматического программного управления;в системах, где УВМ выполняет функции советчика. В первом случае уменьшается объем первоначально вводимой информации в УВМ для расчета оптимальных настроек регуляторов. Детальный расчет программы управления с заданной точностью производится самим вычислительным устройством, которое в соответствии с этой программой вырабатывает необходимые управляющие воздействия.В режиме советчика УВМ обрабатывает измерительную информацию е объекта и рассчитывает управляющие воздействия для оптимизации процесса. Эта информация служит рекомендацией оператору, управляющему процессом.