Лекция 3

Тема 1.3 Генерация опорного значения. Системы, содержащие несколько контуров управления. Взаимосвязанные системы. Критичные по времени процессы. Сбор данных измерений и обработка сигналов. Топология информационных потоков. Интерфейс оператора. Системная интеграция и надежность управления

Иногда в химической реакции необходимо поддерживать величину температуры в соответствии с опорным значением — уставкой, — которое постоянно пересчитывается во время протекания процесса. Вычисление опорной температуры не должно иметь заметного запаздывания — каждое ее новое значение должно быть рассчитано до момента очередного сравнения с текущей температурой.

Системы, содержащие несколько контуров управления

Во многих приложениях необходимо регулировать сразу несколько параметров — температуру, уровень, давление, положение и т. д., — для каждого из которых исполь­зуется свой контур управления. В большинстве случаев эти отдельные задачи можно решить независимо друг от друга с помощью локальных специализированных регуляторов на основе алгоритма, аналогичного показанному на рис. 1.9. Альтернативным решением является использование центрального управляющего компьютера, который выполняет одну и ту же программу для различных параметров и входных дан­ных каждого контура. Эта управляющая подпрограмма для каждого контура может исполняться со своей периодичностью, при этом компьютер должен обладать доста­точными ресурсами для обработки всех данных за требуемое время.

Рассмотрим офисное здание или многоквартирный дом, в котором необходимо регулировать температуру каждой отдельной комнаты. Фактическое значение температуры в каждой комнате зависит от влияния внешних факторов — открытых или закрытых окон и дверей, количества людей в комнате, включено ли освещение и т. д. Для регулирования температуры в этом случае можно использовать один компьютер, который поочередно обслуживает каждую комнату. Компьютер многократно исполняет одну и ту же программу управления каждый раз с новыми значениями выходных и входных переменных.

Взаимосвязанные системы

На сложных производствах одновременно используются разные типы управле­ния, и, соответственно, существует взаимосвязь между частными процессами. Например, запуск промышленного процесса может заключаться в выполнении ряда последовательных шагов. После достижения процессом заданного рабочего состояния управление переводится на систему регулирования с обратной связью для более точного поддержания требуемого режима. Примерами в этом смысле могут служить система электропривода и химический реактор. Двигатель или реактор выводится на рабочий режим при помощи управления последовательностью событий, а затем вступает в действие регулятор с обратной связью для поддержания требуемого значения скорости вращения или температуры соответственно.

Критичные по времени процессы

Многие процессы требуют высокого быстродействия системы управления. Рас­смотрим, например, регулирование скорости прокатного стана. Работу различных двигателей и механизмов прокатного стана необходимо синхронизировать с высокой точностью, в противном случае стальная полоса может либо порваться, либо значи­тельно погнуться. Идея управления заключается в некотором ослаблении натяжения стальной полосы в течение всего процесса. Высокая скорость движения полосы (10-100 м/с) обусловливает необходимость распознать изменение скорости любого двигателя в пределах нескольких миллисекунд с последующей коррекцией скорости других двигателей. Разумеется, это предъявляет весьма высокие требования к быст­родействию управляющего компьютера.