Файл: Боронихин А.С. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов учеб. для техникумов.pdf

цесса, которые подлежат измерению, при помощи преобразователей вводят в вычислительную машину. Совокупность этих параметров и является той информацией о процессе, которую накапливает и регистрирует информационная машина, выполняя при этом сле­

дующие функции:

непрерывно проверяет соответствие параметров допустимым зна­ чениям и об изменениях информирует оператора;

фиксирует время отклонения измеряемых параметров от задан­

ных; регистрирует измеряемые параметры;

сигнализирует о наступлении аварийных ситуаций; вычисляет отдельные показатели, характеризующие протека­

ние процесса.

Оператор после получения информации, приняв соответствующее решение, через управляющие органы воздействует на процесс.

Информационная машина не только автоматизирует сбор инфор­ мации, печатая на одном легкообозримом бланке показания всех приборов, но и в значительной степени обрабатывает информацию. Она концентрирует внимание оператора лишь на тех параметрах, которые вышли за пределы нормы, вычисляет в ритме с процессом отдельные косвенные показатели. Это во многом облегчает труд опе­ ратора, уменьшает вероятность ошибок, обусловленных усталостью человека. Кроме того, информационная машина содействует повы­ шению эффективности управляемого процесса и помогает оператору

активно изучать производство.

Параметры, которые контролирует машина, можно разделить на две группы: первичные технологические параметры — температура, давление, расходы и т. п. и комплексные параметры — суммарные расходы, средние значения показателей за заданный интервал вре­ мени и др. Информационные вычислительные машины называют ма­ шинами централизованного контроля, так как их основная функция заключается в централизации контроля параметров процесса.

Вычислительные машины— советчики оператора (ВМ) выполня­ ют все основные функции информационных машин и, кроме того, дают рекомендации по управлению процессом. Чтобы машина мог­ ла давать эффективные советы по управлению процессом, ей прежде всего необходима информация о различных изменениях, происхо­ дящих в ходе работы объекта управления. Эти сведения сообщает информационная машина. Поэтому целесообразно сочетать в одной установке выполнение информационных и рекомендательных функ­

ций.

В схеме системы управления с использованием машины — со­ ветчика оператора (рис. Х.2) много общего с предыдущей. Перемен­ ные величины измеряются при помощи первичных приборов и вво­ дятся в машину, которая их обрабатывает и регистрирует и инфор­ мирует оператора в удобной форме, т. е. здесь полностью повторя­ ется функция информационной машины. Дополнительно машине со­ общается характеристика оптимального режима процесса. Такую

181

характеристику называют критерием оптимального управления.

В машину также нужно ввести инструкцию, программу действия, говорящую о том, каким образом, располагая полученной инфор­ мацией о процессе и зная критерий управления, найти те советы и рекомендации, которые обеспечат оптимальный режим процесса. Эта инструкция или программа соответствует рассуждениям и вы­ числениям, которые должен был бы произвести сам оператор при отсутствии машины-советчика. Такая инструкция, выраженная на языке математических формул и логических .условий, называется алгоритмом управления. Алгоритм управления представляет собой последовательность арифметических и логических операций, кото­ рые должны быть выполнены машиной над вводимой в нее информа­ цией, полученной в результате измерений и промежуточных вычис­ лений, для определения управляющих воздействий, обеспечива­ ющих оптимизацию процесса.

Таким образом, в машину-советчик вводят следующие данные: измерения, определяющие состояние процесса; характеристику вы­ пускаемого продукта; программу производства и ограничения, на­ ложенные на процесс; критерий оптимальности; алгоритм управ­ ления. Из машины получают следующие данные: информацию о процессе; рекомендации по управлению, обеспечивающие оптими­ зацию процесса. Машины-советчики помогают находить и поддер­ живать оптимальный режим. Поэтому такие машины называют

машинами оперативного управления (или оперативно-диспетчерского управления).

Управляющие воздействия, вырабатываемые машиной-советчи- ком, можно непосредственно приложить к управляющим органам, минуя оператора, т. е. перейти к управляющим машинам. Но это не всегда целесообразно делать. Во-первых, для очень сложных про­ цессов часто не удается разработать полный алгоритм управления, охватывающий все взаимосвязанные участки технологического про­ цесса. В таких случаях алгоритм состоит из отдельных различных частей, а вырабатываемые машиной решения не представляют собой непосредственно управляющих воздействий. Машина выдает со­ веты оператору по управлению процессами. Оператор учитывает наряду с советами машины информацию о процессе, а также свой опыт по управлению процессом. На этой основе он принимает окон­ чательное решение и соответствующим образом-воздействует на уп­ равляющие органы. Во-вторых, в ряде случаев измерение некоторых переменных величин, характеризующих протекание процесса, труд­ но автоматизировать.

Наиболее совершенным методом использования вычислитель­ ных машин для управления производственными процессами являет­ ся введение машин в контур управления, при этом процесс управ­ ления полностью автоматизируется, а роль обслуживающего персона­ ла сводится к наблюдению за системой и всеми техническими сред­ ствами. Применение управляющих вычислительных машин (УВМ)

исключает возможность ошибок, вносимых оператором. Основное

182

отличие этой машины от машины-советчика состоит в том, что управляющие воздействия, вырабатываемые этой машиной, подают­ ся на управляющие органы непосредственно, а не через оператора (рис. Х.З). Управляющие вычислительные машины выполняют так­ же функции информационных машин и машин-советчиков. Допол­ нительные задачи, которые приходится решать управляющей маши­ не, следующие: выработка сигналов непосредственного управления, формируемых на основе общих решений по оптимизации процесса

П о к а з а т е л и ,

Рис. Х.З. Функциональная схема системы управления с управляю­ щей вычислительной машиной

и подаваемых на регуляторы или исполнительные механизмы; контроль правильности полученных решений.

Управляющие машины могут выполнять следующие функции: определение и поддержание оптимального режима; уточнение и корректировка алгоритма управления на основе

предшествующей деятельности системы; определение рациональных моментов времени для переключения

отдельных агрегатов с одного режима на другой и т. п.; управление пуском и остановкой агрегатов, а также процессом

при недопустимых нарушениях технологического режима; сигнализация и регистрация параметров процесса, отклонив­

шихся от допустимых значений;

183

регистрация значений любых параметров, характеризующих ход технологического процесса;

расчет и регистрация текущих и усредненных технологических и экономических показателей;

выработка рекомендаций по оптимизации административного управления производством;

текущее планирование; текущий и итоговый учет продукции, сырья, энергии, труда и

др.; периодическая калибровка измерительных приборов, автомати­

ческих анализаторов состава и другой аппаратуры;

Рис. Х.4. Блок-схема управляющей вычислительной машины

контроль правильности выработанных решений, включая кон­ троль исправности самой управляющей вычислительной машины и всей системы сбора информации.

В целях ознакомления в общих чертах с управляющей вычисли­ тельной машиной рассмотрим ее блок-схему (рис. Х.4). Параметры процесса после преобразователей в форме электрического напря­ жения поступают на коммутатор каналов КК. Число измеряемых параметров может достигать 1500. Коммутатор КК подсоединяет к вычислительной машине один за другим опрашиваемые преобра­ зователи. Иногда применяют не только последовательный, но и про­ граммный опрос преобразователей, при этом частота снятия пока­ заний бывает различной. Сигнал от преобразователя после коммута­ тора вводится на блок обработки аналоговых сигналов ОА, кото­ рый усиливает сигналы и подает их на аналого-цифровой преоб­ разователь АЦ, преобразующий аналоговый сигнал в цифровой. Данная машина имеет развитую вычислительную часть, которая работает по принципу программно-управляющих машин. Програм­ ма вычислений, представляющая собой алгоритм управления, вво­ дится через входное устройство ВхУ и хранится в оперативном запо­ минающем устройстве ОЗУ.

184

Команды, составляющие программу, представляют собой зако­ дированное указание о той элементарной операции, которую сле­ дует выполнить над двумя числами. Кроме того, в командах содер­ жатся адреса тех ячеек ОЗУ, где хранятся числа, над которыми бу­ дет произведена элементарная операция, а также адрес ячейки, ку­ да следует направить результат. Команды последовательно одна за другой извлекаются из ОЗУ и направляются в устройство управ­ ления УУ, которое расшифровывает команду и обеспечивает ее вы­ полнение.

Управляющие машины имеют развитые запоминающие устрой­ ства: кроме оперативной памяти большой емкости, также долго­ временное запоминающее устройство ДЗУ. В нем хранится инфор­ мация, не изменяющаяся в процессе работы машины, а записанная один раз на длительный срок. ДЗУ обладает высокой надежностью и обеспечивает время выборки чисел, соответствующее скорости работы арифметического устройства АУ. Большая емкость памяти позволяет управляющим машинам учитывать при вычислениях не только разнообразную текущую информацию об объекте, но и пред­ шествующее состояние управляемого объекта. Способность всесто­ ронне учитывать предысторию процесса •— принципиальное отли­ чие управляющих вычислительных машин от обычных средств регу­ лирования. Машина может запоминать не только предыдущее со­ стояние процесса, но и то, как он управлялся в различных ситуаци­ ях и какова была его эффективность при этих управлениях.

При работе машины в режиме советчика оперативный ввод ин­ формаций может осуществляться от преобразователей или операто­ ром О через пульт управления ПУ.

Информация, вырабатываемая в машине, выводится из нее при помощи выходного устройства ВыхУ, которое может состоять из различных блоков: автоматической печатающей машины; пер­ форатора, кодирующего информацию на перфокарту или перфолен­ ты; световых табло или мнемосхем. Все эти блоки выходного ус­ тройства служат не только для выдачи оператору советов по уп­ равлению, но и для регистрации информации об объекте. Посколь­ ку информация стекается в машину по различным каналам, в вычи­ слительной машине имеется блок прерывания, который прерывает

Выработка сигналов непосредственного управления, подача их на регуляторы или исполнительные механизмы, а также контроль правильности полученных решений выполняют следующие блоки: блок обработки цифровой информации ОЦ, преобразователь циф­ ровых сигналов в аналоговые ЦА и устройство контроля исправно­ сти машины КИ. Блок обработки цифровой информации декодирует управляющие воздействия, при необходимости накапливает их и на­ правляет по соответствующим адресам. Устройство КИ автомати­ чески проверяет исправность основных узлов машины.

185