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

При включении контура управления без участия человека воз­ можны два варианта структуры управления: «двухъярусная» и «одноярусная». При первом варианте в системе управления имеют­ ся регуляторы, стабилизирующие те или иные параметры. Управля­ ющие воздействия, вырабатываемые УВМ, представляют собой задания этим регуляторам. В одноярусной системе управления отсутствуют регуляторы, функции которых перешли к машине. Управляющие воздействия, вырабатываемые машиной, поступают непосредственно на исполнительные механизмы.

Целесообразно применять вычислительные машины на объектах, обладающих высокой степенью насыщенности измерительной, ре­ гулирующей и регистрирующей аппаратурой. Непрерывный харак­ тер технологического процесса облегчает задачу автоматизации управления с использованием вычислительной техники.

Применение вычислительных машин для производства круп­ ного масштаба при относительно высокой стоимости получаемой про­ дукции позволяет иметь большой экономический эффект, что сни­ жает срок окупаемости капитальных затрат, связанных с автомати­ зацией. Наконец, наиболее выгодно применять управляющие вычис­ лительные машины для сложных технологических схем, где на ка­ чество получаемой продукции влияет очень большое число разно­ родных факторов.

§ Х.2. ФОРМАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ

Системы управления производственными процессами становятся все более совершенными и сложными, поэтому к разработке и обслу­ живанию этих систем и к созданию соответствующих алгоритмов управления привлекаются специалисты разных профилей. Чтобы каждый из этих специалистов мог понять другого и воспользовать­ ся результатами его исследований, необходимы точные описания тех функций, которые каждый из этих специалистов закладывает в создаваемую систему управления, и тех алгоритмов, которые дол­ жны реализоваться на этой системе. Обычный разговорный язык не пригоден для получения названных описаний. Адекватное описа­ ние сложного алгоритма управления можно дать только на форма­ лизованном языке. В том случае, когда для управления производ­ ственным процессом применяют управляющую вычислительную си­ стему (УВС), формализованное описание достаточно ввести в ее па­ мять. УВС протранслирует это описание и будет управлять про­ цессом в соответствии с заданным ей алгоритмом. Однако не всякий формализованный язык пригоден для описания алгоритмов управ­ ления производственными процессами. Это объясняется тем, что любой производственный процесс обладает важной особенностью: он является параллельным процессом, т. е. в любой момент он со­ стоит из нескольких элементарных процессов, протекающих в реальном масштабе времени. Алгоритмические же языки типа

186

АЛГОЛ-60 и ФОРТРАН предназначены для описания последова­ тельных процессов, не связанных с реальным масштабом^ времени. Именно это несоответствие послужило основной причиной для раз­

работки алгоритмического языка ФОРМАЛ.

На языке ФОРМАЛ можно дать адекватное формализованное описание любого алгоритма управления производственными про­ цессами, пригодное для реализации его на управляющей вычисли­ тельной системе. Такое описание называется ФОРМАЛ-алгоритмом. Для написания ФОРМАЛ-алгоритма нет необходимости знать тон­ кости программирования или уметь работать на электронных маши­ нах: достаточно знать основные конструкции языка ФОРМАЛ, все детали и особенности процесса, подлежащего алгоритмизации. Благодаря этому появляется возможность рационального разделе­ ния труда в области алгоритмизации производственных процессов. Технологи или специалисты по автоматике могут писать ФОРМАЛалгоритм независимо от программистов и специалистов по вычисли­ тельной технике, исходя только из сущности рассматриваемого

производственного процесса.

Готовый ФОРМАЛ-алгоритм передают программистам для реали­ зации его в кодах УВС. При реализации ФОРМАЛ-алгоритма в ко­ дах УВС программистам нет необходимости знать детали техноло­ гии или организации производства. Отпадает и необходимость в кон­ сультациях с авторами ФОРМАЛ-алгоритма: правильно написан-

.ный ФОРМАЛ-алгоритм содержит всю необходимую для програм­ мирования информацию, является достаточно компактным, а также

легко и однозначно читаемым.

Язык ФОРМАЛ построен на основе междунардного алгоритми­ ческого языка АЛГОЛ-60 и целиком включает в себя последний. Изучение основных характерных конструкций языка ФОРМАЛ не представляет особых затруднений: простейшие из них близки к обыч­

чина и до выполнения рассматриваемого оператора, после выпол­ нения этого оператора и примет значение, равное показанию преобра­ зователя 5117. Опрос преобразователя КЦ88, преобразователя № 2763, измеряющего скорость, и преобразователя, измеряющего температуру в зоне спекания, можно осуществить, выполнив опе­

раторы:

Фраза (включить релейный исполнительный орган (эффектор) РЦ5) на языке ФОРМАЛ запишется следующим образом: (эф­ фектор ‘РЦ5’ : = 1; >. Читается: (эффектор РЦ5 присвоить 1 >. Чтобы выключить РД5, достаточно выполнить оператор

187

(эффектор ФЦ5’ : = 0;>.

Если требуется включить релейный эффектор РЦ5 не сразу, а через Тс, то следует выполнить оператор

(через 00 [Т] эффектор ‘РД5’ : = 1;).

Если бы требовалось выполнить то же самое через Гмин, то нуж­ но было бы воспользоваться оператором

(через 01 [Г] эффектор ‘РЦ5’ : = 1;>.

Вместо фразы (отдать команду, приказывающую шаговому исполнительному органу (эффектору) РМ7 отработать девять ша­ гов в прямом направлении) на языке ФОРМАЛ следует писать конструкцию

(эффектор ‘РМ7’ : = 9; >.

Если бы требовалось отработать пять шагов в противоположном направлении, то следовало бы воспользоваться конструкцией

(эффектор ‘РМ7’ : = — 5; >.

При работе с системами управления приходится давать сигналы и проверять наличие сигналов. Приказ (дать сигнал А) на языке ФОРМАЛ запишется в виде конструкции (дать [А]; >. Здесь А, написанное в квадратных скобках, является названием сигнала. Название сигнала может быть сложным, т. е. состоять из некоторого числа простых названий. Например, фраза (дать сигналы КЦ701 и КЦ702) запишется на языке ФОРМАЛ в виде конструкции, со­ держащей сложное название сигнала:

(дать [‘КЦ70Г А ‘КЦ702’];>.

Предписание (если существует сигнал А, то выполнить дей­ ствие Д1, иначе (если сигнала А нет) выполнить действие Д2> на языке ФОРМАЛ запишется в виде конструкции

(если [А] то Д1 иначе Д2;>.

Примером использования этой конструкции может служить, в частности, оператор

(если [‘КЦ70Г А ‘КЦ702’] то эффектор ‘ЭГ : = 1 иначе дать [‘Неисправность’ [;>.

Читается: (если существует сигнал КЦ701 и КЦ702, то эффек­ тору Э1 присвоить 1, иначе дать сигнал «Неисправность»).

Часто используют и предписания типа (если показание пре­ образователя КЦ501 меньше нормы Н501,то включить исполнитель­ ный орган ЭМ-3-К, в противном случае (т. е. если показание преоб­ разователя КЦ501 больше нормы Н501 или равно ей) определить величину X в результате опроса преобразователя КЦ502). На язы­ ке ФОРМАЛ оно запишется так:

(если []‘КЦ50Г ( Н501 то эффектор ‘ЭМ-3-К* : = 1 иначе X : = []‘КЦ502’;>.

188

Проделав несколько самостоятельных упражнений по примене­ нию рассмотренных конструкций, читатель без труда сможет вос­ принять однозначный смысл, заключенный в операторе

Можно убедиться, что если дать адекватное описание этого оператора в словесной форме, то оно получится длинным и не­ удобочитаемым.

ФОРМАЛ-алгоритмы отличаются большой компактностью. Дру­ гие конструкции позволяют сделать многие ФОРМАЛ-алгоритмы компактнее еще в несколько раз. В частности, если мы имеем ФОРМАЛ-алгоритм управления одной технологической линией, то, воспользовавшись так называемым оператором цикла, мы полу­ чим ФОРМАЛ-алгоритм, пригодный для управления любым числом N таких параллельных линий. Этот ФОРМАЛ-алгоритм будет в N раз компактнее ФОРМАЛ-алгоритма, предназначенного для уп­ равления теми же параллельными линиями, но не использующего упомянутый оператор цикла. Важной особенностью языка ФОРМАЛ является и то, что на нем можно описать произвольные циклы в ре­ альном масштабе времени.

Г Л А В А XI

ПОСТРОЕНИЕ СХЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

Современные схемы автоматизации технологических процессов включают, как правило, принципиальную схему контроля и регу­ лирования и принципиальную электрическую схему защиты, бло­ кировки и контроля. Эти схемы бывают неразрывно связаны между собой, а иногда представляют единую схему. Технологи, работа­ ющие на современных автоматизированных установках, должны эти схемы читать и при необходимости уметь вносить изменения в су­ ществующие проекты.

§ ХІ.1. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

Принципиальные схемы контроля и регулирования строят на основании существующей технологической схемы производственного процесса. На эту схему условными знаками наносят изображения преобразователей, вторичных приборов, регулирующих органов и т. п. На этом же чертеже показывают и все необходимые связи между соответствующими элементами автоматической схемы.

Для удобства пользования схемами условные обозначения эле­ ментов автоматики стандартизованы ГОСТ 3925—59. Отдельные условные обозначения из этого ГОСТа показаны в табл. ХІ.1—■ XI.4. Трубопроводы для жидкостей, газов и пара, применяемые в технологических схемах, также имеют условные обозначения в со­ ответствии с ГОСТ 3464—63. Для более детального указания ха­ рактера среды в трубопроводе к цифровому обозначению добавля­ ется буквенный индекс, например, вода чистая — 1 ч, пар перегре­ тый —2п, пар насыщенный — 2н и т. п. Если в схеме только один продукт, то допускается показывать его одной сплошной линией.

Принципиальные схемы для больших и сложных агрегатов обыч­ но составляют раздельно: для устройств автоматического регулиро­ вания и дистанционного управления и для устройств теплотехни­ ческого контроля и технологической сигнализации. Устройства ав­ томатического управления и защиты отражают в одной из этих схем.

Внижней части принципиальной схемы изображают приборы

иаппаратуру, которые монтируют на щитах и пультах управления. Щиты и пульты управления условно изображают прямыми линиями,

которые располагают в следующей последовательности (сверху вниз):

190

линии приборов и аппаратуры местного действия; линии оперативных щитов и оперативных пультов;

линии дополнительных и центральных щитов (диспетчерские щиты, щиты общих измерений и т. п.).

191