Файл: Основы автоматизации для металлургов..pdf

Сателлитная ЭВМ оснащена многоканальными входными и вы­ ходными устройствами в соответствии с требованиями отдельных систем управления.

Связь с центральной ЭВМ осуществляется с помощью стан­ дартных каналов передачи. При больших расстояниях используются устройства для передачи данных. Каждый сателлит может рабо­

Устройства для связи управляющих ЭВМ с производственным процессом можно разделить на входные и выходные, через которые передается аналоговая и цифровая информация. Эти устройства позволяют осуществить двустороннее соединение между ЭВМ и управляемым объектом. Другие устройства, такие как устройство выдачи на электроннолучевую трубку, координатный самописец, пульт управления, печатающее устройство, связывают ЭВМ и опе­ ратора.

Для ввода информации с объекта используются датчики. Так,

система входов и выходов должна быть очень гибкой как по коли­ честву устройств, так и по их типам.

Разработка специализированных устройств для каждого кон­ кретного объекта экономически невыгодна. В связи с этим были созданы агрегатные системы устройств, которые позволяют не только учесть специфику управляемого объекта, но в случае воз­ никновения необходимости и расширить функции системы.

Ввод и вывод информации может управляться программой или

ские величины в пропорциональный электрический сигнал. Этот сигнал нужно преобразовать в цифровую форму, пригодную для

272

Если требуется осуществлять измерение нескольких входов, то, кроме аналого-цифрового преобразователя необходимо иметь блок переключения, который обеспечивает распределение времени ра­ боты преобразователями между отдельными входами. Блок пере­ ключения может быть сконструирован на базе самых различных элементов — от интегральных схем до релейных элементов. Блок

Скорость переключения релейных блоков переключения колеб­ лется в пределах 40—100 входных каналов в секунду. Эти блоки могут быть использованы для преобразования сигналов низкого

в аналого-цифровой преобразователь.

Аналого-цифровой преобразователь преобразует аналоговый сигнал в двоичное число с разрядностью 12—24 бит.

Аналого-цифровым преобразователем управляет блок управле­ ния. После выбора входа и установки буферного запоминающего устройства в нуль аналоговый сигнал преобразуется в цифровой и передается в буферное запоминающее устройство. По окончании преобразования содержимое буферного запоминающего устройства

данные от цифровых датчиков, сигналы включения и выключения, аварийные сигналы, и др.

Цифровые входы соединены в группы (например, 12, 16, 24 канала). Каждой группе соответствует один входной адрес. Обычно группа имеет буферное запоминающее устройство для хранения

Наиболее простым типом такого датчика являются периодические временные импульсы, которые вызывают прерывание работы ЭВМ. Источником этих импульсов может быть мультивибратор или электросеть.

Ф у н к ц и и Э В М по в в о д у и о б р а б о т к е в х о д н о й и н ­ ф о р м а ц и и . Если обобщить работу ЭВМ по вводу, то ЭВМ управляет работой блоков переключения, аналого-цифровых пре­ образователей, цифровых датчиков, изменяет последовательность сбора данных. Далее она осуществляет тарировку аналого-цифро­ вых преобразователей путем измерения эталонных напряжений, осуществляет фильтрацию помех и интегрирование сигнала ЭВМ,

данных, контролирует отклонение параметров от заданных значе­ ний, определяет ошибки и отбрасывает ошибочные данные, прово­ дит логический анализ данных и принимает логические решения, компонует данные в массивы, формирует данные для записи во внешние запоминающие устройства, на магнитную ленту или пер­ фоленту.

ЭВМ управляет работой выходных устройств, через которые оператор получает информацию о процессе (устройства вывода на электроннолучевую трубку, световые табло, координатный

щих воздействий в аналоговые регуляторы, для связи с аналоговой ЭВМ и для прямого цифрового управления. Один из методов вы­ вода аналоговых сигналов состоит в том, что каждый выходной канал соединен через цифро-аналоговый преобразователь с опре­ деленной ячейкой запоминающего устройства. Слово длиной 10— 12 бит преобразуется цифро-аналоговым преобразователем в вы­ ходной ток, который преобразуется усилителем в выходное напря­ жение. Описанная система обладает высокой точностью (0,1%), не­ достатком ее является высокая стоимость.

другой метод, при котором на каждом выходе имеется интегри­ рующий усилитель.

Блок управления, работающий с прямым доступом к оператив­ ному накопителю, подсоединяет последовательно к цифро-анало­ говому преобразователю соответствующие ячейки ферритовой памяти, где накапливаются значения переменных, соответствующие отдельным выходам. Блок управления управляет одновременно переключателем, включающим соответствующий выходной канал. Выход преобразователя подается через переключатель на вход ин­ тегрирующего усилителя соответствующего канала. Блок управле­ ния таким путем циклично присоединяет отдельные выходные ка­ налы и обеспечивает напряжение в них, соответствующее требуе­

из оперативного накопителя ЭВМ в соответствии с программой управления и передается в буферное запоминающее устройство. Затем она преобразуется в сигналы.

Цифровые выходы могут быть выполнены на релейных или полу­ проводниковых схемах.

Полупроводниковые контуры являются более быстродействую­ щими и имеют практически неограниченный срок службы. Релей-

274

ные контуры являются более стойкими против перегрузок и корот­ ких замыканий. Срок службы релейных контуров и вибрационных реле составляет 3—5 • 10б замыканий.

3. АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ

Основная проблема использования ЭВМ в металлургии заклю­ чается в том, что отсутствует совершенное описание технологиче­ ских процессов, которое можно было бы использовать для созда­ ния систем автоматического управления.

Для управления процессом необходимо знать точный алгоритм управления, т. е. совокупность правил, по которым необходимо вести процесс для достижения заданной цели. Чтобы можно было

Математической моделью называют комплекс математических выражений, которые качественно описывают определенную физи­ ческую систему. В простых системах описание представлено одним уравнением, решение которого не представляет трудностей. Мате­ матические модели металлургических процессов состоят, как пра­ вило, из сложных зависимостей между целым рядом входных и вы­ ходных величин. Эти зависимости усложняются далее многими ограничениями, обусловленными свойствами технологического про­ цесса.

Для металлургии характерны два вида процессов: дискретно-

Очевидно, что вид производства будет влиять и на структуру мо­ дели.

А н а л и т и ч е с к а я м о д е л ь является точным описанием процесса с чисто теоретической точки зрения, основанным на из­ вестных физических и химических законах. Построение аналити­ ческой модели производится в две стадии.

Сначала составляют комплекс всех зависимостей для данного процесса. Таким образом создают структурную модель, которая справедлива для всех подобных процессов. На следующей стадии следует определить параметры уравнений на основании конструк­ тивных и технологических данных. Таким путем получают модель для рассматриваемой системы.

Имеется ряд типичных структурных моделей, некоторые из них будут описаны более подробно.

А. Составление уравнения материального или энергетического равновесия. При этом исходят из закона о сохранении материи или из закона о сохранении энергии. Это уравнение справедливо для замкнутой системы, в которой материя не превращается в энергию, и наоборот. Если аккумулирование материи или энергии в системе