Сигналов управления

Средства обработки информации и формирования

Технические средства обработки информации и формирования сигналов управления, называемые иногда устройствами центральной части системы ГСП, предназначены для осуществления всех алгоритмов регулирования и управления — от простейших режимов автоматического регулирования, т. е. стабилизации отдельных параметров, до автоматизации управления крупными и сложными установками и предприятиями в целом.

По кругу решаемых задач данные устройства подразделяются на три уровня: средства местного контроля и регулирования; средства централизованного контроля и регулирования; средства автоматизации управления.

Между уровнями осуществлен принцип иерархии: устройства нижних уровней решают задачи функционально более простые, чем устройства верхних уровней. Устройства верхних уровней формируют уставки, изменяют алгоритмы работы устройств нижних уровней и соединяются с объектом управления и устройствами нижних уровней с помощью устройств промежуточных уровней.

На каждом уровне рассматриваемых технических средств находятся несколько функционально аналогичных устройств или совокупностей устройств, объединяемых в комплексы. Комплексы устройств различаются по областям применения, принципу действия и конструктивному исполнению. Ниже рассматриваются основные характеристики и номенклатура ТС каждого из указанных уровней.

Средства местного контроля и регулирования. Технические средства этого уровня предназначены для создания автоматического контроля и регулирования отдельных технологических параметров различных объектов — котельных агрегатов, промышленных печей, ректификационных колонн, смесительных агрегатов и т. п. Обычно они получают сигнал от измерительных преобразователей и воздействуют на управляемый объект через внешнее исполнительное устройство.

Средства местного контроля и регулирования включают в себя комплексы средств автоматизации, регуляторы прямого действия, приборы вторичные показывающие, вторичные регулирующие, вторичные регистрирующие. Последние включают в себя потенциометры, мосты, миллиамперметры, вольтметры, а также вторичные приборы дифференциально-трансформаторной системы.

Средства данной группы зачастую выполняют одновременно функции индикации и регистрации значения контролируемой величины, сигнализации о достижении контролируемой величиной одного или нескольких заданных значений и позиционного регулирования, одноконтурного регулирования отдельных параметров по П -, ПИ - или ПИД-законам.

Особой разновидностью средств местного контроля и регулирования являются регуляторы без использования вспомогательной энергии (регуляторы прямого действия). В них конструктивно объединены измерительный преобразователь, устройство формирования управляющего воздействия и исполнительный механизм с регулирующим органом. Приборостроением выпускается широкая номенклатура регуляторов прямого действия: температуры – около 50 типов, давления и перепада давления – более 20 типов, расхода и уровня – около 10 типов, выпускаются регуляторы и других параметров.

Средства местного контроля и регулирования подразделяются на универсальные и специализированные. Входными сигналами универсальных устройств являются унифицированные сигналы связи ГСП. Входными сигналами специализированных устройств являются естественные сигналы, поэтому они используются для индикации, регистрации, сигнализации и регулирования вполне определенных физических величин, В настоящее время группа приборов местного контроля и регулирования достаточно многочисленна. Так, например, подгруппа показывающих приборов включает 244 типа, подгруппа регистрирующих и регулирующих приборов (не входящих в агрегатные комплексы) составляет более 150 типов.

При контроле величин, когда требуется повышенная точность и наличие графика изменения контролируемой величины на диаграммной ленте, необходимы регистрирующие приборы. Применение их существенно улучшает качество ведения процессов, повышает эффективность восприятия показаний и обеспечивает фиксацию информации. Широкое применение для этих целей находит унифицированный комплекс вторичных приборов серии КС с расширенными функциями.

Приборы серии КС позволяют выполнять следующие функции:

измерение и регистрацию «естественных» электрических сигналов, поступающих от датчиков температуры, давления, расхода и др.; измерение и регистрацию унифицированных сигналов датчиков; регулирование позиционное, пропорциональное изодромное с электрическими и с пневматическими сигналами связи; преобразование и нормирование сигналов датчиков для связи с различными блоками ГСП и системами централизованного контроля.

Показывающие и самопищущие приборы серии КС позволяют выполнять функции:

1) измерения и регистрации электрических величин (ток, напряжение), теплоэнергетических величин (термо-ЭДС, сопротивление, тензосопротивление, расход, уровень, давление), унифицированных сигналов ГСП;

2) автоматическое регулирование позиционное, пропорциональное, изодромное и др.;

3) выдачу электрических и пневматических выходных данных.

Средства централизованного контроля и регулирования. Средства централизованного контроля и регулирования предназначены для построения АСУ крупными технологическими агрегатами, установками и производствами. В системах автоматизации таких объектов, как правило, требуется реализовать многоконтурное, взаимосвязанное или каскадное регулирование, косвенные измерения, оптимизацию регулирования, многоступенчатые защиты и логические операции при пуске и останове объекта или перестройке алгоритма регулирования.

Современные средства централизованного контроля и регулирования строятся в виде агрегатных комплексов блоков и устройств, позволяющих создавать различные АСУ ТП для широкого класса объектов.

Для построения сравнительно несложных аналоговых систем контроля и регулирования с развитыми функциями одноконтурного и каскадного регулирования серийно выпускается комплекс регулирующих и функциональных пневматических приборов «Старт», входящих в систему АК пневматических средств контроля и регулирования. В состав комплекса «Старт» входит ряд приборов, которые подразделяются на следующие функциональные группы:

· регулирующие устройства (16 типов), в том числе позиционные регуляторы (два типа), пропорциональные регуляторы (два типа), ПИ-регуляторы (восемь типов), ПИД-регуляторы (два типа), устройства прямого и обратного предварения (два типа);

· функциональные логические и алгебраические устройства (11 типов);

управляющие устройства (два типа);

· приборы контроля, показывающие и регистрирующие (12 типов).

Для связи между всеми приборами системы используется унифицированный пневматический сигнал 20...100 кПа.

Для построения более сложных аналого-дискретных систем централизованного контроля и регулирования с числом параметров до нескольких сотен предназначен агрегатный функционально-аппаратурный комплекс «Центр». Комплекс создан на основе типизации функций контроля и регулирования в АСУ ТП с непрерывным характером процессов, для которых высокое быстродействие не является обязательным, и предъявляются повышенные требования к пожаро - и взрывобезопасности, надёжности в условиях длительной эксплуатации, простоте обслуживания. Аппаратура выполнена на принципе блочного агрегатирования приборов системы «Старт» и повышения степени централизации при контроле и регистрации параметров. Каждая блочная единица комплекса является функционально законченной частью АСУ ТП на определенную группу параметров (10, 20, 40, 60). Это позволяет при проектировании, внедрении и эксплуатации АСУ ТП оперировать не отдельными приборами, а укрупненными функциональными блоками.

Дальнейшим развитием комплексов приборов «Старт» и «Центр» является разрабатываемый в настоящее время АК пневматических средств контроля в регулирования АСКР-П.

Для построения систем управления циклическими процессами разработана пневматическая агрегатно-модульная система пневматических средств дискретной автоматики «Цикл». Модули системы «Цикл» обеспечивают выполнение логических функций, в том числе функций памяти и некоторых счетных операций, а также позволяют реализовать циклическое программное управление.

Системы автоматизации на средствах пневмоавтоматики имеют ограниченное применение в связи с недостаточными быстродействием и дистанционностью (до 300 м) передачи сигнала и рядом других особенностей.

Более универсальными являются системы с электрическими сигналами связи. В состав систем АК электрических аналоговых средств контроля и регулирования входят три агрегатных комплекса: «Каскад», АКЭСР, АСКР-ЭЦ.

Из этих систем АК наибольшее распространение получили средства транзисторного электрического унифицированного комплекса приборов автоматического регулирования с сигналом связи постоянного тока «Каскад». В состав комплекса входят следующие устройства: регулирующие приборы (три типа), в том числе аналоговый и импульсный ПИД-регуляторы; приборы алгебраических операций (четыре типа); приборы динамических преобразований (два типа); приборы нелинейных и логических операций (два типа); приборы контроля и индикации (один тип); задающие устройства (два типа), приборы ручного управления (два типа); усилители мощности (пять типов); вспомогательные приборы (три типа).

Приборы комплекса «Каскад» имеют блочно-модульную конструкцию, являются конструктивно законченными единицами и могут применяться как самостоятельные изделия. Они состоят из взаимозаменяемых модулей, имеющих нормализованные габариты.

Унифицированные токовые сигналы 0...5 мА и 0…20 мА используются для дистанционной связи с измерительными преобразователями. Для связи между приборами используются токовый сигнал 0... 5 мА и внутренний сигнал постоянного напряжения 0...2,5 В. Дистанционная связь с исполнительными устройствами и с усилителями мощности осуществляется с помощью токового сигнала 0...5 мА и дискретного сигнала постоянного напряжения 0 и + 24 В.

Использование в АК «Каскад» токового сигнала связи обеспечивает высокую помехозащищенность при эксплуатации в промышленных условиях и высокую точность при передаче сигнала на расстояние до З км.

Дальнейшим развитием систем аналоговых средств контроля и регулирования с сигналом связи постоянного тока является комплекс электрических средств контроля и регулирования на интегральных микросхемах — АКЭСР. Конструктивно все изделия АКЭСР изготовляются в виде самостоятельных блоков. Каждый блок содержит от 4 до 12 модулей. В целом все устройства АКЭСР обеспечиваются 25 разновидностями модулей.

Основной элементной базой функциональных модулей являются большие интегральные схемы. Применение микроинтегральных схем позволяет достичь высокой надёжности, Вероятность безотказной работы большинства изделий АКЭСР за 2000 ч составляет 0,96...0,98. В АКЭСР использована система сигналов связи «ток - напряжение», представляющая собой ряд унифицированных сигналов связи (0...5, 0..20, 4...20 мА и 0...10 В постоянного тока). Приборы комплекса выпускаются в двух исполнениях: приборном и шкафном.

Приборное исполнение предназначено для щитового монтажа. Приборы шкафного исполнения изготовляются полностью на базовых конструкциях УТК и предназначены для установки в шкафах, пультах и стойках.

Комплекс АСКР-ЭИ, представляет собой совокупность унифицированных блоков, приборов и типовых установок, предназначенных для непрерывного и циклического контроля и многоканального регулирования технологических параметров, информацию о которых наиболее целесообразно обрабатывать в аналоговой форме, а представление информации оператору осуществлять как в цифровой, так и в аналоговой форме. Особенностями комплекса являются широкая номенклатура средств связи с оператором, возможность комплексной автоматизации «простых» (до 64 контролируемых параметров) объектов на основе сравнительно дешевой и высоконадежной аппаратуры, а также возможность гибкого видоизменения структур систем автоматизации применительно к специфике управляемого объекта.

Все средства комплекса АСКР-ЭЦ построены на единой элементной базе, содержащей семь серий интегральных микросхем общего применения, в пять типов микросхем частного применения.

Для построения автоматизированных систем управления агрегатами, установками и технологическими процессами на предприятиях с непрерывным и непрерывно-дискретным характером производства в различных отраслях промышленности спроектирован комплекс технических средств локальных информационно-управляющих систем (КТС ЛИУС). Комплекс предназначен для централизованного контроля процессов с числом контролируемых параметров от 64 до 128 (шаг дискретизации 8, 16, 32) и управления ими. Комплекс в основном ориентирован на работу с непрерывными частотными датчиками, хотя допускает возможность обработки информации, поступающей от датчиков напряжения и тока (в унифицированных пределах).

Средства КТС ЛИУС позволяют строить АСУ ТП, которые по информационным объёмам и типам решаемых задач не требуют применения управляющих вычислительных машин или имеют их на высшем уровне иерархии. В последнем случае средства КТС ЛИУС используются для реализации систем управления, которые автономно выполняют функции контроля, управления и обмениваются информацией с вычислительными комплексами АСВТ-М (М-6000).

Совместно с изделиями КТС ЛИУС могут применяться другие устройства ГСП. Для этого входные в выходные сигналы устройств КТС ЛИУС имеют параметры, обеспечивающие информационную совместимость с электрическими и пневматическими изделиями ГСП. Обмен информацией между блоками КТС ЛИУС обеспечивается единым интерфейсом ЕИ 1.

В составе КТС ЛИУС предусмотрены следующие устройства:

средства преобразования сигналов (из одного вида в другой, нормализация позиционны сигналов, сравнение частотных сигналов); средства ввода — вывода информации; средства обработки, хранения и обмена информацией; средства представления информации; комбинированные средства обработки информации; комплексы централизованного контроля, первичной обработки информации и регулирования; источники питания.

Конструктивной базой КТС ЛИУС является комплекс унифицированных типовых конструкций (УТК).

Средства автоматизации управления. Автоматизация управления промышленными предприятиями, современными высокопроизводительными интенсивными процессами и агрегатами становится эффективной при использовании вычислительной техники. Для этой цели выпускается ряд комплексных средств, предназначенных для построения систем управления объектами на основе анализа поступающей информации о большом числе физических величин и технологических параметров, характеризующих состояние и поведение этих объектов, т. е. на основе анализа большого потока информации, необходимой для принятия оптимального решения.

Агрегатный комплекс АСВТ-М включает в себя набор процессоров различной производительности, системные периферийные устройства, широкий набор устройств связи с объектом и систему программного обеспечения. Обобщенная структурная схема комплекса приведена на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Структура агрегатного комплекса средств автоматизации

управления АСВТ-М

На базе средств АСВТ-М создан ряд управляющих вычислительных комплексов (УВК): микропрограммный автомат М-6010, машина централизованного контроля М-40, информационный комплекс М-60, управляющие вычислительные комплексы М-400, М-6000, М-7000, перфорационный комплекс М-5010 и др.

Управляющие устройства М-6010 и М-40 составляют низшую степень иерархии АСВТ-М и являются микропрограммными процессорами с фиксированной программой. Они могут использоваться самостоятельно как машины централизованного контроля (управления) относительно простых объектов с постоянным набором задач, а также применяться в сочетании с комплексами М-6000 и М-400 в качестве подсистем сбора и обработки первичной информации и локального управления. Комплекс М-6010 в АСУ ТП находит применение для реализации алгоритмов непосредственного цифрового управления, для группового или индивидуального управления устройствами ввода - вывода в вычислительной системе.

В семейство М-40 кроме базовой модели входят машины централизованного контроля (МЦК) четырех модификаций: М-41, М-42, М-43, М44. В МЦК М-40 используется единый принцип связи между центральным устройством и внешними устройствами — интерфейс 2К, что позволяет использовать в составе М-40 внешние устройства УВК М-6000.

Информационно-управляющий вычислительный комплекс М-60 предназначен для создания иерархических информационных, информационно-управляющих в информационно-вычислительных комплексов, работающих в реальном масштабе времени для автоматизированных систем управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.

Модель М-60 состоит из двух основных частей: информационного комплекса (ИК) и управляющего комплекса (УК). Информационный комплекс выполняет сбор и обработку информации от датчиков общим количеством до 4096, сигнализацию об отклонениях до 512 параметров, контроль по вызову оператора на аналоговых приборах до 384 параметров одновременно; контроль по вызову на цифровых приборах до 120 параметров одновременно; периодическую и автоматическую регистрацию отклонившихся от нормы параметров. Управляющий комплекс модели М-60 предназначен для многоканального преобразования и обработки сигналов воздействия на исполнительные органы объекта по сигналам, поступающим из вычислительного комплекса и от оператора.

Для реализации более сложных законов управления, в том числе для выполнения супервизорного и прямого цифрового управления, решения оптимизационных задач и задач оперативного управления, в составе АСВТ-М имеются управляющие вычислительные комплексы М-6000/7000 и М-400. Машина М-6000/7000 предназначена в основном для управления отдельными технологическими объектами, а М-400 — для управления научными экспериментами и технологическими процессами, требующими высоких скоростей сбора и обработки данных.

Входящие в УВК М-6000 процессоры, на основе которых строятся системы, ориентированы на высокопроизводительную, но не сложную обработку технологической информации. По своей архитектуре, размерам и стоимости они соответствуют современным мини-ЭВМ.

Все устройства ввода - вывода, внешняя память, устройства печати, связи с оперативным персоналом, связи с управляемым объектом и т. д. подключаются к вычислительному комплексу через стандартный интерфейс 2К АСВТ-М.

В номенклатуру комплекса М-6000 входит большой набор модулей устройств ввода - вывода, позволяющий проектным путем компоновать автоматизированные системы управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности. В настоящее время для потребителей УВК М-6000 поставляется система программного обеспечения М-6000 АСВТ-М, ориентированная на применение перфоленты в качестве системного носителя.

УВК М-400 — это малая ЭВМ, обладающая большим быстродействием и большим объёмом внутренней памяти по сравнению с М-6000.

Дальнейшим развитием и совершенствованием вычислительной части комплекса М-6000 является комплекс М-7000, который позволяет рационально строить многопроцессорные системы. Комплекс М-7000 обеспечивает более высокую производительность, увеличение ёмкости главной памяти, развитие системных возможностей, повышение надёжности и улучшение эксплуатационных данных систем управления. Комплекс М-7000 полностью совместим с М-6000 по сопряжению ввода - вывода и по программному обеспечению. В качестве сопряжения ввода - вывода используется стандартный интерфейс 2К. Это означает, что все периферийные устройства, входящие в номенклатуру УВК М-6000, могут быть применены в системах, компануемых на базе М-7000. Технические характеристики комплекса М-7000 позволяют создавать высокопроизводительные моно- и мультипроцессорные вычислительные системы сбора и переработки информации, централизованного контроля (управления) технологических процессов в реальном масштабе времени. Вычислительный комплекс М-7000 рекомендуется для применения на верхних уровнях иерархических систем управления при компоновке низовых подсистем на базе М-6000.

Комплекс М-4030 АСВТ-М представляет собой дальнейшее развитие системы АСВТ и предназначен для использования в качестве высшего звена в иерархических многомашинных системах управления и в одномашинных системах (АСУП и ОАСУ) и относится к средствам для автоматизации организационно-экономического управления.

В совокупности с приборами и средствами автоматики других агрегатных комплексов ГСП комплекс М-4030 обеспечивает построение всевозможных вариантов автоматизированных систем управления для народного хозяйства. В результате ряда технических решений в М-4030 при сравнительно небольших затратах на оборудование достигнута средняя производительность 100 тыс. операций/с и суммарная пропускная способность каналов ввода - вывода 2 млн. байт/с.

Математическое обеспечение модели М-4030 включает в себя две операционные системы — ленточную и дисковую, тесты, библиотеки стандартных программ и пакеты прикладных программ различного назначения.

Страны – члены СЭВ приступили с 1978 г. к серийному выпуску комплекса средств вычислительной техники – международной системы малых ЭВМ (в сокращённой записи СМ ЭВМ), которая представляет собой агрегатную систему технических и программных средств вычислительной техники, нормативного методического и эксплуатационного обеспечения и стандартов, используемых в АСУ ТП, в системах автоматизации научных исследований и эксперимента, в системах автоматизации проектирования, а также выполнения небольших по объему научных и инженерных расчетов. В УВК СМ ЭВМ агрегатные модули выполняются в виде автономных, конструктивно законченных, комплектных блоков с автономным питанием и встроенной вентиляцией.

Вычислительные и управляющие комплексы СМ ЭВМ различного назначения строятся на базе процессоров, номенклатуры модулей памяти и других технических средств СМ ЭВМ.

Управляющие вычислительные комплексы СМ-1 и СМ-2 компануются по спецификации заказчика (пользователя) на базе процессоров СМ-1П и СМ-2П из агрегатных модулей как из номенклатуры СМ ЭВМ, так и (при необходимости) устройств связи с объектом из номенклатуры М-6000, М-7000 АСВТ-М. Эти комплексы имеют полную программную совместимость с УВК М-7000 и одностороннюю программную совместимость на уровне перемещаемых программ с системой М-6000, а также полную совместимость с УВК М-6000, М-7000 по интерфейсу ввода - вывода.

Комплексы СМ-1 и СМ-2 при малых габаритных размерах и сравнительно низкой стоимости обеспечивают высокую производительность, высокие эксплуатационные характеристики, возможность расширения системы команд, как стандартными наборами дополнительных команд, так и специальными командами.

На базе УВК СМ-1 и СМ-2 можно компоновать не только одно- или многоуровневые управляющие системы, но и многомашинные рассредоточенные УВК. Между различными УВК и терминальными устройствами можно передавать информацию по телефонным, телеграфным и специальным каналам связи. В комплексах предусмотрено сопряжение со средствами ЕС ЭВМ. Программное обеспечение УВК СМ-1 и СМ-2 построено по агрегатно-модульному принципу, гибкость которого позволяет компоновать программные системы в соответствии с требуемыми режимами работы и выполняемыми функциями для определенной конфигурации аппаратных средств.

Ввиду преемственности программного обеспечения с процессорами М-6000 и М-7000 любая системная программа, написанная для УВК М-6000 или М-7000, может быть без изменения выполнена на СМ-1 или СМ-2.

Второе направление СМ ЭВМ представляют УВК СМ-З и СМ-4, которые компануются на базе процессоров, обеспечивающих преемственность с М-400 АСВТ-М.

Широкий набор периферийных устройств и устройств связи с объектом, разрабатываемым в рамках СМ ЭВМ на основе базового комплекса СМ-З, позволяет компановать различные конфигурации УВК для многих областей применения, а именно:

· в системах управления технологическими процессами малой и средней сложности;

· в системах числового программного управления станками и оборудованием;

· на автоматизированных рабочих местах конструктора (технолога);

· в системах автоматизации научных исследований и эксперимента;

· в системах сбора, подготовки и предварительной обработки информации;

· в многомашинных вычислительных системах в качестве концентраторов и коммутаторов сообщений;

· в иерархических, децентрализованных управляющих структурах с микро-ЭВМ «Электроника-60» и другими, расположенными непосредственно у технологического оборудования.

Программное обеспечение УВК СМ-З и СМ-4 строится как универсальная, многоцелевая система, включающая в себя перфолентную и дисковую операционные системы, перфолентную и дисковую системы реального времени, средства программирования и отладки, средства проверки и тестирования оборудования, проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ.

Полная программная совместимость процессора СМ-3П с процессором УВК М-400 позволяет без каких-либо переделок использовать в СМ-З прикладные программы, разработанные пользователями УВК М-400.

Достижения в области технологии микроэлектроники, прогресс в повышении уровня интеграции полупроводниковых интегральных схем привели к созданию нового класса функциональных приборов, построенных на базе больших интегральных схем (БИС) — микропроцессоров. Микропроцессор (МП) - это функционально законченное устройство с фиксированным интерфейсом, построенное на одно- или многокристальных БИС, состоящее из арифметическо-логического устройства (АЛУ), внутренних регистров микропрограммного или жесткого управления, предназначенного для реализации заданной системы команд.

С появлением МП на БИС созданы микропроцессорные семейства БИС и микропроцессорные системы (МПС), а добавление к МП внешних блоков памяти и блоков ввода - вывода позволило реализовать новый класс миниатюрных вычислительных машин – микро-ЭВМ.

Микро-ЭВМ – это конструктивно завершённая МПС на БИС, оформленная в виде автономного прибора с собственным источником питания, интерфейсом, устройствами ввода - вывода и комплектом программного обеспечения. Характерными особенностями микро-ЭВМ являются: малая разрядность обрабатываемых слов (4, 8, 12, 16); узкий (слаборазвитый) интерфейс, состоящий не более чем из 34 линий и позволяющий вести обмен информацией с внешней средой; общий интерфейс для оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и внешних устройств (ВУ); отсутствие внешних устройств или их малое число; селекторный режим обмена информацией с внешними устройствами; однопрограммный режим работы; низкая стоимость; высокая надёжность и малые габаритные размеры.

Развитие микро-ЭВМ идет по двум основным направлениям:

первое – создание узкоспециализированных микро-ЭВМ; второе – создание микро-ЭВМ общего назначения для решения определенного класса задач.

В настоящее время у нас в стране выпускается ряд микро-ЭВМ, используемых при локальной автоматизации технологических процессов, в АСУ ТП и в автоматизированных системах более высоких уровней. Широкое применение нашли микро-ЭВМ типов «Электроника-60», ДЗ-28, «Искра-1256» и некоторые другие.

Появление микро-ЭВМ сразу же оказало большое влияние на структуру управляющих систем реального времени, предназначенных для сбора и регистрации данных, автоматического контроля и управления промышленным оборудованием и технологическими процессами. Наличие микро-ЭВМ позволяет перейти к созданию децентрализованных автоматизированных систем управления, которые строятся по иерархическому принципу. При этом микро-ЭВМ, реализующие функции локального управления, располагаются в непосредственной близости от объекта управления, а общее управление всей системой осуществляется центральной малой УВМ, которая контролирует состояние локальных микро-ЭВМ и вмешивается в управление в предаварийных и аварийных ситуациях. Локальные микро-ЭВМ работают независимо либо взаимосвязано друг с другом, осуществляют получение информации с датчиков, производят обработку поступившей информации, формируют и реализуют управляющие воздействия.

Одним из наиболее перспективных и первоочередных направлений использования микро-ЭВМ в АСУ ТП на предприятиях является локальное управление одним или несколькими контурами в многоконтурной системе управления.

Пример управления одним из технологических параметров поясняется схемой, приведенной на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Структурная схема простейшего контура автоматического

регулирования с использованием микро-ЭВМ

Датчик измеряет величину регулируемой переменной управляемого процесса и преобразует эту величину в электрический сигнал m, поступающий на вход регулятора. Регулятор определяет значение отклонения измеренного значения регулируемой переменной m от ее заданного значения r () и вырабатывает управляющий сигнал х, который усиливается и подаётся на исполнительный механизм. Последний реализует управляющее воздействие. Цель управления, как правило, заключается в том, чтобы выработать управляющее воздействие х, минимизирующее ошибку .

Использование аналогового регулятора обеспечивает достаточно точное непрерывное управляющее воздействие. Однако несколько таких регуляторов, установленных на технологическом оборудовании, не могут взаимодействовать между собой в вести себя как единое целое. Избавиться от этих недостатков можно с помощью микро-ЭВМ, включив её в цепь обратной связи контура регулирования и заменив ею конкретные средства, обведённые пунктирной линией (МП).

Программируемые средства микро-ЭВМ в контуре регулирования позволяют реализовать линейный (при необходимости взаимосвязанный, программный) закон управления и обеспечивают выполнение следующих операций:

· считывание заданного и измеренного значений регулируемой переменной;

· определение их разности;

· выработка управляющего воздействия в соответствии с заложенной программой;

· передача вычисленного значения х к цифроаналоговому преобразователю и далее на исполнительный механизм.

Использование микро-ЭВМ в контуре управления имеет ряд преимуществ по сравнению с использованием аналоговых регуляторов. Эти преимущества заключаются в том, что микро-ЭВМ одинаково хорошо работают как в линейных, так и нелинейных системах управления, не требуя, как это необходимо при использовании аналоговых регуляторов, дополнительной аппаратуры. Все вычисления производятся по машинным программам, которые могут быть при необходимости изменены.

Микро-ЭВМ может регулировать процесс при изменяющемся во времени задании (законе регулирования) также без подключения дополнительной аппаратуры, без вмешательства человека. При использовании микро-ЭВМ легко осуществляется изменение коэффициентов усиления контура регулирования, что требуется при реализации некоторых нелинейных законов регулирования. Включение в контур регулирования микро-ЭВМ позволяет организовать взаимодействие нескольких контуров между собой, которые ведут себя как единое целое, оптимизируя протекание процесса в целом. Контроль работы системы регулирования проводится микро-ЭВМ по программе, в состав которой входят тестовые и диагностические стандартные подпрограммы. И, наконец, передача цифровой информации в контуре управления осуществляется с меньшей вероятностью появления ошибок, чем при передаче аналогового сигнала.

В измерительной технике также налицо тенденция к переходу от аналоговых методов измерения к дискретным, что позволяет повысить точность измерений и снизить трудоемкость измерительных операций.

Применение МП позволит управлять достаточно сложной последовательностью измерительных операций, осуществлять автоматическое переключение диапазонов и режимов работы, осуществлять вычисление искомой величины по результатам косвенных измерений, усреднять результаты большого числа измерений, осуществлять температурную компенсацию показаний программируемым вводом требуемых поправок и т. п.

Наряду с традиционной цифровой индикацией результатов в приборах с МП могут использоваться вывод на печать, на самописец и графопостроитель, запись на промежуточный носитель информации и непосредственная передача измерительной информации в центральную ЭВМ.

В приборах с МП появляется возможность автоматической калибровки и диагностики, что повышает производительность измерений и увеличивает точность измерений.

Дата добавления: 2013-12-13