Прямое цифровое управление

АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняю­щим функции прямого (непосредственного) цифрового уп­равления (ПЦУ). Основное различие между системами уп­равления, рассмотренными выше, состоит в принципах ис­пользования вычислительного комплекса. В системе, ВК которой выполняет роль советчика оператора, не осущест­вляется прямое управление процессом от ЭВМ: задания по управлению вводятся оператором. Супервизорное управле­ние также не является прямым: уставки регуляторов зада­ются от ЭВМ, но команды на управляющие органы объекта поступают от регуляторов.

В АСУ ТП (рис. 2), вычисли­тельный комплекс которой работает в режиме прямого цифрового управления, сигналы, использу­емые для приведения в действие исполнительных механиз­мов, поступают непосредственно от ВК и соответствующие регуляторы вообще исключаются из системы (или исполь­зуются как резерв).

В принципе регуляторы можно рассматривать как ма­лые вычислительные машины, которые решают уравнение вида:

X_РО = К₀ + К₁ (δ + К₁ ∫ δdt + К₂ dδ/dt),

\где К₀, К₁, К₂ – параметры настройки регулятора; δ – параметр ошибки (δ = управляемая переменная – уставка). Наличие ошибки показывает, что для выведения процесса на заданную конт­рольную точку требуется перемещение регулирующего ор­гана.

Рис. 2 – АСУ ТП с вычислительным комплексом,

выполняющим функции прямого цифрового управления

Однако более сложные задачи управления технологическим процессом в целом часто тре­буют организации взаимосогласован­ного действия многих отдельных регуляторов.

Концепция ПЦУ позволяет заменить регуляторы с зада­ваемой уставкой АСУ ТП. Вместо того, чтобы рассчитывать уставки, требуемые для оптимальной работы при супервизорном управлении, ВК рассчитывает реальные зна­чения управляющих воздействий и передает соответствую­щие сигналы непосредственно на исполнительные механизмы регулирующих органов. Это делается для каждого кон­тура управления. Число контуров может составлять от единиц до нескольких сотен в зависимости от типа процесса и мощности ВК.

Для более глубокого понимания принципа действия АСУ ТП с ВК, работающим в режиме ПЦУ, рассмотрим рис. 2 один контур управления. Сигнал от дат­чика поступает в ВК и, после преобразования его в цифро­вую форму, понятную арифметическому устройству, вычис­ляется ошибка (отклонение регулируемой величины от ее значения), которая затем используется в алгоритме управ­ления данным контуром. Результаты вычислений получают­ся в цифровой форме и, в свою очередь, преобразуются выходным устройством в сигнал, воздействующий на исполнительный механизм регулирующего органа. Таким образом, контур управления контролируется и регулируется непос­редственно ВК, который обращается к контурам по очере­ди с частотой, определяемой требованиями процесса. Устав­ки для контуров вводятся в ВК оператором или внешней ЭВМ, выполняющей расчеты по оптимизации процесса.

При наличии системы ПЦУ оператор должен иметь воз­можность изменять уставки, контролировать некоторые из­бранные переменные, варьировать диапазоны допустимого изменения измеряемых переменных, изменять параметры настройки и иметь доступ к управляющей программе. Для обеспечения всего этого необходимо иметь полное и функ­ционально богатое сопряжение человека и машины – пульт оператора.

Одно из главных преимуществ применения АСУ ТП с ВК в режиме ПЦУ заключается в возможности изменения алгоритмов управления для контуров простым внесением изменений в хранимую программу. Однако такие изменения должны быть тщательно подготовлены, так как новая программа должна быть полностью проверена перед исполь­зованием ее для реального управления. Хотя это весьма серьезное требование, тем не менее гибкость системы в прин­ципе ничем не ограничена. Некоторые внедряемые АСУ являются комбинацией системы ПЦУ и супервизорного уп­равления. Еще одно преимущество состоит в том, что дан­ные, собираемые от контуров регулирования, могут быть ис­пользованы для других производственных расчетов, напри­мер для сведения материального баланса.

Наиболее очевидный недостаток ПЦУ проявляется при отказе АСУ ТП. Несмотря на то, что надежность АСУ ТП может быть исключительно высокой, отказы тем не менее могут происходить, что в системе с ПЦУ может привести к полной потере управляемости ТОУ. Поэтому при организации любой системы с ПЦУ необходимо учитывать это об­стоятельство.

Дата добавления: 2013-12-13