Системи автоматичного керування

4.1.3.1 Алгоритм системи автоматичного керування. Будь-який технологічний процес здійснюється відповідно до алгоритму, що веде до досягнення поставленої мети, — отримання потрібного продукту, виробу або іншого запланованно-го результату. І випічка хліба, і керування польотом літака, і виготовлення олівців, і виробництво автомобільних двигунів — усі ці процеси є послідовність операцій, що виконуються різними механізмами, у тому числі автоматично, відповідно до алгоритму.

Оскільки послідовність операцій у будь-якому технологічному процесі відома заздалегідь, завжди можна створити керуючий пристрій, який формуватиме керівники впливу на виконавчі механізми в точній відповідності з алгоритмом, і доручити йому автоматичне ведення процесу Такий спосіб керування технологічними процесами використовується, але він застосований тільки до найпростіших процесів.

Річ у тому, що в реальних умовах з різних причин завжди існують відхилення параметрів процесів і обладнання від ідеальних, передбачених в алгоритмі. Ці відхилення можуть привести до неприпустимих порушень ходу технологічного процесу і кінець кінцем до випуску бракованих виробів і іншим негативним наслідкам. Тому за параметрами потрібно стежити, для чого зазвичай використовують САК.

Система автоматичного контролю видає повну інформацію про усі параметри технологічного процесу і обладнання, у тому числі про відхилення значень параметрів від номінальних. Але якщо відхилення сталося і зареєстровано системою контролю, то що робити далі? У автоматизованій системі керування рішення про це приймає оператор, в автоматичній системі рішення повинне приймати пристрій, що керує. Воно на основі аналізу інформації про параметри формує керує сигнал, що коригує, для виконавчого механізму, який і повертає параметр до номінального значення. Результатом роботи виконавчого механізму може бути, наприклад, переміщення оброблювального інструменту, ввімкнення нагрівача на якийсь період часу, створення додаткового зусилля і так далі

Якщо система контролю видала повідомлення про перевищення параметром граничного значення і виникненні аварійної ситуації, то пристрій, що керує, вирішує так звану аварійну задачу. Для таких ситуацій розробляють спеціальні алгоритми, які система керування повинна максимально швидко виконати, щоб уникнути непоправних наслідків. Аварійний алгоритм передбачає не лише дію на виконавчий механізм, що безпосередньо впливає на відхилений параметр, але і формування інших дій, що застережують і вимикають подальший аварійний розвиток процесу.

Ми розглянули реакцію системи керування на інформацію, що поступає від системи контролю. Проте головним завданням системи керування є ведення технологічного процеса, і формовані нею дії на виконавчі механізми визначаються, в першу чергу, алгоритмом цього процесу, паралельно проводиться контроль усіх інших параметрів.

Паралельне виконання цих завдань виявляється можливим Тому, що будь-яка операція технологічного процесу завжди триває деякий час, значно більше часу опитування одного датчика. За час виконання однієї операції можна зібрати інформацію про багато параметрів і при відхиленні яких або з них від норми видати сигнали, що керують, на відповідні виконавчі механізми. Коли поточна операція технологічного процесу завершиться, відповідно до алгоритму процесу, пристрій, що керує, сформує сигнал для початку наступної операції, під час якої буде опитана чергова група датчиків, і так далі.

Оскільки система контролю є істотною частиною системи автоматичного керування, алгоритм САКон будується на базі вже розглянутого алгоритму САКер. Блок-схема алгоритму САКон представлена на рисунку 11. У нім виділені елементи, які забезпечують безпосередньо керування як ходом технологічного процесу, так і коригуванням параметрів, що вийшли за межі діапазону номінальних значень.

Оскільки система керування веде увесь технологічний процес, той час роботи системи автоматичного керування дорівнює тривалості цього процесу. Опитування ж датчиків відбувається набагато швидше, ніж виконуються технологічні операції, і за час виконання алгоритму ТП опитування усіх датчиків може проводитися багаторазово. Інформація про результати кожного опитування виводиться операторові, після чого починається новий цикл опитування. Тому на відміну від алгоритму системи автоматичного контролю, який закінчується після опитування усіх датчиків і чекає команду оператора, алгоритм системи автоматичного керування закінчується тільки після виконання останньої операції технологічного процесу.

Рисунок 11 - Блок-схема алгоритму системи автоматичного керування

4.1.3.2 Технічні засоби керування. Подібно до контрольованих параметрів, керівники впливу на устаткування, що виконує операції технологічного процесу, можна підрозділити на аналогові і дискретні. Аналогові дії на виконавчі механізми використовують, якщо потрібно, наприклад, відкрити вентиль на 56 % або повернути платформу на 12°. Дискретні дії дозволяють виконувати одиничні дії, наприклад включити насос або закрити клапан.

Виконавчі механізми, виконуючі аналогові і дискретні дії на устаткування, різні, і увесь комп-лекс технічних засобів для реалізації аналогових дій «Іонізоване інакше, ніж для дискретних дій».

Технічні засоби формування аналогових дій. Їх можна підрозділити на шість груп, які представлені далі у порядку проходження сигналів від ЕОМ (рисунок 12).

1. Цифроаналогові перетворювачі (ЦАП). Їх функція — перетворення двійкових чисел, що поступають від ЕОМ і несуть інформацію про керуючий вплив, в аналоговий сигнал (зазвичай в електричну напругу), необхідний для керування аналоговими виконавчими механізмами. Зазвичай один ЦАП використовується для керування декількома механізмам і, які обслуговуються їм по черзі.

Рисунок 12 - Структура технічних засобів формування аналогових дій САКон

2.Комутатори. Це електронні або електромеханічні перемикачі, що забезпечують передачу сигналів від ЦАП до різних виконавчих механізмів.

3.Пристрої пам’яті (ПП). Це аналогові пристрої, які зберігають значення керуючого сигналу, який поступає від ЦАП на виконавчий механізм, впродовж усього часу роботи ВМ. Річ у тому, що виконавчий механізм — пристрій повільний (в порівнянні з ЕОМ, ЦАП і іншими електронними пристроями). Але для виконання дії, передбаченої керуючим сигналом, цей сигнал повинен подаватися на ВМ впродовж усього часу виконання дії. Якщо ЦАП, а тим більше ЕОМ, чекатимуть закінчення роботи виконавчого механізму і тільки після цього переходити до обслуговування чергового виконавчого механізму, то це різко уповільнить роботу усієї системи і хід технологічного процесу.

Тому ЦАП, сформувавши сигнал для цього виконавчого механізму, передає його через комутатор на пристрій пам’яті, і переходить до перетворення наступного двійкового числа, що поступає з ЕОМ, тобто до формування керуючого сигналу, для іншого виконавчих механізмів.

4.Перехідні пристрої. Їх функція — донести керуючі сигнали до виконавчого механізму, розташованих на технологічному устаткуванні або поблизу нього. Сигнали досить потужні, тому, з одного боку, не потрібно їх ретельний захист від перешкод, як в системах контролю, а з іншого боку, екранування кабелів, що несуть потужні сигнали, істотно зменшує їх вплив на прокладені поблизу кола інформаційних сигналів систем контролю.

5. Виконавчі механізми (ВМ). Вони виконують вплив на робочі органи відповідно до керівника сигналом. Наприклад, виконавчий механізм з електродвигуном переміщає каретку з різальним інструментом на відстань, яка залежить від часу дії керуючого сигналу на двигун.

6.Робочі органи (РО), звані також регулюючими органами. Вони чинять дію безпосередньо на технологічний процес. Так, переміщення каретки на 20 мм призводить до обробки інструментом поверхні заготівлі на ділянці завдовжки 20 мм; прикриття заслінки на 5 % призводить до зменшення витрат газу на 5 % і так далі.

Технічні засоби формування дискретних дій. Їх можна підрозділити на чотири групи (рисунок 13).

1.Вихідні регістри (РГ). Вони використовуються для запам’ятовування дискретних керуючих сигналів, що виробляються в ЕОМ у вигляді двійкового цифрового коду, і для керування дискретними виконавчими механізмами.

2.Перехідні пристрої (ПП). Про них вже було сказано раніше. Потужні дискретні сигнали є джерелом сильних імпульсних перешкод, тому кабелі з ними мають бути ретельно екрановані.

3. Виконавчі механізми (ВМ). Це дискретні елементи, у яких кількість робочих станів виражається цілим числом (у більшості випадків 2): електронні і електромагнітні реле, крокові двигуни, пневмо- і гідроприводи.

4.Робочі (регулюючі) органи дискретної дії. Вони чинять дію на технологічний процес дискретно не стільки регулюючи значення того або іншого параметра процесу, скільки встановлюючи режим роботи устаткування.

Рисунок 13 - Структура технічних засобів формування дискретних дій САКон

Дата добавления: 2014-11-26