Особенности функционирования управляющей ЭВМ
Для автоматизации управления сложным производственным или технологическим процессом в контур управления включают компьютер, т.е. управляющую вычислительную машину (УВМ). Наиболее часто в качестве управляющей ЭВМ используют цифровую ЭВМ благодаря следующим ее качествам:
· наличию больших и высоконадежных ЗУ различного типа;
· возможности решения на них сложных вычислительных и логичес-
ких задач;
· гибкости (за счет программы);
· надежности и быстродействию.
В общем случае система автоматического управления с УВМ определяет собой замкнутый контур (рис. 1.12).
Здесь
· x1, x1, …, xn – измеряемые параметры:
·· нерегулируемые (характеристики исходного продукта);
·· выходные параметры, характеристики качества продукции;
·· выходные параметры, по которым непосредственно или путем расчета определяется эффективность производственных процессов (производительность, экономичность), или ограничения, наложенные на условия его протекания;
· y1, y2, …, yn – регулируемые параметры, которые могут изменяться исполнительными механизмами (ИМ) – регуляторами и оператором;
· f1, f2, …, fn – нерегулируемые и неизмеряемые параметры (например, химический состав сырья).
На вход УВМ от датчика Д (термопар, расходомеров) идет измерительная информация о текущем значении параметров x1, x2, …, xn. Согласно алгоритму управления, УВМ определяет величину управляющих воздействий U1, U2, …, Un, которые необходимо приложить к ИМ для изменения регулируемых параметров y1, y1, …, yn с тем, чтобы управляющий процесс протекал оптимально. Измерительные датчики вырабатывают непрерывный сигнал (напряжение, ток, угол поворота), а ЦВМ работает в дискретной форме, поэтому 2 раза идет преобразование из непрерывной формы в дискретную (Н/Д) и наоборот (Д/Н).
 |
Рис. 1.12. Принцип действия УВМ
Для уменьшения оборудования преобразователи Н/Д и Д/Н выполнены многоканальными. Посредством коммутатора преобразователь поочередно подключается к каждому датчику и осуществляется преобразование Н/Д.
Поступившее управляющее воздействие U сохраняется в цепи до выработки следующего управляющего воздействия в УВМ.
Теперь наибольшее распространение получил синхронный принцип связи УВМ с объектом, при котором процесс управления разбивается на циклы равной продолжительности тактирующими импульсами электронных часов.
Цикл начинается с приходом тактирующего импульса на устройство прерывания. В начале каждого цикла проводятся последовательный опрос и преобразование в цифровую форму сигналов датчиков.
После выработки управляющих воздействий Ui и преобразования их в непрерывную форму УВМ останавливается до прихода нового тактирующего импульса или выполняет какую-нибудь вспомогательную работу.
Для установления более тесной связи объекта с УВМ используют асинхронный принцип связи с объектом. Вместо тактирующих импульсов в УВМ поступают импульсы от датчиков прерывания (ДП), непосредственно связанных с объектом (например, конечных выключателей аварийного состояния). Каждый импульс прерывания эквивалентен требованию о прекращении производимых вычислений и переходе к выполнению подпрограммы, соответствующей данному каналу прерывания. УВМ реагирует на импульсы прерывания с учетом приоритета одних сигналов прерывания над другими.
В некоторых системах применяют комбинированный способ – синхронизацию "плюс" датчики аварийного состояния, переводящие УВМ на режим
аварийной работы. В замкнутом контуре (см. рис. 1.12) УВМ прямо воздействует на ИМ, непосредственно управляя производственным процессом. Это режим прямого цифрового управления.
Однако для сложных систем, а также для комплексов агрегатов, связанных между собой технологическим процессом, система управления строится так, что отдельные параметры процесса регулируются соответствующими автоматическими регуляторами, а УВМ обрабатывает измерительную информацию, рассчитывает и устанавливает оптимальные настройки регуляторов. Это повышает надежность системы, так как ее работоспособность сохраняется и при отказах УВМ.При такой схеме УВМ может быть более простой, так как снижается требование к ее быстродействию.
УВМ в разомкнутой цепи используется:
· в системах автоматического программного управления;
· в системах, где УВМ выполняет функции советчика.
В первом случае уменьшается объем первоначально вводимой информации в УВМ для расчета оптимальных настроек регуляторов. Детальный расчет программы управления с заданной точностью производится самим вычислительным устройством, которое в соответствии с этой программой вырабатывает необходимые управляющие воздействия.
В режиме советчика УВМ обрабатывает измерительную информацию с объекта и рассчитывает управляющие воздействия для оптимизации процесса. Эта информация служит рекомендацией оператору, управляющему процессом.
