Управляющий вычислительный комплекс

 

В состав технических средств систем управления технологическими процессами входят устройства преобразования и передачи сигналов от технологического объекта, исполнительные устройства для реализации управляющих воздействий и управляющий вычислительный комплекс (УВК).

Управляющий вычислительный комплекс – это совокупность технических средств, предназначенных для выработки на основе информации о состоянии объекта управляющих воздействий или выдачи рекомендаций по управлению технологическим объектом. В составе УВК может быть выделено три группы устройств: вычислительный комплекс (ВК), устройства связи с объектом (УСО) и устройства связи с оперативным персоналом.

Вычислительный комплекс предназначен для логической и математической обработки информации о технологическом объекте. Он включает одну или несколько вычислительных машин.

Устройства связи с объектом преобразуют поступающие с первичных преобразователей электрические сигналы в цифровые для использования в вычислительных машинах. Они также выполняют обратное преобразование сигналов из цифровых в электрические, непосредственно воспринимаемые исполнительными устройствами.

Устройства связи с оперативным персоналом позволяют операторам-технологам следить за ходом технологического процесса и управлять им.

Широкое применение в современных управляющих вычислительных комплексах находят микропроцессоры и микро-ЭВМ. Микропроцессором называют функционально законченное устройство для программной обработки информации, реализованное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС). В нем содержатся БИС обработки информации и местной памяти, а также элементы интерфейса. Микро-ЭВМ – это вычислительная машина на основе микропроцессора, к которому добавлены БИС памяти и управления вводом-выводом.

Основой для создания микропроцессоров и микро-ЭВМ служат микропроцессорные наборы. С их помощью строят как универсальные микро-ЭВМ, так и спецпроцессоры, входящие в состав УВК. Спецпроцессоры используют для создания различного рода «интеллигентных» внешних устройств, способных самостоятельно выполнять ряд функций по обработке информации.

Выделяют три различных режима работы УВК при управлении технологическим процессом: режим советчика, супервизорный режим и режим непосредственного цифрового управления (НЦУ).

Режим советчика используют на первом этапе внедрения УВК, когда алгоритм управления еще недостаточно отработан. Вычислительный комплекс работает при этом в разомкнутом цикле. Управление процессом реализуется через технолога-оператора, получающего «советы-указания» от УВК. Система при этом работает следующим образом: через заданные интервалы времени осуществляется сбор информации с объекта управления и передача ее в УВК, где по модели проводится расчет оптимальных значений для регуляторов или управляющих воздействий. Эти значения в виде рекомендаций выдаются оператору (например, на экран дисплея), который принимает окончательное решение по управлению процессом и осуществляет непосредственное изменение соответствующих уставок регуляторам. Ограничивающим фактором в такой системе является именно участие человека, так как вследствие этого число управлений и частота их передачи к объекту не могут быть большими, и число контуров управления обычно не превышает 5–20. В то же время участие человека позволяет исключить ошибочные управления и возникновение связанных с этим аварийных ситуаций.

При супервизорном режиме управления сохраняются локальные регуляторы, а задания им изменяются непосредственно от вычислительного комплекса с целью настройки на оптимальный технологический режим. Такая структура систем регулирования позволяет обеспечить их высокую надежность и живучесть: система остается работоспособной и при отказах вычислительного комплекса, хотя ее эффективность в этом случае снижается. Практическая реализация систем супервизорного управления требует довольно значительного аппаратурного парка: в системе сохраняются локальные аналоговые регуляторы, добавляются связи их с УВК и соответствующая аппаратура для обеспечения этого.

В системах непосредственного цифрового управления локальные регуляторы отсутствуют, и сигнал от УВК поступает через соответствующие преобразователи непосредственно к исполнительным устройствам. В этом случае нет аппаратурной избыточности в системе, однако требования к надежности функционирования вычислительных средств существенно возрастают, поскольку их отказ будет приводить к остановке технологического процесса. Основным достоинством систем НЦУ является возможность изменения алгоритмов управления контурами путем соответствующей переделки программного обеспечения, т.е. системы достаточно гибки и могут развиваться и совершенствоваться без изменения аппаратуры, что невозможно при использовании традиционных средств регулирования.

 

5.3 Контрольные вопросы

 

1. В чем отличие между дискретной и цифровой системами?

2. Перечислите этапы преобразования непрерывной величины в цифровую форму.

3. Укажите основные достоинства цифровых САУ.

4. В чем особенность динамики цифровых САУ по сравнению с импульсными системами?

5. Перечислите режимы работы УВК и объясните их смысл.

 

Литература

 

1. Шишмарев, В.Ю. Основы автоматического управления: учебное пособие / В.Ю. Шишмарев. – М.: Академия, 2008. – 348 с.

2. Изерман, Р. Цифровые системы управления / Р. Изерман. – М.: Мир, 1984. – 541 с.

3. Острем, К. Системы управления с ЭВМ / К. Острем, Б. Виттенмарк. – М.: Мир, 1987. – 480 с.

4. Юревич, Е.И. Теория автоматического управления / Е.И. Юревич. – Л.: Энергия, 1975. – 416 с.

 

 

Учебное издание

 

 

Гареева Рената Гегелевна

 

 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ

 

Курс лекций

 

 

Редактор Соловьева С.В.

 

Подписано в печать 22.09.2010. Формат 60´84 1/16

Усл. п. л. - 4,9. Уч.-изд. л. - 5,3

Печать - ризография, множительно-копировальный

аппарат «RISO EZ300»

 

Тираж 75 экз. Заказ 2010-139

Издательство Алтайского государственного

технического университета

656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46

 

Оригинал-макет подготовлен ИИО БТИ АлтГТУ

Отпечатано в ИИО БТИ АлтГТУ

659305, г. Бийск, ул. Трофимова, 27

 

⇐ Предыдущая13141516171819202122

Поделиться: