Роль вычислительной техники в управлении процессами

 

Применение вычислительной техники (ВТ) в автоматическом управлении – важнейшая черта технической инфраструктуры современного общества. Промышленность, транспорт, системы связи и защита окружающей среды существенно зависят от компьютерных систем управления. Практически ни одна техническая система не работает без той или иной формы управления. Цифровые электронные вычислительные машины (ЭВМ) – компьютеры – играют здесь ключевую роль; во многих случаях не существует реальной альтернативы компьютерному управлению процессами.

Информация – важнейший компонент управления процессами, поскольку она позволяет лучше использовать другие составляющие процесса – материю и энергию. Учитывая глобальные проблемы, связанные с производственной деятельностью (истощение природных ресурсов, загрязнение окружающей среды), большой интерес представляет любое повышение эффективности процесса и снижение побочных эффектов. Обработка информации, улучшающая характеристики технического процесса выгодна в любом случае.

Компьютеры собственно и предназначены для обработки информации, в том числе и относящейся к техническим/физическим процессам (рис.1). В большинстве случаев компьютеры выполняют две основные функции: во-первых, контролируют, находятся ли параметры технического процесса в заданных пределах, и, во-вторых, инициируют соответствующие управляющие воздействия, чтобы параметры оставались в этих пределах даже при наличии внешних возмущений.

Рис.1. Применение компьютера в управлении процессом.

 

Компьютерная система управления должна достаточно быстро реагировать на внешние события и постоянно обрабатывать поток входных данных, чаще всего не имея возможности изменить их количество или скорость поступления. Одновременно может потребоваться и выполнение других операций, например, обмен информацией с оператором, вывод данных на экран и реакция на определенные сигналы. Этот режим обработки данных оказался настолько важным, что получил специальное название – режим реального времени.

В общем случае система цифрового управления физическим/техническим процессом состоит из следующих компонентов (Рис.2):

· управляющей ЭВМ;

· каналов обмена информацией;

· аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей (АЦП и ЦАП);

· датчиков и исполнительных механизмов;

· собственно физического/технического процесса.

Рис.2. Основная структура системы цифрового управления процессом.

 

       Физический процесс контролируется с помощью датчиков, т. е. устройств, преобразующих физические параметры процесса (температуру, давление или координаты) в электрические величины, которые можно непосредственно измерить (сопротивление, ток или разность потенциалов). Непосредственное влияние на процесс осуществляется с помощью исполнительных механизмов. Последние преобразуют электрические сигналы в физические воздействия, главным образом движение – перемещение и вращение, которые можно использовать для других целей, например для открытия клапана.

       Цифровые системы управления работают только с информацией, представленной в цифровой форме, поэтому полученные в результате измерений электрические аналоговые величины необходимо обработать с помощью АЦП. Обратная операция – управление исполнительными механизмами – несколько проще, поскольку компьютер может непосредственно вырабатывать электрические сигналы.

Информация от удаленных объектов через каналы связи поступает к центральному управляющему компьютеру, который:

• интерпретирует все поступающие от физического процесса данные;
• принимает решения в соответствии с алгоритмами программ обработки;
• посылает управляющие сигналы;
• обменивается информацией с человеком-оператором и реагирует на его команды.

Нет ничего неожиданного в том, что поточное производство и машиностроение обеспечивают благоприятную почву для применения ВТ. Станки с числовым программным управлением, производя высокоточные механические детали, выполняют строго определенную последовательность операций. Вычислительная техника применяется и в отраслях, имеющих другой характер производства, в частности в химической, металлургической, целлюлозно-бумажной и т. п.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: