Schemat blokowy automatyki. Schematy układów automatyki Schemat blokowy i zasada działania zautomatyzowanych układów sterowania

Studiuj i Analiza matematyczna Zautomatyzowany system sterowania jest znacznie ułatwiony, jeśli najpierw zostanie mentalnie podzielony na standardowe elementy, zostaną zidentyfikowane fizyczne powiązania między nimi i pokazane zostaną schematycznie w jakiejś konwencjonalnej formie.

Zautomatyzowany system sterowania można podzielić na części wg różne znaki: przeznaczenie części, algorytmy przetwarzania informacji, izolacja konstrukcyjna. W związku z tym wyróżnia się następujące Struktury I schematy blokowe ACS:

funkcjonalny;

algorytmiczny;

konstruktywny.

Czyniąc to, zrozumiemy, że:

Struktura- zbiór połączonych ze sobą części czegoś całości;

schemat strukturalny– graficzne przedstawienie konstrukcji.

Diagramy funkcjonalne i algorytmiczne składają się z konwencjonalne obrazy elementy i ogniwa (zwykle w postaci prostokątów) oraz różne połączenia, przedstawione w postaci linii ze strzałkami, pokazującymi kierunek przenoszenia wpływów. Każda linia odpowiada zwykle jednemu sygnałowi lub jednemu efektowi. W pobliżu każdej linii wskaż wielkość fizyczna charakteryzujący ten wpływ.

Zwykle najpierw sporządza się schemat funkcjonalny zautomatyzowanego układu sterowania, a następnie schemat algorytmiczny. Schematy strukturalne można sporządzać z większym lub mniejszym stopniem szczegółowości. Nazywa się diagramy przedstawiające tylko główne lub powiększone części zautomatyzowanego systemu sterowania uogólnione(patrz ryc. 1).

Funkcjonalny schemat blokowy -schemat obrazujący funkcje (cele) poszczególnych części zautomatyzowanego systemu sterowania.

Takimi funkcjami mogą być:

§ uzyskanie informacji o stanie obiektu sterującego;

§ konwersja sygnału;

§ porównanie sygnałów itp.

Za części struktury funkcjonalnej (schematu) zautomatyzowanego systemu sterowania uważa się: urządzenia funkcjonalne. Nazwy urządzeń wskazują działanie określonej funkcji. Na przykład:

§ czujnik;

§ wzmacniacz;

§ blok porównawczy;

§ Jednostka sterująca;

§ siłownik itp.

D – czujnik– przeznaczone do odbioru sygnału proporcjonalnego do pewnego

wpływ;

ES – element porównania– służy do odbioru sygnału proporcjonalnego do odchylenia wartości kontrolowanej x(t) od wpływu referencyjnego x z (t);

KU – urządzenie korekcyjne– mające na celu poprawę jakości zarządzania;

UPB – jednostka wzmacniająco-przetwarzająca– służy wzmocnieniu sygnału i nadaniu mu określonego kształtu;

RO – organ regulacyjny– służy do bezpośredniego oddziaływania na kontrolowane środowisko (przykłady RO: zawór, zasuwa, tyrystor itp.);

IU – siłownik– przeznaczone do uruchomienia organu regulacyjnego (przykłady jednostek sterujących: silnik elektryczny, elektromagnes itp.).

Schemat algorytmiczny– diagram stanowiący zbiór wzajemnie powiązanych powiązań algorytmicznych, charakteryzujący algorytmy przetwarzania informacji w zautomatyzowane systemy sterowania.

W której, łącze algorytmiczne - część struktury algorytmicznej zautomatyzowanego systemu sterowania, odpowiadająca określonemu matematycznemu lub logicznemu algorytmowi konwersji sygnału. Jeżeli łącze algorytmiczne wykonuje jedną prostą operację matematyczną lub logiczną, wówczas nazywa się je elementarne łącze algorytmiczne . Na diagramach łącza algorytmiczne są reprezentowane przez prostokąty, wewnątrz których zapisane są odpowiednie operatory konwersji sygnału. Czasami zamiast operatorów w postaci formuł podaje się wykresy zależności wartości wyjściowej od wartości wejściowej lub wykresy funkcji przejścia.

Wyróżnia się następujące typy powiązań algorytmicznych:

§ statyczny;

§ dynamiczny;

§ arytmetyka;

§ logiczny.

Link statyczny –łącze, które natychmiast (bez bezwładności) przetwarza sygnał wejściowy na sygnał wyjściowy.

Link dynamiczny– łącze przetwarzające sygnał wejściowy na sygnał wyjściowy zgodnie z operacjami całkowania i różniczkowania w czasie.

Łącze arytmetyczne– ogniwo wykonujące jedną z operacji arytmetycznych: sumowanie, odejmowanie, mnożenie, dzielenie. Najpopularniejszym ogniwem arytmetycznym w automatyce, łączem wykonującym algebraiczne sumowanie sygnałów, jest tzw. sumator.

Związek logiczny– łącze wykonujące dowolną operację logiczną: mnożenie logiczne („AND”), dodawanie logiczne („OR”), negację logiczną („NOT”) itp. Sygnały wejściowe i wyjściowe łącza logicznego są zwykle dyskretne i są uważane za zmienne logiczne.

3. Modelowanie w TAU

Celem każdej kontroli jest zmiana stanu obiektu w pożądany sposób (zgodnie z zadaniem). Teoria automatyki musi odpowiedzieć na pytanie: „jak zbudować regulator, który będzie w stanie tak sterować danym obiektem, aby osiągnąć zamierzony cel?” Aby to zrobić, programista musi wiedzieć, jak system sterowania zareaguje na różne wpływy, to znaczy jest to konieczne model systemu : obiekt, napęd, czujniki, kanały komunikacyjne, zakłócenia, hałas.

Model to obiekt, którego używamy do badania innego obiektu ( oryginalny).

Model i oryginał muszą być w jakiś sposób podobne, aby wnioski wyciągnięte z badania modelu można było (z pewnym prawdopodobieństwem) przenieść na oryginał. Nas będą interesować przede wszystkim modele matematyczne, wyrażone we wzorach. Ponadto w nauce stosowane są również modele opisowe (werbalne), graficzne, tabelaryczne i inne.

Jak buduje się modele?

Po pierwsze, modele matematyczne można wyprowadzić teoretycznie z praw fizyki(prawa zachowania masy, energii, pędu). Modele te opisują połączenia wewnętrzne w obiekcie i z reguły są najdokładniejsze.

Rozważmy RLC-łańcuch, tj połączenie szeregowe rezystor z rezystancją R(W Omaha), cewki indukcyjne L i kondensator o pojemności C. Można go opisać za pomocą dwóch równań definiujących model matematyczny obwodu:

Druga metoda polega na zbudowaniu modelu w wyniku obserwacji obiektu z różnymi sygnałami wejściowymi. Obiekt jest uważany za „czarną skrzynkę”, czyli jest wewnętrzna organizacja nieznany. Przyglądamy się, jak reaguje na sygnały wejściowe i staramy się dostosować model tak, aby wyniki modelu i obiektu były jak najdokładniej dopasowane przy różnych wejściach.

W praktyce często się to stosuje metoda mieszana: strukturę modelu (rodzaj równania łączącego dane wejściowe i wyjściowe) określa się na podstawie teorii, a współczynniki wyznacza się eksperymentalnie. Na przykład, forma ogólna Równania ruchu statku są dobrze znane, ale równania te zawierają współczynniki zależne od wielu czynników (kształt kadłuba, chropowatość powierzchni itp.), dlatego znalezienie ich teoretycznie jest niezwykle trudne (lub niemożliwe). W tym przypadku, aby określić nieznane współczynniki, buduje się modele w skali i testuje je w pulach przy użyciu specjalnych metod. W przemyśle lotniczym tunele aerodynamiczne wykorzystuje się do tych samych celów.

Dla dowolnego obiektu sterującego można zbudować wiele różnych modeli, które będą uwzględniać (lub nie uwzględniać) określone czynniki. Zwykle na pierwszym etapie starają się jak najdokładniej opisać obiekt i stworzyć szczegółowy model. Jednak teoretycznie trudno będzie obliczyć prawo sterowania spełniające zadane wymagania systemowi. Nawet jeśli potrafimy to obliczyć, może być to zbyt trudne do wdrożenia lub bardzo kosztowne.

Z drugiej strony można uprościć model obiektowy, odrzucając pewne „szczegóły”, które dla programisty wydają się nieistotne. W przypadku uproszczonego modelu prawo sterowania jest również prostsze i za jego pomocą często można osiągnąć pożądany rezultat. Jednak w tym przypadku nie ma gwarancji, że będzie kontrolował także pełny model (i obiekt rzeczywisty). Zwykle stosuje się opcję kompromisową. W tym przypadku wręcz przeciwnie, zaczynają od proste modele, próbując zaprojektować regulator tak, aby „pasował” do złożonego modelu. Ta właściwość nazywa się krzepkość(grubiaństwo) sterownika (lub systemu), oznacza to niewrażliwość na błędy modelowania. Następnie działanie skonstruowanego prawa sterowania sprawdzane jest na kompletnym modelu lub na obiekcie rzeczywistym. W przypadku uzyskania wyniku negatywnego (prosty regulator „nie działa”) model komplikuje się poprzez wprowadzenie do niego dodatkowych szczegółów. I wszystko zaczyna się od nowa.

W celu ogólnego zapoznania się z systemem przedstawiono schemat blokowy (ryc. 6.2). Schemat konstrukcyjny - jest to schemat definiujący główne części funkcjonalne produktu, ich przeznaczenie i powiązania.

Struktura - jest to zbiór części zautomatyzowanego systemu, na który można go podzielić według określonego kryterium, a także sposobów przekazywania wpływów między nimi. Ogólnie rzecz biorąc, każdy system można przedstawić za pomocą następujących struktur:

• ? konstruktywny - gdy każda część systemu stanowi niezależną konstruktywną całość;
• ? funkcjonalny - gdy każda część systemu jest zaprojektowana do pełnienia określonej funkcji (pełna informacja o strukturze funkcjonalnej ze wskazaniem obwodów sterowania zawarta jest na schemacie automatyki);

Ryż. 6.2.

? algorytmiczny - gdy każda część systemu jest zaprojektowana do wykonywania określonego algorytmu przekształcania wielkości wejściowej, co jest częścią algorytmu operacyjnego.

Należy zaznaczyć, że dla prostych obiektów automatyki schematy blokowe mogą nie zostać udostępnione.

Wymagania dla tych schematów określa RTM 252.40 „Zautomatyzowane systemy sterowania procesami. Schematy strukturalne zarządzania i kontroli.” Zgodnie z tym dokumentem konstrukcyjne schematy blokowe zawierają: podziały technologiczne obiektu automatyki; zwrotnica

kontrolę i zarządzanie, w tym także te, które nie są objęte opracowywanym projektem, ale mają związek z projektowanym systemem; personel techniczny i świadczenie usług kierownictwo operacyjne i normalnego funkcjonowania obiektu technologicznego; główne funkcje i środki techniczne zapewniające ich realizację w każdym punkcie kontroli i zarządzania; relacje pomiędzy częściami obiektu automatyki.

Elementy schematu strukturalnego przedstawiono w formie prostokątów. Poszczególne służby funkcjonalne i urzędnicy mogą być przedstawieni w okręgu. Wewnątrz prostokątów ukazana jest struktura tego obszaru. Wskazano funkcje zautomatyzowanego systemu sterowania procesem symbolika, którego dekodowanie podano w tabeli nad napisem głównym wzdłuż szerokości napisu. Powiązania między elementami schematu strukturalnego przedstawiają linie ciągłe, łączenie i rozgałęzianie - liniami przerywanymi. Grubość linii wynosi: obrazy konwencjonalne - 0,5 mm, linie komunikacyjne - 1 mm, pozostałe - 0,2...0,3 mm. Wymiary elementów schematów konstrukcyjnych nie są regulowane i są wybierane według własnego uznania.

Przykład (rys. 6.2) przedstawia fragment realizacji schematu projektowego zarządzania i monitorowania stacji uzdatniania wody. W dolnej części widoczne są podziały technologiczne obiektu automatyki; w prostokątach środkowej części - główne funkcje i środki techniczne lokalnych punktów dowodzenia jednostkami; w górnej części - funkcje i środki techniczne centralnego punktu sterowania stacji. Ponieważ diagram zajmuje kilka arkuszy, zaznaczono przejścia linii komunikacyjnych do kolejnych arkuszy oraz pokazano przerwę w prostokącie, odsłaniając strukturę obiektu automatyki.

Na liniach komunikacyjnych pomiędzy poszczególnymi elementami systemu sterowania można wskazać kierunek przekazywanych informacji lub działań kontrolnych; w razie potrzeby linie komunikacyjne można oznaczyć literowymi oznaczeniami rodzaju komunikacji, np.: K - sterowanie, C - alarm, DU - pilot, AR - automatyczna regulacja, DS – łączność dyspozytorska, PGS – przemysłowa łączność telefoniczna (głośnomówiąca) itp.

Rozwój zautomatyzowanych systemów sterowania procesami na obecnym etapie wiąże się z powszechnym wykorzystaniem do sterowania mikroprocesorów i mikrokomputerów, których koszt z roku na rok staje się coraz niższy w porównaniu do całkowitych kosztów tworzenia systemów sterowania. Przed pojawieniem się mikroprocesorów ewolucji systemów sterowania procesami towarzyszył rosnący stopień centralizacji. Jednak możliwości systemów scentralizowanych są obecnie ograniczone i nie spełniają współczesnych wymagań w zakresie niezawodności, elastyczności i kosztów systemów komunikacyjnych i oprogramowania.

Przejście od scentralizowanych systemów sterowania do zdecentralizowanych spowodowane jest także wzrostem mocy poszczególnych jednostek technologicznych, ich złożonością oraz zwiększonymi wymaganiami dotyczącymi szybkości i dokładności ich działania. Centralizacja systemów kontroli jest uzasadniona ekonomicznie ze względu na stosunkowo małą moc informacyjną (liczbę kanałów kontroli i regulacji) TOU oraz jej koncentrację terytorialną. Przy dużej liczbie kanałów monitorowania, regulacji i sterowania, dużej długości linii komunikacyjnych w systemie sterowania procesem, decentralizacja struktury systemu sterowania staje się podstawową metodą zwiększania żywotności systemu sterowania procesem, zmniejszania kosztów i eksploatacji koszty.

Bardzo obiecujący kierunek należy uznać decentralizację zautomatyzowanych systemów kontroli procesów zautomatyzowane sterowanie procesy o architekturze rozproszonej, opartej na decentralizacji funkcjonalno-docelowej i topologicznej obiektu sterowania.

Decentralizacja funkcjonalno-celowa- jest to podział złożonego procesu lub systemu na mniejsze części - podprocesy lub podsystemy oparte na cechach funkcjonalnych (na przykład etapy procesu technologicznego, tryby pracy jednostek itp.), które mają niezależne cele operacyjne.

Decentralizacja topologiczna oznacza możliwość terytorialnego (przestrzennego) podziału procesu na podprocesy funkcjonalno-docelowe. Przy optymalnej decentralizacji topologicznej liczba podsystemów rozproszonego systemu automatycznego sterowania procesami jest tak dobierana, aby zminimalizować całkowitą długość linii komunikacyjnych, które wraz z lokalnymi podsystemami sterowania tworzą strukturę sieciową.

Podstawą techniczną nowoczesnych rozproszonych systemów sterowania, która umożliwia realizację takich systemów, są mikroprocesory i układy mikroprocesorowe.

Układ mikroprocesorowy realizuje funkcje gromadzenia danych, regulacji i sterowania, wizualizacji wszystkich informacji w bazie danych, zmiany ustawień, parametrów algorytmów i samych algorytmów, optymalizacji itp. Zastosowanie mikroprocesorów (w tym mikrokomputerów) do rozwiązania wymienionych problemów umożliwia osiągnięcie następujących celów:

a) zastąpić analogowe środki techniczne cyfrowymi, gdzie przejście na środki cyfrowe zwiększa dokładność, rozszerza się funkcjonalność i zwiększa elastyczność systemów sterowania;

b) zastąpić sprzęt o twardej logice urządzeniami programowalnymi (z możliwością zmiany programu), lub mikrokontrolery;

c) zastąpienia jednego minikomputera systemem kilku mikrokomputerów, gdy konieczne jest zapewnienie zdecentralizowanego sterowania produkcją lub procesem technologicznym o zwiększonej niezawodności i trwałości lub gdy możliwości minikomputera nie są w pełni wykorzystywane.

Systemy mikroprocesorowe mogą realizować w podsystemach rozproszonego zautomatyzowanego systemu sterowania procesami wszystkie standardowe funkcje monitorowania, pomiarów, regulacji, zarządzania i prezentacji informacji operatorowi.

W rozproszonych zautomatyzowanych systemach sterowania procesami przyjmuje się głównie trzy struktury topologiczne współdziałania podsystemów: gwiazdową (promieniową); pierścień (pętla); autobus (główny) lub ich kombinacje. Organizacja komunikacji z czujnikami i elementami wykonawczymi ma charakter indywidualny i ma przeważnie charakter promieniowy.

Rysunek 3.5 przedstawia opcje topologii rozproszonych zautomatyzowanych systemów sterowania procesami.

Rysunek 3.5 - Typowe struktury rozproszonych zautomatyzowanych systemów sterowania procesami:

a - promieniowy, b - główny, c - pierścień

Promieniowa struktura interakcji podsystemów (ryc. 3.5, a) odzwierciedla tradycyjnie stosowany sposób łączenia urządzeń z dedykowanymi liniami komunikacyjnymi i charakteryzuje się następującymi cechami:

a) istnieją oddzielne, niepołączone ze sobą linie łączące podsystem centralny (CS) z lokalnymi systemami automatyki statku powietrznego i;

b) technicznie urządzenia interfejsowe US ​​1 - US m automatyki lokalnej są technicznie proste w realizacji. Centralne urządzenie komunikacyjne USC to zestaw modułów typu US i pod względem liczby linii lub dość złożone urządzenie do multipleksowania kanałów transmisji informacji;

c) są zapewnione maksymalne prędkości wymiana na osobnych liniach przy wystarczająco wysokiej wydajności urządzeń obliczeniowych na poziomie procesora;

d) niezawodność podsystemu komunikacyjnego w dużej mierze zależy od niezawodności i żywotności sprzętu procesora. Awaria procesora praktycznie niszczy podsystem wymiany, ponieważ wszystkie przepływy informacji są zamykane przez górny poziom.

System rozproszony o strukturze promieniowej to system dwupoziomowy, gdzie na niższym poziomie realizowane są w podsystemach niezbędne funkcje sterujące, regulacyjne i zarządzające, a na drugim poziomie w CPU, koordynującym mikrokomputerze (lub minikomputerze) ), oprócz koordynowania pracy satelitów mikrokomputerowych, optymalizuje zadania kontrolne TOU, dystrybucję energii, kontroluje proces technologiczny jako całość, oblicza wskaźniki techniczne i ekonomiczne itp. Cała baza danych w systemie rozproszonym o strukturze radialnej musi być dostępna dla mikrokomputera koordynującego dla programów sterujących aplikacją na wyższym poziomie. W rezultacie mikrokomputer koordynujący działa w czasie rzeczywistym i musi być sterowany za pomocą języków wysokiego poziomu.

Rysunek 3.5 (b, c) przedstawia topologie pierścienia i magistrali interakcji poziomów. Konstrukcje te mają szereg zalet w porównaniu do konstrukcji promieniowych:

a) sprawność podsystemu łączności, który obejmuje kanał i urządzenia łączności, nie zależy od sprawności środki techniczne na poziomach automatyzacji;

b) istnieją możliwości podłączenia dodatkowych urządzeń i monitorowania całego podsystemu za pomocą specjalnych środków;

c) wymagane są znacznie niższe koszty produktów kablowych.

Dzięki wymianie informacji pomiędzy statkami powietrznymi i za pośrednictwem kanału komunikacyjnego a USA („każdy z każdym”) pojawia się dodatkowa szansa na dynamiczną redystrybucję funkcji koordynacyjnych współpraca podsystemów samolotu niższe poziomy w przypadku awarii procesora. Struktura magistrali (w mniejszym stopniu pierścienia) zapewnia rozgłoszeniowy tryb wymiany pomiędzy podsystemami, co jest istotną zaletą przy realizacji poleceń sterowania grupowego. Jednocześnie architektura autobusów i obwodnic prezentuje znacznie więcej wysokie wymagania do „inteligencji” urządzeń interfejsowych, a co za tym idzie, zwiększone jednorazowe koszty realizacji sieci szkieletowej.

Porównując topologię pierścieniową i magistralną podsystemu komunikacyjnego, należy zauważyć, że organizacja struktury pierścieniowej jest tańsza niż magistralna. Jednakże o niezawodności całego podsystemu z systemem komunikacji pierścieniowej decyduje niezawodność każdego urządzenia interfejsu i każdego odcinka linii komunikacyjnych. Aby zwiększyć przeżywalność, konieczne jest zastosowanie podwójnych pierścieni lub dodatkowych linii komunikacyjnych z torami obejściowymi. Wydajność fizycznego kanału transmisyjnego dla architektury magistrali z izolacją transformatorową nie zależy od sprawności urządzeń interfejsu; jednak w przypadku pierścienia awaria któregokolwiek urządzenia interfejsu prowadzi w najgorszym przypadku do całkowicie autonomicznej pracy uszkodzonego węzła podsystemu, czyli do utraty funkcji sterującej z poziomu procesora w wyniku automatyzacji uszkodzonego węzła.

Oczywistą metodą zwiększenia żywotności całego systemu automatyki w przypadku awarii urządzeń koordynacyjnych w podsystemie komunikacyjnym jest zduplikowanie urządzeń koordynacyjnych w węzłach podsystemu. W strukturze pierścieniowej takie podejście jest już implikowane przez organizację podwójnych pierścieni i ścieżek obejściowych. Jeśli niezawodność ciągłego kanału fizycznego dla niższej topologii nie budzi wątpliwości, możliwe jest powielanie jedynie urządzeń interfejsu bez użycia zapasowego kabla szkieletowego.

Tańszym sposobem na zwiększenie niezawodności podsystemu komunikacyjnego jest zastosowanie struktur kombinowanych, które łączą w sobie zalety topologii radialnej i pierścieniowej (szkieletowej). W przypadku pierścienia liczbę połączeń promieniowych można ograniczyć do dwóch lub trzech linii, których wykonanie zapewnia proste i niedrogie rozwiązanie.

Ocena takich wskaźników rozproszonych zautomatyzowanych systemów sterowania procesami jak gospodarczy(koszty produktów kablowych, prowadzenia kabli, rozwoju lub nabycia narzędzi sieciowych, w tym urządzeń komunikacyjnych itp.), funkcjonalny(stosowanie operacji transferu grupowego, intensywność wymiany, możliwość wymiany „każdy z każdym”), a także wskaźniki unifikacji i możliwości ewolucji sieci (możliwość łatwego dołączenia dodatkowych węzłów abonenckich, trendy do zastosowania w zautomatyzowanych systemach sterowania procesami) oraz wskaźniki niezawodność sieci(awaria kanału komunikacyjnego i urządzeń komunikacyjnych lub interfejsowych), pozwala na wyciągnięcie następujących wniosków:

a) najbardziej obiecująca pod względem rozwoju i wykorzystania jest szkieletowa organizacja podsystemu łączności;

b) funkcjonalność topologii szkieletu nie jest gorsza od możliwości topologii pierścieniowej i promieniowej;

c) wskaźniki niezawodności głównej konstrukcji są całkiem zadowalające;

d) topologia szkieletu rozproszonego zautomatyzowanego systemu sterowania procesami wymaga dużych jednorazowych kosztów stworzenia i wdrożenia kanału komunikacyjnego i urządzeń interfejsowych.

W dużej mierze ze względu na te cechy struktury szkieletowej oraz modułową organizację sprzętu i oprogramowania nowoczesne zautomatyzowane systemy sterowania TP zasada modułowości szkieletu budowa pomoc techniczna stwierdzono dominującą dystrybucję.

Zastosowanie mikroprocesorów i mikrokomputerów umożliwia efektywną i ekonomiczną realizację zasady decentralizacji funkcjonalnej i topologicznej zautomatyzowanych systemów sterowania procesami. W ten sposób możliwe jest znaczne zwiększenie niezawodności i żywotności systemu, ograniczenie kosztownych linii komunikacyjnych, zapewnienie elastyczności działania i poszerzenie zakresu stosowania w gospodarce narodowej zespołów środków technicznych, których głównym elementem jest mikrokomputer lub mikroprocesor. W takich rozproszonych systemach sterowania bardzo ważne nabywa standaryzacja interfejsu, tj. ustanawianie i stosowanie jednolitych norm, wymagań i zasad gwarantujących integrację informacyjną środków technicznych w standardowych strukturach zautomatyzowanych systemów sterowania procesami.

Czy obwód sterujący jest włączony tryb gromadzenia danych. W tym przypadku jest ona połączona z procesem technologicznym w sposób wybrany przez inżyniera procesu.

Połączenie następuje poprzez parowanie z obiektem (USO). Zmierzone wartości są konwertowane do postaci cyfrowej. Wielkości te przelicza się na jednostki, korzystając z odpowiednich wzorów. Na przykład, aby obliczyć temperaturę zmierzoną za pomocą termopary, można zastosować wzór T = A * U2 + B * U + C, gdzie U to napięcie na wyjściu termopary; Wyniki obliczeń rejestrowane są przez urządzenia wyjściowe w celu późniejszego badania procesu technologicznego w różnych warunkach. Na tej podstawie można zbudować lub udoskonalić model matematyczny kontrolowanego procesu.

Tryb ten nie ma bezpośredniego wpływu na proces technologiczny. Spotkałem się tu z ostrożnym podejściem do wdrażania metod sterowania w zautomatyzowanych systemach sterowania procesami. Jednak schemat ten jest używany jako jeden z obowiązkowych podobwodów kontrolnych w innych, bardziej złożonych schematach kontroli procesu.

W tym schemacie system sterowania procesem działa w tempie procesu technologicznego. Pętla sterowania ma charakter otwarty, tj. wyjścia układu sterowania procesem nie są podłączone do organów sterujących procesami technologicznymi. Realizowane są działania kontrolne operator-technolog otrzymywanie rekomendacji z komputera.

Wszystkie niezbędne czynności sterujące wyliczane są przez komputer zgodnie z modelem procesu technologicznego, wyniki obliczeń przekazywane są operatorowi w formie drukowanej (lub w formie komunikatów na wyświetlaczu). Operator steruje procesem poprzez zmianę ustawień.

Regulatory są środkiem utrzymania optymalna kontrola proces technologiczny. Operator pełni rolę monitora i menedżera, którego wysiłki zautomatyzowany system sterowania procesem w sposób ciągły i dokładny kieruje w celu optymalizacji realizacji procesu technologicznego.
Główną wadą tego schematu kontroli jest obecność osoby w łańcuchu kontroli. Przy dużej liczbie zmiennych wejściowych i wyjściowych taki schemat kontroli nie może być zastosowany ze względu na ograniczone możliwości psychofizyczne osoby. Jednak ten rodzaj kontroli ma również zalety. Świadczy to o ostrożnym podejściu do nowych metod zarządzania.

Tryb doradcy zapewnia dobre możliwości testowania nowych modeli procesy technologiczne. System kontroli procesu może śledzić zdarzenie sytuacje awaryjne, dzięki czemu operator ma możliwość poświęcenia większej uwagi pracy z instalacjami, a system sterowania procesem może monitorować większą liczbę sytuacji awaryjnych niż operator.

Zarządzanie nadzorcze.

W tym schemacie system sterowania procesem stosowany jest w pętli zamkniętej, tj. ustawienia sterowników są ustalane bezpośrednio przez system.

1. Zarządzanie zautomatyzowanym transportem i magazynem. W takim systemie komputer nadaje adresy komór regałowych, a lokalny system automatyki układnic przetwarza ich ruch zgodnie z tymi adresami.
2. Zarządzanie piecem do topienia. Komputer generuje wartości zadane do sterowania trybami pracy pieców elektrycznych, a automatyka lokalna na podstawie poleceń komputerowych steruje wyłącznikami transformatora.
3. Obrabiarki sterowane numerycznie.

Bezpośrednie sterowanie cyfrowe.

W trybie bezpośrednie sterowanie cyfrowe Sygnały (NTS) służące do sterowania elementami sterującymi pochodzą z układu sterowania procesem, a regulatory są całkowicie wyłączone z układu sterowania. Regulatory to komputery analogowe rozwiązujące w czasie rzeczywistym pojedyncze równanie, na przykład tego typu:

gdzie y może wskazywać położenie zaworu; k0, k1, k2, k3 – ustawienie parametrów, dzięki którym można skonfigurować sterownik do pracy w różnych trybach X – różnica pomiędzy wartością mierzoną a wartością zadaną; Jeśli X nie jest równe 0, wówczas wymagane jest przesunięcie elementu sterującego, aby proces osiągnął określony tryb.

Jeżeli regulator wykorzystuje do swojego działania pierwsze dwa wyrazy równania, wówczas jest on wywoływany. Jeżeli stosowane są pierwsze trzy człony, wówczas regulator jest proporcjonalnie-całka, a jeśli wszystkie są wyrazami równania, to regulator jest proporcjonalna-całka-pochodna.

Koncepcja NCU umożliwia wymianę regulatorów z zadaną wartością zadaną. Obliczane są rzeczywiste oddziaływania, które przekazywane są bezpośrednio organom kontrolnym w postaci odpowiednich sygnałów. Schemat NCU pokazano na rysunku:

Wprowadzone oznaczenia:
OO - obiekt zarządzany
D – czujnik.

Ustawienia do ACS wprowadza operator lub komputer wykonujący obliczenia optymalizujące proces. Operator musi mieć możliwość zmiany ustawień, sterowania wybranymi zmiennymi, zmiany zakresów dopuszczalnych zmian wielkości mierzonych, zmiany ustawień. , a także musi mieć dostęp do programu sterującego. Jedną z głównych zalet trybu NCU jest możliwość zmiany algorytmów sterowania poprzez dokonanie zmian w programie sterującym. Główną wadą bezpośredniego cyfrowego schematu sterowania jest możliwość działania systemu w przypadku awarii komputera.