8.2 Промышленные управляющие устройства

Для эффективного использования полученной от измерительной системы информации об объекте управления необходимо ее проанализировать, выработать по определенным алгоритмам соответствующие команды и передать их к объекту для непосредственного формирования управляющих воздействий в конкретной физической форме. Все эти операции должны осуществляться в требуемом темпе (быстродействии), задаваемом ходом технологического процесса.

Качественный и количественный состав технических средств этой группы главным образом и определяет уровень автоматизации объекта.

В зависимости от выполняемых техническими средствами функций при переработке информации канал управления может быть представлен обобщенной функциональной схемой, приведенной на рис. 8.5. В конкретном канале управления ряд средств может отсутствовать.

Полученная в измерительной системе (ИС) контрольная информация об объекте управления (ОУ) направляется в группу устройств формирования команд (УФК) управления. Сигналы команд управления с помощью исполнительных механизмов (ИМ) преобразуются в величины, удобные для воздействия на регулирующие органы (РО) конкретных технологических аппаратов. Например, электрический командный сигнал включает электропривод, воздействующий на дроссельную заслонку, изменяющей расход жидкости. С помощью РО происходит, изменение потоков материала, энергии и т. п. в объекте управления, приводящее к соответствующей корректировке хода технологического процесса.

В зависимости от уровня автоматизации в УФК можно выделить технические средства соответствующих уровней управления. К средствам (В), представляющим нижний уровень управления, относятся регулирующие устройства местных (локальных) и автономных систем регулирования. Средства (Б) включают в себя устройства агрегатированных комплексов централизованных систем управления, осуществляющих регулирование взаимосвязанных объектов.

Управляющие команды высшего уровня (А) формируются с помощью вычислительных машины и микропроцессорных комплексов. Их наличие соответствует созданию на предприятии автоматизированной системы управления.

Управляющие команды на исполнительные устройства (ИМ и РО) могут подаваться как непосредственно со средств верхнего уровня управления, так и через средства более низких уровней, корректируя их работу.

Выбор режимов работы УФК и ИМ, контроль их состояния и исправности осуществляется группой вспомогательных устройств (ВУ). В сложных системах управления сюда может входить микропроцессорная техника, в простейших локальных системах (АСР) это могут быть ключи выбора режима управления ("Местное", "Автоматическое") и дистанционные указатели положения рабочего органа исполнительного механизма.

Рассмотрим подробнее схему управления сложными объектами с помощью ЭВМ (рис.8.6).

На вход ЭВМ от датчиков (Д_i) поступает измерительная информация о текущих значениях выходных величин Y₁,…,Y_n объектов управления. После преобразования сигналов из непрерывных в дискретные (Н/Д), аналог-код) ЭВМ обрабатывает эти сигналы у_i в соответствии с выбранным законом (алгоритмом) управления для получения командной информации х_i, которая после обратного преобразования (Д/Н) подается через исполнительные механизмы (ИМ) на входы объектов Х₁, ..., X_n.

Преобразователи непрерывных величин в дискретные (цифровые) и наоборот делают многоканальными с использованием коммутатора (КОМ), который последовательно обегает датчики (или ИМ). Распространен принцип синхронной связи ЭВМ с объектами, при котором процесс управления разбивается на периоды (циклы) равной продолжительности тактирующими импульсами от электронного таймера (Т).

В начале очередного цикла, с приходом тактирующего импульса на устройство прерывания (УП), происходит обегающий опрос датчиков (с преобразованием сигналов в цифровую форму) и ввод цифровых сигналов в оперативную память ЭВМ. По отношению к отдельному датчику его выходной непрерывный сигнал квантуется по уровню и по времени.

После ввода измерительной информации y_i в память, ЭВМ вычисляет управляющие команды x_i, и выдает их на управление. Непосредственное цифровое управление получается при подаче команд (через ИМ) на вход объекта.

Для сложных технологических процессов команды управления от ЭВМ подаются на изменение заданий локальных АСР (и, возможно, на установку оптимальных настроек регулятора локальных АСР). При такой структуре работоспособность сохраняется и при отказах ЭВМ.

Помимо рассмотренной работы ЭВМ в замкнутой системе управления (по отклонению), возможно управление по разомкнутой схеме по принципу программного управления (ЭВМ вырабатывает программу команд x_i на входе объекта без текущих измерений выходных величин y_i) и в режиме "советчика" выдае оператору команды.

В заключение отметим, что ЭВМ чрезвычайно эффективна при реализации любых алгоритмов управления, другими словами ЭВМ- универсальный регулятор, изменяющий законы регулирования путем замены программы алгоритма.

В то же время на обогатительных фабриках функционируют локальные АСР технологических параметров, в которых используют стабилизирующие регуляторы различных схем и конструкций. Из электрических можно отметить регулятор типа Р-25, реализующий все законы регулирования.