О технологическом объекте управления

1.1. Связь управляющего устройства

с технологическим объектом управления

Из теории автоматического управления известно, что любая система автоматического управления (САУ) и автоматизированная система управления (АСУ), в том числе и АСУ технологическими процессами (АСУ ТП), в общем случае состоит из управляющего устройства (УУ) и объекта управления. Применительно к объектам машиностроения в качестве указанного объекта рассматривается в основном технологическое оборудование (станки, установки, роботы, технологические комплексы и т.п.), поэтому под объектом управления будем понимать технологический объект управления (ТОУ). Следовательно, САУ или АСУ ТП в обобщенном виде можно представить функциональной схемой, изображенной на рис.1.1. Как видно из этой схемы, связь УУ с ТОУ может быть прямая (УУ – ТОУ) и обратная (ТОУ-УУ).

F₁ F

У₁ X₁

У_n X_m

Рис.1.1. Схема связи управляющего устройства с технологическим объектом

управления

Прямая связь.По этому каналу исполнительным элементом ТОУ передаются воздействия от УУ. Основные задачи этого канала – преобразование управляющего сигнала в управляющее воздействие У, пригодное по своей природе и виду для подачи его на управляющий вход исполнительного устройства (ИУ) ТОУ.

УУ может включать и отключать различные электромагниты, клапаны, электроприводы и т.п. В этом случае возникает задача усиления мощности сигнала релейного типа. При управлении от ЭВМ необходимо согласовать выходы УУ и многочисленные входы ИУ, сформировать сигнал управления для каждого ИУ и подать его на ТОУ после логического анализа технологической ситуации в целях определения условий, при которых эта операция может быть выполнена.

Специфической задачейразработки канала прямой связи является согласование его пропускной способности с быстродействием ЭВМ, обусловленным динамическими показателями ТОУ (темпом ТП).

Обратная связь обеспечивает получение информации о текущем состоянии ТОУ, необходимое для выработки управляющей информации. Каналами текущей информации являются различные обратные связи, по которым значения выходных (технологических) параметров Х и возмущений F подаются от ТОУ к УУ. Канал обратной связи включает в себя измерительные преобразователи (датчики), состоящие из первичных преобразователей контролируемого параметра в сигнал и вторичных преобразователей сигнала в сигнал, форма которого позволяет ввести его в управляющее устройство. При этом используются преобразования непрерывных (аналоговых) сигналов в непрерывные (усиление) и непрерывных в цифровые, когда непрерывно изменяющийся технологический параметр преобразуется в дискретную комбинацию выходных сигналов, представляющую собой цифровой код. Такое аналого-цифровое преобразование выполняется либо первичным преобразователем (в кодовом датчике), либо вторичным преобразователем (цифровом датчике), либо в устройстве сопряжения с объектом (УСО). При преобразованиях сигналов часто возникает необходимость фильтрации первичного сигнала и отделения полезного сигнала от сигналов помех. В ряде случаев приходится контролировать параметры, которые не поддаются непосредственному измерению (например, КПД, производительность, диаметр рулона (листового материала). Подобные задачи решаются применением датчиков, контролирующих параметры, по которым вычисляется значение искомой величины. Во многих случаях первичный преобразователь датчика преобразует неэлектрическую величину в электрическую.

Текущая информация о состоянии ТОУ используется также для сигнализации и диагностирования, т.е. распознавания отказов, предаварийных, аварийных ситуаций, что может выполняться блоком УУ или автономным устройством, или системой диагностирования ТОУ.

Таким образом, связь УУ и ТОУ осуществляется посредством сигналов.