Технические средства выработки управляющих команд. Исполнитель

Технические средства выработки управляющих команд.

Цель; изучение технических средств выработки управляющих команд.

План;

Автоматические регуляторы.

Типовые установки централизованного контроля и управления.

Типовые микропроцессорные установки.

Программируемые микропроцессорные контроллеры.

 {spoiler=Подробнее}

1. Автоматические регуляторы.

Автоматические регуляторы с типовыми алгоритмами регулирования - релейными, пропорциональным (П), пропорционально - интегральным (ПИ), пропорционально -дифференциальным (ПД) и пропорционально - интегрально - дифференциальным (ПИД) - составляют основную группу регуляторов, используемых в самых различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Главная функция регулятора - формирование сигнала рассогласования между регулируемой величиной и её заданным значением (установкой) и динамическое преобразование сигнала рассогласования по типовым алгоритмам (законам) регулирования. Управляющий сигнал с выхода регулятора поступает непосредственно на вход исполнительного устройства автоматической системы.

Однако к современным автоматическим регуляторам предъявляется ряд дополнительных эксплуатационных требований, основными из которых являются:

безударный переход(т.е.без дополнительных переходных процессов в цепях) с
режима ручного управления на автоматический и обратно;

в режиме автоматического управления безударный переход с внешнего источника
сигнала  задания  на  внутренний   (необходимый,   например,   в   супервизорном
управлении);

ограничение выходного аналогового сигнала по верхнему и нижнему уровням и
сигнализации предельных значений этих уровней;

связь с УВМ верхнего уровня иерархии управления ;

аналоговая и дискретная автоподстройка динамических параметров регулятора,
необходимая для построения адоптивных систем управления.

Автоматические регуляторы электрической ветви в зависимости от вида электрического сигнала разделяются на аналоговые, дискретные и гибридные (аналого-дискретные). В свою очередь, дискретные регуляторы могут быть импульсными и цифровыми. В аналоговых регуляторах информационный сигнал непрерывен на всём тракте формирования сигнала регулирования. Дискретных регуляторов в одной или нескольких точках тракта формирования регулирующего сигнала происходит импульсная модуляция сигнала либо по амплитуде (АИМ), либо по длительности (ширине) импульсов (ШИМ), либо по частоте импульсов (ЧИМ); модуляция по уровню в релейных регуляторах и модуляция по уровню и амплитуде в цифровых регуляторах. В гибридных регуляторах информационные сигналы имеют как аналоговую, так и дискретную природу в различных точках тракта формирования регулирующего сигнала.

1. Типовые установки централизованного контроля и управления.

Установки централизованного контроля и регулирования (ЦКР) являются основным техническим средством централизованных систем контроля, регулирования и управления. Характерными задачами, выполняемыми этим классом систем, являются дистанционный контроль, регулирование и управление ТОУ, территориально отдаленным от центрального пульта оператора. На установки ЦКР в таких системах возлагаются функции измерения технологических параметров, их регистрации (непрерывной или выборочной), сигнализации (звуковой, световой) отклонений параметров от заданных значений, регистрации отдельных событий (например, аварийных), выработки регулирующих двух - или трехпозиционных сигналов, управления блоками защиты, логико-командное управление. Установки ЦКР являются разновидностью более широкого класса информационно -измерительных систем (ИИС). В условиях ЦКР измеренные значения параметров технологического процесса сравниваются со значениями этих параметров, принимаемых за нормальные, расчетные. Наиболее простая задача установок с ЦКР - выдача сигналов отклонения от «нормы», сигнализация и, возможно, регистрация.

С точки зрения построения структуры установки ЦКР наибольшее распространение (при достаточно большом числе контролируемых параметров) нашла структура параллельно - последовательного типа.

2. Типовые микропроцессорные установки.

Типовые микропроцессорные установки (станции) обладают унифицированными техническими структурами для широких классов технологических процессов с числом контуров контроля, регулирования и управления от 8 до 256; модульным программным обеспечением, ориентированным на конкретный процесс; общей базой данных; унифицированным интерфейсом для объединения в составе распределенных АСУ ТП; функциональной полной и автономностью и конструктивной законченностью. При разработке таких установок основополагающими являются принципы типизации, унификации и агрегатирования. Наряду с локальными регуляторами, установками ЦКР, ИУВК на базе мини - и макро ЭВМ типовые микропроцессорные установки вмести с рассматриваемыми далее программируемыми микропроцессорными контроллерами становятся одним из наиболее распространенных технических средств современных АСУ ТП.

Типовая микропроцессорная установка контроля и регулирования, ядром которой является, микропроцессорный блок обработки информации предназначена для построения локальных систем автоматики с числом каналов 8-16 либо для включения её в состав КТС распределенных АСУ ТП на нижнем уровне. Установки подобного назначения, поэтому должны удовлетворять требования функциональной законченности, автономности. Термин «типовая» в применении к такой установке означает, что она реализует типовой состав функций, который следует из решения задачи типизации КТС для определенного класса объектов, выполняет следующие функции:

Принимает  аналоговые нормализованные  сигналы  от датчиков  и  дискретные
сигналы от концевых  выключателей,  кнопок управления и т.п.  и вводит эту
информацию в ОЗУ, доступное процессору;

Через   специальный   дисплейный   пульт   принимает   от   оператора   команды
управления       технологическим       оборудованием,       программы      управления
технологическим оборудованием, запросы информации;

Выдаёт   оператору   на   дисплей   пульт   отчётную   ,   текущую      и   плановую
информацию,   по  требованию  оператора  выдаёт  на  АЦПУ  информацию  для
получения твёрдой копии; осуществляет звуковую, световую сигнализацию об
опасных и аварийных отклонениях;

По командам оператора, по технологической программе и показаниям датчиков
вычисляет и выдаёт на исполнительные механизмы, управляющие воздействия в
виде аналоговых сигналов О-10В и дискретных типа «сухой контакт».

Осуществляет  внешние   связи  через  последовательный  интерфейс   с  другими
установками на расстояние до 3 км, через интерфейс «общая шина» с устройствами
СМ ЭВМ на расстояние до 15 м, через интерфейс «токовая петля»(4-20 мА) с
соответствующим периферийным оборудованием на расстояние до 1 км;

Вычислительное   ядро    установок   позволяет    осуществлять:    предварительную
обработку сигналов от датчиков, программное задание уставок   регуляторам по
программам, вводимым оператором, прямое управление по произвольным законам
и логико-командное    управление. Установка имеет программно - управляемый
таймер, систему диагностики, средства индикации и аварийной сигнализации и
выход на алфавитно - цифровое печатающее устройство.

4. Программируемые микропроцессорные контроллеры.

Термином Программируемые микропроцессорные контроллеры.(ПКМ) обозначают изделия группы устройств преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, реализованных на базе микропроцессорной техники и являющихся по сути специализированными управляющими микроЭВМ для работы в локальных и распределенных системах управления реальном времени в соответствии с фиксированным набором рабочих программ, размещенным в ПЗУ, а не в ОЗУ.

Особенности ПМК, отличающие их от управляющих мини - и микроЭВМ:

проблемно   -   ориентированное   программное   обеспечение   на   конкретную
задачу или на набор задач;

схожесть физической структуры ПМК различных назначений;

программирование ПМК в процессе  их изготовления,  поэтому изменение
программы работы (обычно это делается редко), настройка, реконфигурация и
т.п. осуществляются на пульте у оператора клавишами, перемычками, как в
обычных аналоговых устройствах автоматики;

ПМК   предназначены   для   эксплуатации   в   непосредственной   близости   от
технологического оборудования, поэтому в ПМК обеспечивается необходимая
защита от промышленных помех, гальваническая развязка от внешних цепей
оптронами, ферритовыми трансформаторами;

Модульная структура ПМК, позволяющая наращивать память ПМК, изменять
число входов и выходов и т.п.;

Меньший объем памяти и меньшее число электронных блоков в составе ПМК
по сравнению с микроЭВМ;

Наличие сканирующих (коммутирующих) устройств для поочередного опроса
входов ПМК.

По своему назначению - областям проблемой ориентации - ПМК бывают:

1.       микроконтроллерами, предназначенными для замены устройств электроавтоматики
на  крупносерийном   и   массовом   производстве  -  релейных  и   логических   схем,
командных аппаратов; такие ПМК логического типа появились на базе развития и
слияния средств вычислительной техники на МП, релейной бесконтактной автоматики
и циклового программного управления технологическим оборудованием, и именно
логические ПМК положили начало в ряду программируемых контроллеров;

2.       микроконтроллерами,      предназначенными      для      реализации      алгоритмов
регулирования,    динамического    и    нелинейного    преобразования    аналоговых    и
дискретных   сигналов   в   системах     автоматического  регулирования;  такие  ПМК
Регулирующего типа заменяют аналоговые, импульсные и цифровые регуляторы;

3.       микроконтроллерами координирующего типа, предназначенными для реализации
функций   программных   задатчиков,   специальных   алгоритмов   логико-командного
управления периферийными устройствами, функций координирующей микроЭВМ в
распределенном управлении(ведущий контроллер)

Уже сложившиеся области применения ПМК со свободно программируемой («виртуальной»по 12) структурой взамен традиционных электронных устройств с жесткой структурой достаточно обширны, и развитие средств промышленной автоматики в сторону ПМК составляет в настоящее время основное направление в техническом обеспечении систем управления всех типов и назначения.

Вопросы:

Вспомните главную функцию регулятора?

Как расшифровывается абривиатура ЦКР?

Что означает термин «типовая»

Для чего предназначены микроконтроллеры координирующего типа?

{/spoilers}