Алгоритм системы автоматического управления

Любой технологический процесс совершается в соответствии с алгоритмом, ведущим к достижению поставленной цели — по­лучению нужного продукта, изделия или иного запланированно­го результата. И выпечка хлеба, и управление полетом самолета, и изготовление карандашей, и производство автомобильных двига­телей — все эти процессы представляют собой последовательнос­ти операций, выполняемых различными механизмами, в том числе автоматически, в соответствии с алгоритмом.

Поскольку последовательность операций в любом технологи­ческом процессе известна заранее, всегда можно создать управля­ющее устройство, которое будет формировать управляющие воз­действия на исполнительные механизмы в точном соответствии с алгоритмом, и поручить ему автоматическое ведение процесса. Такой способ управления технологическими процессами исполь­зуется, но он применим только к самым простым процессам.

58

Дело в том, что в реальных условиях по разным причинам все­гда существуют отклонения параметров процессов и оборудова­ния от идеальных, предусмотренных в алгоритме. Эти отклонения могут привести к недопустимым нарушениям хода технологиче­ского процесса и в конечном счете к выпуску бракованных изде­лий и другим негативным последствиям. Поэтому за параметрами надо следить, для чего обычно используют САК.

Система автоматического контроля выдает полную информа­цию о всех параметрах технологического процесса и оборудова­ния, в том числе об отклонениях значений параметров от номи­нальных. Но если отклонение произошло и зарегистрировано си­стемой контроля, то что делать дальше? В автоматизированной системе управления решение об этом принимает оператор, в ав­томатической системе решение должно принимать управляющее устройство. Оно на основе анализа информации о параметрах фор­мирует корректирующий управляющий сигнал для исполнитель­ного механизма, который и возвращает параметр к номинально­му значению. Результатом работы исполнительного механизма может быть, например, перемещение обрабатывающего инстру­мента, включение нагревателя на какой-то период времени, со­здание дополнительного усилия и т.д.

Если система контроля выдала сообщение о превышении па­раметром предельного значения и возникновении аварийной си­туации, то управляющее устройство решает так называемую ава­рийную задачу. Для таких ситуаций разрабатывают специальные алгоритмы, которые система управления должна максимально быстро выполнить, чтобы избежать непоправимых последствий. Аварийный алгоритм предусматривает не только воздействие на исполнительный механизм, непосредственно влияющий на от­клонившийся параметр, но и формирование других воздействий, предупреждающих и исключающих дальнейшее аварийное разви­тие процесса.

Мы рассмотрели реакцию системы управления на информа­цию, поступающую от системы контроля. Однако главной задачей системы управления является ведение технологического процес­са, и формируемые ею воздействия на исполнительные механиз­мы определяются, в первую очередь, алгоритмом этого процесса, а параллельно проводится контроль всех прочих параметров.

Параллельное выполнение этих задач оказывается возможным потому, что любая операция технологического процесса всегда продолжается какое-то время, значительно большее времени оп­роса одного датчика. За время выполнения одной операции мож­но собрать информацию о многих параметрах и при отклонении каких-либо из них от нормы выдать управляющие сигналы на со­ответствующие исполнительные механизмы. Когда текущая опе­рация технологического процесса завершится, в соответствии с

59

                                                                                         +-

алгоритмом процесса управляющее устройство сформирует сиг­нал для начала следующей операции, во время которой будет опрошена очередная группа датчиков, и т.д.

Так как система контроля является существенной частью сис­темы автоматического управления, алгоритм САУ строится на базе уже рассмотренного алгоритма САК. Блок-схема алгоритма САУ представлена на рис. 3.5. В нем выделены элементы, обеспечиваю­щие непосредственно управление как ходом технологического процесса, так и корректировкой параметров, вышедших за пре­делы диапазона номинальных значений.

Так как система управления ведет весь технологический про­цесс, то время работы САУ равно длительности этого процесса. Опрос же датчиков происходит гораздо быстрее, чем выполняют­ся технологические операции, и за время выполнения алгоритма ТП опрос всех датчиков может проводиться многократно. Инфор­мация о результатах каждого опроса выводится оператору, после чего начинается новый цикл опроса. Поэтому в отличие от алго­ритма САК, который заканчивается после опроса всех датчиков и ждет команду оператора, алгоритм САУ заканчивается только после выполнения последней операции технологического процесса.