Информационные системы цифрового управления технологическими процессами

Профессор кафедры «Электронных Вычислительных Машин» Лебедев В.В., лекции по курсу: «Информационные системы управления и безопасность». Рецензенты: - кафедра системного и экономико-математического анализа ТГУ (зав. кафедрой, доктор технических наук профессор В.Н. Михно); - кафедра электронных вычислительных машин ТвГТУ, доктор технических наук, профессор Ю.Н. Матвеев; Информационные системы цифрового управления технологическими процессами Современные информационные системы цифрового управления состоят из следующих функциональных блоков: 1. сбор данных, управляемый таймером или на основе прерываний; 2. контур обратной связи; 3. блок обмена данными и взаимодействия с оператором. Рассмотрим структуру системы цифрового управления технологическим процессом Технологический процесс контролируется с помощью датчиков, т. е. устройств, преоб­разующих физические параметры процесса (температуру, давление или координа­ты) в электрические величины, которые можно измерять (сопро­тивление, ток или разность потенциалов). Воздействие на технологический процесс осуществляется с помощью исполнительных механизмов, преобразующие электрические сигналы в фи­зические воздействия (движение, перемещение, вращение). Управляющие системы работают только с информацией, представлен­ной в цифровой форме. Для получения цифровых сигналов используют АЦП. Управление исполнительными механизмами (электромоторами, клапанами), выполняется аналоговыми сигналами, используют ЦАП. Информация от объекта управления через каналы связи поступает к управляющему регулятору (контроллеру), который: • собирает все поступающие данные о технологическом процессе; • принимает решения в соответствии с алгоритмами программ обработки; • посылает сигналы управления на исполнительные механизмы; • обменивается информацией с оператором и реагирует на его команды. Цифровое управление процессом в режиме реального времени Основными особенностями управления процессом в режиме реальном времени являются: 1. управляющий компьютер должен работать со скоростью, соответ­ствующей скорости технологического процесса; 2. ход исполнения программы управления нельзя определить заранее; 3. внешние сигналы могут прерывать (изменять) последовательность исполнения операторов программы; 4. управляющая система требует специальных методов программирования; Рассмотрим управление процессом в режиме реального времени на примере пресса для пластика при производстве компонентов ЭА. Пресс для пластика при производстве компонентов ЭА Контейнер содержит расплавлен­ный пластик, с заданной температурой. Управляющий компьютер, периодически считывает значение теку­щей температуры и рассчитывает подачу тепла (с помощью нагревательного элемента). Нижняя часть пресса состоит из поршня, выталкивающего нужное количе­ство пластика. Когда поршень находится в крайнем правом положении, цилиндр заполняется пластиком. Затем поршень переме­щается влево, выдавливая требуемое количество пластика. Положение поршня конт­ролирует импульсный датчик, который генерирует заданное число импульсов на каждый миллиметр перемещения. (Движение поршня прекра­щается при достижении заданного числа импульсов). Рассмотрим блок-схему управления температурой в режиме реального времени (на основе последовательного программиро­вания). Про­грамма считывает температуру расплавленного пластика каждые 10 секунд, определяет необходимое время нагрева (переменная heat time); включает нагреватель и переходит в цикл занятого ожидания (busy loop) обновления счетчика време­ни (переменная С), компьютер не может выполнять никакие другие операции. Рассмотрим алгоритм управления перемещением поршня. (Блок-схема управления движением поршня пресса для пластика). Компьютер вы­дает команду начать движение вправо, пока не получит сигнал о том, что оно достигнуто (от датчика конечного положения). Поршень начинает двигаться влево, компьютер (в цикле заданного ожидания) ждёт очередной импульс и суммирует их (счетчик импульсов обозначен п). Цикл считается завершенным при дости­жении заданного числа импульсов (переменная pulsej_ref). Затем весь цикл повторяется сначала. Вывод: Управляющая система должна регулировать температуру и движение поршня одновременно. Задача решается с помощью двух независимых программ, выполняемых на одной машине: одна — регулирует температуру, а другая — управляет перемещением поршня. Значение температуры поступает в виде непрерывного аналогово сигнала от датчика температуры. Положение поршня рассчитывается исходя из числа импульсов. Бинарное управление технологическим процессом (управление последовательностью событий). Рассмотрим бинарное управление на примере химического реактора. Для управления процессом основанном на бинарной логикеиспользуют программируемые логические контроллеры, которые созданы именно для таких задач. Рисунок. В химическом реакторе реагенты переме­шиваются с помощью смесителя. Входные потоки реагентов регулируются клапанами А и Б, выход готового продукта клапаном В. Уровень давления в баке контролируется датчиком Д, а температура — датчиком Т, Температура регулируется горячей или холодной водой, подаваемой в окружающий бак кожух; потоки воды регулируются клапанами Г (горячо) и X (холодно). При бинарном управлении в реакторе выполняются следующие операции: 1. Открыть клапаны А и Б и залить в бак реагенты. 2. Если датчик давления Д показывает, что достигнут требуемый уровень давления, то закрыть клапаны А и Б. 3. Запустить смеситель. 4. Открыть клапан Г для нагрева бака. 5. Если датчик Т показывает, что достигнута требуемая температура, то закрыть клапан Г. 6. Установить таймер на время протекания химической реакции. При срабатывании таймера — время реакции истекло — остановить смеситель. 7. Открыть клапан X для охлаждения бака. 8. Открыть клапан В для выхода готового продукта (освобождения бака). 9. Закрыть клапан В. Повторить все этапы с самого начала. Вывод: Входные и выходные данные являются бинарными, так как датчики контролируют только два состояния (клапан открыт или закрыт, индикатор сработал или нет и т.д.). Команды управления имеют аналогичный формат (запустить/остановить двигатель, включить/отключить нагреватель и т. п). Простой контур управления, понятие опорного значения. Рассмотрим контур управления на примере системы автоматического регулирования температурой. В баке с жидкостью, должна поддер­живаться постоянная температура. Все поступающие с датчиков сигналы — аналоговые, (т. е. изменение температуры отслеживается непрерывно, а подача тепла может регулироваться плавно). Температура измеряется датчиком, выходное напряжение которого пропорцио­нально текущей температуре. Значение текущей температуры, поступает в компьютер, и сравни­вается с опорным (требуемым) значением. Величина нагрева жидкости рассчитывается по разности между опорным и текущим значениями и температур. Регулирование осуществляется с помощью нагревателя .Управляющим действием является момент включения нагревателя. Контур управления - системы автомат. регулирования температуры Контур управления обладает следующими свойствами: - температура должна измеряться с частотой, определяемой постоянной времени процесса; - если теплоемкость бака велика, то постоянная времени имеет большое значение. Если объем бака небольшой, то постоянная времени мала. Вывод: при проектировании системы управления должны быть учтены основные динамические характеристики технологического процесса. Генерация опорного значения в управляющих системах Система, отслеживающая значение опорного сигнала называется серво системой (серво). В серво системах опор­ные значения либо рассчитываются, либо задаются в виде таблиц. Каждое вновь вычисленное опорное значение сравнивается с текущим значением. Затем контроллер посылает сигналы коррекции для стабилизации системы управления. Схема генерации опорного значения в системах управления. В серво системах вычисление опорного значения не должно иметь запаздывания, т.е. каждое его новое значение должно быть рассчитано до момента очередного сравнения с текущим значением измеряемой величины. Свойства технологических процессов, усложняющие управление. Уровень сложности управления определяется, свой­ствами управляемого процесса. Среди проблем усложняющих управление, основными являются: • нелинейность процесса; • значительные временные задержки (запаздывание сигнала); • внутренние связи процесса. Рассмотрим их: Нелинейность встречается в технологических процессах, их интерфей­сах, датчиках различных физических величин, исполнительных механизмах. Значительные временные задержки (мертвые зоны) представляет серьезную проблему для управления. По этой причине регулятор может анализировать на основе устаревших данных, выда­вая ложные команды. Внутренние связи процесса и их учёт добавляет массу сложностей для управления. Систе­ма управления кроме регулирования выполняет и ряд следующих функций: • распознаёт нештатные ситуации; • собирает текущие данные о технологическом процессе; • рассчи­тывает статистические параметры, • отображает информацию для операторов и выполняет их команды. Рассмотрим внутренние связи процесса и задачи, решаемые компьютером при управлении Уровень сложности технического процесса отражается на конфигурации управ­ляющего компьютера. Количество датчиков и исполнительных механизмов опреде­ляет необходимое число портов ввода/вывода и в целом требует более мощного контроллера (большего объема оперативной и внешней памяти и т. д.). Связь между внутренними переменными процесса и его входными или выходными данными определяет сложность программного обеспечения регулятора. Вывод: Основное требование к системе управления заключается в том, что ее ресурсы должны соответствовать целям управления и параметрам системы управления. Измерительные устройства в системах управления, характеристики датчиков. Основные характеристики датчика, которые приводят в техническом описании это статические параметры. Свойства, отражающие работу датчика в изменяющихся условиях входных воздействий, называются динамическими характеристиками. Динамические свойства датчика характеризуются целым рядом параметров, их можно получить как реакцию на скачок измеряемой входной величины. Рассмотрим динамическую реакцию датчика (реакция на скачок) Т0 — запаздывание (время прохождения зоны нечувствительности), Т — постоянная времени датчика, Ts — время переходного процесса (время установления), Мр — перерегулирование Рассмотрим эти параметры: • Запаздывание (время прохождения зоны нечувствительности) — время между нача­лом изменения физической величины и моментом реакции датчика, (т. е. момен­том начала изменения выходного сигнала). • Постоянная времени датчика — время, за которое выходная величина достигает заданной величины (первого максимума выходного сигнала перерегулирования). • Время переходного процесса (время установления) — время, начи­ная с которого отклонение выхода датчика от установившегося значения стано­вится меньше заданной величины (например, ± 5 %). • Перерегулирование — разность между мак­симальным и установившимся значениями, отнесенная к установившемуся зна­чению (выражено в процентах). Статические характеристики датчика показывают, насколько корректно выход датчика отражает измеряемую величину. Основными статическими па­раметрами являются: • Чувствительность датчика определяется как отношение величины выходного сигнала к единичной входной величине. • Разрешение — это наименьшее изменение измеряемой величины, ко­торое может быть зафиксировано и точно показано датчиком. • Линейность не описывается аналитически, а определяется исходя из градировочной кривой датчика. (Бли­зость этой кривой к прямой линии и определяет степень линейности). • Статическое усиление (усиление по постоянному току) — это коэффициент усиления датчика на очень низких частотах. Боль­шой коэффициент усиления соответствует высокой чувствительности измери­тельного устройства. • Дрейф - определяется как отклонение показаний датчика, когда измеряемая величина остается постоянной в течение длительного времени. (Вызывается нестабильностью усилителя, изменением ок­ружающих условий и износом самого датчика). • Рабочий диапазон датчика определяется допустимыми верхним и нижним пределами уровня выходного сигнала. • Статическая ошибка — отклонение выходной величины датчи­ка от истинного значения (устраняется калибровкой дат­чика). Аналоговые датчики в измерительных и управляющих системах. Большинство датчиков применяемых в системах управления, генерируют аналоговый сигнал. При управлении измеряются следующие физические величины: • параметры движения; • температура; • расход; • уровень заполнения ёмкости; • сила, момент и давление; • концентрация газа и жидкости. Рассмотрим некоторые из них. Датчики движения. Датчики движения измеряют четыре кинематические величины: • перемещение (изменение положения, расстояния, размера); • скорость (включая угловую); • ускорение; • удар. Контроль параметров движения обязателен для сервосистем, роботов, электроприводов, манипуляторов. Измерение перемещений применяется при управлении поло­жением клапанов. Для измерения параметров движения применяются следующие типы устройств: • потенциометры для измерения перемещений, работают как переменные резисторы; • датчики на основе принципа электромагнитной индукции, (резольверы, дифферен­циальные трансформаторы, сельсины); • лазерные датчики для точного измерения малых перемещений. Резольвер Резольверы применяются в системах управления, где требуется очень точное измерение угловых перемещений и скорости, (сервосистемах, роботах). Выходной сигнал резольвера — это мера углового перемещения; дифференцирование этого сигнала дает угловую скорость. V2 Резольвер работает на принципе измерения взаимоиндукции между двумя обмотками. Ротор соединен с вращающимся объектом. На первичную обмотку ротора подается переменное напряжение vр. Статор состоит из двух обмоток v1, v2, развернутых на 90° друг относительно друга. Напряжение на этих обмотках рассчитывается сл. обр. v1= К * vр * Sin Q v2= К * vр * Cos Q , где Q - угловое положение ротора; К – коэффициент усиления. Исходя из этого можно сказать, что выходные напряжения v1 и v2, представляют собой напряжение vр промодулированное величиной угла Q (ку). Используя одно из выходных напряжений, можно измерять углы в диапазоне 0-90°, оба сигнала позволяют измерять углы от 0° до 360°. Выход резольвера есть тригонометрическая функция угла, эта нелинейность используется при управлении вращающими моментами в современных промышленных роботах. Тахометр Тахометр применяется для измерения угловой скорости в машиностроении и точном приборостроении. Конструктивно представляет генератор постоянного тока с постоянными магнитами. Принцип работы (тахометра постоянного тока). Ротор тахометра соединен с объектом, скорость вращения кото­рого измеряется. Магниты создают постоянное однородное магнитное поле. Движение про­водника в поле индуцирует напряжение, пропорциональное скорости его вра­щения. Выходное напряжение, генерируемое в процессе вращения, снимается коллектором, (состоит из пары угольных щеток с низким сопротивлением). Функциональные схемы АСУТП (автоматизированные системы управления технологическими процессами) Функциональные схемы автоматизации являются основным проектным документом, определяющим структуру и уровень автоматизации технологического процесса. При разработке функциональных схем технологических процессов решаются следующие задачи: 1. Получение первичной информации (от датчиков) о состоянии технологических процессов и оборудования; 2. Воздействия на технологический процесс для управления им; 3. Стабилизация технологических параметров процесса; 4. Контроль и регистрация технологических параметров процесса, а также состояние технологического оборудования. Функциональная схема автоматизации графически делится на 2 зоны: 1. В верхней части изображается технологическая схема (оборудования); 2. В нижней части схемы условными обозначениями показывают аппаратуру контроля и управления; 3. Оборудование и коммуникации изображают тонкими линиями, технологические потоки жирными линиями. Основные условные обозначения приборов и средств автоматизации: • Прибор установленный по месту; • Прибор, установленный на щите; • Исполнительный механизм (реверсивный шаговый двигатель). • Есть варианты при прекращении подачи управляющего сигнала: ◦ (а) открывает регулирующий орган; ◦ (б) закрывает регулирующий орган; ◦ (в) оставляет регулирующий орган в неизменном положении ◦ (г) исполнительный механизм с ручным приводом. • Регулирующий орган (кран, задвижка и т.д.); • Линии связи. ◦ (а) без соединения друг с другом; ◦ (б) с соединением между собой. Буквенные условные обозначения при изображении средств измерения и автоматизации: Основное назначение первой буквы Дополнительные назначения (отображение информации) A - Отображение цифры при сигнализации С - Регулирование управления D Плотность Разность или перепад Е Любая электрическая величина Любая электрическая величина F Расход Соотношение или доля G Размер, положение, перемещении - H Ручное воздействие Верхний предел измеряемой величины I - Показания J - Автоматическое переключение или обегание K Программный контроллер - L Уровень - M Влажность - Y - Нормирующие преобразователи P Давление или вакуум - N - Магнитные пускатели R Радиоактивность Регистрация S Скорость\частота оборотов - T Температура Дистанционная передача показаний V Вязкость - W Масса - Дополнительные буквенные обозначения отражающие функциональные признаки приборов (3 или 4 буква): Род сигнала E Электрический сигнал P Пневматический сигнал G Гидравлический сигнал Вид сигнала А Аналоговый D Дискретный Т Дистанционная передача показаний К Станция управления Y Нормирующий преобразователь Условные обозначения трубопроводов для жидкости и газов: Обозначение Расшифровка -1-1- Вода -2-2- Пар -3-3- Воздух (давление) -4-4- Азот -5-5- Кислород -12-12- Кислота или окислитель -15-15- Жидкое горючее -16-16- Водород -26-26- Противопожарный трубопровод -27-27- Вакуум Пример построения сложного условного обозначения прибора для измерения, регистрации и автоматического регулирования перепадов давления. P – измеряемая величина (давление): D – уточнение измеряемой величины (перепад давления) Функциональные признаки прибора: • I – измерение; • R – регистрация; • С – регулирование. Примеры построения условных обозначений на функциональных схемах Первичный измерительный преобразователь (датчик температуры) установленный по месту Вторичный прибор для измерения температуры с автоматическим обегающим устройством и сигнализации Вторичный прибор для измерения температуры регистрирующий и регулирующий, установленный на щите Прибор для измерения температуры (без шкальный) с контактным устройствам установленный по мету (на оборудовании) Комплект для измерения температуры (технологический контроллер) регистрирующий, регулирующий, снабжённый станцией управления и установленный на щите Приборы, измеряющие давление P – давление. Прибор для измерения перепада давление показывающий I (шкала) и установленный по месту. Это может быть трубка винтуре, дифманометр Прибор для измерения давления (разряжения) показывающий I с контактным устройством Прибор для измерения давления работающий без использования постоянного источника энергии (регулятор давления прямого действия “До себя”) Прибор для измерения давления регулирующий и установленный на щите (самопишущий манометр) Приборы, измеряющие расход Первичный преобразователь (датчик) для измерения расхода установленный по месту Прибор для измерения расхода, без шкальный с дистанционной передачей показаний установленный по месту Прибор для измерения расхода, интегрирующий, с устройством для выдачи сигнала после прохождения заданного количества вещества, установлен по месту (Дозаторы) Прибор для измерения соотношения расходов R – регистрирующий, установленный на щите Приборы, измеряющие уровень Прибор для измерения уровня (Датчик установленный по месту) Прибор для измерения уровня, без шкальный, C – регулирующий S – с контактным устройством установленный по месту. H – блокировка по верхнему уровню Прибор для измерения уровня, и показывающий с контактным устройством (буквы H и L означают сигнализацию верхнего и нижнего уровня) Другие приборы измерения Прибор для управления технологическим процессом (регулятор) по временной программе, установленный на щите (промышленный регулятор) Прибор для измерения влажности – М, регистрирующий и установленный на щите Прибор для измерения радиоактивности показывающий с контактным устройством, установлен по месту (Сигнализация предельно допустимых α и β излучений Прибор для измерения частоты вращения (станок с ЧПУ), регистрирующий и установленный на щите (Тахогенератор) Прибор для измерения массы и показывающий с контактным устройством А, установленный по месту Прибор для измерения/контроля горения (погасания) факелов печи, без шкальный с контактным устройством, установленный на щите Нормирующие преобразователи Преобразователь сигнала установленный на щите, верхняя Е – входной сигнал электрический, нижняя Е – выходной сигнал электрический Преобразователь сигнала установленный по месту. P – входной, пневматический сигнал, Е – выходной электрический сигнал Пусковая аппаратура (магнитный пускатель) Примеры составления функциональных схем систем автоматического управления Функциональная схема автоматизации котельной установки: Каждая функциональная схема имеет спецификации. В которой описаны технические средства (датчики, регуляторы) входящие в САР. Пример составления спецификации на функциональную схему: Номер позиции Обозначение Наименование прибора Тип прибора Количество Примечание 1. 1-1 Трубка Винтуре 1 шт. 2. 1-2 Нормирующий преобразователь 1 шт. 3. 1-3 Измерительный регулятор (многоканальный) ТРМ 212 1 шт. 4. 2-1 Термоэлектрический датчик (термопара) ТХАП 551 1 шт. Терморезисторы в системах автоматического управления Принцип действия основан на изменении удельного сопротивления металлического элемента датчика в зависимости от изменения температуры. В настоящее время выпускают 2 типа терморезистора: 1. Тонкоплёночные терморезисторы (1) Тонкая керамическая плёнка (намагниченная); (2) Термоэлемент выполненный в форме меандры, нанесённый методом напыления (платина); (3) Защитный слой (боросиликатное стекло) 2. Проволочные терморезисторы (1) Термостойкая трубка (берилловая керамика) (2) Платиновая отожжённая проволока; (3) Защитный кожух. Автоматическое управление сушка пиломатериалов с терморезисторами в качестве датчиков температуры (1) Терморезисторы сухой и мокрый для определения психометрической разности (влажности); (2) Нормирующий преобразователь (преобразует Ом в мили вольты); (3) Датчики массы; (4) Контакт закрытия дверей камеры; (5) Увлажнитель; (6) Шиберная заслонка; (7) Регулятор (регулирует температуру и влажность САУ). Принцип действия: Сушка происходит в 3 этапа: 1. Пропарка. Происходит при большой влажности и температуры. Позволяет выровнять влажность в древесине и защитить её от коробления; 2. По мере того как древесина начинает высыхать масса штабеля начинает изменятся (уменьшаться) это измеряется датчиком массы. Это служит переходом на 2 этап. На втором этапе уменьшают температуру и влажность воздуха в камере 3. При постепенном снижении температуры, также уменьшается и влажность. Вывод: Сушка происходит 3-е суток, переход с этапа на этап определяется датчиком массы. Волоконнооптические датчики температуры на основе люминофоров Используют в электронной промышленности при использовании интегральных микросхем, а именно при ионной имплантации в процессе диффузии. Принцип действия основан на способности люминофоров (с присадками европия) изменять яркость люминесценции (свечения) от значения или от температуры. Схема волоконнооптического датчика температуры: (1) Волоконнооптический датчик с внутренним слоем люминофора покрытый тифлон; (2) Волоконнооптический световод (служит для передачи входного и выходного световых сигналов, имеющих разные длины волн; (3) Оптическая система содержит линзы фильтры зеркала и фокусирующие объективы, кроме этого содержит источник ультрафиолетового излучения; (4) Две спектральные линии зелёная и красная выделяемой оптической системой; (5) Индикатор показаний встроенный в систему автоматического управления САУ; Принцип действия: Через систему отображения свечение ультрафиолетового излучения фокусируется в кварцевом световоде и поступает в датчик, на внутренней поверхности которого имеется слой люминофора, который под действием этого излучения и в зависимости от температуры меняет яркость люминесценции. Это излучение вновь направляется к световоду в оптическую систему, где из неё выделяю 2 спектральные линии зелёную (G) и красную (R) отношение интенсивности свечение которых определяется электронным способом и является функцией температуры (до десятых градуса). Иерархия в структурном управление технологическими процессами в машиностроение. В большинстве технологических процессов можно выделить несколько уровней управления. Нижнем уровнем относятся механизмы и устройства, которые сопряжены с технологически устройством (датчиком). Это так называемый уровень локального управления. На уровне управления процессом находится контролер, регуляторы и другие устройства ведущее за процессом и управляющее им (самый нижней уровень на котором применимо автономное решение). Следовательно уровнем является уровень управления участком. В его задание входит сбор и обмен информации в виде опорных и текущий значений различных величин. На этом уровне происходит активированный горизонтальный обмен данными для общей координатной работы. I. Уровень стратегического управления. II. Уровень управления производством. III. Уровень управления производственным участком. IV. Уровень управления техническим процессом. V. Уровень локального управления. 1 – Майн Фрейд (вычислительная сеть большой мощности). 2 – Компьютер, управляющий производством. 3 – Промышленный компьютер для сбора и обработки данных. 4 – станки с ЧПУ. 5 – технологический регулятор (периферийный процессор). 6 – программированный технологический контролер. На уровне управления производством координирует деятельность нескольких производственных участков для равномерного потока материалов, оснастки (т.к. выход одного производственного участка является входом для другого). На уровне стратегического управления на основе получение информации потоков происходит административное управление ресурсами всего предприятия. Сбор данных при управлении технологическими процессами. К требованию сбора данных из уровней иерархии может существенно различаться. Система реального времени обработки данных обрабатывает быстрее в технологичном процессе. Поэтому используется распределение системы, где разные процессы управления отдельными частями технологического процесса. При этом центральный процесс координирует общее функционирование системы. Сбор данных через контроллер и шины локального управления. 1 – управляет промышленный компьютер. 2 – фронтальный процессор (препроцессор). 3 – периферийный процессор. 4 – шина локального управления. 5 – датчики (скорости, температуры, перемещений). 6 – станок с ЧПУ. 7 – общая магистраль передачи данных. Периферийные процессы на прямую связаны с технологическим процессором и получение данных от датчиков. Существует 3 основных способа сбора и передачи данных: 1 – телеметрия – заключается в непрерывной передачи данных, формат которых заранее определен. 1 – по опросу – периферийный процессор циклически опрашивает текущее состояние датчиков, отправляющих информацию управления компьютеру, который периодически обновляет свою внутреннюю базу данных. 3 – основы на прерываниях – прерывание генерируется датчиками при передачи информации. Современная тенденция заключается в установление локально вычислительного устройства как можно ближе к реальным технологическим процессам. Применение базы данных для мониторинга и управления. Мониторинг – это сбор значений переменные их хранения и отображения подходов оператор формы. Существует 3 подхода реализации управления технологическим процессом: 1 – прямое цифровое управление (все данные наблюдаются передаются в полном объеме от датчиков к центру управления, где центральное ЭВМ рассчитывает управляющие сигналы для исполнительных устройств). 2 – распределение системы управления (ЭВМ верхних уровней управления рассчитывают опорные значения, а цифровые регуляторы управление технологическим процессом). 3 – управление опорными значениями (является самой простой формой управления, где с помощью аналоговых регуляторов происходит управление технологическим процессом). Даже система управления среднего размера имеет несколько 100 точек взаимодействует с технологическим процессом, поэтому применяется аппарат базы данных с соответствующими методами доступа. Структура базы данных процессами реального времени. Обычные измеряемые величины или бинарные сигналы (типа включить, выключить) обрабатывают программы сбора работающие на основе определения параметров. Параметры объекта хранятся в базе данных объекта – параметры для расчета производственных величин, цифровых регуляторов и т.д. развитые базы данных содержит от 20 параметров описателя для каждого из объектов. Некоторые из этих описателей обязательны, остальные применительно только при определении обстоятельств. Пример записи в базы данных для аналогово ввода. Имя поля Значение Комментарии CODE T 439 Код DESCRIPTION PRIMARY CIRCUIT TEMP. IN Описание: первичная цепь входной аппаратуры TIPE AI Тип: аналоговый ввод ADDRESS #7.12.2 Адрес EVENT CLASS Класс события ALARM CLASS 3 Класс аварии SAMPLE (SEC) 30 Интервал выборки RAW VALUE 3228 Первичное значение CONVERTED VALUE 78,8 Преобразованное значение A – COEFFICIENT 0,0 Коэффициент преобразования B – COEFFICIENT 0,0244 Коэффициент преобразования UNITS “С0” Единицы измерения MINIMUM VALUE 50,0 MIN значение MAXIMUM VALUE 75,0 MAX значение Код – используется для однозначной идентификации объекта, в базе данных служит как ключ. Описание – это ясный мнемоничный текст, служащий для идентификации устройства при выводе на печать. Тип – определяет характер информации и показывает, является ли объект входом или выходом (в примере AI показывает, что это объект аналоговый вход). Адрес – показывает какую команду привязан объект (в примере канал #7, устройство #12, точка измерения #2). Класс события – показывает какую автоматическую функцию, запускает объект при изменение поступающих значений. Интервал выборки, масштабированный коэффициент, предельные и аварийные значения – необходимы для 1-ой обработки сигнала поступающего от датчика (в примере предполагается, что аналогичная величина преобразуется в цифровую форму 12 разрядами АЦП 0 – 0 0С, 4095 – 100 0С, т.о. первичная входная величина 3228 преобразует 32280,0244=78,8 0С поскольку это выше допустимой 750С выдается сигнал аварийного состояния). Информационные системы автоматического управления производством. В последнее время предприятия переходят к автоматической системе управления, под которой понимается объединение всех информационных потоков связанных с производственной деятельностью предприятия. Под производственными потоками понимаются: 1. Физические потоки (станки, склады, транспорт). Отражает движение материальных, трудовых и энергетических ресурсов (собственно осуществляет производство изделия). 2. Информационные потоки – осуществляет передачу информации и данных различного рода между производственными подразделениями. 3. Управляющие потоки – пользуясь информационной системой обеспечивает планирование и управление производством. Организованная структура автоматической системы управления предприятия. АСУП – автоматизированная система управления предприятием. АСУТП – автоматизированная система технологическими процессами. ПЭО – плановый экономический отдел. CГC – служба главной специальности. САПР – система автоматического проектирования изделий. САК – система автоматического контроля. АСТПП – автоматическая система технической подготовки производства.