2.2 Атк информационно – советующего типа

Рис.2.4. Структура АТК информационно-советующего типа

Рис.2.5. Реализуемые уровни иерархии функций управления

В данной системе функции управления разделены между человеком и локальными системами автоматики (ЛСА) (см рис. 2.4) на нижнем уровне, и человеком оператором (верхний уровень иерархии управления). Если рассматривать иерархию функций управления, то на верхнем уровне, помимо предоставления информации добавляются функции прогнозирования хода процесса диагностики, как оборудования, так и технических средств АСУ.

С точки зрения принципа реализации информационных функций АСУ ТП данная типовая структура мало отличается от предыдущей. Но высвобождение человека-оператора от функций непосредственного управления испол­нительными механизмами (ИМ) ТОУ существенно меняет требования к характеру информационных функций, реализуемых ИВК, по­скольку оператор может за счет резерва времени освоить (перера­ботать) значительно больше информации о ходе технологического процесса исостоянии технологических средств. Это н качество АСУ ТП нашло отражение в том (это показано на рис. 2.5), что на ИВК могут быть возложены выдача рекомендаций (советов), прогно­зирование хода технологического процесса и диагностика состояния технических средств ТОУ, задачи значительно более сложные, чем регистрация и оперативная информация любого вида.Для техниче­ской реализации функций прогнозирования и диагностики требуются, как правило, ИВК с большим быстродействием и объемом памяти, чем в предыдущей типовой структуре, а также дополнительные устройства наглядного отображения (УНО) и документирования (УД) автоматизированного рабочего места оператора-технолога (АРМОТ) (рис. 2.4.) Пульт управления ИВК (ПУ) может быть оборудован техническими средствами для обеспечения диалога оператора с ИВК

Для данной типовой структуры характерно то, что уставки аналоговых регуляторов или переключение режимов работы (коммутационных циклов) программируемых контроллеров па базе микро-ЭВМ, устройств числового программного управления (УЧПУ) станками и агрегатами, программно-логических и цифровых устройств (систем) управления промышленными роботами и других систем локальной автоматики (СЛА) производятся технологом-оператором вручную. Это существенно ограничивает (в пределах эргономических способностей человека) число управляемых технологических пере­менных и быстродействие ТОУ.

Комбинированная структура АТК может быть рекомендована (кроме целей автоматизации, указанных выше) для:

автоматизированных производственных участков меха­нообработки; автоматизированных линий станков и агрегатов с числовым программным управлением;

управления территориально удаленными друг от друга объектами контрольно-измерительными стендами, установками и т.д.;

управления транспортно-складскими и сборочными линиями, конвейерами и т. д.;

во всех случаях, когда разработка математического обеспечения при увеличении степени автоматизации сложна.

2.3 Структура атк прямого цифрового управления

Одноуровневая система

Рис. 2.6. Структура АТК прямого цифрового управления. Одноуровневая система

Рис. 2.7. Реализуемые уровни иерархии функций управления

На рис. 2.6. представлена простейшая одноуровневая система прямого цифрового управления ТОУ. Как видно из рисунка, если исключить возможность участия человека-оператора в процессе управления ТОУ, то получится система автоматического управления (АС) , часто называемая цифровой автоматической системой (ЦАС).

Широкому распространению ЦАС для управление локальными ТОУ препятствовало отсутствие надежных и вместе с тем дешевых вычислительных комплексов. С появлением микро­процессорной техники и быстрым развитием этого направления вы­числительной техники это препятствие устранено. Поэтому использование ЦАС на базе микро-ЭВМ для управления локальными ТОУ относительно небольшой сложности имеет перспективы развития во всех отраслях народного хозяйства, в том числе и в машиностроении.

Для управления сложными многосвязными ТОУ при достаточно жестких требованиях надежности и живучести систем управления преимущество автоматизированных систем управления (АСУ ТП) остается неоспоримым.

В АСУ ТП прямого цифрового управления за человеком-опера­тором остаются функции переключения режимов управления, кор­ректировка хода технологического процесса и общий контроль за функционированием АТК и состоянием технических средств. Эффек­тивность реализации перечисленных выше возможностей функций оператора-технолога обеспечивается современным уровнем развития технических средств АР МОТ ( Рис.2.6 )

С помощью АСУ ТП прямого цифрового управления ( Рис.2.7 ) при наличии соответствующего математического обеспечения можно реализовать все уровни иерархии функций управ­ления вплоть до оптимального управления по заданному критерию качества с адаптацией к ходу технологического процесса, качеству исходных материалов (заготовок), инструмента и т. д. Существенным препятствием к практической реализации высших уровней функций управления в настоящее время являются трудности в преобразова­нии знаний и опыта рабочих высокой квалификации в математиче­скую форму, необходимую для представления указанных знаний и опыта в виде программ работы УВК, а также высокая стоимость технических средств, способных реализовать оптимальное управление с адаптацией.

К числу основных достоинств рассматриваемой типовой структуры можно отнести:

- универсальность перемещения в смысле временного характера (дискретные и непрерывные) протекания технологического процесса;

- возможность получения и обработки информации о ходе технологического процесса и состоянии технических средств практически с любой степенью объективности в масштабе времени протекания технологического процесса;

- способность реализации любого уровня качественной иерархии управляющих функций АСУ ТП;

- возможность управления технологическим процессом практически любой сложности (с любым числом управляемых технологических переменных) и любого быстродействия в реальном масштабе времени ТОУ при соответствующем выборе УВК.

К числу основных недостатков АСУ ТП прямого цифрового управления можно отнести: сложность разработки математического обеспечения; относительно высокую стоимость технических средств;необходимость использования резервирования технических средств АСУ ТП для обеспечения заданной надежности и живучести ATК; сложность сопряжения вычислительных комплексов разных уровней (например, мини- и микро-ЭВМ), что необходимо для построения многоуровневых АСУ ТП.

Двухуровневая система

Рис 2.8. Двухуровневая структура прямого цифрового управления

На Рис. 2.8 показана двухуровневая система прямого цифрового управления автоматизированного механического цеха. На нижнем уровне управление ТОУ (станками, кузнечными прессами, промышленными роботами и т. д.) осуществляется с помощью устройств числового программного управления (УЧПУ). Управляющий вычислительный комплекс верхнего уровня управления АСУ ТП осуществляет выдачу программ УЧПУ и координацию их работы в соответствии со сменно-суточным заданием цеху, а также осуществляет управление транспортно-складской системой, в состав которой входят склады для хранения заготовок (отливок и т. д.), инструмента, готовых деталей и транспортные средства (краны, штабелеры, роботы, конвейеры) для их подачи на рабочие места и обратно на склады.

Проанализированные выше типовые структуры ЛТК не исчерпывают всех возможных их вариантов, но являются перспективными для машиностроения и других отраслей промышленности с преобладанием дискретных производств.

Системотехнический анализ структур AT К позволяет утверждать, что агрегатные комплексы технических средств (АКТО) в наибольшей мере удовлетворяют достаточно противоречивым технико-экономическим требованиям к техническому обеспечении АСУ ТП.

3 ПРОМЫШЛЕННЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ