Попов (Попов П.М., 2000 - Организация автоматизированных систем подготовки авиационного производства), страница 9

На зкрач ПЭВМ поступает сигнал от датчика, что, например, размер Н вЂ” вьдеркан с соответствующим допуском по номиналу, размер 5 — по плюсовому допуску, что аце имеется возможность доводки (на1ример, диаиетра вала) до размера «скользящей посадки» и т.д. (С! МАТВОй, АиЯгдй и др.). Тжим образом, системами автоматического управления тжнологическ ими процессами можно условно назвать современные системы (типа С!МАТКОМ Аи~бгарП, КВ(6000 — 42Т и др.), которые обеспечивают выполнение основной технологической опера.(ии и ее поспецоватегьности в упржляемом технологическом процессе без вмешательства человека (на1ример, АСУ ТП - гапьва-юпокрытий, химфрезеровачие, мехобрабстки теп врацения на оборудовании с ЧПУ, техпроцесс плвки апюминиевых сплавов и т.п.).

Задачу АСУ ТП для упр'вляемых технологических процессов, приведенных выше, можно сформулировать следующим образом: по полученным дачным о тжнологическом процессе составить априорный прогноз (модель) хода технологического процесса в виде математической модели, модели злжтронной, а тжже составить и реализовать тжой плач упрвляющих воздействий с изменением режимов работы оборудования или упржляющих приборов, чтобы в определенный момент времени состояние технологического процесса отвечало нжоторому зкстремапьному значению обобщенного критерия качества технологического процесса В виде математиче".кой модели технологический процесс в АСУ ТП представляет собой з висимость; у('г+Л() = А(' У(г)+Ву(г), РД('г), ЗАЯЦ~, (2.13); где у=~уь у2, уз, ..., у„,~ — выходная комплексная переменная; Лг — время от начального цикла действия АСУ ТП до получения контрольной информации о результатах этого действия; А — оператор действия всей АСУ ТП; С®=~ и~(г), и2(г), ...,и„(г)~' —, входные контролируемые воздействия (При-,' мечание: классически входные параметры обозначаются через х(г), в данном.

случае входные параметры — контролируемые, поэтому выбрано обозначе-:' ние 7У(г)~; В и à — операторы управляющих и неуправляющих воздействий; 38 ~(г) =Д~(г), ~~ф, ...,~„(г)~ — контролируемые, но неуправляемые воздействия . 1например, измеряемые параметры исходных заготовок (или материалов), используемых в технологическом процессе1; П(т) =Я~Я, ~Рта ",у,(г)~ — неконтролируемые воздействия. В выражении (2.13) интервалы изменения временных параметров ~ и т: ~. < ~ < г, + Т; ~< т < ~+ Л~, где г, — начало отсчета времени; Т вЂ” длительность интервала наблюдения за поведением процесса управле- ния. В начальный момент времени у(г,) = О, то есть результат действия систе- мы управления равен нулю.

Следовательно, уф для АСУ ТП есть кусочно-гладкая монотонная не- убывающая функция, поскольку отрицательное значение выпуска продук-. ции смысла не имеет. С учетом ограниченных ресурсов системы управления и процесса управ-. ления вид математической модели зависит от соотношения между временем . реализации управляемого воздействия и длительности цикла технологиче- ского процесса. В общем случае время запаздывания управляющего воздей- ствия относительно изменения состояния технологического процесса (2.14) где и — некоторая константа, 0 < и < со; т„р — время, прошедшее от изменения состояния входных параметров про- цесса до изменения выходных параметров, то есть время процесса. Для управляющей ЭВМ в комплексе АСУ ТП и всегда больше нуля.

Если 0<п<1, то в АСУ ТП и технологическом процессе возможно синхронное управление в реальном времени. В этом случае хзап ~вв+тоб+хвыв+г зал — тпр ~ (2.15): где г„и т„; — время ввода и обработки информации о ходе технологического процесса в ЭВМ; т„„— время обработки и вывода управляющего воздействия; г',.„— время реального (фактического) запаздывания, то есть время от на- чала действия новых управляющих воздействий Ву(г) до получения кон- трольной информации о новом значении выходной переменной. Одним из простых практических примеров реализации математической модели с временным соотношением 0<и<1 служит многоконтурная стабили- зация процессов плавки алюминиевых сплавов в электрических печах по од- ному из известных законов регулирования (закон ПИ) в режиме прямого цифрового управления от ЭВМ.

При л>1 можно управлять не текущим, а только последующим состояни- ем стационарных процессов. В этом случае управляющая система реализует циклический алгоритм управления в масштабе времени, кратным п = 1, 2, ' 3," 39 При проектировании АСУ ТП следует учитывать и отдельный случай, ко- .

гда и со, что соответствует состоянию системы управления без обратной: связи, то есть с нарушенной обратной связью. Тогда приходится учитывать,, что существующие в процессе неуправляемые воздействия г,(т) и п(т) могут быть определены и учтены не в текущем, а в последующем состоянии про- ' цесса (например, после предварительной статистической обработки результатов управления технологическим процессом).

Поскольку д(т) — вектор слу-: чайных воздействий, характер которых в общем случае не известен, выражение (2.13) имеет вид 12.16) . Му(г+Лг) = МА[ И(г)+В[Му(г)~, ~(~)', где М вЂ” символ математического ожидания. М нагоуровневой иерархической системе управления присущи следующие хазжтерные особенности: 1. Элаленты верхнего уровня связ ны с более к рупны ми подсистемами и обребатываот информацию за большие периоды времени; 2. Элементы верхнего уровня связаны с более мщленны ми процессами упржления системой 1обмен со средой происходит с меньшей частотой, динамика процесса выражена слабо, относительно велики периоды времени макду моментами принятия решений); 3. Описание и проблемы на верхних уровнях менее структурированы, трудоемки для количественной формализации, принятиетжнических решений наиболее сложно.

Эти особенности в значительной степени влияют на выбор способа декомпозиции и многоступенчатого построения управляющих 'втоматизиромнных систем. При этом различие цепей-функций и хазжтера производства на различных уровнях опрщепяет структуру 1рис.2.4) жгоматизирова~ной системы управления производством (АСУП) в цепом. В этом случае имеет место «синхронно-циклический» алгоритм упржления.

Привщенный общий анализ алгоритма работы системы «технологический процесс + АСУ ТП» распрастр нить на процессы кж непрерывныа полунепрерывнье, тж и на дискретные с учетом иерархичности производства Принцип иерархичности построения системы управления — АСУ ТП представляет интерес в опрщепении сферы действия в общей иерархической структуре жтоматизирова~ной системы упржления производством.

Рис.2.4. Обобщенная блок-схема АСУП с иерархической структурой построения, где 1, И вЂ” ступени; 1 — вычислительный центр предприятия; 2 — подсистема оперативного управления технологическими линиями; 3 — АСУ, например, химико-технологическим процессом; 4, 5 — АСУ технологическими линиями №1 и №2; 6, 7 — АСУ технологическими операциями №1 и №2 (прямое цифровое.: управление); 8 — АСУ технологической операцией №3 с многоуровневым управле-, нием через регуляторы; 9, 10 — АСУ технологическими операциями №4 и №5 через регуляторы; 11, 12 — регуляторы На ступени (уровне) а" обеспечивают изменение режимов и хода технологической операции, а на а'" — вырабатывают и корректируют конечное со-: стояние каждой технологической операции, в случае, когда операции связа-: ны между собой.

В зависимости от особенностей конкретного технологического и матема-:.: тического обеспечения АСУ ТП на практике реализуется шесть вариантов: построения АСУ ТП уровня: а: Ц а', а ', а'1, (а"', а"1, 1а™, а'], 1а', а1,[ а '1, 1и'1). Следующий уровень АСУ ТП вЂ” уровень комплексного управления про-:: цессами производства отдельных изделий (материалов) р. Каждый процесс состоит из ряда технологических операций, а задача,:' управления на уровне р заключается в оптимизации параллельно-.: последовательного выполнения операций по времени и качеству. Устанавливают три ступени на уровне управления р.