Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Цикл считается завершенным при достижении 3 аданного числа импульсов (переменная рийв гву). Затем весь цикл повто я р ется сначала. Так же как и при регулировании температуры, компьютер не меж~ ыполнять других операции, пока он находится в цикле ожидания очередного иМпульса. Глава 2. Особенности цифрового управления процвеюамь „ние процессом в реальном времени 2 н УпР~~" " Рис.
2.3. Блок-схема регулирования температуры пластика Каждую из двух задач можно решить непосредственно с помощью последователь ного кода. Но объединить их в одной программе непросто. Пиклы взаимного ожиЛа ния использовать нельзя, так как управляемый процесс не позволяет длительных за держек, а исполнение одной задачи не должно быть связано с другой. В принципе можно обойтись и без циклов ожидания. Однако программа лри этом будет все время переключаться между двумя задачами и проверять, какая задача должна исполнять. ся следующей, станет громозлкой и сложной лля анализа.
Попытка последовательного расположения блоков инструкций, исполнение которых фактически должно быть параллельным, порождает взаимосв связи между л ду "Рактически независимыми функциями Рие 2.4. Блок-схема управления движением поршня пресса для пластика 2 1 3 Управление на основе прерываний Гл данная сложность программы управления прессом — необходимость организа" " переключения между задачами. На практике проблема решается с помощью цни и двух у независимых программ, выполняемых на одной машине: одна — регулирует темп 'и "ературу, а другая — управляет перемещением поршня. Метод сигнализации, называемый прерыванием, используется для переключения Ц "" ПП с исполнения одной задачи ьа другую. С помощью прерываний циклы ожи"ания можно заменить на ожидание прерывания. 50 начало — начать движение поршня вправо ждать прерывания от датчика конечного положения внешнее прерывание (возобновляет исполнение программы) — остановить поршень — п - 0 (сбросить с ктчик импульсов| .
— начать движение влево начало ждать прерывания от следующего импульса внешнее прерывание (возобновляет исполнение программы) ьчш( шьеьтарь (Рийе) — измерить температуру — Рассчитать требуемую величину проводимого тепла п=пь1 — установить переменную Ьеаг г(те ~ 10 — включить нагреватель нет п =Ри)зе ген' ждать Ьеаг гтте сек. шаг( (зше(Ьеаь г(те) остановить поршень прерывание от таймера (возобновляет исполнение программы) выключить нагреватель ждать момента очередной выборки и а(1 г)ше (10-Ьеас ите) прерывание от таймера (возобновляет исполнение программы) Глава 2, Особенности цифрового управления процессамь Фактически прерывание представляет собой внешний сигнал, извещающий Ц)) о наступлении некоторого события. События отслеживаются датчиками и заста .
ав. ляют ЦП прервать исполнение текущей программы и перейти к другой. Таким оо. разом внешние сигналы могут влиять на исполнение того или иного программног ого модуля. Особый вид прерывания связан со временем. Электронный таймер выда аег сигнал прерывания при наступлении определенного момента времени или по исте. чении некоторого интервала. Этот таймер не является частью ЦП, однако конст. руктивно располагается на той же плате. Он освобождает ЦП от необходимости контролировать время.
Более подробно о прерываниях рассказано в разделе 10 б С использованием прерываний задача регулирования температуры решается про. ще. Прерывание по времени связано с переменной Ьеаг гуте. После включения на. гревателя программа устанавливает таймер на величину времени нагрева (значение переменной'Ьеаь' ь(те) и ждет сигнала прерывания для продолжения работы (инст. рукцияча11 6ше(Ьеае рте) нарис. 2.5). Рис. 2чй Использование прерываний от таймера для рсгулирования температуры пластика Аналогично, программа управления поршнем ожидает два прерывания: одно от датчика крайнего правого положения, друго~ от импульсного датчика, контре пирующего перемещение поршня (рис. 2.6) Прерьгваниям соответствуют инструк ции вида ьга)с гпсеггпрс(х), где х обозначает канал поступления сигнала прерывания. Оператор иа(с )псеггпрс приостанавливает исполнение программы, которое возобновляется только при поступлении соо~~с гствуюгпего сигнала внешнего прерывания.
22 Ри „меры задач управления процессаьу Рис 2.ь. Использование прерываний для управления движением поршня пресса для пластика Система прерываний обеспечивает переключение цП с исполнения одной программы мы на другую как следствие внешних событий. В результате решение задачи управлени ения получается прозрачным и элегантным.
Если каждый программный модуль является тся независимым, то добавить новые блоки к системе можно без нарушения существ ю Ующей структуры. Проблемы, связанные с многозадачностью и методами программи ирования в реальном времени, обсуждаются в главе 10. 22. ПРимеры задач управления процессами В зтоь том разделе на примерах проиллюстрированы основные типы задач, встречающиеся и я "Ри управлении процессми.
Вначале обсуждается, что в общем случае требуется л и для управления, а затем рассматриваются проблемы, присущие техническим Роцессам. 52 53 горячей холодной ..д воды Глава 2. Особенности цифрового управления и мь 2.2.1. Управление последовательностью событий и бинарное управление !!ростой химический реактор, представленный на рис. 2.7, — пример системы уш равления последовательностью событий. В химическом реакторе реагенты перемь шиваются с помощью смесителя. Входные потоки реагентов и выход продукта регу. лируются входными клапанами А и Б и выходным клапаном В, соответственно Уровень давления в баке контролируется датчиком Д, а температура — датчиком Т Температура регулирует.ся горячей или холодной водой, подаваемой в окружающих бак кожух; потоки воды регулируются клапанами Г (горячо) и Х (холодно). Рис.
2.7. Простой химический реактор с регулированием температуры В этом примере в реакторе выполняются следующие операции: 1. Открыть клапан А и залить в бак реагент 1. 2. Голи датчик давления Д показывает, что достигнут требуемый уровень, то закрыть клапан А. 3. Запустить смеситель.
4. Открыть клапан Б и залить в бак реагент 2. 5. Если датчик давления Д показывает, что достигнут новый требуемый уро вень, то закрыть клапан Б. 6. Открыть клапан Гдля нагрева бака. 7. Если датчик Т показывает, что достигнута требуемая температура, то закрыть клапан Г. 3. установить таймер на время протекания химической реакции. 9. При срабатывании таймера — время реакции истекло — остановить смеситель. 10. Открыть клапан Х для охлаждения бака. 22. ПРИ римеры задач управления процессами Проверить температуру в баке. Если температура упала ниже заданного предела, то закрыть клапан Х и открыть клапан В для опорожнения бака.
Г2 Закрыть клапан В. Повторить все этапы с самого начала. Многие системы предназначены для управления очередностью выполнения операций, ко которая зависит от некоторых логических условий, как в приведенном примере. хо Входные и выходные данные системы являются бинарными в том смысле, что датчики чики контролируют два состояния или граничное значение, например клапан открыл и. т или закрыт, индикатор сработал или нег, кнопочный выключатель нажат или отжат и жат и т. дс и команды управления имеют аналогичный формат — запуститЫ'оста- повить двигатель, включить/отключить нагреватель и т.
п. Если задача управления основана только на бинарной логике, то очевидно, что решать ее удобнее и проще цифровыми средствами. Существуют так называемые программируемые логические контроллеры, специально созданные для решения таких задач. Более подробно эти устройства рассмотрены в главе 7. 2.2.2, Простой контур управления — регулятор температуры Рассмотрим бак, заполненный жидкостью, температура которой должна поддерживаться постоянной (рис. 2.8).
Все сигналы в этом примере — аналоговые, т. е. Изменение температуры отслеживается непрерывно, в отличие от предыдущего примера, где проверялось лишь превъппение порогового значения, а подача тепла может регулироваться плавно. ис 2 8. Простая система регулирования температуры Температура измеряется датчиком, выходное напряжение которого пропорционально т но текущей температуре (пропорциональная зависимость существует как минимум в и ' у' в интересующем диапазоне температур).
Измерения периодически, например кажд дую секунду, поступают в компьютер, и текущее значение температуры сравнивается с ся с требуемым (опорным), которое хранится в памяти компьютера, Величина наг ев Рева или охлаждения рассчитывается по разности между опорным и измерен нгям значениями (рис. 2.9). В, зависимости от исполнительного механизма — устройства, непосредственно алия ияюп1его на процесс, — меняется вид управляющего сигнала, подаюшегося на его 54 Рнс. 2.10.
Генерация опорного значения Глава 2. Особенности цифрового управления процессами вход. Температуру можно регулировать с помошыо нагревателя, периодически включаемого на заданный интервал времени, или использовать теплообменник, со. единенный с'трубопроводами пара и холодной воды. В первом случае управляюшим действием является момент включения нагревателя; во втором — ре|улирование осушествляется за счет открытия или закрытия клапанов трубопроводов пара и охла;„. дающей жидкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
