Классификация автоматизированных систем управления

В производственных процессах изготовления различной продукции могут быть задействованы автоматизированные и неавтоматизированные системы управления объектами и процессами. В главе рассматриваются системы автоматизированного управления как наиболее распространенные.

Система автоматизированного управления (АСУ) – совокупность объекта управления и автоматизированных средств управления.

В зависимости от роли человека в процессе управления, форм связи и функционирования звена «человек-машина», распределения информационных и управляющих функций между оператором и ЭВМ, ЭВМ и средствами контроля и управления все автоматизированные системы можно разделить на два класса.

1) информационные АСУ:

– информационно-справочные АСУ (пассивные);

– информационно-советующие АСУ.

2) управляющие АСУ:

– супервизорные АСУ;

– системы прямого цифрового управления.

Информационные АСУ обеспечивают сбор и выдачу в удобном для обозрения виде измерительную информацию о ходе технологического или производственного процесса. ЭВМ в результате расчетов определяет, какие управляющие воздействия следует произвести, чтобы управляемый процесс протекал наилучшим образом. Выработанная управляющая информация служит рекомендацией оператору (ЭВМ играет вспомогательную роль).

В информационно-справочных АСУ ЭВМ используется для сбора и обработки информации об управляемом объекте (рис. 10). На основе информации датчиков Д, переработанной ЭВМ и представленной в удобной форме, оператор принимает решение и управляет объектом. Возможно прогнозирование процесса и сигнализация аварийной ситуации.

Информационно-советующие АСУ кроме информационно-справочной функции дополнительно определяют: рациональный технологический режим функционирования по отдельным технологическим параметрам процесса; управляющие воздействия по всем или отдельным параметрам процесса; величину установок локальных регуляторов.

Эти системы применяют в тех случаях, когда известная математическая модель недостаточно полно описывает процесс и адекватна управляемому процессу лишь в узком интервале технологических параметров, слабы критерии качества, т.е. принятие решения оператором основывается на собственном понимании хода технологического процесса и опыта управления им.

Рис. 10. Структурная схема информационно-справочной АСУ:

ИМ – исполнительный механизм

Управляющие АСУ наряду со сбором информации обеспечивают выдачу непосредственно исполнителям или исполнительным механизмам управляющих команд. В управляющих системах важнейшая роль принадлежит ЭВМ, а человек контролирует и подключается к процессу управления при необходимости, если система самостоятельно не может решить какую-либо задачу. Эти системы работают в реальном масштабе времени.

Супервизорные АСУ, функционирующие в режиме супервизорного управления (супервизор – управляющая программа или комплекс программ), предназначены для организации многопрограммного режима работы ЭВМ и представляют собой двухуровневую иерархическую систему, обладающую широкими возможностями и повышенной надежностью. Управляющая программа определяет очередность выполнения программ и подпрограмм и руководит загрузкой устройств ЭВМ (рис. 11).

Рис. 11. Структурная схема АСУ технологического процесса с супервизорным управлением

В супервизорной системе управления часть параметров управляемого процесса и логико-командного управления управляется местными автоматическими регуляторами САУ_i, а ЭВМ, обрабатывая измерительную информацию, рассчитывает и устанавливает оптимальные настройки этих регуляторов. Остальной частью параметров управляет ЭВМ в режиме прямого цифрового управления. В этом случае входная информация – значения управляемых параметров, измеряемые датчиками Д_i локальных регуляторов; контролируемые параметры состояния управляемого процесса, измеряемые датчиками Д_ki.

Основная задача супервизорного управления – автоматическое поддерживание управляемого процесса вблизи оптимальной рабочей точки. Оператор с пульта управления может вводить дополнительную информацию: коррекция установок, параметров алгоритмов регулирования и т.п.

В системах прямого цифрового управления ЭВМ непосредственно вырабатывает оптимальные управляющие воздействия и с помощью соответствующих преобразователей передает команды управления на исполнительные механизмы (рис. 12).

Рис. 12. Структурная схема АСУ технологического процесса с прямым цифровым управлением

Режим непосредственного цифрового управления позволяет исключить локальные регуляторы с задаваемыми параметрами управления; применять более эффективные принципы регулирования, управления и выбирать их оптимальный вариант; реализовывать оптимизирующие функции и адаптацию к изменению внешней среды, переменным параметрам объекта управления; снижать расходы на технические объекты и унифицировать средства контроля и управления. Данные системы нашли применение в станках с числовым программным управлением (ЧПУ).

Контрольные вопросы

1. Каковы основные характеристики и особенности информационных АСУ?

2. Определите основные компоненты управляющих АСУ.