Загальна характеристика процесу використання мікропроцесорів та мікроЕОМ у технічних системах

У наш час важко уявити собі галузь народного госпо­дарства, в якій не можна було б використати МП, мікро-контролер чи мікроЕОМ. Ці пристрої можуть вбудовува­тись у контури керування технологічним процесом, верстати, різноманітні прилади та багато інших пристроїв і систем.

Завдання створення автоматизованих систем керуван­ня технологічними процесами (АСК ТП) з використанням мікроЕОМ постають практично у всіх галузях. Перед роз­робниками автоматизованих систем виникають, у першу чергу, питання, яким чином реалізувати вже відомі тех­нічні системи на надійнішій елементній базі та з більшою ефективністю. При цьому вирішується питання взає­мозв'язку показників надійності систем та економічної ефективності.

Широке використання МП і мікроЕОМ у системах ке­рування виробництвом зумовлене різким зниженням їх вартості та можливістю створення на їх основі розподіле­них децентралізованих систем керування. Ці системи реа­лізуються на базі універсальних комп'ютерів з відповідним програмним забезпеченням, а також мікропроцесорних контролерів з широким діапазоном технічних характерис­тик. Сучасна мікропроцесорна техніка використовується для програмного керування різними виробничими об'єкта ми регулювання параметрів технологічних процесів, ке­рування споживанням паливно-енергетичних ресурсів, у машинобудуванні, металургії та інших галузях, керуван­ня якістю продукції, контролю і діагностування техніч­них та інших об'єктів. Широке застосування одержали промислові роботи з вбудованими МП та мікроЕОМ для керування технологічним обладнанням.

Частина систем керування виробництвом будується на принципі централізованого керування, але намагання ви­конувати за допомогою однієї керуючої ЕОМ велику кіль­кість функцій виробництва не завжди має ефективний ре­зультат. До того ж відмова керуючої ЕОМ може зупинити все виробництво. Тому найбільш прийнятним є раціональ­не поєднання централізованих і розподілених структур керування виробництвом на базі МП та мікроЕОМ.

Одними з найпростіших сучасних виробничих систем є системи автоматичного керування (САК) автономним об'єктом чи процесом (рис. 1).

На вхід системи керування з об'єкта керування (ОК) поступають вхідні сигнали X, які сприймаються підсисте­мою К контрольної інформації згідно з алгоритмами, що зберігаються в пам'яті підсистеми перетворення П. Мета керування досягається виробленням сигналів керування ¥ та їх дією на об'єкт через виконавчу підсистему В. Керу­вання здійснюється без участі оператора, тобто автоматич­но. Таке керування можливе лише для автономних об'єк­тів з нескладними алгоритмами керування. Прикладом такого типу САК може бути система стабілізації напруги чи частоти автономного генератора, стабілізації темпера­тури печі тощо. Для таких систем характерна спеціалізована апаратурна реалізація мікропроцесорних засобів причини низьких вимог до ємності пам'яті та інших обчис­лювальних ресурсів.

Рис.1. Автоматична система керування автономним об'єктом

На структурній схемі автоматизованої системи керуван­ня (АСК) автономним об'єктом (рис. 2) вектор вхідних сигналів X формується не тільки об'єктом керування, а й оператором (Оп), а виконавчі сигнали У не лише діють на об'єкт, а й забезпечують інформацією оператора. Причи­ною участі людини-оператора в керуванні автономним об'єктом є невивченість певних етапів технологічного про­цесу чи надмірна складність їх повної автоматизації. На­явність людини-оператора потребує використання спеці­альних засобів відображення інформації. Характерним прикладом такої системи є АСК верстатом чи обробляю­чим центром. їх називають системами числового програм­ного керування (ЧПК). Присутність людини тут необхідна на таких етапах технологічного процесу: пошук та запуск програми, встановлення заготовки, корекція та заміна інс­трумента, знімання деталі, видалення стружки та ін.

Рис. 2. Система автоматизованого керування автономним об’єктом.

Для розглянутих САК і АСК автономних об'єктів харак­терна однорівнева структура. Сукупність підсистем К, П, В належить до одного рівня керування.

Створення АСК ТП групою об'єктів зумовило появу ба­гаторівневих систем, зокрема дворівневих (рис. 3).

Рис.3. Дворівнева автоматизована система.

Зв'язок між рівнями здійснюється, як правило, за од­ним із стандартних інтерфейсів за допомогою сигналів Х_н і У_н. Оператори беруть участь у технологічному процесі як на верхньому (О_пВ), так і на нижньому рівні (О_п1,..., О_пМ).

Дворівневі автоматизовані системи вводять в експлуа­тацію «знизу догори». Це дає змогу поступового введення в дію виробничої системи в міру її готовності. Наявність пам'яті на нижньому рівні визначає його автономність і адаптованість на різних стадіях поступового введення в експлуатацію.

Дворівнева структура керування характерна для бага­тьох сучасних автоматизованих систем, зокрема гнучких виробничих систем (ГВС). Підвищення гнучкості та інтегра­ції виробничих систем сприяє зростанню ролі пам'яті, яка дає можливість змінювати інформацію в процесі експлуата­ції. Переналагодження в ГВС зводиться до заміни керуючих програм у пам'яті системи. Прикладом максимальної гнуч­кості та універсальності є ГВС механічної обробки деталей.

З появою МП почався новий період у сфері автоматиза­ції виробничих процесів. Майже всі аспекти створення систем керування були переглянуті. Це структура і склад технічних засобів, сукупність виконуваних функцій, їх розподіл між компонентами системи, способи надання ін­формації оператору-технологу, значення математичних моделей при реалізації контролю і керування та ін.

У складі технічних засобів автоматизації виробничих процесів МП використовуються практично на всіх рівнях керування, починаючи від засобів збирання та первинної обробки даних — до обчислювальних комплексів і систем. При цьому істотно розширюються функціональні можли­вості периферійних пристроїв.

Поиск по сайту: