Система управления технологическим процессом на базе ЭВМ эффективна потому, что поддерживает параметры процесса в режиме, близком к оптимальному.
Управляющий вычислительный комплекс (УВК) имеет два принципиальных отличия от универсальных ЭВМ:
1. УВК через датчики и регулирующие органы осуществляет непосредственную связь с объектом управления.
2. УВК должен своевременно откликаться на события, происходящие в объекте управления, с которым он взаимодействует, работать в одном темпе с объектом управления, т.е. в реальном времени.
Структурная схема УВК:
Взаимодействие с внешней средой осуществляется через устройства связи с объектом (УСО) – устройства аналогового и цифрового ввода/вывода. Так как физические величины, преобразованные в электрический сигнал с помощью датчиков, носят преимущественно аналоговый характер, то необходимо дополнительно его оцифровывать.
Также возможны случаи, когда необходимо принимать или осуществлять управление дискретным сигналом. Для этих целей предназначено устройство дискретного ввода/вывода.
Так как УВК должен достаточно быстро реагировать на изменение управляющих воздействий, то предусмотрена система прерываний. При поступлении нового прерывания система приостанавливает выполнение текущего задания и переключается на обработку новых данных и осуществление управления. После окончания система возвращается к прерванной программе.
Работа в реальном времени предполагает использование времени как параметра управления процессом. Для реализации функций, связанных с отсчетом времени, используются программируемый таймер или «часы реального времени».
Управление осуществляется на основе математической модели технологического процесса, которая служить основой для разработки алгоритма. Значения сигналов, поступающих от датчиков технологического процесса, являются входами алгоритма управления, в соответствии с которым создается программа, вычисляющая значения управляющих воздействий.
Конструктивная особенность – наличие пылезащитного сейсмостойкого кожуха, защищающего УВК в неблагоприятных условиях.
Характерны модульный конструктивный принцип, наличие большого количества слотов расширения, что позволяет обслуживать большое количество датчиков и исполнительных устройств. Платы расширения вместе с системной платой устанавливаются на пассивную объединительную панель, что повышает надежность УВК и снижает нагрузку на системную плату.
Операционная система реального времени обеспечивает быструю реакцию на события, происходящие в управляемом объекте.