Устройства для информации и выполнения расчетов рабочих процессов


Категория Автоматизация судов

Контроль и управление постоянно усложняющихся процессов требуют регистрации и обработки все большего количества информации. Для решения этой задачи применяются автоматически действующие устройства. Централизованная и дискретная обработка информации имеет некоторые особенности по сравнению с обычными устройствами автоматизации. Эти особенности рассматриваются ниже.

Основные понятия.
а) Устройство регистрации параметров. Эти устройства служат для непосредственного измерения все возрастающего количества параметров контролируемого процесса, передачи результатов измерения и их преобразования к виду, удобному для дальнейшей обработки. Указанное определение применяется и в том случае, когда кроме данных измерений должна выдаваться и другая информация о процессе, как, например, величины, характеризующие логическое состояние (например, положение переключателей), а также численные величины (например, номера).

Существует различие между независимым от времени и связанным с процессом (синхронным) опросом результатов измерений. Устройства регистрации данных измерений работают обычно в последовательном режиме, т. е. путем циклического последовательного опроса отдельных точек измерений.

Далее, по способу накопления сигналов можно различать аналоговую регистрацию данных измерений, например, с непрерывной графической записью измеренных значений на регистрационную ленту, и цифровую регистрацию с соответствующим накоплением данных в регистре, на перфоленте или с печатанием на листах.

Устройства регистрации информации рассматриваемого здесь вида характеризуются тем, что они преимущественно запрашивают последовательно во времени информацию о процессе по вызову того или иного автоматического управляющего устройства или по ручному вызову, преобразуют ее в цифровой код и либо накапливают ее для дальнейшей обработки в читаемом машиной виде, либо сообщают ее человеку на центральный пульт управления с помощью индикаторов, печати (записи) или сигнализации. Таким образом, устройства регистрации данных измерений служат для автоматизации потока информации. При этом допускаются только такие операции, которые не требуют объединения и внутреннего накопления измеренных величин.

б) Устройства обработки данных измерений. Обработка данных измерений может быть произведена как в аналоговом, так и в цифровом виде, независимо от времени или в режиме с истинным масштабом времени.

В случае цифровой обработки данных измерений в истинном масштабе времени, представляющей наибольший интерес, информация о процессе, полученная с помощью устройства регистрации данных измерений, взаимно увязывается в функционально подчиненном ему устройстве обработки данных. Ввиду того что обработка должна происходить синхронно с протеканием процесса, речь идет о согласованности обработки данных измерений с процессом.

в) Управляющие вычислительные устройства. Управляющие вычислительные устройства представляют собой системы для автоматического управления и контроля технологических процессов, основу которых составляют цифровые вычислительные машины. Понятие «управляющие вычислительные устройства» должно быть в настоящее время распространено на все системы, которые автоматически воспринимают информацию о процессе, обрабатывают ее в цифровом виде и при определенных условиях могут оказывать воздействие на процесс. При этом здесь имеется в виду любой процесс, служащий для производства, преобразования и распределения материи, энергии и информации.

Режимы работы управляющих вычислительных устройств. Пб виду взаимодействия вычислительного устройства с установкой можно различать несколько способов включения его в процесс.

а) Управление процессом при параллельном включении вычислительного устройства (off-line operation). При этом простейшем виде использования управляющего вычислительного устройства отсутствует непосредственная связь между ним и установкой. Вычислительное устройство работает без жесткой связи с процессом.

Для ввода информации в вычислительное устройство она должна быть переведена на соответствующий машинный язык. Обработанная информация выдается сперва в соответствующем виде человеку, который затем при необходимости оказывает воздействие на процесс с помощью обычных средств автоматизации.

б) Управление процессом с помощью связанного с ним вычислительного устройства (on-line operation). Характерной особенностью такого способа использования вычислительного устройства является синхронное действие его с процессом в истинном масштабе времени. Передача информации от установки к вычислительному устройству происходит непосредственно, по крайнем мере, в одном направлении с промежуточным включением так называемых периферийных устройств (interface).

в) Управление процессом с помощью вычислительного устройства, включенного по разомкнутому контуру (on-line-open-loop operation). Такой способ использования вычислительного устройства характеризуется тем, что оно со стороны входа связано, как правило, через устройство регистрации и обработки данных измерений с процессом, но не оказывает непосредственного управляющего воздействия на его протекание.

Включение вычислительного устройства по разомкнутому кон-туру применяется в том случае, когда предусмотрено только автоматическое ведение документации или автоматический контроль за процессом или же должно осуществляться управление процессом человеком-оператором. В последнем случае вычислительное устройство выдает указания для операций обслуживания.

г) Управление процессом с помощью вычислительного устройства, включенного по замкнутому контуру (on-line-closed-loop operation). При этом способе вычислительное устройство оказывает непосредственное управляющее воздействие на протекание процесса через соответствующие элементы связи.

д) Управление процессом посредством системы вычислительных устройств. Прогресс в современной вычислительной технике и в алгоритмизации процессов позволяет в настоящее время объединять большое число комплексов в единую «большую» систему и тем самым значительно расширить ее границы. Задача управления большими системами заключается в таком осуществлении контроля и управления отдельными подсистемами, при котором обеспечивается эксплуатация системы в целом, целенаправленная и экономичная относительно критерия эффективности. Примерами таких больших систем, связанных с эксплуатацией судов, являются пароходства, рыбоперерабатывающие комбинаты с несколькими рыболовными флотилиями или объединения промышленных предприятий какой-либо отрасли индустрии (например, Объединение Народных предприятий судостроительной промышленности ГДР).

Рис. 1. Несвязанная схема включения вычислительного устройства.

Рис. 2. Связанная разомкнутая схема включения вычислительного устройства.

Рис. 3. Связанная замкнутая схема включения вычислительного устройства.

Решение задач управления такими интегрированными системами в целом, из соображений обеспечения надежности работы системы, а также наглядности ее принципа действия и программирования, как правило, распределяется между несколькими вычислительными устройствами, которые, в свою очередь, образуют систему с иерархической структурой. Рис. 4. дает общее представление о принципе взаимодействия системы вычислительных устройств, состоящей из трех ступеней иерархии.

В задачу вычислительного устройства верхней ступени входит планирование, организация и распределение работы системы в целом с дальней перспективой. Здесь, наряду с прочим, в соответствии с имеющим место спросом, а также общей постановкой хозяйственно-политической задачи разрабатывается оптимальная стратегия системы в целом и определяется общий экономический результат ее работы.

Вычислительное устройство средней ступени (при необходимости их может быть несколько) обеспечивает координацию и динамическую оптимизацию подсистем. Для этой цели обрабатываются данные о состоянии подсистем в тот или иной момент времени и вырабатываются оптимальные параметры управления.

Рис. 4. Пример иерархической вычислительной системы.

На нижней ступени (непосредственно связанной с процессом) осуществляется в значительной мере автономный контроль и управление отдельными составляющими процессов или объектами (например, судном). Сюда относятся задачи непосредственного управления и стабилизации, включения и выключения элементов установки/включения в случае необходимости аварийных установок, контроля за процессом и т. д.

Отдельные вычислительные устройства могут при необходимости находиться на любом расстоянии друг от друга и сообщаться между собой через устройства дистанционной передачи данных. Так, например, вычислительное устройство верхней ступени, как правило, Устанавливается на берегу (например, в административном центре комбината). Оптимизационное вычислительное устройство может устанавливаться либо в стационарных условиях, либо на плавучей базе, в то время как вычислительные устройства, непосредственно связанные с процессами, находятся на отдельных судах.

Если вычислительные устройства нижней ступени представляют собой явно выраженные управляющие машины, то на более высоких ступенях они носят характер установок для обработки информации.


Читать далее:

Категория Автоматизация судов