3.3.4.Прямое цифровое управление (пцу)

На РИС. 1.4 показана следующая ступень развития систем управления. При разработке системы управления для нового завода и желании сохранить преимущества СДУ, нужно ли оставлять в системе контроллеры? С помощью компьютера, имеющим доступ ко всем технологическим переменным, довольно просто обеспечить подачу выходного сигнала непосредственно на регулирующий клапан.

РИС.1. 4

Компьютер в системе прямого цифрового управления запрограммирован на выполнение функций контроллера. Для этого компьютеру необходимо постоянно следить за входными сигналами всех технологических переменных, а не только вызывать их по запросу через адресную шину. Поэтому каждые несколько миллисекунд производится выборка всех значений PV, затем при помощи функций контроллера получается выходной сигнал для установки определенного положения регулирующего клапана с целью поддержания необходимых технологических параметров. Обычно компьютер выбирает определенное количество значений PV и усредняет их перед использованием в своих расчетах для получения выходного сигнала.

В машинном диспетчерском управлении контроллер – это отдельный блок, который сравнивает технологические переменные с уставками и выдает сигнал управления.

В ПЦУ компьютер также выполняет и функции контроллера, поэтому он должен постоянно отслеживать все технологические переменные.

Преимущества Прямого Цифрового Управления:

• отсутствие отдельных контроллеров повышает надежность оборудования и снижает затраты на его обслуживание

• высокая скорость компьютерных расчетов для получения выходного сигнала улучшает качество управления

• эффективное использование ПЦУ экономически выгодно вследствие лучшей организации электроснабжения.

Недостатки, связанные с ПЦУ:

• отказ компьютера может привести к останову техпроцесса

• стоимость резервных компьютеров может перевесить преимущества системы

• необходимы сложные компьютерные программы, с адаптацией каждой для управляемого процесса или установки

• большие расстояния передачи данных между компьютером и конечными элементами могут привести к возможному искажению данных.

Основной проблемой является первый недостаток. Для защиты от отказов компьютера и последующего останова оборудования необходимо устанавливать несколько компьютеров (более одного). Основная часть установок работают с использованием двух компьютеров, обычно сконфигурированных таким образом, что одно устройство управляет техпроцессом, а другое выполняет функции регистрации данных и подачи аварийных сигналов. Каждый компьютер должен сохранять все свои функции при отказе другого устройства.

Также необходимо учитывать возможность переключения на резервный компьютер автоматически или под управлением оператора. Может ли оператор переключиться достаточно быстро, чтобы избежать останова техпроцесса? Обычно указанное переключение производится автоматически с подачей аварийных сигналов для информирования оператора о текущей ситуации.

На больших производственных установках существует вероятность отказа второго компьютера перед вводом в эксплуатацию первого, поэтому в таких случаях используется тройная системы: три компьютера, делящих между собой задачи, с взаимным контролем, и каждый может при необходимости брать на себя полное управление. Часто такие системы используют схему голосования «два их трех» для принятия верного решения. Данная система обеспечивает обнаружение и игнорирование отказа одного из устройств.

Остается еще проблема обмена данными. Протяженные линии данных от компьютера (расположенного в закрытом помещении возле операторной) до конечных элементов создают трудности по обеспечению целостности данных. Необходимо следить, чтобы информационные кабели прокладывались вдали от силовых кабелей, а также уделять особое внимание заземлению и экранированию кабелей и другим мероприятиям, чтобы не допустить искажение данных.