9.4.3. Микропроцессорные контроллеры

Важным направлением развития средств ВТ является создание микропроцессорных контроллеров.

Согласно Малой Советской Энциклопедии, контроллер — это электрический многопозиционный переключающий аппарат низ­кого напряжения, с помощью которого изменяют режим работы электрических двигателей. Использование микропроцессорных контроллеров (например, Б9601) для управления пуском и оста­новом отдельных механизмов и целых технологических узлов позволяет заменить громоздкие и дорогостоящие релейно-контактные схемы управления электродвигателями, расширить функци­ональные возможности, отказаться от специальных помещений, сократить время аварийного простоя оборудования из-за неисп­равностей релейно-контактных схем.

При использовании таких контроллеров последовательность выполнения операций пуска — останова соответствует заложен­ной в контроллер программе.

Регулирующие микропроцессорные контроллеры — ремиконты — представляют собой новый класс устройств управления, выполненных на микропроцессорной элементной базе и специа­лизированных для решения задач автоматического регулирова­ния. Один из первых ремиконтов Р-100 располагает библиотекой из 25 наиболее употребляемых алгоритмов автоматического ре­гулирования. Сюда входят алгоритмы аналогового и импульсного регулирования, динамического, статического и нелинейного пре­образования, а также управляющей логики. Эти алгоритмы «за­шиваются» в блок постоянной памяти устройства при его изго­товлении. Программирование ведется непосредственно на объекте управления, для чего не нужны программисты — с этой работой могут справиться заводские специалисты, занимающиеся настрой­кой и эксплуатацией обычных аналоговых устройств. В настоя­щее время создано ПО, позволяющее конфигурировать и настра­ивать алгоблоки Р-100 (а также последующих модификаций Р-110, Р-130) с использованием ПЭВМ, что сильно ускоряет и упрощает процесс создания и настройки системы управления. В Р-110 встроены средства самодиагностики, позволяющие относи­тельно быстро обнаружить неисправность. Автоматическое пере­ключение с рабочего на резервный контур значительно повышает надежность систем регулирования. На вход Р-100 можно подклю­чать сигналы до 64 аналоговых и 126 дискретных сигналов. Вы­ходные устройства формируют на выходе контроллера до 64 им­пульсных, 64 аналоговых и 126 дискретных сигналов.

9.4.4. Техническая структура асу тп

В период использования мини-ЭВМ преобладала централизо­ванная структура управления, когда контроль и управление тех­нологическим процессом были сосредоточены в одной или не­скольких мини-ЭВМ, расположенных в специально оборудованном помещении, достаточно удаленном от технологи­ческих агрегатов. Недостатками централизованной структуры яв­ляются низкая надежность и высокая стоимость АСУ ТП. Нена­дежность обусловлена тем обстоятельством, что при выходе из строя центральной ЭВМ выходит из строя вся АСУ ТП. Высокая стоимость обусловлена сложностью коммуникаций между объек­том, ЭВМ и технологом-оператором (многочисленные кабельные трассы от датчиков и исполнительных механизмов к ЭВМ).

Микро-ЭВМ и микропроцессорные контроллеры позволяют ре­ализовать децентрализованные структуры управления. В вариан­те использования микро-ЭВМ структуру управления современно­го цементного завода можно представить следующим образом. Каждая параллельно работающая группа агрегатов оснащается одной микро-ЭВМ, выполняющей функции контроля и управле­ния данным технологическим процессом. Она производит вычис­лительную обработку и контроль измеряемых величин, многока­нальное регулирование процесса, оптимизацию (если требуется) по заданному критерию. Взаимосвязь технолога-оператора с ЭВМ осуществляется через пульт контроля и управления, оснащенный дисплеями, ключами управления и клавиатурой. Щитовые вто­ричные показывающие и записывающие приборы не проектиру­ются, либо проектируются в ограниченном числе для самых глав­ных параметров. На дисплеях высвечивается мнемосхема кон­тролируемого процесса (или ее часть) и представляются текущие цифровые значения всех контролируемых параметров. На экране дисплея могут быть представлены графики изменения во времени основных параметров процесса. В такой системе большое внима­ние уделяется диагностике различных нарушений.

Параметры контроля состояния объекта управления в агреги­рованном виде передаются со всех микро-ЭВМ на верхний уро­вень в мини-ЭВМ. Применительно к цементному заводу на ЦПУ* располагается одна мини-ЭВМ, информационно связанная со все­ми микро-ЭВМ. На дисплее и печатающих устройствах этой ма­шины приводятся сводки работы технологической линии или за­вода в целом за текущие интервалы времени (час, смену, сутки) и осуществляется связь с операторами местных постов.

При использовании микропроцессорных контроллеров они, располагаясь в непосредственной близости от соответствующих технологических участков, выполняют функции интеллектуаль­ного УСО. Контроллеры осуществляют прием и первичную об­работку информации от ТОУ и передачу ее в микро-ЭВМ для представления оператору на экранах дисплея и выработки уп­равляющих воздействий. Кроме того, контроллеры могут осуще­ствлять программное управление пуском и остановом исполни­тельных механизмов и относительно простые функции автома­тического регулирования технологических процессов.

В последние годы в качестве микропроцессорных комплексов стали применяться автоматизированные рабочие места (АРМ) на базе персональных компьютеров (ПЭВМ), связанные с помощью специальных аппаратных средств с микропроцессорными конт­роллерами.

За рубежом применяется сходная контроллерно-микропроцес-сорная структура, объединенная в единую информационную сеть. В качестве примера можно привести схему управляющего вы­числительного комплекса фирмы F. L. Smidth (Дания), приведен­ную на рис. 9.3. В соответствии с этой схемой всем технологи­ческим процессом управляет с ЦПУ один технолог-оператор. Благодаря сетевому принципу, когда на общей шине «сидят» многочисленные общающиеся между собой абоненты, достигается большая надежность системы (за счет децентрализации и резер­вирования) и высокая скорость обмена информацией.

Значительная степень унификации сетевых устройств и ПО к ним позволяет быстро конфигурировать системы управления на стадии проектирования и адаптировать ПО прямо на объекте, для чего предусмотрен специальный программирующий терминал.

В отечественном цементном производстве АСУ ТП, базирую­щиеся на т. н. локальных микропроцессорных вычислительных сетях (ЛМВС), находятся в стадии разработки.

* ЦПУ — центральный пульт управления.