Автоматизация технологических процессов и производств

в) выше гибкость, живучесть.

Это системы САD (Computer Aided Design) (по отечественной терминологии САПР).

2-е направление – автоматизация самой технологии: системы САМ

(Computer Aided Manufacturing) (АСУТП).

Объединение обоих направлений дает системы САD/САМ (САПР/АСУТП), когда широко используется вычислительная техника для решения вычислительных задач в машинном масштабе времени и для решения задач управления в реальном масштабе времени. Это прежде всего такие задачи:

1) техническое проектирование:

–графическое представление информации;

–машинный анализ;

–создание управляющих программ для изготовления;

–создание, отображение, анализ, запоминание, манипуляция всевозможной графической информацией;

2) перестраиваемость под конкретного пользователя благодаря модульному принципу построения;

3) многотерминальный доступ;

4) одновременное управление системами ЧПУ;

5) возможность расширения (надстройки).

В данном пособии рассматривается только 1-й – технологический – уровень управления. Именно здесь происходит измерение, обработка информации с датчиков, многократное преобразование информации, локальное управление отдельными подсистемами.

Потоки информации для верхних уровней уже упорядочены в пакеты и передаются по стандартным сетям по мере запроса.

Потоки информации для 1-го уровня с верхних уровней нередко носят характер уставок, заданий, коррекций. Если хорошо освоен 1-й уровень управления (технологические процессы, аппаратная база систем управления, алгоритмы управления), то только после этого можно переходить к следующему уровню.

Для начала рассмотрим, как и в какой форме потоки информации передаются в СЧПУ (рис. 3.4). Первоначально информация представле-

41

на в буквенных и десятичных кодах чертежа. Данная информация вводится оператором в память СЧПУ через клавиатуру какого-либо устройства программирования по определенным правилам специализированного языка ввода программ (ISO-7bit, Ярус 2, АРТ, Микрон и др.) для задания режимов работы программируемого устройства.

Рис. 3.4. Информация в СЧПУ

42

реализация регулятора положения, частичной инвариантности по управлению следящего электропривода, коррекция систематических погрешностей винтовых пар и других передаточных механизмов, прием сигналов с электроавтоматики и выдача дискретных сигналов управления.

3.8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И УНИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ

АВТОМАТИЗАЦИИ

Данная проблема постоянно имеет место в жизни. К примеру, имеется до 2000 физических величин, которые необходимо измерять. С учетом разных методов измерений, диапазонов значений, требований точности и быстродействия при измерениях, условий эксплуатации может быть выделено несколько десятков тысяч модификаций датчиков. Практически существует ограниченная номенклатура унифицированных датчиков, подчиняющихся параметрическому ряду и обеспечивающих информационную, энергетическую, конструктивную, метрологическую, эксплуатационную совместимость с другими узлами АСУТП.

Вопросами регистрации и стандартизации занимается Государственная служба промышленных приборов и средств автоматизации (служба Госстандарта). Сведения о датчиках и приборах приводятся в номенклатурных справочниках, каталогах ЦНИИТЭИ приборостроения, Инфорэлектро, ЦНТИ, справочниках издательств «Энергия», «Радио и связь», «Госстандарт», «Приборы и средства управления».

В частности, по ГОСТ 26642-85 допускается для аналоговых входов / выходов уровень нормированных сигналов:

0… 5 В, 0… 10 В; для дискретных (цифровых) входов: 5, 10, 24, 48 В постоянного тока, 48, 110, 220 В переменного тока; для дискретных выходов: 5 В, 24 В (0,2 А, 2 А, 5 А) постоянного тока; 110 В (2 А) переменного тока.

44

С другой стороны унифицированные сигналы датчиков могут быть: 0–5 мА, 0–20 мА, 4–20 мА, 0–10 мВ, 0–50 мВ, 0–10 В постоян-

ного тока (ГОСТ-9895–78).

Конструктивная совместимость предполагает блочно-модульный принцип построения изделий АСУТП, при котором обеспечивается: минимум конструктивных элементов, высокая ремонтопригодность, возможность модернизации, комплектация под потребителя, возможность кооперации, специализации, применения современных технологий.

Надо отметить, что в настоящее время необходимо прежде всего резко повысить качество и надежность систем приборов, чтобы получить на продукцию международные сертификаты качества комитета ISO-9000, иначе выхода на международный рынок не будет.

Контрольные вопросы

1.Полоса пропускания системы «станок – приспособление – инструмент – деталь» равна: а) 70 Гц, б) 100 Гц с разрешающей способностью станка 1 мкм. Определите шаг квантования по уровню и по времени аналоговых сигналов в микропроцессорной системе управления станком.

2.Перечислите формы представления и последовательность преобразования информации в СЧПУ (непрерывные сигналы, кодированная информация).

3.Выделите задачи, решаемые в: а) САПР; б) АСУТП.

4.Перечислите формы совместимости, решаемые при стандартизации датчиков, приборов, средств автоматизации.

5.Датчик давления имеет токовый выход 4–20 мА. Необходимо обеспечить полосу пропускания датчика не хуже 10 рад/с. Выберите частоту квантования АЦП на выходе датчика давления.

45

4.КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

4.1.БУКВЕННЫЕ КОДЫ

Впредыдущей главе даны определения кода, сообщения, алфавита, буквенного или цифрового сообщения. Рассмотрим вначале буквенные коды.

1. Алфавит языка общения (интерфейс) между людьми. Развитие от иероглифов, клинописи, арамейского языка (без гласных), древнегреческого (с гласными) к современным языкам общения.

2. Машинно-ориентированный язык – ассемблер (DEC, INTEL

идр.). Команды ассемблера: INC, ADD, MUL, HALT, MOV и др.

3. Языки высокого уровня (интерфейс между человеком и ЭВМ): системные, технологические языки: БЕЙСИК, ПАСКАЛЬ, СИ, ФОРТРАН, ЯРКС, МИКРОЛ, PLC и др. В табл. 4.1 приведено развитие языков высокого уровня общего назначения до 90-х годов.

46

Краткое сравнение языков, применяемых в 90-х годах XX века:

по эффективности разработанного ПО: Ассемблер, СИ, Фортран, Паскаль, PL / 1;

минимизация затрат на разработку ПО: Паскаль, СИ, PL / 1, Фортран, Ассемблер;

минимизация затрат на освоение и реализацию на различных классах ЭВМ: Паскаль, Фортран, СИ, PL / 1.

Рис. 4.1. Сравнительная емкость памяти и время программирования на языках Ассемблер, Бэйсик, РL/М:

47

На рис. 4.1 дана зависимость требуемой емкости памяти для программы и времени программирования от этих языков.

4.2. БУКВЕННО-ЦИФРОВЫЕ КОДЫ

Буквы – адрес, команда, другая качественная информация; цифры – количественная информация.

Данные коды получили наибольшее распространение в системах автоматизации. Буквам и цифрам соответствует цифровой код (табл. 4.2), поскольку любая информация может быть записана и передана в цифровом виде.

48