Системы реального времени. Методические указания к лабораторным работам для студентов III курса дневного и IV курса заочного отделений АВТФ (направлен

реализуется в зависимости от соотношения текущего значения контролируемого параметра и его заданного значения уставки, либо прогнозируется поведение объекта на один или несколько шагов вперед.

Метод управления задает преподаватель.

Период опроса датчиков может быть определен с использованием данных о скорости изменения контролируемого параметра и заданной величине точности управления:

где T – период опроса датчика (шаг дискретизации); f (t)max – макси-

мальная скорость изменения управляемого процесса или параметра; – величина погрешности управления, определяемая суммой q Tупр ;

Tупр – точность управления; q – погрешность измерения (преобразова-

ния) аналоговой величины параметра при вводе ее в ЭВМ.

Состояние каждой пресс-формы определяется ее работоспособностью и текущей температурой матрицы и пуансона, при которой разрешено приготавливать таблетку из пресс-порошка. Аварийное состояние фиксируется при неуправляемом выходе технологического параметра в аварийные зоны.

2. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Технические средства включают в себя микроЭВМ, набор необходимых внешних устройств, устройство отображения информации – дисплей. Конкретный тип ЭВМ и остальных элементов технической структуры определяется идеологией всех средств управления, принятой разработчиками АСУ ТП на различных уровнях управления.

Принцип организации системы управления показан на рис. 46.

Рис. 46

41

4.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

4.1.Обоснование технической структуры системы управления технологическим процессом.

4.2.Проведение необходимых расчетов, технических устройств, параметров и констант задачи управления технологическим процессом.

4.3.Разработка алгоритмов и программ управления.

5.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

5.1.Разработать техническую структуру системы управления, включающую все необходимые устройства и блоки, контроллеры внешних устройств, подключаемых к ЭВМ.

5.2.Провести аппроксимацию градуировочной характеристики датчика температуры пресс-форм, рассчитать коэффициент передачи согласующего усилителя, определить время цикла опроса датчиков.

5.3.Построить временную диаграмму работы алгоритма управления нагревом роторной линии.

5.4.Разработать алгоритм управления температурой пресс-форм, реализуя один из методов (задается преподавателем). При обработке

42

данных от датчиков использовать алгоритмы отбраковки ложной информации.

5.5. Создать программу управления и контроля роторной линии прессования на LabVIEW, учитывая, что входной информацией служат сигналы, полученные от датчиков температуры, и исходное состояние матриц и пуансонов (рабочее или нет), выходной информацией должны быть векторы текущего состояния нагревателей, состояния прессформ (рабочее, нерабочее, запрет таблетирования, аварийное). Выходная информация отображается на дисплее в удобной для оператора форме.

6.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

6.1.Цель работы, постановка задачи, основные исходные данные.

6.2.Подробная блок-схема технической структуры системы управления, включающая интерфейсы внешних устройств, процессор, исполнительные устройства.

6.3.Расчет необходимых констант, временная диаграмма работы алгоритма, график градуировочной характеристики и результаты аппроксимации.

6.4.Программа (диаграмма) управления и отображения хода технологического процесса на языке программирования.

6.5.Анализ работы алгоритма и выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Устройства ввода и вывода аналоговой информации из ЭВМ. Устройства вывода дискретной информации.

2.Контроллеры внешних устройств ЭВМ и их назначение.

3.Алгоритмы отбраковки ложной информации с непрерывных датчиков, сглаживание шумов.

4.Методы построения алгоритма управления непрерывным объек-

том.

5.Методы определения шага дискретизации или периода опроса непрерывных датчиков.

43

ЛИТЕРАТУРА

1.Методы алгоритмизации непрерывных производственных процессов / В.В. Иванов и др. – М.: Наука, 1975.

2.Мини- и микроЭВМ в управлении промышленными oбъeктaми / Л.Г. Филиппов, И.Р. Фрейдзон и др. / пер, с румын. Э. Дятку; под ред. И.Р. Фрейдзона. – Л.: Машиностроение, 1984.

3.Лысенко Э.В. Проектирование автомотизированных систем управления технологическими процессами. – М.: Радио и связь, 1987.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ДИСКРЕТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МНОГОМЕРНЫМ ДИСКРЕТНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ

Цель работы – исследование функционирования дискретного технологического оборудования, положение рабочих органов которого контролируется множеством дискретных датчиков; построение технической структуры системы управления, разработка алгоритмов, программы управления и контроля за состоянием и выполнением функций.

1.ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Вкачестве дискретного объекта управления будем исследовать работу малогабаритного агрегатного шестипозиционого станка, выполняющего механическую обработку корпусных деталей. Рабочие органы насчитывают некоторое количество механизмов, имеющих

различные режимы движения (медленное, быстрое, вперед, назад и т. п.). Обработка деталей состоит в циклическом повторении операций, необходимых по условиям, заданным технологическим процессом. Весь цикл управления станком состоит из заданного числа тактов управления, определяемого циклограммой. Циклограмма подготавливается технологом в зависимости от вида обрабатываемой детали и технологии ее изготовления. Информация о состоянии и положении рабочих органов и деталей снимается с помощью дискретных датчиков положения и концевых выключателей. Это упрощенная форма станка c

44

числовым программным управлением. Подобные станки используются в качестве технологической основы модулей гибкого автоматического производства.

2. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ

Управление станком происходит по заданной программе, разработка которой осуществляется на основе циклограммы, определяющей моменты включения-выключения исполнительных устройств, изменение направления движения и ее скорость. В соответствии c циклограммой можно выделить два и более состояний того или иного рабочего органа – исполнительного устройства. Множество датчиков посылают сигналы ЭВМ. Моменты опроса определяются программно, по таймеру или по специально синхронизирующему датчику. Результаты опроса контролируются по разработанной программе, анализируются на соответствие уравнениям, сформированным на основе циклограммы. Затем вырабатываются управляющие воздействия или выводятся диагностические сообщения.

Технические средства системы управления дискретным технологическим оборудованием должны включать в себя дискретные датчики контактного или оптоэлектронного типа, расположенные на объекте управления, устройства ввода-вывода дискретной информации, контроллеры внешних устройств, микроЭВМ, устройство отображения. Конкретный тип ЭВМ зависит от технико-экономических факторов и общей идеологии, принятой во всей иерархической системе управления. Общая схема системы управления и объекта показана на рис. 47.

Рис. 47

45

3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

4.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

4.1.Изучение работы циклического технологического объекта.

4.2.Разработка технической структуры системы управления.

4.3.Подготовка необходимого математического обеспечения, определяющего алгоритм управления.

4.4.Разработка алгоритмов и программ управления на LabVIEW.

5.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

5.1.Ознакомиться с принципом управления циклическими дискретными процессами, изучить работу технологического объекта, используя литературу [1].

5.2.По циклограмме, заданной преподавателем (рис. 48–50), начертить диаграмму изменения состояния входов и выходов, записать уравнения, определяющие логические условия перехода от одного интервала (такта управления) к следующему, и уравнения для управляющих сигналов.

5.3.Составить полную техническую структуру системы управления, включающую элементы вычислительной системы, устройства связи с объектом и исполнительные устройства.

5.4.Разработать алгоритм работы системы управления циклическим процессом, проходящим на объекте. Синхронизацию движения обеспечить методом, заданным преподавателем. Предусмотреть возможные ситуации сбоя, их обнаружение и отображение на дисплее.

5.5.Создать программу управления станком в соответствии с принятым алгоритмом. Входной информацией служит вектор сигналов от дискретных датчиков, выходной – сигналы, подаваемые на исполнительные устройства от ЭВМ. Необходимо учесть, что число состояний

46

исполнительного устройства может быть различным. Решение о сигнале с датчика принимается после многократного опроса по большинству (мажоритарный принцип).

6.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

6.1.Цель работы, постановка задачи, основные исходные данные.

6.2.Диаграмма изменения состояний входов и выходов в управлении агрегатным станком.

6.3.Система логических уравнений переходов циклического процесса, система операторных уравнений для определения выходных сигналов, подаваемых на исполнительные устройства.

6.4.Алгоритм работы системы управления и контроля.

6.5.Программа (Диаграмма) управления агрегатным станком с обработкой входных сигналов, диагностикой сбоев и отображением управляющих воздействий в удобном для контроля виде.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Устройства ввода и вывода дискретной информации из ЭВМ.

2.Контроллеры внешних устройств ЭВМ и их назначение.

3.Методы и алгоритмы отработки дискретных сигналов датчиков.

4.Методы реализации алгоритмов управления дискретными объектами, алгоритмы опроса датчиков.

5.Дискретные исполнительные устройства.

ЛИТЕРАТУРА

1.Корданский А.А. и др. Централизованное управление машиностроительным оборудованием от ЭВМ. – М.: Машиностроение, 1979. – С. 135–142, 155–156.

2.Мини- и микроЭВМ в управлении промышленными объектами / Л.Г. Филиппов, И.Р. Фрейдзон и др. / пер. с румын. Э. Дятку; под ред. И.Р. Фрейдзона. – Л.: Машиностроение, 1984.

47