Вычислительная техника

 

2.1. Первые попытки использования ЭВМ для управления были предприняты в начале 50–х годов в ракетной и авиационной промышленности. Однако ЭВМ общего назначения того времени оказались для этих целей непригодными (громоздкими, энергоемкими, ненадежными). Идея использования ЭВМ для управления технологическими процессами возникла в середине 50–х годов, а первая серьезная работа в этой области относится к марту 1956г., когда аэрокосмическая компания Thomson Ramo Woolridge и фирма Texaco приняли решение об автоматизации полимеризационного агрегата нефтеперегонного завода. В результате была разработана АСУТП, которая контролировала:

- 26 материальных потоков;

- 73 температурные точки;

- 3 точки давления;

- химический состав 3 –х смесей.

Основные функции системы:

- минимизация давления в реакторе,

- установление оптимального режима на выходе пяти реакторов,

- управление подачей горячей воды и поддержание оптимальной циркуляции.

Эта работа стимулировала многочисленные исследования возможностей использования ЭВМ в процессах управления.

 

 

2.2. Процесс внедрения ЭВМ в системы управления условно можно разбить на 4 этапа:

- начальный этап (около 1955г);

- этап прямого цифрового управления (1962г);

- Этап мини - ЭВМ (1967)

- Этап микро – ЭВМ(1972)

 

Начальный этап:

ЭВМ в 1958 г. имела след. парметры:

- Время сложения - 1мс (10^-3 с)

- Время умножения – 20 мс

- Среднее время наработки на отказ 50¸ 100 ч.

Схема управления:

1) Управления через оператора;

2) Управление по контрольным точкам (супервизорное управление аналоговым регулятором).

Основные задачи:

- определение оптимального режима функционирования

- диспетчеризация и планирование производства

- выдача справок и произведенной продукции и расхода сырья

Основной недостаток:

Управление проводилось в соответствии с известной статической моделью ТП. Реальные (динамические) модели были скрыты от разработчиков, что отнимало у последних массу времени на исследование ТП и, что стимулировало разработку методов идентификации систем.

Полученный опыт позволил:

1) Сформулировать требования к управляющей части ЭВМ (возникла необходимость в развитии системы прерываний)

2) Требования к датчикам и новым технологиям, ориентированных на полную или частичную автоматизацию.

Прямое цифровое управление:

Первая система была разработана английской фирмой Imperial Chemical Industries (ICI) в 1962 г., в которой измерялись 224 параметра, и контролировалось 129 вентилей. ЭВМ имела характеристики:

- сложение 100 мкс

- наработка на отказ 1000 ч

- умножение 1 мс.

Преимущества:

1) радикальное изменение связи с оператором (вместо массы приборов появился дисплей);

2) гибкость, обеспечиваемая перепрограммированием алгоритмов управления;

3) стало возможным простое взаимодействие между несколькими контурами управления.

Недостаток:

Невозможность осуществления непредусмотренных стратегий управления (адаптации).

 

Этапы мини - и микро- ЭВМ характеризуется развитием (миниатюризацией, уменьшением стоимости и повышением производительности) управляющих ЭВМ. Мини – ЭВМ имеет характеристики:

- сложение 2 мкс;

- умножение 7 мкс;

- наработка на отказ 20 тыс. ч.

Стоимость одноплатной микро – ЭВМ составляла в 1980 г. 500 дол. Вычислительные мощности можно было наращивать модулями стоимостью до 50 дол.

 

 

2.3. Прогресс автоматизированного управления производственными процессами определяют 4 фактора:

- знание об объекте управления и динамика процесса;

- технология измерений;

- вычислительная техника;

- теория управления.

Знания об объекте управления и динамика процесса накапливаются медленно. Прогресс в идентификации систем и анализе данных способствуют прогрессу в этой области.

Технология измерений на современном уровне позволяет сочетать выходы нескольких различных датчиков и математических моделей. Кроме того, возможна реализация автоматической настройки параметров

Вычислительная техника имеет захватывающую перспективу, связанную с применением СБИС, увеличения производительности и снижения стоимости.

Теория управления имеет узкое место - программирование. Автоматизация программирования возможна при использовании пакетов программ, программных систем, легко настраиваемых на конкретное применение.