Понятие об автоматизированном технологическом объекте

Во всяком технологическом объекте можно выделить несколько основных частей (рис. 1.7).

Рисунок 1.7 – Обобщенная блок-схема автоматизированного технологического объекта.

Во-первых, имеется технологический объект, который реализует какой либо процесс. Процесс должен воспроизводится при определенных значениях определяющих его параметров. Для задания и выдерживания заданных значений этих параметров объект снабжается системой управления, включающей в себя силовые и цифро-аналоговые преобразователи. Следующей по основному потоку движения информации является измерительная система. Измеряемыми величинами являются физические величины (напряжение, ток, температура, линейный, объемные и угловые перемещения, давление и др.). Первоначальными источниками информации о значениях измеряемых величин служат датчики. Датчики чаще всего выдают сигнал в аналоговой форме (непрерывной во времени), если сигнал слабый, то его усиливают.

Сигналы от датчиков поступают на измерительные устройства. Измерительные устройства, применяемые в автоматизированных системах, имеют, как правило, цифровую индикацию и цифровое представление результата на выходе. Узел, переводящий аналоговую информацию в цифровую, носит название аналого-цифрового преобразователя – АЦП.

Часто при практической реализации системы с целью экономии оборудования одни и те же измерительные устройства могут обслуживать большое число датчиков. Поочередное подключение датчиков к АЦП осуществляется мультиплексором (коммутатором).

Следующей частью системы является узел обработки и управления. Он включает в себя процессор, оперативное запоминающееся устройство и систему математического обеспечения. Чаще всего в этой роли выступают промышленные компьютеры, интеллектуальные контроллеры на базе тех или иных процессоров, а иногда и обычные персональные компьютеры (ЭВМ). Процессор осуществляет обработку данных по заданному алгоритму. Под алгоритмом будем понимать набор формальных правил, описывающих способ преобразования исходных данных для получения результата.

Кроме этого, имеются устройства ввода-вывода. Форма и способ представления информации на входах и выходах различных устройств (АЦП, ЦАП рис.1.7) могут не совпадать. Для возможности соединения устройств между собой выработаны стандарты на сопряжения – интерфейсы и по этим стандартам выполняются соединения. Главный интерфейс системы – это стык между ЭВМ и измерительной системой.

В автоматизированный системах, в случае, если какие-либо узлы или блоки системы, подключаемые к ЭВМ, не имеют стандартного интерфейса, они подключаются через адаптеры (переходники). Функционально законченные элементы системы, имеющие одинаковый интерфейс ввода-вывода, называются модулями. При наличии типовых модулей различного назначения система автоматизированного управления может быть составлена из них полностью или частично.

После обработки в ЭВМ информации, поступающей с датчиков, по тому или иному алгоритму или математической модели принимается решение (вырабатывается сигнал управления µ) и через интерфейс подается в ЦАП. Сигнал управления, после преобразования в ЦАП в аналоговую форму, воздействует на силовые преобразователи, которые меняют состояние технологического объекта в необходимом направлении. Данные о процессе через сеть передаются в головной компьютер или сервер данных.

Если сравнить рис.1.4 и рис.1.7 то увидим, что автоматизированный технологический объект реализует схему автоматического регулятора, работающего по ошибке. Где технологический объект это объект регулирования (ОР), сигналы датчиков – измеряемые величины (y), измерительная система – чувствительный элемент (ЧЭ), ЭВМ – задающий, сравнивающий и промежуточный элементы (ЗЭ, СЭ, ПЭ), ЦАП – исполнительный элемент (ИЭ), силовые преобразователи – регулирующий орган (РО).

Из рис 1.7 видно, что для создания реально работающей схемы автоматизированного технологического объекта необходимо познакомится в первую очередь с принципами организации ЭВМ, системами наиболее популярных интерфейсов, измерительными системами, системами датчиков. Знакомство начнем с принципов организации ЭВМ.

Архитектура ЭВМ