Управление электротермическим оборудованием

Электротермическое оборудование (ЭТО) как объект автоматического управления характеризуется сложностью выполняемых на нем технологических процессов, многоконтурностью систем управления, большим разнообразием алгоритмов управления, отсутствием прямых параметров регулирования, непрерывностью цикла работы.

Попытка создания универсальных систем автоматического управления (САУ) на основе чисто аппаратных решений не увенчалась успехом, так как жесткость аппаратно реализованных алгоритмов управления, сложность САУ резко снизили надежность таких систем, привели к неоправданно большим расходам на их проектирование, внедрение и эксплуатацию.

Модернизация САУ с развитием технологии и освоением новых типов изделий практически невозможна, так как зачастую требует коренного изменения алгоритма управления.

Например, в сталеплавильных печах алгоритм управления изменяется при изменении марки выплавляемой стали, состава шихтовых материалов, в печах вакуумно-дугового переплава - при освоении новых многокомпонентных сплавов и ужесточении требований к точности поддержания электрических режимов.

К САУ со сложной алгоритмической структурой относятся также системы управления ферро - сплавных и руднотермических печей, в том числе таких энергоемких, как печи для возгонки желтого фосфора, сложные агрегатированные индукционные это и ряд других. Как правило, в таких объектах отсутствуют прямые параметры регулирования и управление процессом ведется по косвенным показателям и вычисляемым параметрам, в частности статистическим.

Функциональная структура САУ ЭТО включает в себя устройства предварительной обработки входной аналоговой и дискретной информации, устройства расчета и формирования заданий для входящих в систему контуров автоматического управления исполнительных органов, устройства визуального представления информации о процессе и устройства документирования процесса. В составе САУ могут быть выделены автоматические регуляторы, реализующие закон регулирования в соответствии с динамическими и статическими характеристиками звеньев регулируемых контуров.

Реализация функций САУ требует различного быстродействия вычислительных устройств. Например, при предварительной обработке входной информации необходимо быстродействие не менее 300-500 тыс. операций в секунда, при работе с динамической моделью объекта в реальном мае - штабе времени - еще больше. В то же время более простые алгоритмы формирования заданий и алгоритмы регулирования локальных контуров могут быть реализованы при быстродействии на два порядка ниже.

Возможность построения вычислительных и управляющих комплексов на базе микро-ЭВМ и микропроцессорных наборов открыло путь к широкому использованию вычислительной техники в устройствах промышленной автоматики, в частности в САУ ЭТО. Создание децентрализованных вычислительных систем, распределенных вычислителей, использование микропроцессоров для реализации отдельных функций расчлененной САУ, аппаратное дублирование и в перспективе построение, систем со свободным полем процессоров, внешних устройств и общедоступной памятью позволяет по - новому решить вопрос долговечности системы.

Применение микро-ЭВМ и микро-процессорных наборов в САУ такими крупносерийными печами, как, например, индукционные плавильные нагревательные, позволит решить проблему значительного сокращения производственных площадей, занятых устройствами управления этими печами.

Работы по внедрению микро-ЭВМ в систему управления ЭТО проводятся в следующих направлениях:
- создание управляющих вычислительных комплексов и организация их серийного изготовления;
- создание программных и технических средств для отладки алгоритмов и программ;

- разработка алгоритмов и программного обеспечения УВК;
- подготовка кадров в отрасли и у потребителей ЭТО для работы с новыми типами САУ.

С целью определения наиболее оптимальной структуры САУ с УВК и подготовки кадров для серийного внедрения комплексов обычно создаются макетные образцы УВК для объектов, являющихся типопредставителями наиболее важных групп ЭТО.

В настоящее время успешно используются кросс-средства автоматизации разработки программ микро-ЭВМ, ведутся работы по организации взаимодействия моделируемой программы с цифровой моделью объекта управления на уровне ФОРТРАН-программ, что позволит получить мощное средство Для отладки алгоритме» управления и программ совместно с моделью печи в реальном масштабе времени.

При разработке макетных образцов УВК наибольшее внимание уделяется вопросам структуры программного обеспечения (ПО), в основу идеологии которого положены следующие принципы:

- совместимость со стандартным программным обеспечением;
- разделение прикладных программ и программ, реализующих стандартные функции;
- выделение в прикладных программах блоков, являющихся общими для различных алгоритмов.

Сопоставление возможностей стандартного ПО микро-ЭВМ "Электроника С5-01" с предъявляемыми требованиями привело к необходимости его расширения.

В состав ПО входят стандартные программы, поставляемые в комплекте с микро-ЭВМ, стандартная программа-диспетчер, обеспечивающая взаимодействие программных единиц стандартного и прикладного ПО и обмен с внешними устройства - ми УВК, и прикладные программы для управления технологическим процессом конкретного ЭТО или целого класса.

Дальнейшее развитие структуры УВК на базе микро-ЭВМ "Электроника С5-01" предполагает выделение блока информационно-измерительного устройства с самостоятельным процессором, предназначенным для программной предварительной обработки входных сигналов и формирования массива информации, чтение которого осуществляется микро-ЭВМ управляющего блока как в асинхронном режиме, так и синхронно, через интерфейс прямого доступа к памяти.