Технологический процесс металлургического производства как объект автоматизации
Независимо от технической реализации в системах управления циркулируют информационные потоки. Эффективность управления зависит от того, каким именно преобразованиям и искажениям подвергается информация и ее физические носители – сигналы. Обычно таким сигналом является электрическая величина. Операции в реальном технологическом процессе протекают обычно непрерывно во времени. Типичные датчики вырабатывают сигнал также непрерывно. Если в системе поступающий аналоговый сигнал перерабатывается непрерывно, плавно реагируя на каждое изменение физической величины, то СУ работает непрерывно. Недостатком непрерывных систем является их высокая стоимость.
Поэтому сегодня такие системы управления заменяются на дискретные (цифровые) СУ. В качестве основного дискретного элемента является персональный компьютер (ПК). При этом анализ показаний датчика и выработка управляющего воздействия (сигнала) на исполнительный механизм (ИМ) технологического оборудования осуществляется периодически. Следует отметить, что граница между аналоговыми и дискретными элементами СУ условна, т.к. реальный датчик имеет ограниченную точность, любой исполнительный механизм также имеет вполне определенную точность, и вся система работает в рамках точности ее элементов. Современные дискретные 31
(цифровые) обработки информации способны выдавать управляющие воздействия с частотой несколько тысяч раз в секунду при погрешности порядка 0,1% , и работа дискретных (цифровых) СУ, построенных на таких элементах, мало отличается от работы непрерывных (аналоговых) СУ.
Современное металлургическое производство основано на технологических процессах, использующие совмещение литья и прокатки в литейно-прокатных комплексах, оснащение прокатного оборудования электронно-вычислительной техникой, автоматическими системами регулирования толщины, скорости, натяжения полосы, системами противоизгиба валков, системы автоматизации транспортно-технологического комплекса подготовки и подачи слитков к обжимному прокатному стану, участок ножниц поперечного резания листового проката и системы управления непрерывным станом холодной прокатки, системы автоматического управления гидравлическими ковочными прессами и т.д. Приведенные системы управления, построены на базе микро ЭВМ и микропроцессоров (МП). Эти технологические процессы могут обладать следующими особенностями [4]:
переключательные или дискретные процессы, характерной чертой которых является то, что они полностью детерминированы, т.е. логика их функционирования задана в явном виде, определяющая алгоритм переключений исполнительных механизмов;
технологические операции, из которых состоят эти процессы, представляют собой, как правило, дискретные процессы, но гораздо более простые;
технологические операции начинаются одновременно, после чего они выполняются независимо друг от друга и момент их завершения заранее не известен;
технологические операции синхронизируются при их запуске и в ожидании самой длительной за счет, например, транспортной операции, назначение которой заключается в одновременной передаче объектов обработки с одной позиции на другую.
Системы управления технологическим оборудованием, выполняющим приведенные ТП, как правило, являются системами управления нижнего уровня автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) участка или цеха и реализуют алгоритмы логического управления (АЛУ). Такие алгоритмы в соответствии с перечисленными выше особенностями ТП характеризуются следующими свойствами:
иерархия – алгоритмы представлены в виде набора иерархически связанных фрагментов. При этом, например, алгоритм управления транспортной системой, описывающей взаимодействие транспорта и оборудования (синхронизация) является фрагментом верхнего уровня описания. Фрагментами нижнего уровня описания являются алгоритмы управления исполнительными механизмами технологического оборудования, промышленных роботов и промежуточных накопителей;
параллелизм – одновременная работа исполнительными механизмами технологического оборудования, промышленных роботов, промежуточных накопителей и транспортной системы;
асинхронность – длительность интервала времени, в течение которого остается неизменным состояние датчиков технологического оборудования, является величиной переменной и не синхронизируется никакими внешними к оборудованию устройствами. Поэтому длительность технологических операций заранее неизвестна;
цикличность – обеспечивают запуск технологических операций реализуемых на данном оборудовании, как в начале его работы, так и в промежуточных состояниях, определяемых, например, моментом завершения транспортной операции.
26. Цифровая автоматика. Логическая переменная. Логическая функция. Конъюнкция. Дизъюнкция. Инверсия.
Любая цифровая вычислительная машина состоит из логических схем - таких схем, которые могут находиться только в одном из двух возможных состояний - либо "логический ноль", либо "логическая единица". За логический 0 и логическую 1 можно принять любое выражение, в том числе и словесное, которое можно характеризовать как "истина" и "ложь". В вычислительной технике логические 0 и 1 - это состояние электрических схем с определенными параметрами. Так, для логических элементов и схем, выполненных по технологии транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ-схемы), логический 0 - это напряжение в диапазоне 0 … + 0,4 В, а логическая 1 - это напряжение в диапазоне + 2,4 … + 5 В [1]. Работа логических схем описывается посредством специального математического аппарата, который называется логической (булевой) алгеброй или алгеброй логики. Булева алгебра была разработана Джорджем Булем (1815 - 1864 гг.), она является основой всех методов упрощения булевых выражений.
Логические переменные и логические функции - это такие переменные и функции, которые могут принимать только два значения - либо логический 0, либо логическая 1.