книги из ГПНТБ / Основы автоматизации для металлургов

от скорости аналого-цифрового преобразования (для некоторых преобразователей эта скорость достигает порядка нескольких де­ сятков миллисекунд) и скорости обработки информации выходной частью измерительной станции. Преимуществом релейных пере­ ключателей, кроме вышеуказанных, является то, что они могут

преобразователи также должны работать очень быстро. Обработку цифровых данных осуществляет обычно ЭВМ с быстродействую­ щим ферритовым запоминающим устройством.

При использовании полупроводниковых элементов возникает ряд недостатков, к которым относятся высокий уровень помех и

применяют в основном электронные преобразователи, которые осу­ ществляют преобразование или методом последовательной аппрок­ симации, или методом преобразования величин напряжения в зна­ чения времени или колебания. Некоторые методы преобразования напряжения во временные показатели позволяют проводить такие измерения, в результате которых получают среднее значение на­ пряжения на входе за определенное время. Кроме того, уровень высокочастотных помех сводится к минимуму. Следующим преиму­ ществом является отсутствие электрической связи входных конту­ ров с землей и другими полосами. Благодаря этому не могут воз­ никнуть ошибки, обусловленные тем, что линия передачи сигнала при отсутствии входного сигнала может иметь определенный по­ тенциал относительно земли. Несмотря на это, могут появиться помехи, связанные с наличием таких потенциалов в других частях схемы.

На конструкциях отдельных типов преобразователей останав­ ливаться не будем, так как преобразователи, работающие даже по одному принципу, в деталях могут отличаться один от другого. Обычно применяют такой преобразователь, который обладает тре­ буемой точностью и скоростью преобразования.

Система управления

Системы управления отдельных измерительных станций имеют существенные различия по объему и составу оборудования. Такая система может состоять, например, из цифровой временной раз­ вертки, арифметического блока, программирующего устройства, си­ стемы автоматической сигнализации отклонений, контрольного оборудования и др.

Цифровая временная развертка позволяет кодировать инфор-

61

мацию о времени в цифровой форме, пригодной для прямой индикации или регистрации. Кроме того, временные развертки используют для запуска различных контуров, выполняющих внутри системы определенные функции, например, считывание входных сигналов. В цифровой временной развертке используется электро­ механический или, что встречается чаще, электронный принцип.

Система автоматической сигнализации отклонений состоит из устройств для ручной установки максимальных и минимальных значений, ограничивающих поле допусков контролируемой вели­ чины. Такие устройства можно подсоединить к одному или не­ скольким каналам или группам каналов. Далее можно проводить сравнение двух измеренных значений, а также сравнение с уста­ новленным граничным значением.

Система автоматической сигнализации отклонений работает следующим образом: система считывания работает непрерывно с максимальной скоростью; у выбранных каналов полученные зна­ чения автоматически сравниваются с соответствующими установ­ ленными значениями, нарушение которых вызывает срабатывание сигнализации. Как только в соответствующем канале будет обна­ ружено отклонение, автоматически выдается соответствующий сиг­ нал. Таким сигналом может служить мигающая красная лампочка, звуковой сигнал или изменение в способе печатания (например, печатающее устройство печатает эти значения красным цветом вместо черного или обозначает их каким-либо заранее установлен­ ным знаком). Таким образом, постоянно регистрируется состояние тех каналов, которым следует уделять особое внимание. Излишние или не представляющие интереса данные из записи автоматически исключаются, т. е. будут печататься только данные о состоянии тех каналов, где наблюдается отклонение от заданных значений; кроме того, в заранее установленные периоды времени будет печататься полный перечень всех замеренных величин.

От большинства систем, особенно систем, предназначенных для использования на промышленных предприятиях, требуется, чтобы цифровая индикация и печатные записи выражались в технических единицах, например в градусах Цельсия, тоннах и др. Это осуще­ ствляется при помощи оборудования, меняющего масштаб и ха­ рактер изменения измеряемой величины.

К наиболее важному оборудованию современных измеритель­ ных станций относится программный блок, который позволяет осу­ ществлять программное управление процессом измерений. В па­ мять блока вводится программа, в соответствии с которой автома­ тически происходит цикл измерений. Эту программу в случае не­ обходимости можно корректировать вручную. Конструкция блока может быть различной — от простейшего механического устройства до программирующего устройства, имеющего магнитную память.

Система управления может быть также оснащена контроль­ ным органом, который в промежутках между отдельными измере­ ниями проверяет работу всех частей измерительной станции. Это позволяет очень быстро обнаружить ошибку.

62

Выходная система

Оборудование выходной системы измерительной станции ана­ логично такому же оборудованию цифровой ЭВМ. Поэтому рас­ смотрим это оборудование только с точки зрения его примени­ мости для измерительной станции. Объем оборудования выходной системы на различных измерительных станциях весьма различен. На наиболее простых измерительных станциях это всего лишь ин­ дикаторные и сигнализирующие устройства, а также устройства, печатающие на бумажной ленте. Более сложные измерительные станции оснащены целым рядом других выходных устройств; на­ пример, более сложными печатающими устройствами, телетайпом, перфоратором, блоком записи на магнитную ленту, а также имеют связь с цифровой ЭВМ.

Печатающее устройство печатает выходные значения на бумаж­ ной ленте шириной примерно 7,5 см. Напечатанная строка содер­ жит измеренное значение и данные для идентификации канала. Но могут печататься и другие данные, например время считыва­ ния или величина отклонения.

Более сложное печатающее устройство записывает выходные

в виде таблицы. Аналогичным образом ведется регистрация теле­ тайпом, который можно использовать также для дистанционной передачи данных.

Перфоратор для нанесения информации на перфоленты или перфокарты уже сейчас относится к основному оборудованию вы­ ходной системы, так как количество применяемых цифровых ЭВМ все возрастает и все чаще требуется, чтобы данные, поступающие с измерительной станции, получались на выходе в такой форме, которая пригодна для непосредственной обработки на ЭВМ. Ин­ формация на перфокартах и перфолентах может содержать дан­ ные для идентификации канала, измеренные значения, время и др. Размещение информации на перфоносителе и ее кодирование мо­ гут быть такими, чтобы они соответствовали любым конкретным требованиям, предъявляемым цифровой ЭВМ.

В последнее время проявляется тенденция к использованию магнитной ленты для записи данных, которые подлежат последу­ ющей обработке на ЭВМ. По сравнению с перфолентой магнит­ ные ленты имеют много преимуществ: существенно большую плот­ ность записи, возможность повторного использования ленты и большую рабочую скорость. Так как поток входной информации не является равномерным, целесообразно применять специальное за­ писывающее оборудование — устройство для записи на магнитную ленту в старт-стопном режиме, что позволит достичь равномерной

63

знаками, которые образуют отдельные цифры при просвечивании комбинаций отдельных полосок лампами или электролюминесцент­ ным методом (рис. 21). Применяется дигитрон (специаль­ ная лампа тлеющего разряда), имеющий десять проволочных ка­ тодов и общий анод (катоды в виде чисел от 0 до 9) ; при подводе напряжения зажигания к соответствующему катоду появляется тлеющий разряд в форме числа. К наиболее современным отно­ сятся устройства с электроннолучевыми трубками, которые позво­ ляют быстро и наглядно индицировать большое количество инфор­ мации.

Соединение измерительной станции с вычислительной аппаратурой

В последнее время все шире применяются относительно простые недорогие ЭВМ, что позволяет использовать их для обработки ин­ формации, полученной измерительной станцией. Если результаты математической обработки данных необходимо получить момен­ тально или же нужны большие рабочие скорости, чем те, которых можно достичь использованием записи на магнитную ленту, то из­

промежуточного звена. Тогда ЭВМ работает в режиме непосред­ ственной связи с процессом («on line»).

Главные преимущества такого использования вычислительных машин следующие: изменение масштаба и линеаризация входных величин производятся в ЭВМ; выходные данные могут быть ре­ зультатом расчета на базе двух или более входных величин; па­ мять вычислительной машины используют для хранения граничных значений и их сравнения с измеренными значениями; сбор данных может осуществляться очень быстро; вычислительная машина мо­ жет управлять процессом коммутации источников информации по результатам вычислительных операций.

Вычислительная машина способна, таким образом, заменить значительную часть оборудования измерительной станции, напри­ мер, устройства для линеаризации, устройства для определения отклонений от граничных значений и др. Система, в которую вклю­ чена вычислительная машина, работающая в непосредственной связи с измерительной станцией, становится гораздо более гибкой, а во многих случаях она даже не становится дороже, чем система без вычислительной машины, но со всем дополнительным обору­ дованием.

Системы измерительных станций

Использование специализированных измерительных станций, пригодных для применения в одной конкретной области, нецелесо­ образно, так как они не обладают достаточной гибкостью, не по­ зволяют осуществлять изменение и расширение их функций, сложны в управлении. В связи с этим в последнее время получают распространение универсальные системы измерительных станций.

Далее ГУУ посылает в магистраль адрес выходного устройства, например пишущей машинки, в результате чего она приводится в состояние готовности и подготавливается к приему данных. И, наконец, ГУУ посылает в магистраль адрес аналого-цифрового преобразователя, который начинает работать одновременно с уст­ ройством для подключения канала. При этом аналого-цифровой

преобразователь преобразует считанный аналоговый сигнал в циф­ ровую величину, которую он посылает в магистраль. Эту величину принимает устройство управления пишущей машинки, которая на­ печатает эти данные после их дешифровки.

Повторяющимися процессами, такими как последовательное считывание сигналов с нескольких измерительных каналов и реги­ страция всех измеренных значений печатающим устройством, можно управлять при помощи простых программ. Запоминающее устройство системы ИДАС имеет следующие преимущества: запи­ санная в запоминающем устройстве программа не стирается при считывании; считывание команд этой программы может осущест-

вляться как в запрограммированной, так и в условной последова­ тельности (в зависимости от выполнения определенных условий); программы можно легко заменять, изменять и корректировать.

Конструктивное выполнение этой системы пригодно для усло­ вий промышленных цехов. Отдельные устройства расположены в воздухонепроницаемых шкафах, к которым можно подсоединять систему кондиционирования воздуха. Устройства, осуществляющие подключение входов к магистрали, можно располагать вблизи дат­ чиков, что позволит сократить длину соединений до минимума. Для взаимного соединения всех основных устройств применяются обычные кабели. Вся система была опробована в цехах с нижними и верхними предельными температурами и в атмосфере с высокой относительной влажностью и вибрацией.

К преимуществам этой системы относятся: простота схемы со­ единения устройств; возможность расширения системы; простота всех операций по управлению системой; стойкость против воздей­ ствия окружающей среды и атмосферы производственных цехов; отсутствие искажения при отключении электросети или при других электрических помехах; возможность регистрации измеряемых зна­ чений в технических единицах; применение кабельных соединений с датчиками малой длины; возможность подсоединения к цифро­ вой ЭВМ, работающей в режиме «on line», которая может заме­ нить всю систему управления и запоминающее устройство для хра­ нения программы.

Эта система может быть использована для ряда промышлен­ ных цехов, например энергетических, химических, доменных, ста­ леплавильных и др.

Кроме описанных систем с измерительной станцией, сущест­ вует еще другая категория систем автоматического сбора инфор­ мации, которая была разработана на основе цифровой вычислитель­ ной машины. Создание этих систем направлено на достижение по возможности максимальных скоростей считывания данных. Работа этих вычислительных машин не ограничивается только сбором и обработкой информации; на следующей ступени предусмотрено управление производственным процессом, когда машина будет ра­ ботать как управляющая ЭВМ в системе «on line».

В ЧССР измерительные станции МЕТРА выпускает предприя­

100 входных каналов. Техническое исполнение и параметры этих измерительных станций пока не достигли уровня измерительных станций, выпускаемых заграничными фирмами. Кроме станций МЕТРА Бланско, отдельные измерительные станции выпускаются еще рядом других предприятий.

В качестве конкретного примера применения измерительной станции на металлургическом заводе можно привести регистри­ рующий центр РУ 67, используемый для сбора информации о ра­ боте электродуговой печи емкостью 30 т на Витковицком метал­ лургическом комбинате в Остраве. Ко входам и выходам измери-

68

тельной станции подключены: устройства для ввода вручную па­ раметров присадок и характеристик некоторых операций; световое табло для персонала печи; импульсный счетчик потребления элек­ троэнергии; датчики для измерения температуры в ванне и темпе­ ратуры футеровки; датчики массы; индикаторы включения и от­ ключения печи; индикаторы положения крышки печи и электродо-

сбора информации нельзя достичь каких-то кардинальных резуль­ татов. Она является скорее аналитической стадией исследования характера и особенностей технологического процесса. На основа­ нии анализа полученных данных можно впоследствии осущест­ влять организационные мероприятия, которые позволят рациона­ лизировать производственный процесс, улучшить производствен­ ные взаимосвязи и т. д. И только потом можно создавать систему управления.

Применение описанных систем не всегда приводит к обеспече­ нию непрерывности, ритмичности и безаварийности производствен­ ного процесса, так как трудно полностью исключить влияние по­ следствий вероятностного характера производства. В связи с этим неизбежно возникновение нарушений в ходе процесса, в этих си­ туациях информационная система должна выбирать и представ­ лять персоналу ту информацию, которая необходима для своевре­ менной ликвидации этих нарушений.

Система сбора информации в цехе холодной прокатки

Восточно-Словацкого комбината в Кошицах

Цех холодной прокатки Восточно-Словацкого металлургиче­ ского комбината в Кошицах состоит из 33 основных обрабатываю­ щих агрегатов, 22 промежуточных складов и 6 отделений отгрузки. Поток материалов, начинающийся от склада рулонов, поступаю­ щих из цеха горячей прокатки, и кончающийся отгрузкой, является очень сложным. В связи с необходимостью равномерной загрузки агрегатов, разнообразием сортамента изделий, высокими требова­ ниями к качеству продукции задача управления цехом является весьма сложной. При отсутствии специальной аппаратуры для контроля хода производства существующий учет производства яв­ ляется неточным и исходная информация для планирования —• неправильной. В связи с этим возникают большие потери, в част­ ности происходит снижение качества изделий.

Для получения точной наглядной и полной информации о про­ изводстве, для тщательного проведения учета, а тем самым полу­ чения достоверной информации для оперативного планирования в цехе холодной прокатки было решено создать систему сбора ин­ формации. Эта система является лишь первым этапом создания системы управления всем прокатным цехом.

69

Д ля сбора и передачи информации была использована система Тематик 1008 фирмы АЭГ (ФРГ) . Эта система состоит «з: малой цифровой ЭВМ, которая выполняет функции блока управления, телетайпа и распределительного устройства, посредством которого осуществляется ввод информации в ЭВМ и подача выходных дан­ ных на перфоратор для получения перфокарт. Кроме того, имеются входные и выходные устройства и датчик времени (часы). Система содержит 56 входных пультов для ввода в ЭВМ данных, получен­ ных из прокатного цеха. На каждом пульте имеется 6 десятичных переключателей для ввода информации, 2 десятичных переключа­ теля для задания вида информации,'сигнальная лампа, сигнализи­ рующая об ошибках персонала при вводе, кнопка для фиксации конца сообщения, кнопка для сообщения о ремонте, ключ для

на промежуточных складах и в отделениях отгрузки. Централь­ ный блок (ЭВМ) расположен в вычислительном центре.

Задача системы заключается в изготовлении перфокарт, содер­ жащих всю информацию, задаваемую с отдельных пультов. Пере­

тически. Обработка перфокарт осуществляется вычислительной ма­ шиной фирмы «Сименс». Результаты обработки печатаются в виде документов, в которых содержится информация для начальника прокатного цеха (производительность агрегатов, сведения о про­ стоях оборудования, о сроках поставок продукции и др.), для тех­ нологов прокатного цеха (данные о качестве), для отделов подго­ товки и планирования производства и сбыта (сведения о выпол­ нении заказов).

Собранная информация позволит контролировать выполнение производственного плана, производственный процесс на отдельных агрегатах, выполнение отдельных заказов, запасы на складах, наи­ более важные технологические параметры на отдельных агрегатах, состояния валкового хозяйства, использование во времени отдель­ ных агрегатов и установление причины простоев, результаты лабо­ раторных испытаний.

Эта система сбора информации позволяет проводить оператив­ ное планирование и управление производством; непосредственное управление технологическим процессом не производится, хотя и осуществляется сбор технологических данных (в ограниченном масштабе).

5. СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Быстрое развитие вычислительной техники, а главное, повыше­ ние производительности ЭВМ позволило существенно снизить рас­ ходы на обработку информации. В то же время это повысило тре­ бования к системам передачи информации, без выполнения кото­ рых нельзя обеспечить полное использование производительности ЭВМ.

70