книги / Микропроцессорное управление технологическими процессами в радиоэлектронике

память; автотестироваиие системы управления и па­ мяти, а также модулей ввода-вывода; в случае возник­ новения неисправностей в системе управления без­ ударный автоматический переход на резервированное ручное управление, совместимость аналоговых и дис­ кретных сигналов вход-выход; простое обслуживание системы, включая изменение режима, изменение дан­ ных запуска, изменение параметров регулирования; обзор информации о состоянии процесса в форме про­ токола; подключение к ЭВМ более высокого уровня для создания иерархической архитектуры, анализа

идиагностики неисправностей, сбора статистических данных и их обработки.

Вкачестве управляющей микро-ЭВМ используется микровычислительная система «URSADAT-5000» фир­ мы «Роботрон ЕАВ» с 8-битным микропроцессором У880.

Алгоритм работы системы основан на статической

идинамической моделях (см. гл. 3.5). Система имеет четыре цифровых регулировочных контура с ПИ-ре- гуляторами RD, R p, R h, Rv, RTMдиаметра трубы. D,

давления формовочного воздуха /?, толщины стенки трубы Н, скорости вытягивания v, температуры в му­ феле Тм (рис. 44). Входными величинами этих регу­ ляторов являются D3, р3у Н3у v3, Т3, а выходными величинами — Кр, Yuy YTm. Для изменения режима

(ручной, автоматический, трубчатое перекрытие) слу­ жат управляющие переключатели Авт., Ручн., ТП.

Составной частью поставки микровычислительной системы является операционная система «Е ЕХ 1520», которая предоставляет возможность наиболее эф­ фективно использовать микро-ЭВМ для мульти­ программного управления технологическим процес­ сом в реальном времени. Благодаря модульному прин­ ципу эту систему можно построить в соответствии с конкретными требованиями. На базе этой системы

261

для управления процессом формования стеклянных труб разработан пакет прикладных программ на язы­ ке символических инструкций.

В соответствии с разработанной моделью програм­ мной системы программные средства микровычислительной системы работают в трех уровнях: первый уровень (системное ядро) включает в себя приоритет­ ную прерывистую организацию, обеспечивающую па­ раллельную работу всех задач; второй уровень (внут-

Аёт.

Рис. 44. Структурная схема системы управления формованием стеклянных труб

262

ренняя цепь) обеспечивает работу остальных компо­ нентов системы Е ЕХ: организация времени, библиоте­ ки подпрограмм, коммуникации обслуживания, пере­ дачи данных на переферии процессов; третий уровень (внешняя часть), на котором работают все приклад­ ные программы, предназначенные для управления процессом формования — входная обработка, управ­ ляющая обработка, протоколирование, изменение па­ раметров и т. д. Д ля этих рабочих задач отведено ос­ новное место в приоритетной организации Е ЕХ . Связь с системным ядром и внутренней цепью можно нала­ дить с помощью вызовов.

Прикладные программные средства микро-ЭВМ дают возможность выполнять следующие операции: вводить дату и время; запрашивать разные протоколы на монитор о состоянии процесса формования; после введения этикетки вводить параметры запуска цик­ лов; изменять режим регулировочного цикла; изме­ нять значение требуемой величины; изменять значе­ ние выхода.

Программная система способна определять и инди­ цировать неисправность в работе микро-ЭВМ и ошиб­ ки оператора (неправильно введенный режим, синтак­ сически неправильную команду и т. д.)\

Схема алгоритма программной части цифрового регулирования системы «URSADAT» показана на рис. 45. Задачи с 7 по 11 реализуют самостоятельные алгоритмы регулирования. Каждая из этих задач ис­ пользует для вычисления ошибки и управляющего

где е (я), е (я — 1) — значения ошибки на я и (я — 1)- ом шаге; W (я) — требуемое значение регулируемого

263

E EX

L.____

Прикладные модули

Рис. 45. Схема алгоритма ■ рограммной части цифрового регули­ рования системы «URSADAT»

параметра; X (п) — мгновенное значение регули­ руемого параметра; Y (п) — приращение управляюще­ го воздействия; Y' (п) — управляющее воздействие; АР — рабочая точка; Р — пропорциональная состав­ ляющая; т — постоянная интегрирования; Тт — дли­ тельность периода текстирующих импульсов, изменяе­ мая в пределах 0...9,9999 с. Реализация вычисленного управляющего воздействия ограничена алгоритми­ чески контролем границ и зоны нечувствительности.

Система имеет следующие достоинства: обеспечива­ ет простое управление непосредственно с клавиатуры; ограничивает влияние человеческого фактора; способ­ на после введения задания отрегулировать процесс формования значительно быстрее и точнее, чем при ручном управлении; переход на новый алгоритм осу­ ществляется без нарушения стабильности формовоч­ ного процесса; повышается выход продукции требуе­ мого качества; сокращаются простои оборудования.

6 .2 . С И С Т Е М А У П Р А В Л Е Н И Я У С Т А Н О В К О Й Д Л Я В Ы Т Я Ж К И К А П И Л Л Я Р О В

Система автоматического регулирования технологи­ ческих режимов вытяжки предназначена для автома­ тизации процесса производства стеклянных капилля­ ров из заготовок, вытяжки стеклянных волокон, а также может быть использована в качестве информа­ ционно-измерительного и управляющего вычислитель­ ного комплекса для решения широкого круга научнотехнических и инженерных задач управления в раз­ личных отраслях, автоматизации экспериментальных исследований, в системах сбора и обработки данных. Структурная схема системы вытяжки капилляров показана на рис. 46. Она содержит комплекс измери­ тельных и регулирующих средств нижнего (локаль­ ного) уровня, управляющую микро-ЭВМ, обеспечи­ вающую выдачу уставок на локальные регуляторы

265

в соответствии с информацией о ходе процесса, полу­ чаемой от измерительных преобразователей системы, и моделью технологического процесса, записанной в памяти машины; обработку результатов показаний измерительных преобразователей, линеаризацию их характеристик; отображение хода процесса и основных его параметров на информационном табло и дисплее; протоколирование хода технологического процесса; ввод констант технологического процесса и его кор­ ректировку с пульта управления; переход на другой вид и типоразмеры продукции.

Система обеспечивает автоматическое поддержание внутреннего и внешнего диаметров вытягиваемого капилляра в пределах от 100 до 300 мкм и от 800 до 1600 мкм с погрешностью ± 2 и ± 1 % соответственно. Она может работать в следующих режимах: ручной дистанционный (разомкнутые контуры регулирования технологических параметров); автоматический 1 (замк­ нутые контуры локального регулирования с заданием уставок для них оператором); автоматический 2 (замк­ нутые локальные контуры регулирования с заданием

гическим процессом (рис. 47) включает в себя управ­ ляющий вычислительный комплекс УВК, системы автоматического регулирования скорости подачи за­ готовки СAPI, температуры вытяжки САР2, скорости вытяжки САРЗ и измеритель внешнего и внутреннего диаметров ИД. В рабочем режиме система обеспечи­ вает автоматическую вытяжку капилляров с задан-

Рис, 46, Схема технологического процесса вытяжки капилляров

267

ными внутренним d и внешним D диаметрами для раз­ личных типоразмеров заготовок.

Локальные системы САР1 — САРЗ поддерживают скорость подачи vm температуру в муфеле на требуе­ мых уровнях, задаваемых либо оператором в режи­ ме «Авт.1», либо УВК в режиме «Авт.2», скорость вы­ тяжки ив. В режиме «Авт.2» внутренний d и внешний D диаметры изделия, измеренные ИД и преобразо­ ванные в цифровой код d* и D * соответственно,

Рис. 47. Структурная схема системы управления технологиче­ ским процессом вытяжки капилляров

подаются в УВК, который в зависимости от величины и знака отклонения текущих значений диаметров от заданных и в соответствии с алгоритмом управления, записанными в его памяти, определяет скорости пода­ чи, вытяжки и температуры ипз, Цв.з и Тв.3для систем САР1 — САРЗ, которые в свою очередь вырабатыва­ ют управляющие воздействия для приводов подачи, вытяжки и нагревательных элементов. Кроме того, в СAPI — САРЗ текущие значения параметров пре­ образуются в цифровую форму для ввода в УВК• В режиме «Авт. 1» требуемые значения уставок за­ даются оператором на основании информации, пред­ оставляемой УВК, выступающего в качестве совет­ чика, и отрабатываются посредством CAPI — САРЗ.

2 4 8

Рассмотрим работу отдельных блоков системы управ­ ления.

Управляющий вычислительный комплекс предна­ значен для автоматического управления процессом вытяжки капилляров в соответствии с заданным ал­ горитмом, основанном на математической модели тех­ нологического процесса. Структурная схема УВК

вает эту информацию в соответствии с моделью тех­ нологического процесса и выдает требуемые зна­

чения уставок Уп.з, Ав.з и Г в.з в цифровом коде, кото­ рые, будучи преобразованными в аналоговые сигналы Оп.э. ^в.з и Гв.з посредством ЦАП, подаются на входы задания аналоговых регуляторов САР1 — САРЗ.

Дисплей применяется в качестве пультового тер­ минала, обеспечивающего функциональную связь между оператором и системой и отображение тре­ буемой информации и хода технологического про­ цесса.

269

Термопечатающее устройство ТПУ используется для документирования информации о ходе техноло­ гического процесса, параметрах и характеристиках изделия.

Устройство сопряжения с объектом УСО формиру­ ет каналы ввода-вывода, к которым подключаются цифровые измерительные приборы, контролирующие

Рис. 49, Схема таймера

270