Автоматизированная система нагрева металла в печах

Рассматриваемые далее  различные варианты объединения в единую информационную и управляющую сеть модулей ввода/вывода, пультов, и программируемых контроллеров с интерфейсными платами порождают множество распределенных систем контроля и управления, отличающихся топологически и по функциональному назначению.

Варианты объединения  модулей

Связь компьютера с модулями осуществляется через преобразователь  интерфейсов RS-232/-485.

Взаимодействие ПЭВМ с модулями ввода/вывода построено  по принципу “Мастер-Слейв”. Модули в сети являются слейвами, они пассивны – весь обмен данными инициируется по запросу мастера, которым в рассматриваемом примере является ПЭВМ. Обработка сигналов модулями производится циклически по встроенным алгоритмам. После каждого следующего цикла измерений новое измеренное и обработанное значение аналогового или дискретного сигнала заменяет в памяти модуля предыдущее. По запросу мастера по сети передается всегда последнее обработанное значение. По сети от мастера к модулям ввода/вывода поступают настроечные параметры и команды на выдачу управляющих воздействий.

Наибольший практический интерес, с точки зрения создания различных систем автоматизации, представляет использование в качестве мастера управляющего контроллера DECONT-182, обычно дополняемого различными интерфейсными платами.

Подключение стационарного пульта оператора

Такое устройство комплекса  как “пульт” является стандартным  модулем ввода/вывода, имеющим встроенный интерфейс RS-485. Пульт подключается в локальную сеть аналогично другим модулям ввода/вывода. Благодаря  этому достаточно просто можно создать систему локальной автоматики из комбинации модулей ввода/вывода, контроллера и пульта.

Комплексирование  контроллеров

Контроллеры Decont-182 легко  комплексируются в единое вычислительное пространство. Благодаря мощным коммуникационным возможностям, а также встроенной программной поддержке распределения по контроллерам единой базы технологических сигналов объекта, можно:

• выделять наиболее быстрые технологические параметры в отдельные контуры контроля и управления;
• создавать дополнительные гальванически изолированные сегменты для связи с удаленными «подобъектами» на территории одного объекта;
• безболезненно наращивать коммуникационные интерфейсы для приема данных с интеллектуальных приборов;
• создавать резервные каналы связи.

На контроллер 3 возложены стандартные функции контроля и управления модулями ввода/вывода, подключенные через четыре сегмента RS-485.

Контроллер 1 обеспечивает связь объекта с вышестоящим  уровнем по основному и резервному модемному каналу. Вместо одной интерфейсной платы на модемный канал по выделенный линии можно установить радиомодем (если есть частота).

Контроллер 2 через модули ввода/вывода, находящиеся на двух сегментах RS-485, контролирует «быстрые» процессы на объекте.

Через интерфейсную плату RS-232 контроллер может считывать архивы из специализированного регистратора (например, регистратора аварий), обрабатывать их и проанализированную, переработанную и обобщенную информацию передавать в контроллер 1 для дальнейшей трансляции на верхний уровень.

Синхронизация времени

В ряде случаев функции  специализированного регистратора событий на объекте может выполнять сам контроллер. В ДЕКОНТ-системе часы РВ присутствуют только в “мастерах” – т.е. в контроллерах Decont-182 или ПЭВМ.

Например, в модуле типа DIN16C-xx при обработке дискретных сигналов по каждому дискретному каналу организуется архивный буфер глубиной на 32 события. Для каждого события с миллисекундной точностью запоминается относительное время, т.е. время возникновения события, отсчитываемое от полученной временной метки.

Считывая накопленные  архивные буфера из модулей, контроллер на основе полученных значений счетчиков восстанавливает полную картину развития процесса, но уже с привязкой к реальному, астрономическому времени.

 

3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЗАКАЛКИ

Основные  положения. Оптимальным процессом  называют наилучший в определенном смысле процесс, который не только переводит  систему из начального состояния в заданное конечное, но и удовлетворяет определенной оценки качества. Так, при необходимости получить высокую производительность, критерием служит быстродействие, при необходимости экономии энергии - минимум потерь энергий. Обычно критерии оценивают процесс в целом, ставя ему в соответствие определенное численное значение. Таким образом, устанавливаются взаимно однозначное соответствие между множеством функций времени (процессов) и множеств чисел (значения критерия). Такое соответствие называют функционалом, функционалы качества представляют собой интегральные оценки (интегральные критерии) вида.

                            

                                                (3.1)

В частности, это может быть одна из интегральных оценок. Критерии быстродействия также можно представлять как интегральный при f_o=l, т.е.

                                                                                                       (3.2)

Оценка качеств  процессов в форме функционалов позволяет выбирать математическую постановку задачи определения оптимальных управлений. Для объекта, описываемого уравнениями, необходимо определить сигнал управления и е U (U - замкнутая область в пространстве управлений) таким образом, чтобы минимизировать или максимизировать критерий качества.

Обычно рассматривается  минимизация критерия, так как задача максимизации приводится к ней простой заменой знака перед выражением критерия. При этом объект должен быть переведен из начального состояния х₀ = x(t₀) в заданное конечное состояние x_f = x(t_f).

На переменные состояния системы х могут быть наложены ограничения в виде системы неравенств.

                                      g(x)<0,                                                                      (3.3)

где g(x) - векторная функция. Определяющая в пространстве состояний область, допустимую для переменных.В системах управления большую роль играет частота индуктора.

Перед тем  как начать моделирование системы, нужно рассмотреть ее факторы которые влияют на технологический процесс закалки изделия.

Процесс закалки делится  на четыре позиции:

1. Нагрев заготовки.
2. Закалка заготовки.
3. Отпуск заготовки.
<li class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439" style=" margin-top: 0pt; m