Типовые группы оборудования технологических комплексов

Наличие в программируемых контроллерах модулей интеллектуальной периферии создает предпосылки для разработки типовых программных блоков, реализующих алгоритмы управления типовым технологическим оборудованием.
Развивая блочно-модульную идеологию построения средств и систем управления до уровня механизмов, агрегатов и комплексов, можно выделить группы оборудования, для которых характерны общие функциональные задачи управления в технологическом процессе (функциональные модули), и в соответствии с этим подготовить программные модели модулей и программные блоки, решающие задачу управления функциональными модулями.
Из таких модулей можно формировать блоки-комплексы и в соответствии с этой идеологией обеспечить экономичную технологию проектирования компьютерных систем управления любыми АТК.
Анализируя функциональные особенности технологического оборудования, в котором активно используются электромеханические системы, можно все его разнообразие свести к следующим типовым группам оборудования:
предназначенное для физической и химической переработок вещества и содержащее энергоемкие однодвигательные электроприводы с продолжительным режимом работы (насосы, компрессоры, вентиляторы, мельницы, дефибреры, смесители, центрифуги и др.);
металло-, дерево- и камнеобрабатывающие станки;
прокатное, кузнечное, прессовое и штамповочное;
резательное (гильотинные, барабанные, летучие ножницы, дисковые и ленточные пилы, резательные станки и др.);
горнодобывающее (роторные и ковшовые экскаваторы, угледобывающие машины, буровое оборудование и др.);
предназначенное для транспортирования и обработки гибких материалов;
промышленные манипуляторы и роботы;
транспортное и подъемно-транспортное (краны, транспортеры, конвейеры, рольганги, монорельсы, лифты, электротранспорт и др.);
контрольно-испытательное (измерительные машины, испытательные стенды, имитаторы и др.);
мониторинговое (телевизионные системы наблюдения за технологическим процессом, телескопы, радиотелескопы, оптические системы космического наблюдения и др.).
В каждой группе выделяются типовые функциональные модули-агрегаты, для которых формируется библиотека программных моделей и программных блоков, реализующих алгоритмы управления.
Рассмотрим типовые функциональные модули оборудования, предназначенного для транспортирования и обработки гибких материалов. Упрощенные функциональные схемы систем управления агрегатами приведены на рис. В общем случае системы могут иметь п приводов, но для простоты на рис показаны два привода. Имеются следующие типовые функции управления:
1) управление соотношением моментов нагрузки электроприводов, имеющих механическую связь. Выполняется относительно ведущего электропривода, замкнутого по скорости или положению. Возможны каскадное, независимое и комбинированное управления;
2) управление скоростью и соотношением скоростей. Выполняется аналогично функции «1»;
3) управление положением и соотношением положений электроприводов, имеющих механические взаимосвязи. Выполняется по разности скоростей и положений;
4) одновременное управление соотношением скоростей и положений, применяемое в агрегатах прокатного производства. Объединяет функции «2» и «3»;
5) управление соотношением скоростей и натяжений (усилий). Выполняется дополнением функции «2» задачами управления натяжениями;
6) управление скоростями и натяжениями с реализацией тормозных режимов электроприводов на сматывающих устройствах, управление натяжением в зоне обработки полотна и линейной скоростью в наматывающем устройстве;
7) управление технологическими переменными через положение исполнительных механизмов. Содержит функции «4» с дополнением транспортного запаздывания;
8) управление технологическими переменными через скорости исполнительных механизмов. Имеет те же особенности, что и функция «7»;
9) управление технологическими переменными через переменные электроприводов (скорости, положения и др.) и переменные исполнительных устройств иного вида (давление, температура, подача эмульсий и др.)
Эти функции и способы их реализаций далее будут рассмотрены более подробно. На рис БУМ, БУС, БУП, БУН, БУТл — соответственно блоки управления моментом, скоростью, положением, натяжением, толщиной; PC, РП, РН, РСС, РСП — регуляторы соответственно скорости, положения, натяжения, синхронизации скоростей, синхронизации положений; ЗС — задатчик скорости; ДТл — датчик толщины; ДН — датчик натяжения.
В АТК разного производственного назначения могут использоваться любые сочетания типовых функциональных модулей. В соответствии с изложенным имеется возможность создания базы программных моделей типовых механизмов и технологических агрегатов, а также программных блоков, реализующих алгоритмы управления механизмами и агрегатами, которые обеспечивают решения следующих задач:
отработку алгоритмов управления механизмами, агрегатами и комплексами с имитацией основных технологических режимов;
подготовку программного обеспечения компьютерных систем управления конкретными объектами на основе базы программных блоков;
исследование возможностей использования типовых компьютерных средств автоматизации для реализации гибко программируемых систем управления механизмами, агрегатами и комплексами.
Типовые модули процессов в сочетании с типовыми приводными модулями позволяют иметь готовые модели ряда технологических процессов и проектировать полный комплект средств автоматизации для каждого из них. При этом резко сокращаются затраты на проектирование и время, отводимое для проектных изысканий.