АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Основные принципы автоматизации технологических процессов, оборудования и машин
Общие положения. Понятия объекта и среды управления
Под автоматизацией подразумевается разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом. Создание системы - это, прежде всего, объединение разнообразных элементов в некоторой структуре типа приведенной на рис. 160.
Рис. 160. Вариант структуры автоматизированной системы
Структура системы представляется в форме графа, то есть наглядного изображения связей ее элементов. Под графом в широком смысле принято понимать изображение множества элементов (вершин, узлов), связанных определенными отношениями (ребрами, дугами). Графы являются наглядным средством описания системы, широко используемым различными разделами автоматики. Графом, например, является схема алгоритма, представляющая последовательность действий (в частности, вычислений или перемещений). Пример алгоритма показан на рис. 161. Для изображения графов принимаются определенные нормативы: проверка условий в схеме алгоритма изображается ромбом, действие - прямоугольником и т.п.
Ребра графов могут быть однонаправленными или двунаправленными. Они могут быть нагруженными, то есть отражать выполнение некоторых функций и свободными - просто указывать последовательность.
Действие «не изменять», вернее, отсутствие действия, в виде прямоугольника можно в принципе не изображать.
При описании методами теории автоматов система, выполняющая приведенный алгоритм, также отображается графом, как это показано на рис. 162.
Здесь вершины графа соответствуют состояниям регулятора - все отключено («Откл»), включен нагреватель («Нагрев»), включен охладитель («Охлаждение»), ребра однонаправленные, нагруженные - представляют условия переходов.
Рис. 161. Алгоритм контроля температуры
Рис. 162. Граф алгоритма переходов
Как видно из сказанного, в зависимости от замысла, одна и та же система может быть представлена различными графами, чем в дальнейшем будем пользоваться и мы.
Структура может быть простой и сложной, когда система составляется из подсистем. Каждую из подсистем сравнительно сложной автоматизированной системы можно отнести к некоторому уровню, определяемому характером исполняемых задач и определяющему ее конструктивный состав, эксплуатационные требования, принципы оценки качества работы. Число уровней, равно как и форма отношения между подсистемами в общем случае различны.
По назначению принято различать стабилизирующие, программные, следящие и оптимизирующие системы.
От стабилизирующих систем требуется поддержание постоянных значений регулируемых параметров. (Примеры: 1. Система «Профиль», обеспечивающая постоянство угла наклона ножа автогрейдера, 2. Упомянутая выше система стабилизации температуры и т.п.).
Программные системы обеспечивают изменение параметров по программе, заданной во времени или по перемещению. (Примеры: 1. Временная программа, имеющая вид: «Нагревать изделие со скоростью 50°С в час до температуры 300°С, выдержать при этой температуре 5 часов, после чего 10 часов охлаждать до окружающей температуры». 2. Пространственная программа: «Первые 2 км пути рыть траншею на глубине 0,3 м, на последующих 500 м глубина 0,5 м».)
От следящих систем требуется следование за случайным (не определенным заранее) параметром. (Примеры: 1. Задача снятия слоя заданной толщины с неровной поверхности грунта. 2. Систе-
377
ма, управляющая следованием ведомых машин за ведущей, управляемой водителем. Здесь направление и скорость движения заранее не известны.)
Ниже (в п. 1.3) будет показана условность приведенной классификации, хотя она и создает определенные удобства.
Оптимизирующие системы предназначены для обеспечения наилучшего качества обработки. Режим обработки заранее не известен и определяется показателями - критериями оценки, которые стремятся максимизировать или минимизировать. (Пример: Управление дозированием компонентов бетонной смеси при условии получения наилучшей прочности при минимальной себестоимости изделия и минимальных энергетических затратах.)
