12.1 Принципы построения управляющих вычислительных комплексов

Развитие систем управления привело к включению в их состав ЭВМ и созданию управляющих вычислительных комплексов (УВК), которые обеспечивают получение, преобразование, накопле­ние, обработку и выдачу измерительной, командной и служебной инфор­мации в соответствующей форме, в том числе для воздействия на объект исследования.

УВК представляет собой автоматизированное средство измерений электрических величин, на основе которого возможно создание АСУ ТП путем присоединения ко входу УВК датчиков с унифицированным электрическим выходным сигналом, а к выходу – исполнительных устройств, а также генерации программ обработки информации.

Таким образом, УВК – унифицированное ядро АСУ ТП, выполняющее такие функции:

• прямые, непрямые и совокупные измерения технологических параметров;

• обработку измерительной информации и выработку управляющих воздействий;

• управление процессом измерений и воздействие на объект управления;

• представление результатов управления технологическим объектом оператору в задан­ном виде.

Для реализации этих функций УВК обеспечивают:

• восприятие, преобразование и обработку электрических сигналов от первичных преобразователей или непосредственно от объекта;

• управление средствами измерений и другими компонентами УВК;

• генерацию управляющих сигналов для воздействия на объект.

УВК создается методом проектной компоновки из системно сопряженных функциональных блоков и устройств, которые выпускаются серийно. Допускается модифицированть УВК дополнением или заменой и технических, и программных компонентов.

Специфика АСУ ТП накладывает свой отпечаток на характер требований, предъявляемых к электронному интерфейсу. Он должен, в первую очередь, обеспечивать гибкость системы, т.е. возможность ее быстрой перестройки, замены отдельных устройств, оперативного изменения их харак­теристик, подключения новых блоков. Для реализации этих требований современные стандарты на интерфейс, ориентированные на использование в УВК, строятся с учетом принципов мо­дульности, программной управляемости и магистральной организации.

Модульность предусматривает выполне­ние отдельных элементов интерфейса, осу­ществляющих определенные функциональ­ные преобразования, в виде законченных функциональных модулей специального назначения. Совокупность таких модулей должна обеспечивать выполнение основной части задач со­пряжения экспериментального оборудования и измерительной аппаратуры со всеми остальными частями АСУ ТП, включая ЭВМ.

Программная управляемость модулей или автономных устройств УВК означает такую их схемную реализацию, которая дает возможность программным путем, с по­мощью определенного набора команд, подаваемых от специального управляющего бло­ка или ЭВМ, изменять их технические характеристики и алгоритм функционирова­ния. Тем самым программная управляемость элементов АСУ ТП позволяет оперативно изменять возможности всей системы в зависи­мости от конкретных требований.

Магистральный принцип организации предусматривает наличие общей системы электрических шин – магистрали, к которой подключаются отдельные модули, устройства, а также ЭВМ. Обращение к тому или иному устройству осуществляется путем указания его индивидуального адреса. Нали­чие общей магистрали упрощает подключе­ние модулей, дополнительных блоков, обеспечивая гибкость и мобильность УВК.

Основные признаки УВК:

• наличие комплекса нормируемых метрологических характеристик;

• блочно-модульная структура, измерительные и вычислительные компоненты которой являются серийные средства измерений и автоматизации (СИА);

• наличие процессора или ЭВМ;

• программное управление СИА от ЭВМ или процессора;

• использование типовых интерфейсов для обеспечения взаимодействия между агрегатными СИА.

По назначению УВК подразделяются на типовые, проблемные и специализированные (таблица 12.1).

Таблица 12.1 – Классификация УВК