Разомкнутая автоматическая система

В качестве примера разомкнутой автоматической системы рассмотрим управляемый усилитель мощности (Рисунок 3). Усилитель, включающий в себя предварительный усилитель, управляемый делитель и усилитель мощности, является объектом регулирования. Блок управления, канал связи и управляемый делитель относятся к регулятору. Управляемый делитель входит и в объект регулирования, и в регулятор. Он осуществляет регулирующее воздействие на объект регулирования.

Рисунок 3 - Разомкнутая система управления выходным напряжением усилителя

Напряжение

ÂÛÕU

в данной системе является регулируемым параметром. Входное напряжение

BXU

и напряжение питания

ÏU

являются внешними возмущающими воздействиями или нагрузкой. Сигнал управления

Y

является настройкой.

Сигнал управления подаётся на блок управления, где преобразуется в удобную для передачи по каналу связи форму. Обычно используются электрические или оптические каналы связи. Поступившее на управляемый делитель регулирующее воздействие изменяет его коэффициент передачи и, следовательно, изменяет выходное напряжение ÂÛÕ U усилителя при неизменном входном напряжении BX U. Управление выходным напряжением усилителя в рассматриваемой системе производится без контроля регулируемого параметра.

Автоматическая система, в которой регулируемый параметр не изменяется, а если и изменяется, то не используется для цели регулирования, называется разомкнутой.

Отсутствие контроля выходного напряжения в разомкнутой системе не гарантирует высокой точности управления, так как на регулируемый параметр влияет как настройка, так и нагрузка. Этот недостаток отсутствует в замкнутой автоматической системе.

Замкнутая автоматическая система

Повысить точность управления можно за счёт установления постоянного контроля изменения регулируемого параметра и оперативного введения регулирующего воздействия. С этой целью необходимо иметь устройство оценки регулируемого параметра. В системе управления выходным напряжением усилителя такое устройство может содержать детектор, фильтр-усилитель и индикатор (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Замкнутая система управления выходным напряжением усилителя через человека-оператора

По индикатору определяется уровень выходного напряжения. Затем формируется оперативное воздействие на управляемый делитель. Рассмотрим действия человека-оператора в процессе управления выходным напряжением усилителя. Если показания индикатора отклонились от заданного уровня, то человек-оператор фиксирует величину отклонения и знак, анализирует результат и принимает решение о введении управляющего воздействие Y такой величины и знака, при которых выходное напряжение усилителя возвратится к прежнему уровню. Эти действия в любой ситуации вполне предсказуемы. Требуется ввести управляющее воздействие, пропорциональное величине отклонения выходного напряжения со знаком, противоположным знаку этого отклонения. В связи с полной определённостью действий по управлению выходным напряжением усилителя, человека-оператора можно заменить техническим устройством. Таким устройством является датчик рассогласования с инверсией знака. Построенная на этой основе автоматическая система является замкнутой (Рисунок 5).

Рисунок 5 - Замкнутая система автоматического управления выходным напряжением усилителя

Замкнутой автоматической системой называется такая система, в которой регулируемый параметр измерения и используется для целей регулирования.

Принципиальной особенностью замкнутых автоматических систем является изменение знака в замкнутом контуре, т. е. замыкание контура с отрицательной обратной связью.

Принцип отрицательной обратной связи является основополагающим принципом построения всех замкнутых автоматических систем.

Уровень выходного напряжения задается настройкой Y. Блок управления вырабатывает и передаёт по каналу связи опорный сигнал

ÎÏU

. Датчик рассогласования сравнивает опорный сигнал с измеренным

ÈÇÌU

, пропорциональным выходному напряжению. При наличие рассогласования между опорным и измеренным напряжениями, вырабатывается сигнал рассогласования с инверсией знака

ΔU

, который после усиления изменяет коэффициент передачи управляемого делителя и выходное напряжение усилителя так, что рассогласование

ΔU

стремится к нулю. Величина выходного напряжения может отличаться от заданного. Разница между этими величинами будет определять ошибку регулирования. Однако эта ошибка будет значительно меньше, чем в разомкнутой системе. На величину ошибки не окажет существенного влияния изменение входного напряжения

BXU

и напряжения питания.

Рассмотренные структуры разомкнутой и замкнутой автоматических систем получили широкое распространение в радиоэлектронике. Так построены, например, системы дистанционного управления телевизионными приёмниками, аудиоаппаратурой и др. Более простой вариант построен как разомкнутая система управления параметрами аудио- и видеосигнала. Дистанционная подстройка производится по инфракрасному каналу связи. В более сложных системах выполняется стабилизация заданных параметров аудио- и видеосигнала замкнутыми автоматическими системами, а их настройка задается блоком дистанционного управления по инфракрасному каналу связи.

БИЛЕТ № 6

Вопрос 1. SCADA-системы Вопрос 2. Основные задачи решаемые SCADA-системами Вопрос 3. Основные компоненты SCADA Вопрос 4. Концепции систем

1. SCADA-системы

SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ (Автоматизированная Система Коммерческого Учёта Электроэнергии), системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т.д.. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль над технологическими процессами в реальном времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC/DDE серверы. Программный код может быть, как написан на языке программирования (например, на C++), так и сгенерирован в среде проектирования.

Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.

Термин SCADA имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения [2], то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.

Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е

годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.

2. Основные задачи решаемые SCADA-системами