М2-3  САУ                                                       20 05 16

СИСТЕМИ  ЗА  АВТОМАТИЗИРАНО  УПРАВЛЕНИЕ

               Много автори слагат равенство между термините управление и регулиране, приемат ги като синоними и по-специално между Автоматичното управление и Автоматичното регулиране. Така се появяват понятията Системи за Автоматично Управление (САУ) и Системи за Автоматично Регулиране (САР).

               Управлението е процес – информационен, при който определен обект (система) е проучен и се знае неговото поведение и динамика, може да се задават състояния на негови параметри, да се управляват по желан начин, посредством контролирана промяна на някои от неговите параметри. Промяната на тези параметри се  предизвиква от външно въздействие, оператор или  управляващи сигнали.  Алгоритъмът, който описва формирането състоянието на обекта под въздействието на входните/управляващи сигнали се нарича управляващ алгоритъм. На негова основа се създават механичните и електронни-цифрови  управляващи устройства и управляващите програми.   

               Има и такива автори, които отчитат известно различие между двата термина, като считат че регулирането е част от управлението и то в заключителния етап на информационния процес – управленското въздействие, когато се налага енергийно въздействие на изпълнителни механизми за осъществяване на управленското решение чрез регулиращ орган-устройство. Това са действията характерни при роботизираните системи. При такова определение на автоматичното регулиране то става частен случай на автоматичното управление – част от него.

               Автоматизмът при управлението се изразява в това, че управляваният процес се изпълнява под управлението и контрола  на управляващия алгоритъм непрекъснато. Той следи за изпълнението на заложените целеви показатели, входната  информация, текущите състояния на работния процес и при настъпване на отклонения в работните режими сам генерира коригиращи-регулиращи промени според  управленския алгоритъм. При възникване на непредвидени състояния на процеса управлението спира изпълнението на процеса, описва причините и състоянието на системата в момента, провежда защитни процедури и алармира наблюдаващият оператор, ако това е предвидено от създателите на управленския алгоритъм. 

               Така се появиха системите за автоматизация. Направено е едно  класифициране на основните видове системи за автоматизация:

• автоматизирана система за прогностика и планиране;
• автоматизирана система за научни изследвания, разработки и експерименти;
• автоматизирана система за проектиране на нови изделия;
• гъвкави автоматизирани системи за производство;
• автоматизирана система за управление на технологични процеси;
• автоматизирана система за управление на машини и устройства.

              Разработването на управляващия алгоритъм е отговорна задача и изисква познания и практика преди всичко по управлявания процес. Контролът над изпълнението на управляващият алгоритъм става първостепенна задача. При отговорни, сложни и бързи процеси, като например управление на ядрени централи нивата на контроли и защити са много, но като цяло нивата са минимум четири. Дори и при такива защити операторска глупост и отсъствие на дисциплина или проектантски недомислия водят до непоправими аварии, както се случи в Чернобилската АЕЦ (26.04.1986) или при Фукошима в Япония (11.03.2011). Автоматизмът изисква проектантите да предвиждат всички нежелани ситуации, изпълнителите да разбират от професията си, а операторите да са дисциплинирани.

               Както правилно редица автори разглеждат САУ като информационна система за автоматично управление на един конкретен, дискретен, партиден или непрекъснат процес, може да използваме казаното в предишната тема ( М2-2 ) и да разгледаме технологията на процеса в светлината на трите етапа (вход – обработка – изход) на технологията на информационната обработка при процеса.

               Като примери за автоматично управление в трите предложени по-горе условни групи ще посоча:

- конкретни процеси:  металообработваща машина с автоматично програмно управление - дискретно производство;  автоматизирано управление на склад;   авто пилот на самолет;  управление на кораб;  управляема ракета след изстрелването й;  и всички подобни процеси.

- партидни процеси - наричат се още серийни производства:  автоматизирани технологични линии за производство на определен брой изделия, видове хартия, мелници, лекарства, химически продукти, и др.;  роботизирани работни места с универсално или специализирано приложение, в самостоятелен или съдружен режим на управление;   (Виж филма „Тежко машиностроене“ – за роботиката след 17-та минута от началото!) Акцентирам на роботиката, защото при тези системи се обединяват всички познати технически, функционални, отраслови достижения и стимулират развитието на кибернетичните модели за техническо подражание (роботизирани модели) на природните феномени.

   - непрекъснати процеси :  управление на електроцентрали;  ядрени реактори;  непрекъснати процеси с характер и на серийно производство;  ГАПС – гъвкави автоматизирани производствени системи (поточни линии, цели  заводи), сфера в която българската инженерно творческа мисъл бе завоювала място в призовия световен индустриален елит.

                         В М2-2  беше казано и това, че за да се управлява трябва да се наблюдава (изучава) обекта и да се измерват непрекъснато (наблюдаваните) параметри използвани при управлението, което е и същността на процеса управление-регулиране. Определенията за САУ – САР по  същност са едни и същи, но се  изказват от всички автори в различни словесности. До колко всеки от авторите ще акцентира на една или друга функционалност и изследователско предпочитание, както и от конкретните новости в техническите решения.

               На Фиг.1 е показана САУ погледната през представянето на технологичния процес като последователност от трите етапа (М2-2): вход-ПОК,  обработка или управляващ алгоритъм-СОК  и изход на управляващото въздействие-РИК. В много случаи изходът е контрол на качеството. Обърнете внимание, че управлението означава непрекъснато да се следи – контролира изпълнението на отделните фази на процеса. В различните процедури на трите етапа контролът във всяка процедура, всеки модул, функционален блок е основна и задължителна задача. В много случаи контролът е поверен на микропроцесорни схеми и програмни модули. Това позволява голяма гъвкавост (лего модулност) и структурно разнообразие на функционалните (регулиращи) блокове, универсалност - голямо разнообразие на вариантните случаи, бърза подмяна на нови подобрени версии, добра визуализация и отчетност. Контролът се реализира в управлявания процес, в средата около обекта-процеса, обхваща и превантивния контрол на свързаните предходни и следващи технологични процеси. Така се гарантира правилното, точно, навременно и прогнозно изпълнение и придвижване на информацията. 

   Трябва да се знае, че за повишаване на сигурността се предвижда дублиране на управляващите блокове, на важни функционални модули и цели блокове, което е предмет на доброто проектиране с отчитане на пресметнатия риск и ефективност на разработената система.

               Ще припомня два афоризма, които на български звучат така:  „Контролът е най-високата степен на доверие!“ и „Доверявай се но проверявай!“

       Обратната връзка (ОВ), която е основен елемент в схемите на САУ-САР позволява непрекъснато сравняване на изходните резултати от управлявания процес със заложените целеви показатели и на тази основа генериране на коригиращи сигнали за управляващия алгоритъм.  В много случаи ОВ може да е и отделен блок САР.  В схемата (Фиг.1) е подчертано, че в този блок могат да се съсредоточат както коригиращи сигнали от самото САУ, така и сигнали постъпващи от сензори – датчици наблюдаващи околната среда на процеса. Те може да посочват наличието на материали и информация на входа за състоянието на операторите, метеорологичните условия, готовността на следващите технологични  процеси да поемат резултатите/продукцията от управлявания (чрез САУ) процес и др.

   Независимо на каква техническа основа е изградена САУ, комбинация от механични, термични, галванични, хидравлични, електротехнически, електронни, микропроцесорни компоненти и функционални блокове с участието на специализирани роботи и манипулатори и дори цялото САУ да е в един чип, това не променя принципната схема на САУ от Фиг.1 .

               В последните 10 години на периода 1970 – 1990 г. България разви електротехниката, машиностроенето, информатиката, изчислителната техника и роботизацията  до такива нива, че в областта на автоматизираните и роботизирани системи, наричани ГАПС (Гъвкави автоматизирани производствени системи) България се нареди сред водещите 3 страни в света.

               В света на свободния пазар, икономическата конкуренция и глобалния финансов капитал сред търговските партньори, инвеститори и приватизатори филантропи няма. Има единствено икономически интереси, борба за пазари и надмощие. Така за броени месеци от сътвореното с десетилетия в България остана само спомен.

               Не мога да не спомена изказаното от един финландски висш държавен служител, по повод станалото с нашата индустрия: „Ние направихме от една фабрика за галоши, каквато беше „НОКИЯ“, световен лидер в електрониката. А вие при вашето развитие …“  Все пак днес започнахме да шием маски и облекла против грип.

               В този случай е хубаво да си спомняме афоризма на Айнщайн, когато е представял теорията си пред своите опоненти: „Зная за два случая когато е налична безкрайността, при вселената и втория – човешката глупост. За първия случай не съм сигурен.“ За втория и ние сме убедени с тази забележка, че глупоста ходи по хората, а не по магаретата.

      С тази тема,  уважаеми членове на Клуба „Автоматизация на непрекъснатите процеси“ се опитваме да запалим вашия интерес по  това, което поколението на тъй наричаните „синодални старци“ от БАН и хилядите инженери практици – научната и творческа мисъл на България бяха постигнали в автоматизацията на производствата и процесите. А това е настоящето и бъдещето в света на технологиите за една независима, развиваща се, просперираща и богата държава, каквато може да бъде България с природните и географските си  дадености и най-вече с народа си!

   В момента автоматизацията се предвижва отпоколение  3.0 към Автоматизация (Индустрия) 4.0 поколени. Наричано е още  IIoT.  Едно 12 мин. видео ще ви запознае къде сме сега и на къде отива автоматизацията:  https://www.youtube.com/watch?v=91-Rgbvdgw0

               Следва  М2-3 САР

АКТУ: 0-200330, 1-200426, 2-200515, 3-200516