Transcript Typy a algoritmy řízení, přehled řídících systémů

Typy a algoritmy řízení,
přehled řídících systémů
Algoritmus řízení
• Popis činnosti, postup, předpis, který se má
pro daný způsob řízení vykonat
• Podle převažujících algoritmů bývají
označovány typy řídících systémů:
• Číslicové a logické systémy
• Regulační systémy…
• Terminologická nedůslednost
– směšování algoritmu a systému
• Např. číslicový algoritmus, číslicový systém
Dopředné řízení
• Řídící systém působí na soustavu přímo, aniž
by zjišťoval její stav před akčním zásahem a
kontroloval její stav po zásahu.
• Řízení bez kontroly na základě ,,důvěry“, že
se požadovaná aktivita vykonala.
• Užití např. při rozsvícení světla, spuštění
motoru, otevírání ventilu, při aktivaci jiného
el. spotřebiče, kde není třeba aktivitu
kontrolovat.
Zpětnovazební řízení
• Častější a bezpečnější, kdy je zpětně kontrolováno
vykonání zadaných povelů
• Druhy zpětné vazby:
– dvouhodnotová (provedeno-neprovedeno)
– kompletní číselná informace o hodnotě řízené veličiny
– nepřímo (podle následků akčního zásahu)
např. zapnutí topidla lze usuzovat z narůstající teploty
• Dopředné řízení za osobní účasti operátora
• Velni rozšířeným typem zpětnovazebního
řízení je regulace.
• Při ní se porovnává žádaná hodnota řízené
veličiny a skutečná hodnota a z jejich rozdílu
se vypočítává hodnota akční veličiny
(regulační odchylka).
• Ta je výstupem z řídícího systému a působí
na řízený objekt tak, aby se žádaná a
skutečná hodnota v nejkratším čase
vyrovnaly => algoritmus řízení, řídící
algoritmus, regulační algoritmus
Číslicové, logické a hybridní algoritmy
• Číslicové
– základem je matematický vztah (formule)
– předpis, jak z hodnot vstupních veličin vypočítat výstupní
proměnné
– nejčastější realizace regulačních algoritmů
• Logické
– soubor pravidel nebo log. výrazů
– vyčíslením pravidel nebo výrazů se získávají pravdivostní
hodnoty výstupních proměnných
– dvouhodnotový charakter (zapnout-vypnout, zjištěnonezjištěno, nepravda 0-pravda1…)
– V praxi vícehodnotové log. systémy:
• 3 až 7 pravdivostních hodnot
• např. 0 nepravda – 0,5 nevím – 1 pravda
– nebo jakýchkoliv hodnot mezi 0 a 1:
• Fuzzy logika (neostré, rozmazané…)
• Hybridní
– kombinace číselného a logického algoritmu
Statické, dynamické a kombinační
systémy
• Statické
– reagují jen na současnost (aktuální situaci)
– okamžité hodnoty vstupních proměnných převádí
na odpovídající hodnoty výstupních proměnných
– např. při převodu měřeného údaje z jednotek A/D
převodníku na údaj v inženýrských jednotkách při
linearizaci čidla nebo korekci jeho chyb
• Kombinační
– Systémy, jejichž výstupy jsou závislé jen na
okamžité kombinaci vstupních proměnných
– typický představitel: převodníky kódů
• Dynamické
– v praxi mnohem častější
– Systémy, jejichž výstupy navíc závisejí na
předchozím vývoji systému, na situaci, v jaké se
nachází systém nebo řízený objekt.
– např. algoritmy pro modelování spojitých
řízených soustav a pro předpovídání jejich
očekávaného vývoje
Regulační algoritmus
• nejjednodušším je proporcionální regulace
(P regulace)
– akční zásah je úměrný regulační odchylce podle
vztahu: u = k.e = k.(w-y)
Logické řízení
• Doménou je sekvenční řízení strojů, mechanismů,
technol. procesů, ve kterých je třeba vykonávat
předepsaný sled operací.
• Typicky úlohy manipulačního typu, dále úlohy řízení
tech. procesů v chemickém a potravinářském
průmyslu (např. technol. proces pračky)
• Výhoda: vše jde zapsat ve tvaru:
jestliže podmínka, pak závěr
Řídící systém
• Soubor prvků, modulů a podsystémů, které slouží k
řízení daného objektu.
• Mechanicky sjednocený celek:
– ,,chytrá krabice“
• Nejednoznačnost!
– někdy standardní produkt v potřebné konfiguraci
(programovatelný automat, CNC…)
– někdy komplexní celek koupeného řídícího systému,
senzorů, akčních členů, pohonů, kabeláže…
• Ne vždy je mech. uspořádán  distribuovaný
systém řízení
• Pojmem řídící systém se často označují i
programové produkty:
– vizualizační systémy
– matematické systémy
– výpočetní a návrhové systémy (CAD)
– expertní systémy…
• Zde je podstata řídícího systému nejenom
neviditelná, ale má dokonce nehmotný
charakter
Řízená soustava
• systém = soustava
• Předmětem řízení je tedy technologický
objekt nebo technologický proces, který je
řízen, např. stroj nebo jeho součást (rameno,
motor…), montážní linka, chemický reaktor,
kotel, klimatizační jednotka, vytápěná
místnost…
Programovatelný automat (PLC)
• nejrozšířenější typ řídícího systému
• programovatelné uživatelem a jeho jazyky
jsou názorné a uživ. přívětivé (připomíná
kreslení schémat)
• Programovací jazyky se řídí normou:
– IEC/EN 61131-3
• Definuje 4 typy programovacích jazyků:
• textový jazyk seznamu instrukcí (IL)
• jazyk strukturovaného textu (ST)
• grafický jazyk příčkového diagramu (LD)
• grafický jazyk funkčního blokového schématu
(FBD)
• univerzální řídící systémy
• podle konstrukce rozdělujeme na:
– mikroPLC (10-20 vstupů a výstupů)
– kompaktní PLC ( 20-80 vstupů a výstupů)
– modulární PLC (stovky až tisíce)
SoftPLC
• na stejném principu a normě jako PLC
• nejčastější s modulární výstavbou, které
komunikují prostřednictvím modulů
vzdálených vstupů a výstupů na sériové lince
Průmyslový počítač
• odolné počítače pro vybavení velínů a
dispečerských pracovišť a pro vrcholovou úroveň
distribuovaných řídících systémů
• nejvíce zastoupená kategorie vestavných,
zabudovatelných či vložených
• Typy:
–
–
–
–
panelové provedení (operátorské rozhraní)
vestavný počítač bez obrazovky
modulární vestavěné počítače
jednodeskové počítače a submoduly
Distribuovaný řídící systém
• systém realizovaný jako soubor jednodušších
systémů (podsystémů), které navzájem
komunikují
• podsystémy: PLC, PC, ovladače pohonů, akční
členy, inteligentní senzory…
•
Operátorské rozhraní
• Soubor prostředků zajišťující komunikaci
mezi obsluhou (člověkem) a strojem
(ovládání, seřizování, zobrazování stavů...)
• Nejčastěji používány:
– Univerzální operátorské panely
– PLC s vlastním operátorským panelem
– Vestavný počítač v panelovém provedení
Systémy NC a CNC
• Jsou určeny k řízení strojů a mechanismů, u
nichž je požadováno nastavování zadaných
poloh nebo řízení pohybu po zadané dráze se
zadanou rychlostí.
• Nejčastěji řízeny:
– Obráběcí stroje, tvářecí a dělící stroje, roboti,
kreslící a vyřezávací stroje, měřící stroje,
svařovací stroje, automaty pro vrtání…
• CNC jsou uživatelsky programovatelné
• Obsahují souřadnice geometrického typu
(souřadnice) a údaje o tom, jak je
interpretovat
• Obvykle ještě příkazy technologického typu
(technologické operace, které se budou v
průběhu vykonávat a podmínky, za jakých se
bude pohyb uskutečňovat)
n150
g01 g91 x297.35 z51.3 f2500 s350 m03