Управление процессом в реальном времени

Компьютеры, управляющие процессами, имеют другие задачи, нежели компьютеры, используемые для «классической» обработки информации. Основная разница состоит в том, что управляющий компьютер должен работать со скоростью, соответствующей скорости процесса (рис. 1.5). Само понятие «реальное время» указывает на то, что в реакции компьютерной системы на внешние события не должно быть заметного запаздывания.

Рис. 1.5. Применение компьютера в управлении процессом.

Другая главная особенность компьютерного управления процессом заключается в том, что ход исполнения программы нельзя определить заранее. Внешние сигналы могут прерывать или изменять последовательность исполнения операторов программы, причем для каждого нового прогона по-разному.

Пример простого контура управления – регулятор температуры.

Рассмотрим бак, заполненный жидкостью, температура которой должна поддерживаться постоянной (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Простая система регулирования температуры.

Все сигналы в этом примере аналоговые, т.е. изменение температуры отслеживается непрерывно, и подача тепла может регулироваться плавно. Температура измеряется датчиком, выходное напряжение которого пропорционально текущей температуре. Измерения периодически, например каждую секунду поступают в компьютер, и текущее значение температуры сравнивается с требуемым (опорным), которое хранится в памяти компьютера. Величина нагрева или охлаждения рассчитывается по разности между опорным и измеренным значениями (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Простой контур управления – система регулирования температуры.

В зависимости от исполнительного механизма – устройства непосредственно влияющего на процесс, - меняется вид управляющего сигнала, подающегося на его вход. Температуру можно регулировать с помощью нагревателя, периодически включаемого на заданный интервал времени, или использовать теплообменник, соединенный с трубопроводами пара и холодной воды. В первом случае управляющим действием является момент включения нагревателя; во втором – регулирование осуществляется за счет открытия или закрытия клапанов трубопровода пара или охлаждающей жидкости.