Любой физический процесс характеризуется входом и выходом в виде:

- материальных компонентов, энергии,

- информации.

Некоторые примеры приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Примеры входных и выходных потоков процесса

В общем случае материальные компоненты (энергию и информацию) можно рассматривать как входные и выходные потоки, которые изменяются в ходе физичес-ких/тех1П-1ческих процессов.

Материалы и энергия, очевидно, являются основными составляющими физического процесса. Информация - тоже неотъемлемая часть всякого процесса, однако осознание .этого факта произопшо не так давно.

Всегда существуют посторонние но отиошешгю к цели процесса факторы, которыми нельзя управлять, по которые оказывают влияние на процесс. Эти факторы рас-с.\гатриваются как возмущения, отклоняющие процесс от штатного рабочего режима (рис. 1.1). Возмущения са.ми но себе не являются физическими величинами, а проявляются в виде случайных флуктуации в потоках .материа7юв, энергии и информации.

Процесс производства заключается в выпуске продукции и; сырья с соответствую-HH-i.Nn-i затрата.%ги (вводо.м) энергии. Входной иифор.мацией являются технологические инструкции, выраженные в виде набора параметров, которые можно явно контролировать. Выходная иифор.мация есть набор измеряемых переменных и пара.метров, которые описывают текупюе состояние процесса и его изменение. Большое количество информации заключено в са.%юм конечном продукте. Информация, следовательно, есть

1.1. Роль вычислительной техники в управлении процессами

не только данные для наблюдения и управления, но и технологические и организационные процедуры вплоть до циркулирующих по кабинетам служебных документов и заявок на поставку. Этот вид информации так же важен, как и любой другой элемент, обеспечивающий нормальный ход и оптимизацию производственного процесса.

внешняя среда

ввод сырья

ввод энергии

ввод вывод

информации информации

Рис. 1.1. Обобщенная модель физического/технического процесса

Вход и выход процесса в последующем изложении понимаются в очень широком смысле. Например, в случае транспортной системы не сразу может быть очевидно, что же является результатом (выходом). Действительно, транспортировка включает изменение географического положения (физического состояния), т. е. производится работа, а работа есть форма энергии. Следовательно, результатом процесса "переме-ще1Н-1я" является изменение физической переменной "энергия".

Информация - важнейший компонент управления физическими процессами, поскольку она позволяет лучше использовать два других слагаемых процесса - материю и энергию. Учитывая глобальиейшие проблемы, связатшге с производственной деятельностью (истощение природных ресурсов, отходы и загрязнение окружающей среды), больпгай nirrepec представляет любое повышение эффективности процесса и снижение побочных эффектов. Обработка информации, улучшающая характеристики технического процесса, выгодна в любом случае.

ввод

информации

компыотер

вывод

информации

Рис. 1.2. Обработка пифор.мацни ко.мпьютеро.м

Компьютеры, собственно, и предназначены для обработки информации (рис. 1.2), в to.vi числе и относящейся к техническим/физическим процессам (рис. 1.3). В большинстве случаев компьютеры выполняют две основные функции: во-первых, контролируют, находятся ли параметры технического процесса в задатгых пределах, и, во-вторых, инициируют соответствующие управляющие воздействия, чтобы параметры оставались в этих пределах даже при на7Н1чии вненпшх возмущений.

внешняя среда

ввод сырья

ввод энергии

. выход продукта

выход энергии

Рис. 1.3. Применение компьютера в управлении процессом

У и {давление техническим процессом существенно отличается от обычной обработки данных. В таких приложениях, как бухгалтерский учет или редактирование текста, и вход, и выход представляют собой данные в чистом виде, т. е. их можно хранить или передавать с помощью любого носителя И1ц}юрмации. В этом случае время обработки зависит только от производительности компьютера, а результат будет всегда один и тот же.

Ситуация меняется в случае управляюии-ix компьютеров. Здесь обработка да1н!ых зависит не от ко.\пн>ютера и его производительности, а, напротив, следует за событиями во виепгием .vn-ipe, т. е. процессом. Компьютерная система управления должна достаточно быстро реагировать на впепгиие события и постоянно обрабатывать поток входных да1шых, чаще всего не и.мея возможности изменить их количество или скорость поступления. Одновременно может потребоваться и вынолиешге других операций, например обмен информацией с оператором, вывод данных на экран и реакция на определенные сигналы. Этот режим обработки данных оказался настолько важным, что получил специальное название - режим реального времени {real-time mode).

1.2. Исторический обзор

I Гервый пример практического нри.мепе1тя управляющей ЭВМ относится к 1959 году; он связан с работой пефтехи.мического завода ко.мпаиии "Texaco" в городе Иорт-Артур, штат Техас. Компатгя "Texaco" вынолщма эту пионерскую работу сов.мест!Ю с производителем ЭВМ - компанией Thomson Ramo Woohidge. Компьютер RW,300, построенный па электронных ла.\гпах, следил за расходо.м, те.%п1ературой, давление.м и концентрацией на нефтеперего1шо.м производстве, а также рассчитывал необходимые унрав.1яющие воздействия па основе обработки входной иифор.магщи и зате.\[ либо самостоятельно из.меиял опорные значения для аналоговых регуляторов, либо указывал оператору, какие управляющие воздействия нужно выполнить вручиуго. Эта ЭВМ по сравнению с современными ко.%нН)Ютерами имела оче1п> CKpo.Nnniie воз.%южиости: время