A számítógép az ipari folyamatok irányításában
A számítógépnek a folyamatirányításban való alkalmazásának számos előnye van, ezek közül megnevezhetjük a műveletek nagyobb hatékonyságát, nagyobb biztonságot és a kézi műveletek drasztikus csökkentését.
A folyamatos rendszerek irányítására alkalmazott számítógépes vezérléstechnika történeti fejlődése:
Az ipari folyamatok ellenőrzésére alkalmazott számítástechnika fejlődése az ötvenes évek végén nagy lendületet kapott, mivel voltak olyan iparágak, mint az olajfinomítók, ahol az ilyen típusú üzemekben ellenőrizendő folyamatok bonyolultak. A rendelkezésre álló ellenőrzési rendszerek meglehetősen korlátozottak voltak, nagy mennyiségű munkaerőt vontak be a gyártási folyamatba, mint ez a papírgyártási iparban történt. A gyártás minősége sok esetben a kezelő tapasztalatától és a rendellenes helyzetekre adott reakció sebességétől függ. Félig automatikus és félig kézi vezérlés volt. Az operátorok döntötték el, hogy melyek az analóg vezérlőrendszer legalkalmasabb vezérlési referenciái.
Az első munka a számítógép ipari vezérléssel kapcsolatban Brown és Campbell által 1950-ben írt cikkben jelenik meg.
Brown, G.S., Campbell, D.P .: Hangszerterv: növekedése és ígérete a folyamatirányítási problémában [Barna 50].
Ebben a cikkben található egy számítógép, amely visszacsatolási hurok és betáplálás segítségével vezérli a rendszert. A szerzők feltételezik, hogy a rendszer számítási és vezérlő elemeinek analóg számító számítógépeknek kell lenniük, de javasolják a digitális számítógép lehetséges alkalmazását.
A digitális számítógépek ipari irányításának első alkalmazására az 1950-es évek végén került sor. A kezdeményezés - mint feltételezhetjük - nem az ellenőrző és a feldolgozóiparból származik, hanem az új piacokat kereső számítógép- és elektronikus rendszerek gyártói közül. olyan termékekhez, amelyeket nem teljesen alakítottak ki katonai alkalmazásokhoz.
A számítógép első ipari telepítését a "Louisiana Power and Light" áramszolgáltató végzi, amely 1958 szeptemberében telepített egy Daystrom számítógépet a Louisiana állambeli Sterlingben működő erőmű megfigyelésére. De ez nem ipari irányítási rendszer volt. Feladata a telepítés helyes működésének felügyelete volt.
Az első ipari irányításra szánt számítógépet a texasi Port Arthur finomítóban telepítették. A Texaco Company RW-300-at telepített a Ramo-Wooldridge-től. A finomító 1959. március 15-én, zárt rendszerben, számítógéppel vezérelve kezdte meg működését.
Az 1957-1958 években a Monsanto vegyipari vállalat a Ramo-Wooldridge-szel együttműködve tanulmányozta a számítógépes vezérlés telepítésének lehetőségét. 1958 októberében úgy döntöttek, hogy ellenőrzési rendszert vezetnek be Luling városának üzemében, amelynek célja az ammónia előállítása. 1960. január 20-án kezdett el működni, de nagy problémáik voltak a visszajelzésekbe beillesztett zajjal. Ez a rendszer, mint sok más, az RW-300 számítógépen alapuló rendszer, nem hajtott végre közvetlen digitális vezérlést az üzemek felett, hanem felügyeleti rendszer volt, amelynek feladata az analóg szabályozók optimális referenciáinak kiszámítása. Ezt a rendszert digitális analóg vezérlésnek (DAC) vagy felügyeleti ellenőrzésnek hívják. Meg kell jegyezni, hogy ezt az ellenőrzési rendszert szabadalom (EXNER Patent) védte, amely korlátozta alkalmazását.
1961-ben a Monsanto megkezdte a közvetlen digitális vezérlés (DCC) tervezését egy texasi városban működő üzem számára és egy hierarchikus vezérlőrendszert a Chocolate Bayou petrolkémiai komplexum számára. Közvetlen digitális vezérlés esetén a számítógép közvetlenül irányítja a folyamatot, elvégzi a folyamat méréseit és kiszámítja az alkalmazandó műveletet.
Az első közvetlen digitális vezérlést az Imperial Chemical Industries ammónia- és szódaüzemében telepítik Fleetwoodban (Egyesült Királyság), Ferranti Argus 200 számítógép segítségével. 1962 novemberében kezdte meg működését.
A rendszer 120 vezérlõ hurokkal rendelkezett, és 256 változót mért. Jelenleg 98 hurok és 224 mérés van használatban ebben a Fleetwood létesítményben. A telepítés során a régi analóg szabályozókat lecserélték az azonos funkciókat ellátó digitális számítógépre.
Az 1960-as évek elején használt számítógépek kombinálták a mágneses memóriákat, és a programot forgó ciklikus programozókon tárolták. Ezekben az első alkalmazásokban bizonyos problémák megoldása a rendszer költségeinek növekedését feltételezte. Ennek eredményeként a közvetlen digitális vezérlés és felügyelet két fő feladata ugyanazon a számítógépen valósult meg.
A két feladat nagyon eltérő időskálán működött. A közvetlen digitális ellenőrzés feladatának elsőbbséget kellett élveznie a felügyelettel szemben. A program kidolgozását magasan képzett személyzet végezte, és a nyelv tiszta gépi kód volt. Ezenkívül problémák merültek fel a kód mennyiségének növekedése miatt, míg a számítógépek memória kapacitása meglehetősen korlátozott volt. Ami azt jelentette, hogy a számítógép memóriájának egy részét le kellett tölteni a másik feladat kódjának betöltéséhez.
A számítógépes vezérlőrendszerek fejlesztése olyan rendszerekhez vezetett, amelyek közvetlen digitális vezérlést hajtottak végre egy számítógépen, és ugyanazon vagy egy másik számítógépen egy programot hajtottak végre az utasítások kidolgozásáért.
A hatvanas évek végén és a hetvenes évek elején fejlesztették ki a miniszámítógépeket, amelyek nagyszerű alkalmazást találtak az ipari folyamatok irányításában. Néhány év alatt a folyamatirányításra szánt számítógépek száma az 1970-es 5000-ről az 1975-ös 50 000-re nő.
Ezeknek a mini számítógépeknek legfeljebb 124 Kbyte memóriája volt, merevlemez és hajlékonylemez meghajtó tárolásra.
Egy számítógép egyetlen folyamathoz:
A hatvanas években a vezérlő rendszerek bonyolultsága és teljesítménye megnőtt az integrált áramkörök és különösen a mikroprocesszorok használatának köszönhetően.
A mikroprocesszor fejlesztése az 1970-es években megtérülést jelentett a számítógép dedikálása egyetlen folyamat irányítására. A vezérlés feldolgozására szolgáló számítógépes alkalmazások, amelyek telepítése korábban veszteséges volt, mivel az analóg vezérlés sokkal olcsóbb volt, versenyképessé váltak. Még ez a költségcsökkentés lehetővé teszi az egyetlen elektromos gép irányításáért felelős számítógépes vezérlő rendszerek kifejlesztését.