Создание автоматических и автоматизированных производственных систем в общем случае требует разработки нескольких видов проектного продукта. Все они в той или иной степени связаны с применением унифицированных, т.е. не требующих специальной разработки технических и программных средств.
Для нижнего уровня производственных систем характерны следующие общие типовые задачи:
хранение и выполнение общего алгоритма управления;
локальное аналоговое управление;
локальное цифровое управление;
связь с оператором;
связь с компьютером (ЭВМ) верхнего уровня.
Решение задачи хранения и выполнения общего алгоритма управления достигается параллельным решением нескольких подзадач. Вне зависимости от способа реализации (программного или аппаратурного) выделяют следующий ряд типовых подзадач:
прием и хранение массивов управляющих программ и данных;
поочередное чтение программ и данных в функции времени или при выполнении логических условий;
реализация многопрограммного режима, т.е. выполнение функций операционной системы;
хранение и исполнение системных программ, отражающих алгоритмы и законы управления;
-логические вычисления;
вычисление и формирование различных функций времени, включая набор меток реального времени;
реализация функций счетчиков;
техническая диагностика и др.
Локальное управление (непрерывное) частью объекта обеспечивает исполнительные действия с заданными динамическими показателями: устойчивостью, временем переходного процесса, перерегулированием, динамическими ошибками. При организации динамического управления необходимо выбрать закон локального управления (линейный, оптимальный, адаптивный); выбрать квант времени и сложность закона формирования задания; решить вопрос об использовании или неиспользовании компьютера или же специализированного микропроцессора в контуре системы управления; определить структуру локальной подсистемы управления, число контуров, тип датчиков, вид коррекции и т.д.
Локальное цифровое управление сводится к формированию исполнительных сигналов для устройств с релейной характеристикой. Сигналы типа «включить» и «отключить» формируются как логические функции внешних двоичных сигналов, внутренних двоичных аргументов и меток времени. При организации локального цифрового управления необходимо обосновать одно из возможных решений:
программную реализацию в компьютере с использованием стандартных узлов сопряжения с объектом;
аппаратурную реализацию на базе комбинационных логических схем или логических схем с памятью.
Необходимо отметить чрезвычайно большой вес локального управления в современных автоматизированных производственных системах.
Локальное управление, т.е. управление на нижнем уровне, в свою очередь, имеет иерархическую структуру, которая имеет 3 подуровня (в одноуровневых АСУТП их часто называют уровнями).
й подуровень связан с объектом управления и включает в себя датчики технологических параметров ОУ, исполнительные устройства и механизмы;
й подуровень содержит устройства первичного преобразования информации; средства передачи и приема информации от верхнего подуровня; средства для определения неизмеряемых параметров, прогнозирования, контроля выхода технологических параметров за допустимые пределы; средства, позволяющие реализовать оптимальные режимы управления.
й подуровень представляет собой пульт оператора и содержит устройства индикации параметров технологических процессов, клавиатуру или же другие средства ввода корректирующей информации.
Решение задачи с оператором сводится к выбору средств отображения и средств ввода информации. Необходимо сделать выбор между унифицированными средствами, например, алфавитно-
цифровыми дисплеями и специализированными пультами управления и индикации. При использовании последних программная реализация части задач связи с оператором может проходить в компьютере или же в специальном контроллере.
Организация связи с компьютером верхнего уровня чаще всего сводится к выбору одного из стандартных интерфейсов и программно-аппаратурной реализации. Для многих производственных систем достаточным по быстродействию оказывается экономичный радиальный последовательный интерфейс (ИРПС).