Calculatorul în controlul proceselor industriale
Avantajele utilizării computerului în controlul proceselor sunt multiple, printre care am putea numi o eficiență mai mare a operațiunilor, o securitate mai mare și o reducere drastică a operațiunilor manuale.
Evoluția istorică a tehnologiei de control computerizat aplicată controlului sistemelor continue:
Dezvoltarea tehnologiei informatice aplicate controlului proceselor industriale, a primit un mare impuls la sfârșitul anilor cincizeci datorită faptului că existau industrii precum rafinăriile de petrol în care procesele care trebuie controlate în acest tip de instalație sunt complicate. Sistemele de control disponibile erau destul de limitate, implicând cantități mari de forță de muncă în procesul de fabricație, așa cum a fost cazul în industria producției de hârtie. Calitatea producției depindea în multe cazuri de experiența operatorului și de viteza de reacție a acestuia la situații anormale. A fost, ca să spunem așa, un control semi-automat și semi-manual. Operatorii au fost cei care au decis care sunt cele mai potrivite referințe de control pentru sistemul de control analogic.
Prima lucrare privind aplicarea computerului la controlul industrial apare într-un articol scris de Brown și Campbell în 1950.
Brown, G.S., Campbell, D.P .: Ingineria instrumentelor: creșterea și promisiunea sa în problema controlului proceselor [Maro 50].
Acest articol arată un computer care controlează un sistem prin intermediul unei bucle de feedback și feedforward. Autorii presupun că elementele de calcul și control ale sistemului trebuie să fie calculatoare de calcul analogice, dar sugerează posibila utilizare a unui computer digital.
Primele aplicații ale computerelor digitale la controlul industrial au avut loc la sfârșitul anilor 1950. Inițiativa nu a provenit, așa cum s-ar putea presupune, din industria de control și producție, ci de la producătorii de computere și sisteme electronice care caută noi piețe de furnizat. la produse care nu fuseseră pe deplin adaptate aplicațiilor militare.
Prima instalare industrială a unui computer este realizată de compania de furnizare electrică „Louisiana Power and Light” care a instalat în septembrie 1958 un computer Daystrom pentru a monitoriza fabrica de producție a energiei electrice din Sterling, Louisiana. Dar acesta nu era un sistem de control industrial. Funcția sa era de a supraveghea funcționarea corectă a instalației.
Primul computer dedicat controlului industrial a fost instalat la rafinăria Port Arthur din Texas. Compania Texaco a instalat un RW-300 de la Ramo-Wooldridge. Rafinăria a început să funcționeze sub buclă închisă controlată de computer pe 15 martie 1959.
În anii 1957-1958, compania chimică Monsanto, în cooperare cu Ramo-Wooldridge, a studiat posibilitatea instalării controlului computerului. În octombrie 1958 au decis să implementeze un sistem de control la uzina din orașul Luling, dedicat producției de amoniac. A început să funcționeze pe 20 ianuarie 1960, dar au avut mari probleme cu zgomotul care a fost introdus în feedback. Acest sistem, ca multe altele bazate pe computerul RW-300, nu a efectuat control digital direct asupra centralelor, ci a fost sisteme de supraveghere dedicate calculului referințelor optime ale regulatoarelor analogice. Acest sistem se numește control digital-analog (DAC) sau control de supraveghere. Trebuie remarcat faptul că această schemă de control a fost protejată de un brevet (brevet EXNER), care și-a limitat cererea.
În 1961, Monsanto a început să proiecteze un control digital direct (DCC) pentru o fabrică din orașul Texas și un sistem ierarhic de control pentru complexul petrochimic Chocolate Bayou. În controlul digital direct, computerul controlează direct procesul, luând măsurători ale procesului și calculând acțiunea care trebuie aplicată.
Primul control digital direct este instalat la fabrica de amoniac și sodă a companiei Imperial Chemical Industries din Fleetwood (Regatul Unit), utilizând un computer Ferranti Argus 200. A început să funcționeze în noiembrie 1962.
Sistemul avea 120 de bucle de control și măsura 256 de variabile. În prezent, 98 de bucle și 224 de măsurători sunt utilizate în această instalație Fleetwood. În timpul instalării, vechile regulatoare analogice au fost înlocuite de computerul digital care îndeplinea aceleași funcții.
Calculatoarele utilizate la începutul anilor 1960 combinau memorii magnetice și programul era stocat pe programatori ciclici rotativi. În aceste prime aplicații, soluția anumitor probleme presupunea o creștere a costului sistemului. Acest lucru a condus la implementarea celor două sarcini principale de control digital și supraveghere directă pe același computer.
Cele două sarcini au funcționat la o scară de timp foarte diferită. Sarcina controlului digital direct trebuia să aibă prioritate față de supraveghere. Dezvoltarea programului a fost realizată de personal foarte specializat, iar limbajul a fost codul pur al mașinii. În plus, au existat probleme din cauza creșterii cantității de cod, în timp ce capacitatea de memorie a computerelor a fost destul de limitată. Ceea ce însemna că o parte din memoria computerului trebuia descărcată pentru a încărca codul pentru cealaltă sarcină.
Îmbunătățirea sistemelor de control al computerului a condus la sisteme care executau control digital direct pe un computer și pe același sau pe alt computer a fost executat un program însărcinat cu elaborarea instrucțiunilor.
La sfârșitul anilor șaizeci și începutul anilor șaptezeci, minicomputerele au fost dezvoltate și au găsit o mare aplicație în controlul proceselor industriale. În câțiva ani, numărul de computere dedicate controlului proceselor merge de la 5.000 în 1970 la 50.000 în 1975.
Aceste minicomputere aveau o memorie de până la 124 Kbyte, hard disk și unitate de dischetă pentru stocare.
Un computer pentru un singur proces:
În anii șaizeci, complexitatea și performanța sistemelor de control au crescut datorită utilizării circuitelor integrate și, în special, a microprocesoarelor.
Dezvoltarea microprocesorului în anii 1970 a făcut profitabilă dedicarea unui computer pentru controlul unui singur proces. Aplicațiile informatice pentru procesarea controlului care anterior nu erau profitabile de instalat, deoarece controlul analogic era mult mai ieftin, devin competitive. Chiar și această reducere a costurilor permite dezvoltarea sistemelor de control al computerului însărcinate cu controlul unei singure mașini electrice.