Система управления с УВМ.

Mar 07, 2016 22:35

После окончания третьего курса института Алешу назначили на работе на должность инженера. Новая работа была сложнее и интереснее. Нужно было внедрять и испытывать не отдельные приборы, а целые системы автоматизации. Алеше поручили внедрить автоматизированную систему управления технологической установкой с помощью УВМ УМ 1. В комплект системы входила станция управления СУ 1М. Обозначение было знаковое: УВМ означало управляющая вычислительная машина, УМ 1 - марка машины, где 1 означала первый выпуск управляющих машин, СУ 1М - марка станции управления тоже первого выпуска, но модернизированная, так как в ней немного подкорректировали схему управления. Система управления должна была внедряться в два этапа: на первом этапе УВМ должна работать в режиме “советчика”, на втором - в “замкнутом контуре”.

Для установки машинного оборудования УВМ выделили двухэтажное здание на расстоянии 800 метров от технологической установки. Конструкторский отдел НИИА разработал чертежи монтажа оборудования в машинном зале УВМ, прокладки и крепления силовых кабелей и кабелей управления, а также монтажа преобразователей и станции управления СУ 1М в зале управления технологической установкой. В отделе программирования и вычислительной техники разработали алгоритм управления технологической установкой и программное обеспечение для УВМ.

Принцип работы автоматизированной системы управления заключался в следующем. Сигналы управления с технологических приборов параллельно подключались к вновь смонтированным пневмоэлектрическим преобразователям (ПЭП), электрические сигналы с которых передавались по кабелям управления в машинный зал УВМ, подключались к аналого-цифровым преобразователям (АЦП), преобразовывались в цифровые сигналы и поступали в вычислительный блок УВМ, так как УВМ работает только с цифровыми сигналами. Для преобразования использовалась двоично-восьмеричная система. Преимущество этой системы по сравнению с двоично-десятичной системой состояло в том, что можно было использовать кабели управления с меньшим количеством жил. По разработанному алгоритму УВМ вычисляла оптимальный вариант режима работы технологической установки и выдавала сигналы на управление технологическими параметрами (расход, давление, температура и т. д.). С УВМ выходили цифровые сигналы и подключались к цифро-аналоговым преобразователям (ЦАП), которые преобразовывали сигналы в аналоговые токовые 0 - 20 миллиампер и передавали по кабелям управления на электропневматические преобразователи (ЭПП). С них пневматические сигналы поступали на станцию управления СУ 1М, которая работала в нескольких режимах: ручной, автоматический, режим слежения и аварийный. Станция управления обладала оперативной и долговременной памятью. В обычном режиме работы технологической установки станция управления СУ 1М работала в режиме слежения; при нестабильной работе - операторы переводили станцию управления на ручной режим и управляли со станции исполнительными механизмами; при автоматическом режиме управления отключалось управление от местных регуляторов в технологическом зале управления и подключалось управление от УВМ; при аварийном режиме включалась долговременная память, отключались регуляторы, а исполнительные механизмы запирались в положении, соответствующем последним сигналам.

В обязанности Алеши входило: контроль монтажа согласно конструкторской документации, корректировка чертежей в случае необходимости, проверка работоспособности и отладка ЭПП, ПЭП, АЦП, ЦАП, СУ 1М и всей системы управления в комплексе. Монтажные работы проведены успешно, были незначительные корректировки. При проверке и отладке прохождения сигналов из зала управления технологической установкой в машинный зал УВМ Алеша добивался, чтобы комплексная погрешность сигнала не превышала 1%. Те же требования предъявлялись и для прохождения обратного сигнала.

Помещение для УВМ состояло из трех комнат: машинный зал площадью 300 м2, перфораторная площадью 20 м2 и комната для технической документации и обслуживающего персонала площадью 30 м2. В машинном зале стояла непосредственно УВМ, в которую входили вычислительный блок, блока памяти и блок управления, каждый из которых были высотой два метра, шириной два метра и глубиной полметра. Кроме того был кроссовый шкаф для ввода-вывода кабелей управления размером с три блока УВМ и шкаф с АЦП и ЦАП такого же размера. В перфораторной комнате находились два устройства для программистов. Дело в том, что программа записывалась на узкой бумажной ленте шириной 20 миллиметров. На одной линии ленты пробивались отверстия от одного до семи, набор этих отверстий в определенных местах составлял код, и вся лента была закодирована этими отверстиями. Устройство, с помощью которого пробивают отверстия, называлось перфоратор, а лента с программой - перфорированной лентой. Новую программу пробивали на ленте перфоратором вручную, потом перфоратор запоминал эту программу и воспроизводил автоматически. Второе устройство служило для считывания информации с перфоленты и ввода ее в УВМ. Программа вводилась в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), поэтому вводить приходилось часто, бумажная лента изнашивалась, и нужно было часто набивать новые. Дубликаты программ перфоратор набивал быстро и громко. При работе перфоратора стоял такой шум как бесконечная очередь из автомата Калашникова, поэтому его вынесли в отдельную комнату. Постоянное запоминающее устройство было собрано на ферритах. Это кольца диаметром восемь миллиметров прошитые витками медного провода.

Поскольку прохождение сигналов по всем каналам из технологического зала управления в машинный зал и обратно было проверено и отлажено Алеша начал проверять работоспособность каналов в режиме “замкнутого контура”. При первых же проверках выяснилось, что переход в режим “замкнутого контура” работает нестабильно. Алеша сообщил об этом программистам и попросил перепроверить программу. Программисты не нашли ошибок в своей программе. Алеша начал проверять сигнал по цепочке: на выходе УВМ, на входе ЦАП, на выходе ЦАП, на входе СУ 1М. Везде есть нормальный сигнал, а режим переключается не всегда. Тогда Алеша начал проверять, как работают элементы станции управления СУ 1М, и выяснил, что не хватает времени на переключение режима. Он предложил программистам увеличить время задержки таймера. Программисты изменили программу. Перешивать витки пришлось и в ПЗУ. После этого система заработала стабильно. Программист Ирина внесла изменения и в оперативную программу на перфоленте, пробила на перфораторе дополнительный экземпляр перфоленты и подарила Алеше как автору. Алеша понял, что Ирина относится к нему с интересом не только как к коллеге, но и как к мужчине.

У НИИА была своя база отдыха на берегу реки и многие отдыхали там в выходные дни или в очередном отпуске. Однажды Алеша тоже поехал отдыхать туда вместе с женой. На базе были свои весельные лодки и их закрепили за рыбаками-любителями, которые рыбачили на них. Алеше тоже досталась лодка, и он пошел на ней на рыбалку, предварительно изучив технологию лова и изготовив снасти. Он ловил на “донку”. Она изготавливалась просто: на леску диаметром 0,4 мм, с одного конца привязывали поводки из лески меньшего диаметра, длиной 30 - 40 см с крючками №4 или 5; обычно привязывали 4 поводка, затем на расстоянии 1 м от последнего поводка к леске привязывали кольцо из медной проволоки, после этого с противоположной стороны на леску насаживали свинцовый груз через отверстие, меньше медного кольца, и пропускали груз до упора. Из стальной проволоки свивали пружину с двумя кольцами. Конец проволоки от большого кольца вставляли в отверстие в борту лодки, а к малому кольцу привязывали конец лески. Затем на крючки насаживали червяков и осторожно опускали конец лески с грузом и крючками на дно реки. С другой стороны лодки на другой леске опускали кормушку с кашей. На леску с крючками привязывали колокольчик и ждали, когда рыба посигналит, что она уже на крючке и ее нужно вытаскивать. Сначала нужно “подсечь” рыбу, чтобы она не сорвалась: нужно нежно резко дернуть леску к себе, затем отпустить и плавно подтягивать к лодке. Если рыба сильно сопротивляется, то ее нужно немного отпустить, чтобы она успокоилась, а затем опять плавно подтягивать и так повторять несколько раз, если рыба сопротивляется.

Однажды Алеша встал на лодке невдалеке от лучшего рыбака Виктора, чтобы перенять опыт. Во-первых, он выяснил, что Виктор ловит рыбу не на “донку”, а на “пружинку”, а это считалось запретным методом лова, так как ловили на “направленный прикорм”. “Пружинка” отличалась от “донки” тем, что в пружинку, насаженную на леску, набивали кашу, и получалось, что на одной леске находилась и кормушка и удочка. Во-вторых, Виктор привязывал снасть к спиннингу и в случае встречи с рыбнадзором, он обрезал ножницами леску и говорил, что леску откусила рыба. В-третьих, если попадалась мелкая рыба, то Виктор ее выбрасывал. Таким образом, Виктор регулярно ловил от 5 кг до 20 кг. Набравшись опыта и применив “пружинку” Алеша начал ловить по 5 кг крупной рыбы (больше не разрешалось).

Алеша обучал операторов установки работе на станции СУ 1М. Обучение проходило долго и трудно. Обучить нужно было четыре смены. Каждая смена работала по четыре дня. Когда приходило время снова работать обученным в первую смену, они забывали, чему научились, и приходилось снова проводить обучение. Желания к обучению у них тоже не было, так как подсознательно они понимали, что эта автоматизированная система со временем может заменить их, и они останутся без работы. Но все понимали, что работу нужно выполнять и обучение медленно, но продвигалось. Алеша сам переключал режимы управления и показывал операторам, затем предлагал им переводить работу с одного режима на другой. Система работала стабильно, и Алеша ежедневно начал переводить систему на час, на два, а иногда и на четыре часа в режим работы в “замкнутом контуре”. При этом Алеша всегда сам следил за режимом установки, так как опыт работы у него был. Руководители ВНИИА узнали об этом и стали чаще навещать опытную установку. Убедившись, что кратковременно система стабильно работает в режиме “замкнутого контура”, руководители решили официально перевести работу системы в режим “советчика”. Для этого дали задание программистам ежедневно выдавать операторам распечатку-совет: какой режим поддерживать на технологической установке, т. е. какие величины параметров советует держать УВМ. Операторы свысока посматривали на эти советы и поддерживали свои режимы.

Сразу переводить работу системы управления в режим “замкнутого контура” было опасно и руководство НИИА решило подстраховаться и сначала выяснить, как работают аналогичные системы управления в Советском Союзе. Для этого направили Алешу в командировку в Уфу. Время было летнее. Лето было жаркое. Алеша съездил на завод, и ему сообщили, что в связи с повышенной температурой система управления не работает. На просьбу посмотреть, как физически построена система управления, ему отказали. В гостиницу Алеша поехал на автобусе и заметил странную вещь: женщина встала с сиденья и пошла к выходу на очередной остановке, а на сиденье осталась лужа. Алеша подумал что-то нехорошее, но когда подошел к термометру в автобусе и увидел 45 град. С, то понял, что женщина была вся в поту.

Через три дня после приезда в НИИА Алешу направили в следующую командировку в Северодонецк и Лисичанск. Сначала он приехал в Северодонецк, где находилось научно-производственное объединение. В его ведении находился завод по выпуску УВМ. Алешу встретил главный инженер объединения, спросил о цели командировки и повел на экскурсию в лабораторию. Она находилась в большом светлом зале и блистала чистотой. За столами на стульях сидели несколько десятков женщин в белых халатах и с окулярами на глазах. Главный инженер с восторгом демонстрировал их новейшие достижения в разработке УВМ. Подойдя ближе, Алеша с трудом разглядел, чем занимаются женщины. В левой руке они держали ферритовые кольца диаметром два миллиметра, а в правой руке пинцет, с помощью которого они протискивали провод тоньше человеческого волоса в миллиметровое отверстие в ферритовом кольце и наматывали на нем по несколько витков. Благодаря такому новшеству размеры УВМ сократились в несколько раз. После обеда Алеша посмотрел город. Он был чистый и красивый. На окраине города было озеро, в котором Алеша искупался и пошел по песку к своей одежде. Песок был такой горячий, что не доходя до своей одежды, Алеша обжег свои ноги и зарылся в песок остудиться. Из этого Алеша сделал вывод, что температура держалась тоже выше сорока. На следующий день Алеша поехал в Лисичанск на завод посмотреть, как работает система управления. На заводе сказали, что система управления не работает из-за высокой температуры окружающей среды. Главный инженер объединения, под чьим руководством находилось внедрение системы управления, тоже отговаривал Алешу ехать в Лисичанск, видимо зная, что она не работает. Приехав из командировки, Алеша встретил такую же жару и у себя в городе. На следующий день Алеша на работе включил свою систему управления в режим “замкнутого контура” и она стабильно проработала целый день. Исходя из этого, Алеша сделал вывод, что действительно работающая автоматизированная система управления была только у них, в единственном варианте на весь Советский Союз.

Алешу уже давно называли на работе Алексей Николаевич и операторы на установке, и инженеры в машинном зале, и руководство в НИИА. Алексей Николаевич включал уже систему управления в режим “замкнутого контура” ежедневно и следил за работой автоматических регуляторов, затем настраивал их на более качественный режим. Однажды он выявил, что пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор не в состоянии повысить качество регулирования. Нужен был другой тип регулятора. Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор нельзя было ставить на данный параметр, т. к. он мог раскачать режим системы управления за счет дифференциальной части регулятора. У Алексея Николаевича засела мысль, что нужно изобрести новый тип регулятора. Через некоторое время он подал заявку на предполагаемое изобретение на ПИИ-регулятор. Это пропорционально-интегральный регулятор с переменной степенью астатизма от нуля до двух. В НИИА предложили в соавторы изобретения главного конструктора для разработки и доказательства научной части изобретения, но Алексей Николаевич отказался, подал заявку один и ошибся. ВНИИГПЭ отказал в изобретении, сославшись на то, что имеется более качественный регулятор (ПИД). Алексея Николаевича возмутил такой ответ, и он не стал больше доказывать, а если бы стал, то пришлось бы доказывать с научной точки зрения, к чему он явно был не готов. Для качественной работы системы управления нужен был прибор извлечения квадратного корня из сигнала технологического параметра. Алексей Николаевич начал усиленно разрабатывать принципиальную схему такого прибора. Долго мучился над этим и однажды ночью ему приснился сон, где он увидел принципиальную схему этого прибора. Он вскочил с постели, быстренько зарисовал схему и лег спать. На следующий день он зашел на работе в соседний отдел и увидел инструкцию на прибор извлечения квадратного корня. В первый момент он сильно расстроился, что зря потратил много психической и интеллектуальной энергии на разработку схемы. Затем, подумав немного, он успокоился и даже обрадовался тому, что его мысли работают в том же направлении, что и у заслуженных изобретателей.

Работа на технологической установке по внедрению системы управления уверенно продвигалась вперед. Передовые операторы заинтересовались системой управления и просили разрешения у Алексея Николаевича им лично переводить систему управления в режим “замкнутого контура” и в другие режимы. Все переводы делались под контролем Алексея Николаевича. Убедившись, что операторы во всех сменах освоили работу с новой системой, Алексей Николаевич в пятницу с утра перевел систему управления в режим “замкнутого контура” и написал распоряжение, чтобы не выключали указанный режим до понедельника. Придя на работу в понедельник пораньше, Алексей Николаевич заменил диаграммы регистрирующих приборов и, складывая все диаграммы за три дня работы установки в “замкнутом контуре”, он услышал, как начальник производства дает разгон операторам. Оправдываясь, они ссылались на распоряжение Алексея Николаевича и показали журнал распоряжений. “Вы кому подчиняетесь? Начальнику производства или Алексею Николаевичу?” - гремел его бас. Алексей Николаевич не стал вступать в полемику, а забрал собранную за три дня работы документацию и отправился в НИИА. Он передал документацию своему непосредственному руководителю - начальнику отдела автоматизации и сообщил, что система управления работала в режиме “замкнутого контура” в течение трех суток без перерыва. Начальник отдела просмотрел диаграммы и сказал, что разрабатывая систему управления, не ожидали, что получатся такие хорошие результаты при изменении режима работы технологической установки.

Но беседу прервал телефонный звонок. Директор срочно созывал совещание всех руководителей. Дело в том, что директор производства позвонил директору завода и сообщил о ЧП на заводе. Директор завода сообщил о своем недовольстве главному прибористу завода, под контролем которого проводилось внедрение автоматизированной системы управления. Главный приборист собрал совещание руководства НИИА и устроил им разгон.

Алексей Николаевич жил как на вулкане в неопределенности и все чего-то ожидали. Но директор НИИА был умный человек. Он переждал когда все устаканится, и в спокойной обстановке разобрали ситуацию, изучили документацию и составили заключение о работе автоматизированной системы управления технологической установкой с помощью УВМ УМ 1 в режиме “замкнутого контура”. В заключении было указано, что по данной теме проведена серьезная работа, указаны достигнутые положительные результаты и предлагалось продолжить работы в этом направлении. Данное заключение направили в Академию наук СССР и ознакомили руководство завода. Главный приборист тоже был человек не глупый и понимал перспективность данной работы. Ходили слухи, что он просил директора НИИА принять его на работу хотя бы простым инженером, но директор не принял его.

Проанализировав работу системы управления, руководители НИИА подали заявку на изобретение: для повышения надежности работы системы управления они предложили установить параллельно вторую УВМ и через некоторое время получили авторское свидетельство на данное изобретение. Параллельно разрабатывалась новая тема: автоматизированная система управления технологическим цехом с помощью УВМ. Алексея Николаевича перевели на новую тему. Проработав некоторое время, Алексей Николаевич ушел защищать диплом. После окончания учебы и защиты диплома, его перевели на работе на должность старшего инженера, а в семейной жизни произошел развод с разменом квартиры. Жена Татьяна с дочерью Светой переехали в однокомнатную квартиру, а Алеша - в малосемейку. Алеша тяжело переживал развод и расставание с дочерью и первый раз в жизни расплакался.

Благодаря информации о наличии хороших специалистов по автоматизации, в город прибыли из столицы представители пуско-наладочной конторы и начали сманивать к себе на работу лучших специалистов. Много хороших специалистов из НИИА перешли на работу в контору, в том числе и программист Ирина, которая порекомендовала руководству конторы пригласить Алексея Николаевича, которого тоже пригласили и предложили заработную плату вдвое большую, чем он получал в НИИА. Работа была связана с командировками, заработная плата считалась тоже с командировочными доплатами.

преобразователи, диплом., сигналы, ферриты, контуры, управление, программирование, командировки, погрешности, Должности, системы, регуляторы, память, перфораторы, установки, режимы, шкафы, внедрения, алгоритмы, станции

Previous post Next post
Up