English      Русский

Обкладинка книги Бориса Малиновського "Документальна трилогія"

"Документальна трилогія"
Борис Малиновський

Пам'ятники нашої молодості
Друзі, яких я не побачу
Очима ветерана

ТОВ "Видавництво "Горобець", 2011. -336стор: 90 іл. ISBN 978-966-2377-19-4.
© Б.М.Малиновський, 2011



"Найдорожче для людини - його спогади і чим більше вони пов'язані з якимись переломними моментами, які вимагають величезної напруги сил і нервів, а то і трагічними подіями, тим вони дорожче."
Ф.М.Достоєвський

Пам'ятники нашої молодості

Продовження

На пам'ять і для використання нащадкам

"Ніколи досі такого не було", - сказав В.М.Глушков про надзвичайно велику кількість публікацій про конструкцію і застосуваннях КМШН "Дніпро".

Про статтю "Управляюча цифрова машина", що з'явилася в 1965 р. в "Енциклопедії сучасної техніки"1 можна сказати майже його ж словами: "Ніколи не було, щоб всього через п'ять років в "Енциклопедії сучасної техніки" з'явилася велика стаття про становлення нового напряму - цифрові управляючі машини."

Вона стала логічним завершенням наведеним вище понад 200 публікацій про "Дніпро".

* * *

УПРАВЛЯЮЧА ЦИФРОВА МАШИНА (У.ц.м.) (digital control computer; machine numerique de commande; steuernde Digitalrechner) - обчислювальна машина для обробки цифрової інформації в системах управління технічними процесами.

Основне призначення У.ц.м.2 в промисловості - автоматизація процесів управління об'єктами з безперервним і безперервно-дискретним характером виробництва (в першу чергу на хімічних, нафтопереробних, цементних, металургійних, підприємствах з виробництва паперу). Крім цього, У.ц.м. використовуються для автоматизації різних енергетичних об'єктів (включаючи атомні станції), для автоматизації досліджень, що проводяться за допомогою складних експериментів, установок, та ін.

Титульна сторінка енциклопедії

У.ц.м. - новий засіб автоматики, що швидко розвивається, створений на базі досягнень обчислювальної техніки та відмінний, з одного боку, універсальністю (в сенсі можливостей переробки інформації), а з іншого - винятковими можливостями спеціалізації стосовно об'єкту управління. Вимоги до У.ц.м. визначаються не тільки специфікою технологічного процесу, а й особливостями системи, в якій вона використовується. Існують різні типи систем управління, в яких використовуються У.ц.м.

1) В єдиній одномашинній системі контролю, регулювання (і оптимізації) процесів в окремих установках і цехах У.ц.м. виконує функцію прямого регулювання (і оптимізації). Звичайні регулятори в даній системі не потрібні, оскільки їх замінює машина. Одне з основних вимог до У.ц.м. в такій системі - дуже високий ступінь надійності. Корисний час роботи машини має досягати 99,94%, тобто час простоїв машини за рік не повинен перевищувати 5 год. З іншого боку, вимоги до обчислювальних можливостей машини можуть бути скорочені за рахунок зменшення обсягу завдання.

2) В роздільній одномашинній системі оптимізації технологічних процесів в окремих установках і цехах оперативного управління підприємством середнього масштабу У.ц.м., здійснюючи функцію оптимального управління, підраховує завдання для регуляторів і реалізує їх через оператора (система "порадник") або автоматично. Одночасно машина виконує нескладні функції оперативного управління. Вимоги до надійності У.ц.м. в даному випадку значно зменшуються, тому що регулятори не виключаються з системи управління і машина здійснює коригування завдань регуляторам. Повільний характер більшості процесів дозволяє коригування вести періодично. В таких умовах залишається достатньо часу для профілактики або навіть швидкого ремонту машини. Видачу помилкових завдань можна попередити низкою простих технічних засобів.

3) В багатомашинній системі управління великим підприємством функції обчислювальних машин різні. Зазвичай одна з машин є центральною і призначається, в першу чергу, для оперативного управління підприємством в цілому. Вона встановлюється на головному диспетчерському пункті та координує роботу У.ц.м., наявних в цехах і на окремих установках для контролю і управління технологічними процесами. Вимоги до надійності У.ц.м. в даному випадку визначаються, як показано вище, характером локальної одномашинної системи.

У.ц.м. можна розділити на дві основні групи: машини загального (широкого) призначення, призначені для реалізації широкого класу алгоритмів управління, і спеціалізовані, тобто пристосовані до вирішення спеціального алгоритму.

Відмітна особливість У.ц.м. загального призначення - можливість широкої зміни складу її основних пристроїв і, отже, її параметрів і структури. Програмне управління дозволяє пристосовувати ЦОМ (цифрова обчислювальна машина) для управління різними об'єктами без будь-яких істотних конструктивних змін шляхом простої зміни програм, що записуються в пристрої пам'яті.

У.ц.м. загального призначення, як правило, складається з двох основних частин - обчислювальної і пристрою зв'язку з об'єктом, які будуються за агрегатно-блоковим принципом. Для обчислювальної частини це означає наявність декількох автономних блоків пам'яті (як оперативної, так і односторонньої і зовнішньої), можливість зміни розрядності АП, кількості виконуваних операцій, можливість підключення великої кількості різних зовнішніх пристроїв та ін. У пристрої зв'язку передбачаються зміни кількості і характеру вхідних і вихідних каналів зв'язку з об'єктом і пристроїв обміну інформацією з оператором.

Обчислювальна частина У.ц.м. загального призначення конструюється на принципах універсальних ЦОМ з урахуванням вимог, специфічних для систем управління: висока надійність роботи, простота програмування, наявність системи переривання програм, засобів швидкого виявлення несправностей та ін.

Пристрій зв'язку з об'єктом будується на стандартних елементах, прийнятих для обчислювальної частини машини. Він включає також ряд нестандартних вузлів (комутатори, перетворювачі аналогових сигналів в коди і назад, електронний годинник, пульт оператора та ін.) І може містити буферну пам'ять і вузли елементарної обробки інформації. Пристрій зв'язку з об'єктом розраховується на сполучення із засобами автоматики, що встановлюються на об'єктах, і має забезпечувати управління ними відповідно до команд від обчислювальної частини.

Створено і експлуатується цілий ряд одномашинних систем контролю і управління різних типів. Більшість їх відноситься до галузі енергетики, інша частина машин експлуатується в системах керування цементними заводами, окремими цехами хімічних і металургійних заводів. Більш складні системи управління підприємствами в цілому поки нечисленні і знаходяться в стадії промислового експерименту.

Прикладом У.ц.м. загального призначення є "Дніпро" [1]. Крім неї, в СРСР створено ряд інших цифрових управляючих машин загального призначення - УМ1НХ, УМ1, "ВНИИЭМ1" та ін.

Спеціалізовані У.ц.м. знаходять поки обмежене застосування.

Структурна схема автоматичної системи управління безперервним процесом показана на рис. 1

Рис. 1. Структурна схема автоматичної системи управління безперервним процесом

Прагнення до широкого впровадження обчислювальної техніки для автоматизації різних, часто дуже складних і маловивчених об'єктів викликало підвищення вимог до основних параметрів машини (швидкодія, обсяги пам'яті, точність обчислень) і можливостям їх модифікації. Цьому ж сприяє перехід до багатомашинних систем автоматизації складних виробництв. Управляючі системи для автоматизації промисловості конструюються з урахуванням суміщення функцій управління і функцій обчислення для оперативного управління підприємствами. Це досягається шляхом максимального розвитку принципу агрегатно-блочної побудови машин, що забезпечує створення як простих (для управління процесом), так і складних (для оперативного управління) модифікацій.

Друга важлива тенденція в розвитку У.ц.м. - спеціалізація їх за основними класами виробництв. Цей напрямок базується на специфіці вимог, що випливають з аналізу загального алгоритму управління тим чи іншим класом виробництв, досить загальних з точки зору вимог до машини (наприклад, класом безперервних процесів).

Наявність загальних алгоритмів управління дозволить створити найбільш просту зовнішню мову У.ц.м. і відповідну систему автокодування наказів зовнішньої мови, що істотно спростить і прискорить вирішення завдань алгоритмізації об'єктів і відпрацювання алгоритмів управління.

У.ц.м. дозволяють здійснити якісний стрибок в управлінні процесами. Він полягає в створенні найбільш ефективних в економічних відносинах систем управління, заснованих на найбільш точних даних про хід технологічного процесу і математично об_рунтованому виборі оптимального варіанту управління.

Приклади застосування У.ц.м.

1) Автоматизація металургійних об'єктів. Системи автоматизації великих металургійних об'єктів будуються, як правило, двоступінчастими включають, крім центральної, управляючі машини нижчого рівня. Об'єкти управління нижчого рівня - окремі цехи, великі установки, виробничі ділянки зі специфічним характером технологічного процесу і т.п. Вища ступінь управління забезпечує оперативне управління групою об'єктів нижчого рівня, виходячи з показників роботи підприємства в цілому.

Технологічні процеси металургії, реалізовані об'єктами нижчого рівня, розбиваються на окремі технологічно закінчені цикли, що накладає певні особливості на алгоритми управління ними. Зокрема, велике значення при виборі критеріїв оцінки приватного процесу, крім звичайних факторів, набуває час циклу (наприклад, час однієї плавки і т.п.). Алгоритм управління циклічним процесом складається тому з 2 основних частин: алгоритму управління власне процесом, що включає алгоритм прогнозу часу технологічного циклу, і алгоритму раціонального забезпечення заданого першим алгоритмом технологічного режиму (своєчасна подача шихти, металорозливних ковшів тощо). Наявність прогнозуючих алгоритмів забезпечує подальшу розробку алгоритмів диспетчерського характеру.

Система управління окремим об'єктом, крім У.ц.м. і самого об'єкта, включає датчики інформації про процес, регулятори і реле, сервоприводи, місцеві пристрої програмного керування та ін. Наявність цього обладнання, типового для колишніх систем управління, дозволяє управляти процесом і без управляючої машини; однак при цьому, як правило, не забезпечується оптимальне (з техніко-економічної точки зору) протікання процесу. У.ц.м. виконує роль центральної контролюючої і оптимізуючої ланки. На підставі даних контролю, а також інформації, що надходить від вищого ступеня управління, У.ц.м. обчислює оптимальний режим і видає завдання для його реалізації оператору або безпосередньо на сервоприводи, регулятори і пристрої місцевого програмного управління.

Рис. 2. Приклад системи автоматизації 1-го ступеню

Приклад системи автоматизації 1-го ступеня - система автоматизації конверторного цеху (рис.2). Продуктивність цеху і якість продукції, що випускається, в першу чергу, залежать від правильного розрахунку шихти, що завантажується в конвертор і точної зупинки плавки на заданому вмісті вуглецю в металі. З огляду на те, що аналіз хімічного складу металу в ванні конвертора і вимір температури металу по ходу плавки поки практично нездійсненні, то момент зупинки продувки конвертора може бути визначений за початковими даними плавки (вага і хімічний склад шихти, початкова температура металу), а також на підставі непрямої інформації, одержуваної в ході плавки (інтенсивність випромінювання полум'я, хімічний склад газів, що відходять). Розрахунки, які необхідні при цьому, можуть бути зроблені тільки за допомогою швидкодіючої У.ц.м. Для уточнення розрахунків за поточною плавкою і усунення впливу неконтрольованих параметрів (теплові витоки, розпал фурм та ін.) доцільно використовувати додаткову інформацію про кінцеві параметри (хімічний склад і температуру металу при зливі) кілька попередніх плавок. Наявність таких даних дозволяє вводити елементи самонастроювання в алгоритм контролю за ходом плавки, що покращує його прогнозовані властивості.

Система автоматизації за допомогою У.ц.м. великих конверторних цехів (для розрахунку шихти і зупинки продувки на заданому змісті вуглецю в металі) окупається приблизно за 1-2 роки. Якщо автоматизувати диспетчерські роботи, то економічний ефект зростає.

2) Автоматизація великого цеху гальванопокриття. Такий цех має не менше 8 гальваноавтоматів, кожен з яких включає до 40 гальванічних ванн. Деталі переміщаються з ванни в ванну двома автоматичними маніпуляторами, керованими У.ц.м. Порядок і часовий графік переміщення (програма обробки) деталей залежать від виду і якості нанесених покриттів. Може передбачатися до декількох сотень програм обробки; каталог програм зберігається в пам'яті машини. Перед початком зміни У.ц.м. отримує інформацію про деталі, які підлягають обробці в найближчі години, і визначає раціональну черговість їх обробки. Критерієм черговості є економія часу і оптимальне завантаження устаткування. Метод знаходження черговості - у випадковому переборі великої кількості варіантів і виборі того з них, який найкращим чином відповідає критерію. Крім того, при аналізі кожного з варіантів У.ц.м. використовується можливість зміни часу знаходження деталі у ванні в деяких межах, визначених технічними умовами. Число варіантів, що перебираються, а також крок зміни часу знаходження у ванні обмежується на підставі проведеного заздалегідь статистичного аналізу програм обробки.

На підставі обраної черговості обробки деталей У.ц.м. складає робочий графік автоматичних маніпуляторів і за цим графіком управляє їх переміщенням, впливаючи через спеціальний зв'язуючий пристрій на виконавчі механізми. Після накопичення нових деталей машина визначає подальшу черговість маніпуляцій з ними. Коли деталі знаходяться в основних робочих ваннах гальваноавтоматів, необхідно суворо дотримуватися режиму покриттів по щільності струму через поверхню деталі. Цей режим також встановлюється У.ц.м. на підставі вольтамперних характеристик ванн, записаних в пасивному ЗП машини.

Модифікація машини "Дніпро", достатня для вирішення перерахованих завдань, включає повний склад блоків пам'яті машини, 100 каналів для зняття даних з датчиків аналогового типу, 100 каналів для введення даних з дискретних датчиків. Час, необхідний для вибору черговості деталей, - близько 1 хв. на один гальваноавтомат.

Автоматичне управління цехом в порівнянні з ручним (досвідчений оператор) дає середню економію часу 25-30%.

3) Підготовка програм для газорізальних і металорізальних верстатів. Для цієї мети можна використовувати звичайні універсальні ЦОМ, забезпечивши їх приставками для запису або креслення програми. При необхідності готувати велику кількість програм або копір-креслень доцільно мати спеціальний обчислювальний комплекс, наприклад, для цілої купи заводів суднобудівного профілю, важкого машинобудування, металообробних та ін. підприємств, які мають велику кількість верстатів з програмним керуванням.

Схему організації робіт з підготовки програм і копір-креслень для газорізальних верстатів можна зрозуміти на прикладі автоматизації судокорпусних робіт. Технологічний процес виготовлення корпусу судна вимагає вирізки деталей корпусу судна зі стандартних листів сталі. Газорізальні верстати мають або програмне управління (програма записується на магнітну стрічку), або систему управління, що стежить, яка працює від копір-креслення.

Основні етапи підготовки програм і копір-креслень вимагають великої обчислювальної роботи. До застосування ЦОМ здійснювалися громіздкі і трудомісткі графічні і графоаналітичні побудови: розгортка проекцій деталей корпусу судна на площину; складання карт розкрою; підготовка копір-креслень відповідно до карт розкрою.

Складання однієї карти розкрою за допомогою машини, включаючи процес запису програми на магнітну стрічку, або креслення копір-креслення займають 30-40 хв. (при використанні деталей, котрі мають потреби в розгортці). Ручними методами аналогічна карта і копір-креслення по ній готуються за 7-10 год.

Рис. 3. Розподіл функцій між обчислювальною машиною та інтерполятором

Обчислювальний комплекс, що забезпечує програмами і копір-кресленнями кілька десятків верстатів з програмним керуванням, включає обчислювальну модифікацію машини "Дніпро", 2-3 параболічних інтерполятора (кожен з блоком запису програми на магнітну стрічку і графічним пристроєм для креслення копір-креслень). Розподіл функцій між обчислювальною машиною і інтерполятором показано на рис. 3.

Алгоритми підготовки програми складаються шляхом переходу до чисто аналітичного опису наявних в практиці суднобудування графічних і графоаналітичних методів підготовки даних. Виняток становить алгоритм автоматичного складання карт розкрою.

4) Автоматизація процесів контролю складних радіотехнічних та інших виробів. Автоматичні системи контролю справності вельми складних радіотехнічних, електромеханічних та ін. виробів дозволяють скоротити у багато разів терміни перевірки виробів, а також спрощують обслуговування цього складного процесу.

Автоматизований контроль, крім зазначення місця несправності і виміру величини параметрів контрольованих сигналів, дозволяє прогнозувати місця несправності. Прогнозування відмов у роботі апаратури ускладнюється через необхідність урахування статистичних характеристик догляду параметрів сигналів в часі в залежності від цілого ряду умов.

Інший вид автоматизованого контролю - діагностичний, більш простий. Його можна виконати, задавшись тільки межами допустимого відхилення параметра, тобто за даними виміру параметрів основних сигналів контрольованого об'єкта судити про ступінь справності об'єкта та його відповідність технічним умовам.

Рис. 4. Блок-схема системи діагностичного контролю

На рис.4 дана блок-схема системи діагностичного контролю. З її допомогою можливо контролювати складне радіоелектронне обладнання, де кількість контрольованих параметрів досягає кілька тисяч.

Пристрій зв'язку з об'єктом по командам програми підключає ланцюги об'єкту, що підлягають контролю, а також перетворює сигнали об'єктів в дискретний код для подальшої обробки його на машині.

Пристрій сигналізації здійснює індикацію N-го каналу несправності і величини відхилення параметру, що заміряється від його номіналу в одиницях допуску. Ключі 1 використовуються для подачі команд на включення генераторів відповідних сигналів джерела стимулюючих імпульсів, ключі 2, 3, 4 - для реалізації програмного опитування і комутації контрольованих сигналів об'єкта на вхід перетворювача пристрою зв'язку з об'єктом. Нормалізатор знижує величину амплітуди сигналу до величини, прийнятної для перетворювача аналог-код. Попередній перетворювач перетворює сигнали змінного струму в сигнали постійного струму. Зазвичай входи перетворювачів аналог-код розраховані на певний діапазон величини сигналу. Так, в машину "Дніпро" можна подавати сигнали з рівнями напруг постійного струму від 0 до +12 в. Сигнали змінного струму попередньо перетворюють в постійний струм, а великі амплітуди знижують до +12 в (перше виконується на попередніх перетворювачах, друге - на нормалізаторах).

Контроль ведеться за жорсткою програмою черговості перевірки вузлів об'єкта як під час роботи об'єкта, так і в період профілактичної перевірки або налаштування. Часто контрольовані об'єкти, що перевіряються в неробочому режимі, вимагають подачі на їх входи стимулюючих сигналів для вироблення на виході сигналів, що характеризують реакцію об'єкта і дозволяють визначити його характеристики. Ці сигнали можуть мати різну природу в залежності від типу контрольованих систем. Вони можуть бути введені у вигляді напруги, струму, тиску, температури, кутових переміщень, прискорень, швидкостей, теплових потоків, складу газу та ін. Виробляються ці сигнали в джерелі стимулюючих сигналів по командам машини. Запуск всієї системи контролю виконується за програмою.

Після подачі стимулюючих сигналів на об'єкт починається контроль параметрів об'єкта. Параметри контролюються в певній послідовності і через керовані від машини ключі надходять після попередньої їх нормалізації та перетворення на вхід перетворювача машини. Дані виміру обробляються за програмою, після чого виявляються їх відповідності допустимим межам відхилення. Величини допуску на кожен контрольований параметр зберігаються в ЗП машини. Результати обробки виводяться на принтер і пристрій сигналізації. Якщо величина параметра - в межах допуску, то переходять до виміру наступного параметра; в іншому випадку вся система контролю перекладається на роботу в режимі регулювання або відбувається зупинка за програмою, а обслуговуючому персоналу видаються вказівки по заміні несправної ланки контрольованого об'єкта.

Програма виконання контролю об'єкта будується з розрахунку розбиття контрольованого об'єкта на ряд основних вузлів. Дані обробляються за окремою, загальною для всіх вузлів, стандартною програмою. Об'єкт контролюється послідовно, від вузла до вузла, від сигналу до сигналу. Вся програма контролю записана на магнітній стрічці і вводиться по частинах в оперативний ЗП машини по ходу контролю. Там же були записані всі вихідні константи і стандартні підпрограми.

Рис. 5. Спрощена блок-схема програми контролю об'єкта

Спрощена блок-схема програми контролю об'єкта дана на рис.5. Першим, як правило, контролюється вузол живлення. Якщо всі основні параметри цього вузла знаходяться в допуску або в межах розкиду, то перевіряється наступний вузол. В іншому випадку припиняють режим контролю і усувають несправність шляхом регулювання або повної заміни несправного елемента. При цьому, в процесі регулювання, за програмою ведеться безперервний вимір регульованого параметра з подальшою видачею результату обробки виміру параметрів на пристрій сигналізації. Оператор дає вказівки на припинення регулювання відразу ж, як тільки параметр буде введений в допуск. Так контролюються основні і допоміжні параметри сигналів об'єкта і перевіряються всі вузли об'єктів.

При виході на зупинку за програмою оператор за допомогою пристрою сигналізації може судити про місце несправності параметра (по його номеру) і про його величину, а за інструкцією визначити спосіб усунення несправності. Можна зняти відразу всю характеристику параметрів об'єкта, заблокувавши зупинку за програмою і видавши всю інформацію про параметри на друкувальний пристрій. Однак при цьому потрібно враховувати, що незадовільні показання величини виміру параметра сигналу можуть бути обумовлені не стільки неправильною роботою його власних елементів, скільки несправністю роботи попереднього вузла.

Діагностичний контроль складного радіоелектронного обладнання виконується з великою швидкістю і не вимагає висококваліфікованого обслуговуючого персоналу. Час контролю об'єкта скорочується в 5-7 разів в порівнянні з ручним контролем.

5) Автоматизація аеродинамічного експерименту. Обробка результатів аеродинамічних експериментів пов'язана з великою кількістю трудомістких обчислень і підготовкою складного графічного матеріалу. Крім того, необхідна висока точність вимірювання, тому що величини сил і моментів, що діють на тіло, яке летить в залежності від режиму польоту, змінюються в дуже широких межах.

Аеродинамічні коефіцієнти, підраховані за даними випробувань, зазвичай подаються у вигляді кривих, побудованих в функції кута установки моделі. Маючи зазначені криві, можна виконати аеродинамічний розрахунок літального апарату (літака та ін.), тобто визначити його форму і розміри при заданій польотній вазі, потрібну потужність двигуна, стелю, максимальну і посадочну швидкості і т.п.

Для розрахунку стійкості руху тіла в середовищі необхідно знання не тільки самих аеродинамічних коефіцієнтів, але і їх похідних по куту атаки, куту ковзання, кутовій швидкості та прискоренню.

Комплекс пристроїв, призначений для автоматизації експерименту, повинен мати в своєму складі, крім обчислювальної машини, вхідний і вихідний блоки для встановлення відповідного зв'язку між машиною і датчиками, що характеризують фізичні особливості досліджуваного процесу. Необхідний для нормальної експлуатації машини основний комплект обладнання повинен забезпечувати введення в машину програми проведення експерименту, висновок результатів на вихідний носій, друкування результатів, візуальне спостереження графіків, а також можливість фіксації зображення. У ряді випадків проведення аеродинамічного експерименту вимагає видачі з обчислювальної машини стимулюючих або управляючих сигналів дискретного або безперервного виду, які можуть бути необхідні, наприклад, в тому випадку, коли хід експерименту повинен синхронізуватися машиною. У цих випадках до складу комплексу має входити пристрій формування сигналів пропорційного або двохпозиційного управління.

Рис. 6. Схема автоматизації аеродинамічного експерименту

Схема автоматизації аеродинамічного експерименту дана на рис. 6. В схемі використовують У.ц.м., в складі якої є вхідні і вихідні пристрої, призначені для зв'язку її з об'єктом і працюють по командам, що видаються машиною. По ходу експерименту машина збирає інформацію, що характеризує поточний стан досліджуваного процесу: сигнали від датчиків, встановлених на моделі, яку випробовують і в різних частинах аеродинамічної труби; інформацію від оператора, що доповнює поточну інформацію про процес; сигнали від оператора про зміну режиму розрахунків, про позачерговий друк даних.

У ряді випадків виявляється можливим вести обробку поточної інформації в ході експерименту. Можливо також за програмою, яка реалізується машиною, змінювати режими дуття, нагріву та ін. параметрів, розширюючи тим самим діапазон досліджень.

Автоматизація аеродинамічного експерименту скорочує його тривалість, прискорює обчислювальні роботи, збільшує ефективність використання випробувального обладнання, підвищує точність одержуваних результатів, спрощує обслуговування аеродинамічної установки.

Рис. 7. Елементарний контур регулювання автоматичної системи

6) Автоматизація хімічних, нафтопереробних та інших об'єктів з безперервним характером технологічного процесу. У найбільш поширеній системі управління безперервним процесом (рис.1) машина працює в режимі порадника (якщо система замикається через оператора) або в режимі автоматичного управління (якщо машина автоматично видає завдання на регулятори). Елементарний контур регулювання автоматичної системи наведено на рис.7.

Сигнал датчика Д через вузол знімання інформації УС1 подається в управляючу машину УОМ, одночасно він записується і надходить на схему порівняння задатчика.

Рис. 8. Блок-схема системи цифрового регулювання

УОМ обчислює завдання регулятору і видає його на схему порівняння задатчика. Сигнал неузгодженості між величиною сигналу датчика і величиною завдання надходить на регулятор. Останній виробляє управляючий сигнал, що впливає на сервопривід (засувки, вентилі та т.п.). Одночасно за допомогою вузла знімання інформації УС2 він подається в УОМ для порівняння із заданим машиною впливом (з метою контролю роботи обладнання).

УОМ може керувати великою кількістю елементарних контурів регулювання. Складні хімічні установки мають кілька десятків контурів регулювання. Продуктивність установок, керованих обчислювальними машинами, підвищується від часток % до декількох %, що дає великий економічний ефект для великих установок, які виробляють цінні продукти.

Рис. 9. Блок-схема однієї з можливих систем

Для установок малої продуктивності економічно вигідніше використовувати спеціалізовані У.ц.м., які замінять систему звичайних регуляторів. Блок-схема системи цифрового регулювання показана на рис.8.

Сигнали датчиків від елементарних контурів регулювання через комутатор і аналого-дискретний перетворювач А/Д надходять в цифровий регулятор (спеціалізовану ЦОМ). Тут вони зіставляються з завданнями, які надходять від оператора або центральної обчислювальної машини. У разі неузгодженості сигналу і завдання виконуються обчислення, що забезпечують підрахунок управляючого впливу. Останнє через комутатор видається безпосередньо на сервопривід. Цифровий регулятор може замінювати кілька десятків звичайних регуляторів. Економічний ефект проявляється в разі, коли число контурів регулювання перевищує 50. При створенні дешевих цифрових пневморегуляторів заміна 10-20 регуляторів буде економічно вигідною. З огляду на, що цифровий регулятор легко сполучається з управляючою машиною і що можна використовувати більш досконалі алгоритми регулювання, слід очікувати додаткового економічного ефекту за цей рахунок. Цифрові регулятори використовуються в основному на новостворюваних підприємствах, оскільки заміна системи звичайних регуляторів на існуючих підприємствах не має сенсу.

Для автоматизації великих хімічних заводів використовуються багатомашинні (як правило, двоступеневі) системи управління. Блок-схема однієї з можливих систем показана на рис.9.

Обчислювальні машини, використовувані в такій системі, є, як правило, модифікаціями базової управляючої машини загального призначення. Центральна машина системи включає максимальний комплект обладнання і відрізняється великими обсягами оперативної (кілька тисяч або десятків тисяч слів) і зовнішньої пам'яті (сотні тисяч або млн. слів). Крім того, їй надаються кілька (3-4) цифро-літеродрукувальних пристроїв. Устаткування інших машин підбирається виходячи із завдань контролю і управління, що вирішуються в тих цехах, де вони розташовані. Система зв'язку між машинами в більшості випадків будується за радіальним принципом. Периферійна машина може запитувати інформацію з іншої такої ж машини через центральну обчислювальну машину.

Алгоритм управління безперервним процесом, як правило, розбивається на ряд періодично повторюваних стандартних підпрограм: а) програма опитування і усереднення на маршруті; б) програма порівняння показання датчика з встановленими межами і визначення аварійних ситуацій або порушень режиму; в) програма опитування і обчислення показань спеціальних датчиків (аналізаторів складу речовини та ін.); г) програма уточнення математичної моделі об'єкта; д) оптимізації; е) обчислення і видачі управляючих впливів; ж) підрахунку і видачі на друк даних, що характеризують роботу установки за 1, 7 і 24 год.


Література:

1)  Ющенко К.Л. та ін., "Управляющая машина широкого назначения "Дніпро" и программирующая программа к ней", Київ, 1964

2) Малиновський Б.М., "Цифровые управляющие машины и автоматизация производства", М., 1963.

В.М.Глушков, Б.М.Малиновський, В.М.Єгипко, В.С.Каленчук, А.І.Нікітін.


...Ювілей першої ЕОМ потрібно обов'язково відсв'яткувати та створити музей.
Б.Патон. 11.05.1990 р.

Кімната-музей "Як це починалося" в Київському Будинку вчених НАНУ

Резолюція Б.Є.Патона, вміщена в епіграф, написана на листі Б.Є.Патону з приводу "Звернення" Асоціації сприяння комп'ютеризації народного господарства в зв'язку з Ювілейною конференцією присвяченою 40-річчю створення МЕЛМ і створенням музею історії обчислювальної техніки та інформатики. Асоціація була утворена в роки "перебудови".

Лист до Б.Є.Патона

20-22 березня 1990 р. Асоціація провела в Києві науково-практичний семінар "Актуальні питання економіки підприємств інформаційно-обчислювального обслуговування". На семінар зібралися представники обчислювальних центрів, науково-дослідних і проектно-конструкторських організацій, що працюють в області інформатизації і комп'ютеризації 18-ти галузей народного господарства з 65 міст 12-ти республік Радянського Союзу.

В кінці семінару було прийнято "Звернення" до Академій наук СРСР і УРСР, Державним комітетам СРСР по науці і техніці, обчислювальній техніці та інформатики, Київській Раді народних депутатів про проведення в Києві Ювілейної всесоюзної конференції, присвяченої 40-річчю створення в СРСР першої в континентальній Європі електронної обчислювальної машини МЕЛМ і створення в Києві Музею історії інформатики, кібернетики та обчислювальної техніки. З метою забезпечення прийнятого рішення пропонувалося створити спеціальний відкритий фонд музею для збору добровільних внесків для організації музею.

Розпорядження Президії НАНУ

"Звернення" підписали 82 учасники наради, які приїхали з 37 міст СРСР (Москва, Ленінград, Київ, Мінськ, Ашхабад, Кишинів, Челябінськ, Хабаровськ, Харків та ін.).

Б.Є.Патон написав наведену вище резолюцію про необхідність конференції та створення музею. Розвал Радянського Союзу на якийсь час затримав її реалізацію, але тим не менш резолюція Б.Є. Патона в Україні була виконана з урахуванням, природно, тієї обстановки, яка склалася на той час. У рік 40-річчя МЕЛМ було проведено урочисте ювілейне засідання Національної академії наук України за участю зарубіжних вчених, а у 2000 році Постанова Бюро Президії НАНУ зобов'язала Фонд історії та розвитку комп'ютерної науки і техніки при Київському Будинку вчених НАНУ створити кімнату-музей, присвячену С.О. Лебедєву і створеної ним МЕЛМ, і історії становлення комп'ютерної науки і техніки в Україні та електронний віртуальний варіант музею.

Дана Постанова виконана і в даний час розглядається питання про офіційне оформлення музею.

Тут наводяться два згаданих документи про первинні заходи щодо створення музею-пам'ятника, і коротка інформація про експозиції музею.

Основна мета створення музею - збір і збереження експонатів про становлення українського комп'ютеробудування в 1951-1981 роках.

Перший етап створення музею складався в підготовці книг з історії становлення комп'ютеробудування в Україні.

Були підготовлені і видані книги:

"Академік С.Лебедєв", "Академік В.Глушков", "Історія обчислювальної техніки в особах", "Нариси з історії комп'ютерної науки і техніки в Україні", "Відоме і невідоме в іcтopії інформаційних технологій в Україні", "Нет ничего дороже:", "Зберігати довічно" (українською, російською, англійською). Автор - Б.М.Малиновський.

На другому етапі був підготовлений сайт Фонду (1998 рік) трьома мовами (українська, російська, англійська), що забезпечив обмін інформацією із зарубіжними музеями і окремими вченими (обмін книгами, фотографіями, запрошення зарубіжних вчених на ювілейні заходи, пов'язані з діяльністю видатних українських вчених) . Розробники сайту співробітники Фонду В.Б.Бігдан і Т.І.Малашок.

На третьому етапі були сформовані і системно підібрані матеріали для основних експозицій, що намічаються для музею (Б.М.Малиновський, В.Б.Бігдан, Т.І.Малашок):

- початкові дослідження в області цифрової обчислювальної техніки;

- С.О.Лебедєв - основоположник вітчизняного комп'ютеробудування;

- створення першого в континентальній Європі лампового універсального комп'ютера МЕЛМ (етапи роботи, виконавці, архівні документи);

- складання експозицій про роботи в Україні по створенню комп'ютерів ІІ-го, ІІІ-го, ІV-гo поколінь і перехід до серійного випуску комп'ютерної техніки.

- підготовка експозиції книг, випущених в Україні та за кордоном з комп'ютерної науки і техніки;

- складання експозицій книг академіків С.О.Лебедєва, В.М.Глушкова, М.М.Амосова, чл.-кор. НАНУ Б.М.Малиновського та ін.

- оформлення експозицій про роботи в Україні по створенню комп'ютерів різного призначення (міні та мікро комп'ютери, бортові та ін.)

По завершенню створення музею (середина 2011 р.) планується організувати строго регламентовані годинні екскурсії в музей групами по 10-15 чоловік в супроводі працівника музею.

Бажаний контингент екскурсантів - іноземні делегації, які відвідують НАНУ, співробітники НАНУ, викладачі інформатики, студенти і школярі старших класів, які вивчають інформатику.

Загальноакадемічне значення музею

У 1951 році в Інституті електротехніки АН УРСР з ініціативи та під керівництвом академіка Сергія Олексійовича Лебедєва була створена перша в Україні, яка стала першою в СРСР і в континентальній Європі Мала електронно-лічильна машина МЕЛМ

У той час в Україні не було ні науково-дослідних організацій, ні промислових підприємств, ні фахівців в області комп'ютеробудування (за винятком співробітників лабораторії С.О.Лебедєва).

Інакше кажучи, становлення нового напряму науки і техніки почалося з появи одного комп'ютера, який виконував лише 100 операцій за секунду (!).

Всього за три наступні десятиліття комп'ютеробудування в Україні наблизилося до світового рівня. В Академії наук в 1957 р. був створений ОЦ АН УРСР, а в 1962 р. потужний Інститут кібернетики, в ряді міністерств - галузеві науково-дослідні інститути і конструкторські бюро. Вони забезпечили розробку комп'ютерів різного призначення, в тому числі для військових цілей, близьких до аналогічних світових зразків. Одночасно були побудовані заводи і почався серійний випуск комп'ютерної техніки для народного господарства і оборони. З'явилися організації по її застосуванню в системах різного призначення. Навчальні заклади розгорнули підготовку фахівців з різних напрямів комп'ютеробудування.

Величезна творча робота стала результатом самовідданої праці багатьох колективів. Оцінюючи ці роки в українському комп'ютеробудуванні Віктор Михайлович Глушков назвав їх героїчними, а Борис Євгенович Патон - героїчної епопеєю.

Унікальність тих років - поява саме в той час видатних лідерів комп'ютеробудування - С.О.Лебедєва, В.М.Глушкова, а також ряду талановитих керівників робіт в галузевих, в основному, закритих організаціях.

Наступною унікальною обставиною стало вступ в активне життя (знову таки, саме в той час) післявоєнного покоління молодих фахівців, які пройшли сувору школу воєнного та повоєнного часу, і тому горіли бажанням надолужити згаяне і присвятити себе багатообіцяючій науці і техніці, яка тільки з'явилася.

Почесна грамота

Зазначені обставини доповнювалися тим, що, незважаючи на складну ситуацію в роки відновлення зруйнованого війною народного господарства, держава знайшла кошти забезпечити в масштабі країни, - тоді Радянського Союзу, - розвиток головних напрямків науки і техніки - атомної енергетики, дослідження космосу, ракетобудування, комп'ютеробудування та ін.

Як приклад можна привести бюджет АН України в 70-і роки XX століття. Він становив близько мільярда рублів (більше одного мільярда 200 мільйонів доларів). Щорічно в організації Академії брали на роботу до 1000 молодих фахівців.

Керівництво АН СРСР і АН УРСР здійснювалося високоавторитетними вченими і організаторами науки Мстиславом Всеволодовичем Келдишем і Борисом Євгеновичем Патоном.

І, нарешті, особливістю тих років стала повоєнна суспільно-трудова атмосфера загального піднесення і творення, пов'язана з Перемогою у Великій Вітчизняній війні і прагненням якомога швидше відновити народне господарство країни.

Одним з яскравих епізодів в історії становлення українського комп'ютеробудування після створення МЕЛМ є розробка і організація вперше в Україні серійного випуску КМШН "Дніпро". Але це далеко не єдиний приклад унікальності трьох повоєнних десятиліть.

За ці роки в Україні були створені понад півсотні типів комп'ютерів і їх модифікацій - універсальні, спеціалізовані (бортові), міні- і мікрокомп'ютери, які розроблялися на основі досягнень вітчизняної науки. Більшість з них не поступалися закордонним і випускалися серійно. С.О.Лебедєву і В.М.Глушкову, які стали академіками, Героями Соціалістичної Праці, кавалерами багатьох орденів, лауреатами Державних премій, Міжнародне комп'ютерне товариство, відзначаючи видатні результати їхньої творчості, присудило іменні медалі піонерів комп'ютерної науки і техніки (посмертно).

Співробітники організацій, які самовіддано працювали разом з ними і виросли в висококваліфікованих фахівців, були відзначені багатьма високими урядовими нагородами України та Радянського Союзу - орденами, медалями, державними преміями.

Все вищесказане відображено в експозиціях музею. Тут же, на одній з полиць, що зберігають архівні документи, пов'язані зі створенням МЕЛМ, можна прочитати написані невідомим провидцем слова: "Зберігати довічно". Вони повторюються - великим шрифтом - і на самому видному місці в кімнаті-музеї, щоб нагадати всім про святий обов'язок зберігати пам'ять про людину, що здійснила свій подвиг створення МЕЛМ, не забувати, як все це починалося, а в підсумку, спільно з такими ж першовідкривачами ( їх було зовсім небагато, точніше - одиниці!) підготували для людства вступ в еру інформатизації.

Мені приємно відзначити, що в експозиції присвяченій С.О.Лебедєву, створення і експлуатації МЕЛМ, зберігається Грамота Інституту кібернетики, що відзначає внесок автора "Документальною трилогії" в створення перших електронних обчислювальних машин.


   1Видавництво "Радянська енциклопедія". Москва. 1965. Головні редактори А.І.Берг і В.А.Трапезніков.
   2У статті збережені всі скорочені позначення, використані авторами.

Продовження, Б.М.Малиновський, Документальна трилогія

Борис Малиновський "Документальна трилогія"
ТОВ "Видавництво "Горобець", 2011. -336стор.: 90 іл. ISBN 978-966-2377-19-4
© Б.М.Малиновський, 2011