Лекция 1 Введение. Основные понятия испу.

Понятие технологический процесс, в широком смысле, включает как непосредственные процессы производства определенного продукта, так и процессы обеспечения нормального функционирования.

Протекание технологического процесса (ТП) - алгоритмически заданное изменение параметров процесса во времени и пространстве.

Рисунок 1 - Обобщенная структура автоматизированного предприятия.

АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом. АСУП - автоматизированная система управления производством. КИС - корпоративная информационная система.

ИСПУ - это программно-аппаратный комплекс, предназначенный для реализации верхнего уровня АСУТП и его функций. Отличительной особенностью ИСПУ является совмещение в рамках единой системы функции проектирования АСУТП и функций выполняемых самой АСУТП.

До настояшего времени автоматизация предприятия велась по трем обособленным направлениям:

АСУТП - человеко-машинный комплекс, предназначенный для решения задач управления ТП с обязательным участием человека - оператора.

Следовательно, любой ТП сопровождается информацией о последовательности изменений состояния процесса во времени и пространстве. Информация о технологическом процессе зарождается на уровне управления оборудованием, и включает в себя:

технологический параметр(положение исполнительных механизмов,скорость вращения двигателей, давление, температура);

показатели выпуска продукции;

парметры расхода сырья, энергии, воды.

Управление процессом производства выполняет АСУТП, нижний уровень которых занимается непосредственно управлением ТП и оборудованием, а верхний уровень представляет собой систему диспетчерского управления. Современная АСУТП представляет собой аппаратно-программный комплекс, который выполняет следующие функции:

сбор информации от объекта управления;

передача преобразования и обработка информации;

формирование управляющих команд и выполнение их на объекте управления.

Любое автоматизированное производство не обходится без участия человека. В АСУТП человек-оператор (диспетчер) выполняет следующие основные функции:

анализ текущего состояния производственного процесса;

регулировка параметров производственного процесса;

обработка внештатных и аварийных ситуаций.

Обеспечение асутп (совокупность средств, необходимых для функционирования системы)

Техническое - совокупность устройств

Математическое — методы моделирования, математические модели объектов, алгоритмы решения задач управления

Программное - комплекс программ, необходимых для реализации всех функций АСУТП (специальное, общее)

Информационное — способы и конкретные формы информационного отображения состояния объекта управления.

Лингвистическое - языки программирования, описания и манипулирования данными, описания алгоритмов управления.

Организационное - совокупность правил и предписаний, устанавливающих структуру АСУТП, функции и правила взаимодействия персонала, обслуживающих АСУТП.

Методическое - документы, в которых содержится состав АСУТП, правила эксплуатации ее компонентов, последовательные операции для решения задач управления и инструкции по обслуживанию оборудования.

Роль человека заключается в выборе различных критериев оценки качества протекания управляемого процесса, а достижение оптимальных значений этих критериев, является целью систем управления нижнего уровня, который работает в автоматическом режиме.

Под обеспечением АСУТП понимается совокупность средств, необходимых для функционирования системы. Обеспечение АСУТП подразделяется на

математическое

техническое

программное

информационное

лингвистическое

организационное

методическое

Техническое обеспечение - совокупность устройств получения, ввода, подготовки, обработки, хранения, регистрации, вывода отображения и передача информации, а также средств реализации управляющих воздействий. Технические средства АСУТП выполнены в виде модулей со стандартным интерфейсом, что позволяет оперативно перестраивать АСУТП.

Математическое обеспечение включает:

методы моделирования

математичесике модели подсистем объектов управления

алгоритмы решения задач управления

Основная задача МО АСУТП - формализация всех процессов протекающих в системе, в процессе функционирования АСУТП МО реализуется программным обеспечением.

Программное обеспечение - комплекс программ, необходимых для реализации

всех функций АСУТП.

ПО подразделяется на общее и специальное.

Общее ПО операционные системы и другие программы, обслуживающие функционирование АСУТП, но не решающие задачу управления.

Специальное По программы, реализующие функции АСУТП, к которым относятся программы, реализующие управление, программы взаимодействия с технологическим оборудованием, программы, используемые пользователем для хранения и обработки данных.

Информационное обеспечение включает в себя способы и конкретные формы информационного отображения состояния объекта управления.

ИО входит в состав ПО и в тоже время является предпосылкой и результатом его работы.

Всю информацию, которой оперирует АСУТП можно разделить на

входную

выходную

оперативную

Входная - информация, поступающая в АСУТП в виде документов, сигналов датчиков и устройств ввода, а также с внешних запоминающих устройств. Выходная - информация, выдаваемая АСУТП на объекте управления персоналу и другим с устройства в виде документов, изображений, данных, сигналов. Оперативная - сообщения и данные, отражающие состояние системы и объекта управления на данный момент времени.

Лингвистическое обеспечение включает в себя

языки описания и манипулирования данными

языки описания алгоритмов управления

языки программирования

Организационное обеспечение - совокупность правил и предписаний, устанавливающих структуру АСУТП, функции и правила взаимодействия персонала, обслуживающего АСУТП.

Методическое обеспечение - документы, в которых содержится состав

АСУТП правила эксплуатации ее компонентов, последовательные операции для

решения задач управления и инструкции по обслуживанию оборудования.

АСУП (автоматизированная система управления технологическим процессом), над уровнем ИСПУ, АСУТП, бух. учет и так далее.

САПР (система автоматизированного проектирования). САПР - комплекс математических и технических средств, предназначенных для автоматизации процессов проектирования с участием человека.

Внешнее представляет собой математические средства общения проектировщика с системой (языки представления исходной информации, средства пополнения информационной системы, языки для управления работы САПР (командно-операционные языки)).

Внутреннее ОС предназначена для обеспечения функционирования всех вычислительных средств и управления вычислительными процессами.

Прикладное программное обеспечение - программы, обеспечивающие выполнение расчетов, геометрического проектирования, организационной системы и программы, обеспечивающей функционирование САПР и доступ к информационной системе.

ИС (информационная система)-это система, предназначенная для ведения информации людям, чаще всего какой-либо области человеческой деятельности. Эта система должна обеспечивать средства для протекания информационных процессов: хранение, передача, преобразование информации.

ЦВС - центральные вычислительные системы - сервер.

Информационной системой называют совокупность взаимосвязанных средств, которые осуществляют хранение и обработку информации, также называют информационно-вычислительными системами. В информационную систему данные поступают от источника информации. Эти данные отправляются на хранение либо претерпевают в системе некоторую обработку и затем передаются потребителю.

Между потребителем и собственно информационной системой может быть установлена обратная связь. В этом случае информационная система называется замкнутой. Канал обратной связи необходим, когда нужно учесть реакцию потребителя на полученную информацию.

Информационная система состоит из источника информации, аппаратной части ИС, программной части ИС _, потребителя информации.

По мнению одних авторов, ИС включает в себя персонал, её эксплуатирующий, по мнению других - нет.

Состав информационных систем

Данные

Информация

Знания

Классификация информационных систем по степени автоматизации

Ручные информационные системы характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком. Например, о деятельности менеджера в фирме, где отсутствуют компьютеры, можно говорить, что он работает с ручной ЙС.

Автоматизированные информационные системы (АИС) — наиболее популярный класс ИС. Предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль отводится компьютеру.

Автоматические информационные системы выполняют все операции по переработке информации без участия человека, различные роботы. Примером автоматических информационных систем являются некоторые поисковые машины Интернет, например Google, где сбор информации о сайтах осуществляется автоматически поисковым роботом и человеческий фактор не влияет на ранжирование результатов поиска.

Обычно термином ИС в наше время называют автоматизированные информационные системы.

Классификация информационных систем по характеру использования информации

Информационно-поисковые системы — программная система для хранения, поиска и выдачи интересующей пользователя информации.

Информационно-аналитические системы — класс информационных систем, предназначенных для аналитической обработки данных.

Информапцонно-ретаюптие системы — системы, осуществляющие переработку информации по опре делеппому алгоритму.

управляющие

советующие

ситуационные центры (информационно-аналитические комплексы)

Классификация информационных систем по сфере применения

Информационные системы организационного управления — обеспечение автоматизации функций управленческого персонала.

Информационные системы управления техническими процессами - обеспечение управления механизмами, технологическими режимами на автоматизированном производстве.

Автоматизированные системы научных исследований — программно-аппаратные комплексы, предназначенные для научных исследований и испытаний.

Информационные системы автоматизированного проектирования — программно-технические системы, предназначенные для выполнения проектных работ с применением математических методов.

Автоматизированные обучающие системы — комплексы программно-технических и учебно-методических средств, обеспечивающих учебную деятельность.

Интегрированные информационные системы - обеспечение автоматизации большинства функций предприятия.

Математическое обеспечение подразделяют на внешнее и внутреннее.

Внешнее представляет собой математические средства общения проектировщика с системой. Это языки представления исходной информации, средства пополнения информационной системы, а также языки для управления работы САПР(командно-операционные языки)

Внутреннее МО состоит из операционной системы, прикладного программного обеспечения, информационной системы. Ос предназначена для обеспечения функционирования всех вычислительных средств и управления вычислительными процессами. Прикладное ПО представляет программы САПР, состоит из:

программы, обеспечивающие выполнение расчетов

программы геометрического проектирования

организационной системы и программы, обеспечивающей функционирование САПР и доступ к информационной системе.

Техническое оснащение состоит из ЦВС (сервер), обеспечивающий решение основной задачи проектирования, развитых средств ввода и вывода информации, а также средств для непосредственного вмешательства человека в процесс проектирования. Как правило, проектирование осуществляется на специально оборудованных местах (АРМ проектировщика). В целом состав обеспечения САПР и требования к его элементам определяются задачами, которые решает та или иная САПР.

С точки зрения концепций ИСПУ встроенная САПР выполняет функции:

проектирование АРМ операторов

задание алгоритмов управления

проектирование системы сигнализации внештатных ситуаций(ALARM)

проектирование технологических БД, в которых хранятся архивы изменения всех параметров во времени и сведения обо всех внештатных ситуациях и событиях в системе.

проектирование отчетной документации

Таким образом, возникают предпосылки для создания систем, позволяющих человеку легко наблюдать за поведением систем управления, а также влиять на ее работу. Человек-оператор должен быть обеспечен автоматизированным рабочим местом (АРМ), которое позволит ему выполнять свои функции. В настоящее время для решения задачи разработки АРМ оператора и реализации его функций применяются интегрированные системы проектирования и управления (ИСПУ).

ИСПУ - это программно-аппаратный комплекс, предназначенный для проектирования верхнего уровня АСУТП и реализации его функций. Таким образом основной отличительной особенностью ИСПУ является совмещение в рамках единой системы функции проектирования АСУТП и функции, выполняемые самой АСУТП.