книги из ГПНТБ / Лоскутов В.И. Основы современной техники управления

щий абонент осуществляет обмен информацией между собой

имашиной.

Вкачестве терминалов широкое применение находят такие устройства, как: флексорайтеры, телетайпы, дисплеи, автома­

тические цифропечатающие устройства (АЦПУ) и др. При

наличии локально действующих подсистем для обмена инфор­ мацией в качестве терминальных устройств используются малые и средние ЭВМ.

Для повышения достоверности и уплотнения передавае­ мых данных пункты передачи и приема информации осна­ щаются аппаратурой передачи данных (АПД). С ее помощью

291

18.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ

Целью проектирования является разработка проекта авто­ матизированной системы, обеспечивающей эффективное вы ­ полнение функций управления соответствующим комплексом объектов или процессов на основе применения математиче­ ских методов и наиболее рациональных средств автоматиче­ ской обработки исходной информации.

Принимаемые при этом решения должны соответствовать оптимальному использованию трудовых, материальных и энергетических ресурсов, а также обеспечивать суммарную надежность функционирования создаваемой системы и ее ми­ нимальную стоимость.

По действующим положениям проектирование вновь стро­ ящихся и реконструируемых объектов ведется в одну или две стадии. При одностадийном проектировании все работы отме­ чаются в техническом рабочем проекте, при двустадийном — отдельно разрабатываются и утверждаются технический проект и рабочие чертежи. И только для сложных объектов допускается организация проектных работ в три стадии: тех­ нический проект, доработка технического проекта и рабочий проект. Одностадийное проектирование целесообразно осуще­ ствлять при наличии достаточного количества используемых типовых решений. Для большинства действующих объектов проектирование АСУ осуществляется в две стадии.

Составление технического задания

Проектирование автоматизированной системы управления производится в соответствии с техническим заданием, состав­ ленным на основе материалов анализа работы соответствую­ щего объекта и предварительного синтеза, намечаемой к со­ зданию АСУ. Получаемые при этом результаты должны

293

содержать необходимый минимум исходных данных для орга­ низации проектных работ.

В задании на проектирование четко формулируются все требования к создаваемой системе с учетом специфических условий ее эксплуатации.

На основании предварительно собранных предпроектных материалов составляется характеристика исследуемого объ­ екта, включая оценку замкнутости существующей системы и объективных параметров ее функционирования. В задании указывается число входов и выходов управляемого комплекса, а также приводятся данные об их пространственном и вре­ менном распределении. Одновременно фиксируются функции, которые должны выполняться управляющей системой, а также определяются пределы на совокупную ошибку ее вы ­ ходных сигналов.

При возможности выявляется целевая функция системы или фиксируются показатели качества работы проектируемой АСУ. В задании должны быть отмечены все ограничения при работе управляемых объектов и сформулированы добавочные условия на их взаимную эксплуатацию.

Проектные организации вместе с техническим заданием или в составе его должны получить подробный перечень за­ дач, решение которых в последующем возлагается на созда­ ваемое АСУ.

На основе материалов обследования указывается степень автоматизации соответствующих процессов, рабочие и пре­ дельные значения измеряемых величин, количество и харак­ тер контролируемых переменных и периодичность контроля, объемы информации, ее виды и частоты поступления, требо­ вание к автоматической блокировке отдельных объектов и агрегатов, требования к ликвидации аварийных или недопускаемых ситуаций, а также специальные условия к функцио­ нированию разрабатываемой системы.

В стадии составления технического задания целесообразно определить основные подсистемы создаваемой АСУ, а также сформулировать требования к их совместимости и оптимиза­ ции функционирования.

Здесь же должны быть отмечены специфические условия окружающей среды и даны характеристики возмущающих факторов. Для обеспечения взаимодействия всех элементов АСУ в задании даются предложения по применению различ­ ных видов связи.

294

равления, а также требования, обусловленные перспективами развития управляемого комплекса. Для вновь организуемых и строящихся объектов, не имеющих соответствующих ана­ лизов, должен быть выдан проект организации управления, разработанный генеральным проектировщиком.

Техническое задание на проектирование АСУ должно включать в себя план-график на проведение подготовитель­ ных, исследовательских и проектных работ и список привле­ каемых для этого организаций-соисполнителей. Для четкой организации проектных работ и непрерывного контроля за своевременным выполнением отдельных стадий проектиро­ вания применяются сетевые графики. Применение их дает значительный эффект, особенно в условиях, когда к проведе­ нию исследовательских и проектных работ привлекается большое количество организаций-соисполнителей.

Задание на проектирование должно быть утверждено ин­ станцией, которая в дальнейшем будет рассматривать и утвер­ ждать последующие стадии проектных работ.

Технический проект

В технический проект должны быть включены основные организационные и инженерные решения по созданию АСУ, а также расчеты по требуемым для этого затратам и получае­ мой эффективности от внедрения. В представленных проект­ ных материалах соответственным образом обосновываются принимаемые решения по автоматизации существующих и вновь организуемых функций управления.

В процессе проектирования проводится изучение функцио­ нирования управляемого комплекса в условиях различных входных сигналов, перегрузок и воздействия внешних возму­ щений. Анализ работы управляемого комплекса служит осно­ ванием для уточнения деления системы на функциональные подсистемы и методов реализации их как с точки зрения ма­ тематических, так и инженерных решений. Наличие подси­ стем обусловливает возникновение многочисленных границ между ними, и поэтому заранее должны быть предусмотрены условия их совместимости. Для этого должны быть разрабо­ таны математические модели выявленных подсистем, про­ верено наличие исходных данных для решения возникающих при этом задач, в частности граничных задач, затрагивающих две или несколько работающих вместе подсистем.

Одновременно проверяется и регламентируется состав исходной информации, разрабатывается схема движения

295

информационных потоков применительно к создаваемой АСУ, уточняются объемы циркулирующей в системе информации и определяются временные характеристики информационных потоков.

Для формирования первичных данных осуществляется вы ­ бор соответствующих технических средств. На основе полу­ ченных при этом результатов принимается организационная структура системы с указанием количества ступеней с точным расположением в них полюсов управления и их взаимосвязей.

В соответствии с функциональным назначением системы производится определение возникающих при этом задач и разработка моделей как для локальных объектов, так и для системы в целом.

Постановка задач и их математическая формализация я в ­ ляется наиболее ответственной и трудной частью техниче­ ского проекта. Наличие математического описания протекаю­ щих внутри системы процессов, формализации процедурных операций при преобразовании экономической информации служит основой как для постановки задач, так и для решения возникающих при этом проблем.

Для каждой из задач находится соответствующий алго­ ритм и производится выбор методов численного решения. Особое внимание при этом сосредоточивается на упрощении алгоритмов и сокращении объемов перерабатываемой инфор­ мации. Достигается это в ряде случаев путем использования типовых моделей математического программирования, для ко­ торых имеются эффективные методы решения.

Найденные решения локальных задач позволяют перейти к построению математической модели всего управляемого комплекса, с помощью которой осуществляется проверка при­ нятого алгоритма управления.

В техническом проекте должна быть детально разработана система сбора и распределения информации. Разработка схем информационных потоков должна быть основана на заранее проведенной унификации первичной документации. При раз­ работке схем сбора, передачи и первичной обработки исход­ ных данных определяются перечень видов информации, источники ее возникновения, носители информации и пере­ дачи ее в управляющий полюс структурной схемы методом контроля и первичного анализа и, наконец, характер исполь­ зования промежуточных и результативных данных от от­ дельных задач проектируемой системы. При этом выявляются также объемы первичной, производной и результативной ин­ формации с указанием их точных временных характеристик.

296

В техническом проекте должны быть указаны виды носи­ телей информации и способы их хранения. В отдельный раз­ дел должны быть сведены вопросы организации нормативного хозяйства, выбор способов хранения норм и разработка мето­ дов контроля за их соответствием действительным значениям. В проекте должен быть обоснован выбор кодов и шифров ин­ формации. Они должны обеспечивать как внутреннюю, так и внешнюю информационную совместимость проектируемой си­ стемы с другими системами.

Воснову разработки кодов и шифров закладывается но­ менклатура и систематизация признаков, подлежащих шиф ­ ровке, и присвоение выявленному перечню предметов и поня­ тий соответствующих шифров.

Втехническом проекте осуществляется выбор техниче­ ских средств для оснащения ими всех ступеней системы. Эко­ номически обоснованные технические средства должны соот­ ветствовать инженерным требованиям. Их общий комплекс включает в свой состав: средства сбора и передачи исходной информации, способы хранения полученных данных; средства их обработки и устройства ввода, вывода и представления ин­ формации.

Вкачестве средств формирования и сбора исходных дан­ ных в зависимости от характера контролируемых процессов используются устройства их регистрации и первичной обра­ ботки (датчики, преобразователи непрерывных величин в ци­ фровые, коммутационные и обегающие устройства, регистра­ торы производства, фактурные и бухгалтерские машины, автоматические счетчики и другие устройства).

Ксредствам обработки информации относятся электронновычислительные машины и счетно-перфорационные устрой­ ства. В подавляющем большинстве случаев для обработки

информации и вычислительных работ используются ЭВМ. В сложных системах счетно-перфорационное оборудование иг­ рает соподчиненную и вспомогательную роль. При определении типа ЭВМ следует руководствоваться предварительными оцен­ ками размеров задач, сложностью математических методов их решения, объемами и периодичностью исходных данных, ха ­ рактеристиками пиковых нагрузок, частотой их смены и ряда других специальных требований.

Одновременно с этим выбранный тип электронно-вычисли­ тельной машины должен удовлетворять требованиям агрега-

Параметры и количества устройств ввода, сортировки и контроля информации также выбираются на основе предвари­ тельных оценок объемов входной информации. Рационально выбранные устройства вывода должны допускать выдачу вы ­

К техническим средствам представления информации от­ носятся устройства, осуществляющие регистрацию данных на каком-либо носителе информации, и устройства, обеспечиваю­ щие временное отображение информации (диспеи, графопо­ строители и т. д.). Выбранные типы устройств должны соот­ ветствовать своему назначению в части необходимого скородействия, надежности в работе, стоимости и удобства пользования ими.

При необходимости создания новых технических средств для оборудования АСУ в техническом проекте должны быть приведены технические требования на их разработку.

Расчет экономической эффективности от внедрения системы

и других факторах экономического эффекта, а также на рас­ чете затрат для создания и эксплуатации системы.

Принятие проектных решений должно осуществляться при непременном обеспечении управляемых процессов всеми видами ресурсов и с учетом их наиболее рационального ис­ пользования.

К техническому проекту должны быть приложены сле­ дующие материалы:

схема организационной структуры системы; перечень кустовых информационных центров для обслу­

живания группы локальных объектов; схема процесса сбора и обработки информации;

схема информационных потоков в увязке с организацион­ ной структурной системой;

характеристика входной и выходной информации; перечень шифров и кодов, используемых в системе; график загрузки технических средств обработки инфор­

мации; уточненный перечень технических средств.

Соответственным образом оформленный материал техни­ ческого проекта передается на рассмотрение и последующее его утверждение.

298

Рабочий проект

На стадии рабочего проектирования завершается форми­ рование структурных подсистем, происходит обеспечение каждого из них полным набором документов, содержащих все необходимые сведения о задачах и правилах функционирова­ ния соответствующих подразделений. В проекте уточняются полная стоимость создаваемой АСУ и ее эффективность. Вы­ даются также рекомендации по эксплуатации технических средств и системы в целом.

Рабочий проект рекомендуется разделить на следующие главы:

организационная структура системы; перечень задач, решаемых отдельными подсистемами, и

задач, связанных с функционированием всей системы; информационная база проектируемой системы; коды и шифры;

технические средства системы; математическое обеспечение системы;

перечень специальных условий для функционирования си­ стемы;

уточненный расчет экономической эффективности; строительная часть проекта; монтажная часть проекта;

схема и план организации внедрения системы.

В разделе «Организационная структура системы» дается перечень и описание подсистем и локально выделенных объ­ ектов и процессов. Вместе с этим уточняются их функции и взаимосвязи между ними. Здесь же должны быть изложены руководящие материалы, определяющие порядок, последова­ тельность и сроки сбора, обработки и выдачи информации как для функционирования подсистем, так и для системы в целом.

Окончательно принятая организационная структура си­ стемы должна быть иллюстрирована географическим разме­ щением ее объектов.

Во втором разделе приводится перечень задач по каждой из подсистем и системы в целом, с указанием их периодично­ сти и сроков решения. Каждая из задач должна быть уточ­ нена с точки зрения форм входной и выходной информации,

При использовании алгоритмического языка задачи фор­ мулируются в принятых для этого терминах и обозначениях.

Информационная база системы обеспечивается перечнем всех видов циркулирующей внутри системы информации, описанием порядка ее формирования, хранения, передачи и обновления. В этом же разделе дается схема расположения источников исходных данных и потребителей результирую­ щей информации, а также приводятся уточненные объемно-

вания и шифрования циркулирующей информации и приво­ дится перечень используемых при этом шифров и кодов.

диях проектирования. В рабочем проекте еще раз уточняются

выбранного оборудования и устройств в процессе функциони­ рования системы.

Для устройств, не выпускаемых промышленностью, раз­ рабатываются технические требования на их создание.

Задания на новые средства автоматизации должны быть согласованы с предполагаемым заводом-изготовителем.

На стадии рабочего проектирования разработанное ранее математическое обеспечение подвергается проверке и экспе­ риментальному опробованию. Машинные алгоритмы оформ­ ляются в виде соответствующих блок-схем с пронумерован­ ными блоками и детальным описанием их работы. Программы решения задач представляются в кодах выбранной электронновычислительной машины.

В разделе проекта о функционировании системы должен быть отображен порядок взаимодействия ее отдельных объ­ ектов и процессов, обеспечивающий работу всего управляе­ мого комплекса. Для этого должны быть разработаны инструкции о порядке формирования, передаче, приеме, хра­ нении и использовании всех видов информации. Графики взаимодействия отдельных элементов системы должны обес­ печивать четкую и ритмичную работу всего комплекса.

Рабочий проект должен содержать уточненный расчет эко­ номической эффективности, получаемый от внедрения си­ стемы. Расчет должен базироваться на результативных дан­ ных, получаемых в ходе оптимизации управляемых локаль­ ных процессов и работы системы в целом. Данные эти

300