Структура

Совокупность связей между элементами системы отражающих их взаимодействие, называют структурой.

У каждой подсистемы некоторого уровня существуют подчиненные ей подсистемы либо непосредственно, либо для подсистем, расположенных ниже по уровням иерархии, через промежуточные подсистемы. Аналогично можно выделить вышестоящие подсистемы, которым подчинена данная. Множество всех подсистем, вышестоящих и под­чиненных по отношению к данной, называют ее вертикалью. Все подсистемы, принадлежащие одной вертикали, называют соподчиненными.

Связи между подсистемами могут быть двух типов:

- между подсистемами одного и того же уровня — горизонтальные связи;

- между подсистемами разных уровней — вертикальные связи.

Для каждой системы связи со всеми подчиненными ей подсистемами и между последними являются внутренними, а все остальное связи — внешними.

Связи между системой и внешней средой, так же как и между элементами системы, носят направленный характер Связи, направленные внутрь системы, называют ее вводами, а направленные из системы во внешнюю среду — выходами.

Поскольку любую подсистему или элемент системы можно рассматривать как самостоятельную систему, входы и выходы существуют у каждой подсистемы или элемента системы. Любая связь между какими-либо двумя элементами является в соответствии с ее направленностью от одного элемента к другому выходом первого из них и в то же время входом второго. Каждая открытая система имеет, по крайней мере, один вход и один выход, которыми она связана с внешней средой.

Для каждой подсистемы n-го уровня важной частью внешней среды являются подсистемы, входящие в одну вертикаль с рассматриваемой, главным образом непосредственно с нею связанные, т. е подсистемы (n-1)-го, n-го и (n+1)-го уровня.

Структуризация системы

Прежде всего, надо локализовать границы системы и определить ее внешнюю среду, для чего необходимо определить набор всех элементов, в той или иной степени связанных с поставленной на предыдущем этапе задачей, и разделить их на два класса:

- исследуемая система;

- внешняя среда.

Такое деление зависит от поставленной задачи — при ее изме­нении меняются границы системы, внешняя среда, а иногда первоначальный набор элементов. Дальнейшая структуризация проводится раздельно для внешней среды и самой системы.

Во внешней среде локализуют в виде подсистем элементы, образующие вертикаль исследуемой системы: вышестоящие, подчиненные ей подсистемы, а также те подсистемы одного с нею уровня, которые подчиняются той же подсистеме (n+1)-го уровня, что и рассматриваемая. Оставшуюся часть внешней среды рассматри­вают либо в совокупности, либо проводят дальнейшую структуризацию в зависимости от характера поставленной задачи. В последнем случае выделяют во внешней среде ряд систем по принципу тесноты и независимости связей с исследуемой.

Структуризация самой системы заключается в разбиении ее на подсистемы в соответствии с поставленной задачей. Завершается этап структуризации определением всех существенных связей между нею и системами, выделенными во внешней среде. Тем самым для каждой из выделенных в процессе структуризации систем определяют ее входы и выходы.

Системы управления технологическими процессами

Высокий динамизм производственных процессов, возрастающие требования к повышению его эффективности привели к необходимости создания принципиально новой или коренного совершенствования сложившейся системы управления.

Современному этапу развития приборостроения, микроэлектроники, машиностроения ит.д. характерно:

- расширение функций и задач управления, усложнение объектов и законов управления.

Решение этих задач связано с переходом управления отдельными объектами к управлению технологическими процессами, от управления отдельными участками производства к управлению предприятиями и отраслями производства, т.е. переход к сложным многоцелевым системам управления;

- неопределенность свойств сложного объекта управления или процесса. Это обусловлено усложнением систем управления, влиянием внешней среды, взаимодействием отдельных подсистем управления, усложнением целей управления, критериев качеств и т.д.;

- широкое применение средств вычислительной техники. Для реализации алгоритмов и оценки качества управления, создания систем управления с ЭВМ, многопроцессорных систем управления, реализация диалога "человек – система управления", повышения эффективности проектирования и исследования систем управления и эффективности производственного процесса.

Функционально и конструктивно законченные средства, предназначенные для получения, обработки, использования информации с целью управления объектами и процессами, отображения состояния объекта, связи его с другими управляющими средствами называют электронными промышленными устройствами. Они в свою очередь являются подсистемами электронных систем управления более высокого уровня.

Структуру производственного процесса можно представить в виде совокупности типовых задач управления (см. рис. 1). Эта структура представляет собой многоуровневую распределенную систему, которая позволяет собирать и хранить всю необходимую в ходе технологического процесса информацию, а также обеспечивать синхронизацию работы всех подсистем.

Рисунок 1 – Основные типовые задачи управления производственным процессом

В данном курсе большое внимания будет уделяться проектированию электронных систем сбора и первичной обработки информации. Для электронных цифровых систем характерны высокая скорость измерения параметров, удобная форма представления информации, гибкий интерфейс, меньшая погрешность измерений.

Одна важнейших задач управления — регулирование состояния объектов. Это требует последовательности выполнения операций, основными из которых являются:

а) получение сведений о состоянии объекта или процесса;

б) получение извне командных воздействий, определяющих требуемое состояние объекта или процесса;

в) обработка полученных сигналов с целью наиболее эффективного приведения объекта или процесса в заданное состояние;

г) формирование управляющих воздействий, которые с помощью исполнительных органов изменяют режим работы объекта.

Часто приходится управлять не одним, а группой объектов, которые поочередно опрашиваются и для них формируются управляющие воздействия по индивидуальным алгоритмам.

Рисунок 2 – упрощенная схема переработки информации

Использование микроконтроллеров в изделиях электроники не только приводит к повышению технико-экономических показателей, но и позволяет сократить время на разработку изделий и делает их более гибкими, адаптивными.

Этапы:

1. Основание для разработки

2. Область применения

3. Основные определения

4. Назначение и цели разработки систем

- актуальность;

- назначение

- цель создания.

5. Архитектура и функциональные характеристики

- архитектура: среда и подсистемы.

- взаимодействие с другими системами;

- безопасность, мероприятия по безопасности.

6. Последовательность работы.