Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

разд.матерТТ / Кн-ПАС / Отключить рекламу

.doc
Скачиваний:
49
Добавлен:
13.05.2015
Размер:
7.31 Mб
Скачать

Отключить рекламу

Создать сайт бесплатно

 

 

Курс лекций

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

Введение

    Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов улучшения качества продукции, повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.

    Проектами наиболее сложных производств, особенно в черной металлургии, машиностроении, нефтепереработке, химии и нефтехимии, на объектах производства минеральных удобрений, энергетики и в других отраслях промышленности, предусматривается комплексная автоматизация ряда технологических процессов. Средства автоматизации применяются также на объектах жилищного строительства и социально-бытового назначения в системах кондиционирования воздуха, дымоудаления, энергоснабжения и т. п.

    Практически все проектные институты нашей страны занимаются разработкой проектов автоматизации.     За последнее время существенно изменилась система проектной документации для строительства (СПДС), многие нормы и стандарты устарели. Появились новые руководящие материалы в области проектирования, внедряются системы автоматизированного проектирования.

    Настоящий курс лекций содержит систематизированные и методически переработанные сведения и нормативные материалы, необходимые при разработке проектов автоматизации производственных процессов с учетом современных требований к проектной документации.

    Вопросы разработки проектов автоматизации технологических процессов рассматриваются в объеме требований, содержащихся в "Инструкции о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений" СНиП 1.02.01-85, СНиП 11-01-95 в ГОСТах систем ЕСКД, ЕСПД, ЕСТД,СПДС, а также в других нормативных документах.

    Наряду с нормативно-техническими требованиями и указаниями по проектированию систем автоматизации в курсе лекций изложены требования к содержанию и исполнению всей документации, входящей в состав проекта.

Темы

Тема 1. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ, СТРУКТУРА, ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ПОЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ (РД 50-680-88).

Тема 2. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ (ГОСТ 34.003 - 90).

Тема 3. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ПРОЕКТИРОВАНИИ И СОЗДАНИИ АСУ ТП.

Тема 4. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛННИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ.

Тема 5. СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОСТАВ ПРОЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (ГОСТ 2.106 - 96, ГОСТ 34.601 - 90).

Тема 6. ВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ.

Тема 7. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ.

Тема 8. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ.

Тема 9. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ.

Тема 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТРУБНЫХ ПРОВОДОК.

Тема 11. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ.

Тема 12. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АС.

Тема 13. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ.

Тема 14. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ДОКУМЕНТОВ, РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ ПРИ СОЗДАНИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ (РД 50 - 34.698 - 90).

Тема 15. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТАМИ.

Нормативные документы

ГОСТ 2.004-88

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНСТРУКТОРСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ НА ПЕЧАТАЮЩИХ И ГРАФИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ ВЫВОДА ЭВМ

ГОСТ 2.101-68

ВИДЫ ИЗДЕЛИЙ

ГОСТ 2.102-68

ВИДЫ И КОМПЛЕКТНОСТЬ КОНСТРУКТОРСКИХ ДОКУМЕНТОВ

ГОСТ 2.103-68

СТАДИИ РАЗРАБОТКИ

ГОСТ 2.104-68

ОСНОВНЫЕ НАДПИСИ

ГОСТ 2.105-95

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕКСТОВЫМ ДОКУМЕНТАМ

ГОСТ 2.106-96

ТЕКСТОВЫЕ ДОКУМЕНТЫ

ГОСТ 2.111-68

НОРМОКОНТРОЛЬ

ГОСТ 2.701-84

СХЕМЫ. ВИДЫ И ТИПЫ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

ГОСТ 2.702-75

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ

ГОСТ 2.710-81

ОБОЗНАЧЕНИЯ БУКВЕННО-ЦИФРОВЫЕ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМАХ

ГОСТ 6.10.4-84

ПРИДАНИЕ ЮРИДИЧЕСКОЙ СИЛЫ ДОКУМЕНТАМ НА МАШИННОМ НОСИТЕЛЕ И МАШИНОГРАММЕ, СОЗДАВАЕМЫМ СРЕДСТВАМИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ГОСТ 15.001-88

ПРОДУКЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО- ТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

ГОСТ 19.001-77

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ГОСТ 19.004-78

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГОСТ 19.101-77

ВИДЫ ПРОГРАММ И ПРОГРАММНЫХ ДОКУМЕНТОВ

ГОСТ 19.102-77

СТАДИИ РАЗРАБОТКИ

ГОСТ 19.103-77

ОБОЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММ И ПРОГРАММНЫХ ДОКУМЕНТОВ

ГОСТ 19.104-78

ОСНОВНЫЕ НАДПИСИ

ГОСТ 19.105-78

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНЫМ ДОКУМЕНТАМ

ГОСТ 19.106-78

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНЫМ ДОКУМЕНТАМ, ВЫПОЛНЕННЫМ ПЕЧАТНЫМ СПОСОБОМ

ГОСТ 19.201-78

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ

ГОСТ 19.202-78

СПЕЦИФИКАЦИЯ, ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ

ГОСТ 19.301-79

ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ

ГОСТ 19.401-78

ТЕКСТ ПРОГРАММЫ. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ

ГОСТ 19.402-78

ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

ГОСТ 19.403-79

ВЕДОМОСТЬ ДЕРЖАТЕЛЕЙ ПОДЛИННИКОВ

ГОСТ 19.404-79

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ

ГОСТ 19.506-79

ОПИСАНИЕ ЯЗЫКА. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ

ГОСТ 19.603-78

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВНЕСЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ

ГОСТ 19.701-90

СХЕМЫ АЛГОРИТМОВ, ПРОГРАММ. ДАННЫХ И СИСТЕМ

ГОСТ 21.101-97

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТНОЙ И РАБОЧЕЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

ГОСТ 21.110-95

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ СПЕЦИФИКАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ, ИЗДЕЛИЙ И МАТЕРИАЛОВ

ГОСТ 21.113-88

ОБОЗНАЧЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТОЧНОСТИ

ГОСТ 21.404-85

ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ В СХЕМАХ

ГОСТ 21.408-93

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОЧЕЙ ДОКУМЕНТАЦИИ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ГОСТ 21.614-88

ИЗОБРАЖЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ПРОВОДОК НА ПЛАНАХ

ГОСТ 24.301-80

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ТЕКСТОВЫХ ДОКУМЕНТОВ

ГОСТ 24.302-80

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ СХЕМ

ГОСТ 24.303-80

ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

ГОСТ 24.304-82

ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЧЕРТЕЖЕЙ

ГОСТ 34.003-90

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГОСТ 34.201-89

ВИДЫ, КОМПЛЕКТНОСТЬ И ОБОЗНАЧЕНИЕ ДОКУМЕНТОВ ПРИ СОЗДАНИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

ГОСТ 34.601-90

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ. СТАДИИ СОЗДАНИЯ.

ГОСТ 34.602-89

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

ГОСТ Р15.201-2000

ПРОДУКЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

РД 50-43.698-90

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ДОКУМЕНТОВ

РД 50-680-88

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

РД 50-682-89

КОМПЛЕКС СТАНДАРТОВ И РУКОВОДЯЩИХ ДОКУМЕНТОВ НА АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

СНиП 11.01-95

ИНСТРУКЦИЯ О ПОРЯДКЕ РАЗРАБОТКИ, СОГЛАСОВАНИЯ, УТВЕРЖДЕНИЯ И СОСТАВЕ ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА СТРОИТЕЛЬСТВО ПРЕДПРИЯТИЙ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

 

Вверх

 

 

Отключить рекламу

Создать сайт бесплатно

 

 

Тема

1

 

НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ, СТРУКТУРА, ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ПОЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ (РД 50-680-88)

1. Назначение автоматизированных систем

1.1. АС представляет собой организационно-техническую систему, обеспечивающую выработку решений на основе автоматизации информационных процессов в различных сферах деятельности (управление, проектирование, производство и т.д.) или их сочетаниях.

 

1.2. В зависимости от сферы автоматизируемой деятельности АС разделяют на:

  • автоматизированные система управления (ОАСУ, АСУП, АСУТП, АСУ ГПС и др.);

  • системы автоматизированного проектирования (САПР);

  • автоматизированные системы научных исследований (АСНИ);

  • АС обработки и передачи информации (АСОИ);

  • автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП);

  • автоматизированные системы контроля и испытаний (АСК);

  • системы, автоматизирующие сочетания различных видов деятельности.

1.3. АС реализуют информационную технологию в виде определенной последовательности информационно связанных функций, задач или процедур, выполняемых в автоматизированном (интерактивном) или автоматическом режимах.

1.4. Целесообразность создания и внедрения АС определяется социальным, научно-техническим и другими полезными эффектами, получаемыми в результате автоматизации.

 

2. Состав и виды структур автоматизированных систем

2.1. В процессе функционирования АС представляет собой совокупность:

  • комплекса средств автоматизации (КСА);

  • организационно-методических и технических документов;

  • специалистов, использующих их в процессе своей профессиональной деятельности.

2.2. В процессе проектирования АС (ее частей) разрабатывают, в общем случае, следующие виды обеспечений: техническое, программное, информационное, организационно-методическое, метрологическое, правовое, математическое, лингвистическое, эргономическое.

2.2.1. Комплекс средств автоматизации автоматизированной системы (КСА) - совокупность взаимосогласованных компонентов и комплексов программного, технического и информационного обеспечений, разрабатываемая, изготовляемая и поставляемая как продукция производственно-технического назначения.

2.2.2. Программное обеспечение автоматизированной системы - совокупность программ на носителях информации с программной документацией по ГОСТ 19.101-77.

2.2.3. Техническое обеспечение автоматизированной системы - совокупность средств реализации управляющих воздействий, средств получения, ввода, подготовки, преобразования, обработки, хранения, регистрации, вывода, отображения, использования и передачи данных с конструкторской документацией по ГОСТ 2.102-68 и эксплуатационной документацией по ГОСТ 2.601.

2.2.4. Информационное обеспечение автоматизированной системы - совокупность системно-ориентированных данных, описывающих принятый в системе словарь базовых описаний (классификаторы, типовые модели, элементы автоматизации, форматы документации и т. д.), и актуализируемых данных о состоянии информационной модели объекта автоматизации (объекта управления, объекта проектирования) на всех этапах его жизненного цикла.

2.2.5. Организационно-методическое обеспечение автоматизированной системы - совокупность документов, определяющих: организационную структуру объекта и системы автоматизации, необходимых для выполнения конкретных автоматизируемых функций; деятельность в условиях функционирования системы, а также формы представления результатов деятельности.

2.2.6. Правовое обеспечение автоматизированной системы - совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании автоматизированной системы, и юридический статус результатов ее функционирования.

2.2.7. Математическое обеспечение автоматизированной системы - совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при функционировании системы.

2.2.8. Лингвистическое обеспечение автоматизированной системы - совокупность языковых средств для формализации естественного языка, построения и сочетания информационных единиц, используемых в АС при функционирование системы для общения с КСА.

2.2.9. Эргономическое обеспечение автоматизированной системы - совокупность взаимосвязанных требований, направленных на согласование психологических, психофизиологических, антропометрических, физиологических характеристик и возможностей человека-оператора, технических характеристик КСА, параметров рабочей среды на рабочем месте.

2.3. Проектные решения по программному, техническому и информационному обеспечениям реализуют как изделия в виде взаимоувязанной совокупности компонент и комплексов, входящих в состав АС (их частей) с необходимой документацией.

2.4. Проектные решения по остальным видам обеспечений входят в состав АС (их частей) в качестве организационно-методических и эксплуатационных документов или реализуют в компонентах программного, технического или информационного обеспечений.

Проектные решения математического обеспечения реализуют, как правило, через программное или, в отдельных случаях, техническое обеспечение, а лингвистическое обеспечение представляют и реализуют в информационном или программном обеспечении.

2.5. Внутреннее строение систем характеризуют при помощи структур, описывающих устойчивые связи между их элементами. При описании АС используют следующие виды структур, отличающиеся типами элементов и связей между ними:

  • функциональные (элементы - функции, задачи, процедуры; связи - информационные);

  • технические (элементы - устройства, компоненты и комплексы; связи - линии и каналы связи);

  • организационные (элементы - коллективы людей и отдельные исполнители; связи - информационные, соподчинения и взаимодействия);

  • документальные (элементы - неделимые составные части и документы АС; связи - взаимодействия, входимости и соподчинения);

  • алгоритмические (элементы - алгоритмы; связи - информационные);

  • программные (элементы - программные модули и изделия; связи - управляющие);

  • информационные (элементы - формы существования и представления информации в системе; связи - операции преобразования информации в системе).

 

3. Принципы создания автоматизированных систем

3.1. АС создают в соответствии с техническим заданием, являющимся основным исходным документом, на основании которого проводят создание АС и приемку ее заказчиком.

3.2. При создании АС необходимо руководствоваться принципами системности, развития (открытости), совместимости, стандартизации (унификации) и эффективности.

3.2.1. Принцип системности заключается в том, что при декомпозиции должны быть установлены такие связи между структурными элементами системы, которые обеспечивают цельность АС и ее взаимодействие с другими системами.

3.2.2. Принцип развития (открытости) заключается в том, что исходя из перспектив развития объекта автоматизации, АС должна создаваться с учетом возможности пополнения и обновления функций и состава АС без нарушения ее функционирования.

3.2.3. Принцип совместимости заключается в том, что при создании систем должны быть реализованы информационные интерфейсы, благодаря которым она может взаимодействовать с другими системами в соответствии с установленными правилами.

3.2.4. Принцип стандартизации (унификации) заключается в том, что при создании систем должны быть рационально применены типовые, унифицированные и стандартизованные элементы, проектные решения, пакеты прикладных программ, комплексы, компоненты.

3.2.5. Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и целевыми эффектами, включая конечные результаты, получаемые в результате автоматизации.

3.3. При создании (модернизации) объектов автоматизации должно быть предусмотрено проведение работ по созданию (модернизации) АС.

 

4. Основные рекомендуемые положения по созданию и функционированию автоматизированных систем

1. Создание АС осуществляют в плановом порядке в соответствии с действующими положениями и нормативными актами.

1.1. Для вновь строящихся, реконструируемых, расширяющихся, технически перевооружаемых и других объектов автоматизации, для которых предусматриваются работы по капитальному строительству, создание АС включают а планы и проекты по этому виду работ.

1.2. Работы по созданию АС на действующих объектах, как правило, выполняют на основании договоров.

2. Планирование и разработку АС осуществляют аналогично правилам, установленным для продукции единичного производства.

3. Техническое задание на создание АС является основным документом, определяющим порядок создания и требования к АС. Разработку АС и ее приемку при вводе в действие проводят в соответствии с ТЗ.

4. Создание АС осуществляют специализированные научно-исследовательские, проектные и конструкторские организации (далее - разработчик) в соответствии с техническим заданием (ТЗ), выдаваемым заказчиком. Возможно, создание АС непосредственно заказчиком при условии создания специализированного подразделения.

5. При создании АС следует обращать внимание на:

  • интеграцию экономических и информационных процессов, технических, программных и организационно-методических средств;

  • развитие системного и программно-целевого подхода в планировании, автоматизации работы объекта, в процессах получения и обработки информации на объекте автоматизации;

  • углубление взаимодействия человека и вычислительной техники на основе диалоговых методов и средств, автоматизированных рабочих мест и интеллектуальных терминалов;

  • построение сетей ЭВМ на базе неоднородных вычислительных средств;

  • индустриализацию процессов создания АС, развитие САПР и тиражирования типовых элементов АС;

  • построение информационного фонда в виде распределенной по объектам и уровням иерархии автоматизированной базы данных;

  • минимизацию документооборота, замену его передачей текущей информации по каналам связи и представление ее на устройствах отображения;

  • максимальную автоматизацию формирования первичных исходных сведений;

  • создание гибких систем управления, способных адаптироваться к изменяющимся условиям производства.

6. Создание АС требует, как правило изменения (совершенствования) организационной структуры объекта автоматизации. Принципы совершенствования структуры включают следующие основные положения:

  • выделение структурных звеньев на каждом организационном уровне должно осуществляться так, чтобы каждое звено работало на достижение определенной совокупности целей; требуемая при этом интеграция всех видов деятельности достигается созданием специализированных подразделений, полностью отвечающих за выполнение определенной группы функций;

  • организационная структура должна базироваться на интегрированных информационных потоках; потоки между звеньями должны быть сведены до минимума и идти кратчайшими маршрутами;

  • достижение единства организации процессов планирования, учета, анализа, регулирования, т. е. обеспечения координации и синхронизации действия всех служб и исполнителей должно быть получено за счет усиления непосредственного контакта с вычислительным комплексом.

7. АС, как правило, создают проектным путем с последующей комплектацией изделиями серийного и единичного производства и проведением строительных, монтажных, наладочных и пусковых работ, необходимых для ввода в действие комплекса средств автоматизации.

8. Комплекс средств автоматизации (КСА) автоматизированной системы представляет собой совокупность взаимосогласованных программно-технических (ПТК). Программно-методических комплексов (ПМК) и компонент программного, технического и информационного обеспечений, изготовляемых и поставляемых с необходимой эксплуатационной документацией, как продукция производственно-технического назначения

9. Необходимые ограничения на состав и компоненты видов обеспечений накладывают исходя из целей и задач конкретной АС.

10. Создание и эффективное функционирование автоматизированных систем в организациях, предприятиях и других объектах автоматизации требует специальной подготовки пользователей и обслуживающего персонала системы.

11. Функционирование подсистем и комплексов АС обеспечивается совокупностью организационно-методических документов, рассматриваемых в процессе создания как компоненты правового, методического, лингвистического, математического, организационного и других видов обеспечении.

12. Совместное функционирование и взаимодействие различных систем и комплексов автоматизации производства должно осуществляться на базе локальных сетей ЭВМ. Спецификации и соглашения, принятые для локальных сетей ЭВМ обязательны для обеспечения совместимости систем, комплексов и компонентов.

13. На объекте, на котором функционируют АС различных видов, следует осуществлять постепенное объединение их на основе единого банка данных. Автоматизированные системы, функционирующие на одном объекте, должны обладать способностью к интеграции и необходимой совместимостью, позволяющей осуществлять обмен информацией между ними.

14. Развитие АС представляет собой процесс расширения состава функций АС, базирующийся на результатах анализа функционирования АС и направленный на повышение эффективности выполнения автоматизированной деятельности.

 

Развитие АС, осуществляемое путем доработки программных и (или) технических средств, проводит организация-разработчик по заданию заказчика или сам заказчик, развитие АС, осуществляемое путем настройки имеющихся средств, проводит персонал АС.

 

Вверх

Меню

Тема 2

 

 

Отключить рекламу

Создать сайт бесплатно

 

 

Тема

2

 

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ (ГОСТ 34.003 - 90)

 

Настоящий стандарт (ГОСТ 34.003 - 90) устанавливает термины и определения основных понятий в области автоматизированных систем (АС) и распространяется на АС, используемые в различных сферах деятельности (управление, исследования, проектирование и т.п., включая их сочетание), содержанием которых является переработка информации.

Настоящий стандарт не распространяется на системы, предназначенные для обработки (изготовления, сборки, транспортирования) любых изделий, материалов или энергии.

Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы по автоматизированным системам, входящих в сферу работ по стандартизации и использующих результаты этих работ, и рекомендуются для применения в научно-технической, справочной и учебной литературе.

Настоящий стандарт должен применяться совместно с ГОСТ 15971 и ГОСТ 16504.

 

1. Автоматизированные системы. Общие понятия

1.1 автоматизированная система; AC: Система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций.

 

Примечания:

  • В зависимости от вида деятельности выделяют, например, следующие виды АС: автоматизированные системы управления (АСУ), системы автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) и др.

  • В зависимости от вида управляемого объекта (процесса) АСУ делят, например, на АСУ технологическими процессами (АСУТП), АСУ предприятиями (АСУП) и т.д.

1.2 интегрированная автоматизированная система; ИАС: Совокупность двух или более взаимоувязанных АС, в которой функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту совокупность можно рассматривать как единую АС.

1.3 функция автоматизированной системы; функция АС: Совокупность действий АС, направленная на достижение определенной цели.

1.4 задача автоматизированной системы; задача АС: Функция или часть функции АС, представляющая собой формализованную совокупность автоматических действий, выполнение которых приводит к результату заданного вида.

1.5 алгоритм функционирования автоматизированной системы; алгоритм функционирования АС: Алгоритм, задающий условия и последовательность действий компонентов автоматизированной системы при выполнении ею своих функций.

1.6 научно-технический уровень автоматизированной системы; НТУ АС: Показатель или совокупность показателей, характеризующая степень соответствия технических и экономических характеристик АС современным достижениям науки и техники.

 

2. Основные компоненты автоматизированных систем

2.1 пользователь автоматизированной системы; пользователь АС: Лицо, участвующее в функционировании АС или использующее результаты ее функционирования.

2.2 эксплуатационный персонал автоматизированной системы; эксплуатационный персонал AC.

2.3 организационное обеспечение автоматизированной системы; организационное обеспечение АС: Совокупность документов, устанавливающих организационную структуру, права и обязанности пользователей и эксплуатационного персонала АС в условиях функционирования, проверки и обеспечения работоспособности АС.

2.4 методическое обеспечение автоматизированной системы; методическое обеспечение АС: Совокупность документов, описывающих технологию функционирования АС, методы выбора и применения пользователями технологических приемов для получения конкретных результатов при функционировании АС.

2.5 техническое обеспечение автоматизированной системы; техническое обеспечение АС: Совокупность всех технических средств, используемых при функционировании АС.

2.6 математическое обеспечение автоматизированной системы; математическое обеспечение АС: Совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, примененных в АС.

2.7 программное обеспечение автоматизированной системы; программное обеспечение АС: Совокупность программ на носителях данных и программных документов, предназначенная для отладки, функционирования и проверки работоспособности АС.

2.8 информационное обеспечение автоматизированной системы; информационное обеспечение АС: Совокупность форм документов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, применяемой в АС при ее функционировании.

2.9 лингвистическое обеспечение автоматизированной системы; лингвистическое обеспечение АС: Совокупность средств и правил для формализации естественного языка, используемых при общении пользователей и эксплуатационного персонала АС с комплексом средств автоматизации при функционировании АС.

2.10 правовое обеспечение автоматизированной системы; правовое обеспечение АС: Совокупность правовых норм, регламентирующих правовые отношения при функционировании АС и юридический статус результатов ее функционирования.

Примечание.

Правовое обеспечение реализуют в организационном обеспечении АС.

2.11 эргономическое обеспечение автоматизированной системы; эргономическое обеспечение АС: Совокупность реализованных решений в АС по согласованию психологических, психофизиологических, антропометрических, физиологических характеристик и возможностей пользователей АС с техническими характеристиками комплекса средств автоматизации АС и параметрами рабочей среды на рабочих местах персонала АС.

2.12 комплекс средств автоматизации автоматизированной системы; КСА AC: Совокупность всех компонентов АС, за исключением людей.

2.13 компонент автоматизированной системы; компонент АС: Часть АС, выделенная по определенному признаку или совокупности признаков и рассматриваемая как единое целое.

2.14 комплектующее изделие в автоматизированной системе; комплектующее изделие АС: Изделие или единица научно-технической продукции, применяемое как составная часть АС в соответствии с техническими условиями или техническим заданием на него.

2.15 программное изделие в автоматизированной системе; программное изделие АС: Программное средство, изготовленное, прошедшее испытания установленного вида и поставляемое как продукция производственно-технического назначения для применения в АС.

2.16 информационное средство. Комплекс упорядоченной относительно постоянной информации на носителе данных, описывающей параметры и характеристики заданной области применения, и соответствующей документации, предназначенный для поставки пользователю.

Примечание.

Документация информационного средства может поставляться на носителе данных.

2.17 информационное изделие в автоматизированной системе; информационное изделие в АС: Информационное средство, изготовленное, прошедшее испытания установленного вида и поставляемое как продукция производственно-технического назначения для применения в АС.

2.18 программно-технический комплекс автоматизированной системы; ПТК АС: Продукция, представляющая собой совокупность средств вычислительной техники, программного обеспечения и средств создания и заполнения машинной информационной базы при вводе системы в действие достаточных для выполнения одной или более задач АС.

2.19 информационная база автоматизированной системы; информационная база АС: Совокупность упорядоченной информации, используемой при функционировании АС.

2.20 внемашинная информационная база автоматизированной системы; внемашинная информационная база АС: Часть информационной базы АС, представляющей собой совокупность документов, предназначенных для непосредственного восприятия человеком без применения средств вычислительной техники.

2.21 машинная информационная база автоматизированной системы; машинная информационная база АС: Часть информационной базы АС, представляющая собой совокупность используемой в АС информации на носителях данных.

2.22 автоматизированное рабочее место; АРМ: Программно-технический комплекс АС, предназначенный для автоматизации деятельности определенного вида.

Примечание.

Видами АРМ, например, являются АРМ оператора-технолога, АРМ инженера, АРМ проектировщика, АРМ бухгалтера и др.

 

3. Свойства и показатели автоматизированных систем

3.1 эффективность автоматизированной системы; эффективность АС: Свойство АС, характеризуемое степенью достижения целей, поставленных при ее создании.

Примечание.

К видам эффективности АС, например, относят экономическую, техническую, социальную и др.

3.2 показатель эффективности автоматизированной системы; показатель эффективности АС: Мера или характеристика для оценки эффективности АС.

3.3 совместимость автоматизированных систем; совместимость АС: Комплексное свойство двух или более АС, характеризуемое их способностью взаимодействовать при функционировании.

Примечание.

Совместимость АС включает техническую, программную, информационную, организационную, лингвистическую и, при необходимости, метрологическую совместимость.

3.4 техническая совместимость автоматизированных систем; техническая совместимость АС: Частная совместимость АС, характеризуемая возможностью взаимодействия технических средств этих систем.

3.5 программная совместимость автоматизированных систем; программная совместимость АС: Частная совместимость АС, характеризуемая возможностью работы программ одной системы в другой и обмена программами, необходимыми при взаимодействии АС.

3.6 информационная совместимость автоматизированных систем; информационная совместимость АС: Частная совместимость АС, характеризуемая возможностью использования в них одних и тех же данных и обмена данными между ними.

3.7 организационная совместимость автоматизированных систем; организационная совместимость АС: Частная совместимость АС, характеризуемая согласованностью правил действия их персонала, регламентирующих взаимодействие этих АС.

3.8 лингвистическая совместимость автоматизированных систем; лингвистическая. совместимость АС: Частная совместимость АС, характеризуемая возможностью использования одних и тех же языковых средств общения персонала с комплексом средств автоматизации этих АС.

3.9 метрологическая совместимость автоматизированных систем; метрологическая совместимость АС: Частная совместимость АС, характеризуемая тем, что точность результатов измерений, полученных в одной АС, позволяет использовать их в другой.

3.10 адаптивность автоматизированной системы; адаптивность АС: Способность АС изменяться для сохранения своих эксплуатационных показателей в заданных пределах при изменениях внешней среды.

3.11 надежность автоматизированной системы; надежность АС: Комплексное свойство АС сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность АС выполнять свои функции в заданных режимах и условиях эксплуатации.

Примечание.

Надежность АС включает свойства безотказности и ремонтопригодности AC, a в некоторых случаях и долговечности технических средств АС.

3.12 живучесть автоматизированной системы; живучесть АС: Свойство AC, характеризуемое способностью выполнять установленный объем функций в условиях воздействий внешней среды и отказов компонентов системы в заданных пределах

3.13 помехоустойчивость автоматизированной системы; помехоустойчивость AC: Свойство АС, характеризуемое способностью выполнять свои функции в условиях воздействия помех, в частности от электромагнитных полей.

 

4. Создание и функционирование автоматизированных систем

4.1 жизненный цикл автоматизированной системы; жизненный цикл АС: Совокупность взаимосвязанных процессов создания и последовательного изменения состояния АС от формирования исходных требований к ней до окончания эксплуатации и утилизации комплекса средств автоматизации АС.

4.2 процесс создания автоматизированной системы; процесс создания АС: Совокупность работ от формирования исходных требований к системе до ввода в действие.

4.3 стадия создания автоматизированной системы; стадия создания АС: Одна из частей процесса создания АС, установленная нормативными документами и заканчивающаяся выпуском документации на АС, содержащей описание полной, в рамках заданных требований, модели АС на заданном для данной стадии уровне, или изготовлением несерийных компонентов АС, или приемкой АС в промышленную эксплуатацию.

4.4 этап создания автоматизированной системы; этап создания АС: Часть стадии создания АС, выделенная по соображениям единства характера работ и (или) завершающего результата или специализации исполнителей.

4.5 очередь автоматизированной системы; очередь АС: Часть АС, для которой в техническом задании на создание АС в целом установлены отдельные сроки ввода и набор реализуемых функций.

4.6 развитие автоматизированной системы; развитие АС: Целенаправленное улучшение характеристик или расширение функций АС.

4.7 сопровождение автоматизированной системы; сопровождение АС: Деятельность по оказанию услуг, необходимых для обеспечения устойчивого функционирования или развития АС.

4.8 взаимодействие автоматизированных систем; взаимодействие АС: Обмен данными, командами и сигналами между функционирующими АС.

4.9 сообщение автоматизированной системы; сообщение АС: Сведения в виде законченного блока данных, передаваемые при функционировании АС.

4.10 унифицированная процедура в автоматизированной системе; унифицированная процедура АС: Общая часть различных автоматизированных функций или задач, представляющая собой формализованную совокупность их одинаковых действий.

4.11 диалоговый режим выполнения функции автоматизированной системы; диалоговый режим выполнения функции АС: Режим выполнения функции АС, при котором человек управляет решением задачи, изменяя ее условия и (или) порядок функционирования АС на основе оценки информации, представляемой ему техническими средствами АС.

4.12 неавтоматизированный режим выполнения функции автоматизированной системы; неавтоматизированный режим выполнения функции АС: Режим выполнения функции АС, при котором она выполняется только человеком.

 

5. Документация на автоматизированную систему

5.1 документация на автоматизированную систему; документация на АС: Комплект взаимоувязанных документов, полностью определяющих технические требования к АС, проектные и организационные решения по созданию и функционированию АС.

5.2 приемочная документация на автоматизированную систему; приемочная документация на АС: Документация, фиксирующая сведения, подтверждающие готовность АС к приемке ее в эксплуатацию, соответствие АС требованиям нормативных документов.

5.3 техническое задание на автоматизированную систему; ТЗ на АС: Документ, оформленный в установленном порядке и определяющий цели создания АС, требования к АС и основные исходные данные, необходимые для ее разработки, а также план - график создания АС.

5.4 технический проект автоматизированной системы; технический проект AC: Комплект проектных документов на АС, разрабатываемый на стадии «технический проект» утвержденный в установленном порядке, содержащий основные проектные решения по системе в целом, ее функциям и всем видам обеспечения АС и достаточный для разработки рабочей документации на АС.

5.5 рабочая документация на автоматизированную систему; рабочая документация на АС: Комплект проектных документов на АС, разрабатываемый на стадии «Рабочая документация», содержащий взаимоувязанные решения по системе в целом, ее функциям, всем видам обеспечения АС, достаточные для комплектации, монтажа, наладки и функционирования АС, ее проверки и обеспечения работоспособности.

5.6 эксплуатационная документация на автоматизированную систему; эксплуатационная документация на АС: Часть рабочей документации на АС, предназначенная для использования при эксплуатации системы, определяющая правила действия персонала и пользователей системы при ее функционировании, проверке и обеспечении ее работоспособности.

5.7 технорабочий проект автоматизированной системы; технорабочий проект АС: Комплект проектных документов АС, утвержденный в установленном порядке и содержащий решения в объеме технического проекта и рабочей документации на АС.

 

6. Элементы технического, программного и информационного обеспечения автоматизированной системы

6.1 устройство связи с объектом; УСО: Устройство, предназначенное для ввода сигналов с объекта в АС и вывода сигналов на объект.

6.2 общее программное обеспечение автоматизированной системы; ОПО AC: Часть программного обеспечения АС, представляющая собой совокупность программных средств, разработанных вне связи с созданием данной АС.

Примечание.

Обычно ОПО АС представляет собой совокупность программ общего назначения, предназначенных для организации вычислительного процесса и решения часто встречающихся задач обработки информации.

6.3 специальное программное обеспечение автоматизированной системы; СПО АС: Часть программного АС, представляющая собой совокупность программ, разработанных при создании данной АС.

6.4 входная информация автоматизированной системы; входная информация AC: Информация, поступающая в АС в виде документов, сообщений, данных, сигналов, необходимая для выполнения функций АС.

6.5 выходная информация автоматизированной системы; выходная информация АС: Информация, получаемая в результате выполнения функций АС и выдаваемая на объект ее деятельности, пользователю или в другие системы.

6.6 оперативная информация автоматизированной системы; оперативная информация АС: Информация, отражающая на данный момент времени состояние объекта, на который направлена деятельность АС.

6.7 нормативно-справочная информация автоматизированной системы; нормативно - справочная информация АС: Информация, заимствованная из нормативных документов и справочников и используемая при функционировании АС.

 

7. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Основные понятия

7.1 технологический объект управления; ТОУ: Объект управления, включающий технологическое оборудование и реализуемый в нем технологический процесс.

7.2 система локальной автоматики: Система устройств автоматики, автономно реализующая АС управления технологическим процессом функцию управления технологическим объектом управления или его частью, либо функцию контроля за ТОУ или его частью.

7.3 управляющая функция автоматизированной системы управления технологическим процессом; управляющая функция АСУТП: Функция АСУ технологическим процессом, включающая получение информации о состоянии технологического объекта управления, оценку информации, выбор управляющих воздействий и их реализацию.

7.4 информационная функция автоматизированной системы управления технологическим процессом; информационная функция АСУТП: Функция АСУ технологическим процессом, включающая получение информации, обработку и передачу информации персоналу АСУТП или во вне системы о состоянии технологического объекта управления или внешней среды.

7.5 вспомогательная функция автоматизированной системы управления технологическим процессом; вспомогательная функция АСУТП: Функция АСУ технологическим процессом, включающая сбор и обработку данных о состоянии АСУТП и либо представление этой информации персоналу системы или осуществление управляющих воздействий на соответствующие технические и/или программные средства АСУТП.

7.6 непрерывно выполняемая функция автоматизированной системы управления технологическим процессом; непрерывная функция АСУТП: Функция АСУ технологическим процессом, у которой в любой момент времени функционирования есть результат ее выполнения.

7.7 дискретно выполняемая функция автоматизированной системы управления технологическим процессом; дискретная функция АСУТП: Функция АСУ технологическим процессом, выполняемая по запросу или временному регламенту.

7.8 простая функция автоматизированной системы управления технологическим процессом; простая функция АСУТП: Функция АСУ технологическим процессом, не разложимая на другие функции системы.

7.9 составная функция автоматизированной системы управления технологическим процессом; составная функция АСУТП: Совокупность двух или более простых функций АС управления технологическим процессом.

Примечания:

  • Простые функции объединяются по общности цели, роли в процессе управления, используемой информации и другим признакам.

  • Совокупность всех функций АСУТП можно рассматривать как одну составную функцию.

 

8. Системы автоматизированного проектирования. Основные понятия

8.1 задание на проектирование в САПР: Первичное описание объекта проектирования в заданной форме.

8.2 проектное решение в САПР: Описание в заданной форме объекта проектирования или его части, необходимое и достаточное для определения дальнейшего направления проектирования.

8.3 типовое проектное решение в САПР: Проектное решение, предназначенное для повторного использования при проектировании.

8.4 результат проектирования в САПР: Проектное решение (совокупность проектных решений), удовлетворяющее заданным требованиям, необходимое для создания объекта проектирования.

8.5 проектный документ в САПР: Документ, выполненный по заданной форме, в котором представлено одно или несколько проектных решений

8.6 алгоритм проектирования в САПР: Совокупность предписаний, необходимых для выполнения проектирования.

8.7 язык проектирования в САПР: Язык, используемый в системе автоматизированного проектирования и предназначенный для представления и преобразования описаний при проектировании.

8.8 программно-методический комплекс системы автоматизированного проектирования; ПМК САПР: Взаимосвязанная совокупность компонентов программного, информационного и методического обеспечения системы автоматизированного проектирования, включая, при необходимости, компоненты математического и лингвистического обеспечения, необходимая для получения законченного проектного решения по объекту проектирования или выполнения унифицированной процедуры.

 

9. Общетехнические термины и пояснения, применяемые в области автоматизированных систем

9.1 Система; Совокупность элементов, объединенная связями между ними и обладающая определенной целостностью.

9.2 Автоматизированный процесс;Процесс, осуществляемый при совместном участии человека и средств автоматизации.

9.3 Автоматический процесс; Процесс, осуществляемый без участия человека.

9.4 Информационная технология; Приемы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций сбора, хранения, обработки, передачи и использования данных.

9.5 Цель деятельности; Желаемый результат процесса деятельности.

9.6 Критерий эффективности деятельности; Соотношение, характеризующее степень достижения цели деятельности и принимающее различные числовые значения в зависимости от используемых воздействий на объект деятельности или конкретных результатов деятельности.

9.7 Объект деятельности; Объект (процесс), состояние которого определяется поступающими на него воздействиями человека (коллектива) и, возможно, внешней среды.

9.8 Алгоритм; Конечный набор предписаний для получения решения задачи посредством конечного количества операций.

9.9 Информационная модель; Модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путем подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта.

9.10 Управление; Совокупность целенаправленных действий, включающая оценку ситуации и состояния объекта управления, выбор управляющих воздействий и их реализацию.

9.11 Автоматизированный производственный комплекс; Автоматизированный комплекс, согласованно осуществляющий автоматизированную подготовку производства, само производство и управление им.

 

 

Вверх

Тема 1

Меню

Тема 3

 

 

Создать сайт бесплатно

 

 

Тема

3

 

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ПРОЕКТИРОВАНИИ И СОЗДАНИИ АСУ ТП

Введение

Проектирование автоматизированных систем - это создание графических, текстовых, программных и других документов, достаточных для создания и эксплуатации проектируемой АС и оформленных на бумажных и электронных носителях.

В перечисленных документах проектирование АС должно быть выполнено с соблюдением соответствующих требований, норм и правил как к самой АС, так и к документам, отражающим проектное решение.

Подлежащая проектированию автоматизированная система обычно не является некой изолированной, а представляет собой часть более сложной системы. Проектное решение, касающееся разрабатываемой автоматизированной системы, должно быть оптимальным для всей системы в целом, а не только для разрабатываемой, что и обеспечивается, так называемым, системным подходом к проектированию АС.

Рассмотрим методологию системного подхода к проектированию применительно к АСУТП - автоматизированным системам управления технологическими процессами.

Процессы проектирования и создания АСУТП являются сложными процессами, в которые вовлекаются большие коллективы людей и привлекаются крупные финансовые средства.

Ответственность на руководителях проектирования весьма высокая. Системный подход к проектированию любого объекта и, в частности, к проектированию АСУТП, дает определенную гарантию получения качественного проектного решения.

Сложность Объекта проектирования приводит к тому, что и система создания АСУ ТП, и процесс ее проектирования также являются достаточно сложными.

В связи с этим методология проектирования АСУ ТП разделена на несколько частей, это: общесистемные вопросы и специальные вопросы математического и программного обеспечения, технического обеспечения и методология учета человеческих факторов в проектировании АСУ ТП.

Все виды обеспечения АСУ ТП необходимо разрабатывать с учетом системного подхода, экономической эффективности и надежности АСУ ТП.

 

1. Основная терминология

Система - комплекс элементов, находящихся во взаимодействии.

Системный подход - понятие, подчеркивающее значение комплексности, широты охвата и четкой организации в исследовании, проектировании и планировании.

Подсистема или часть системы - совокупность элементов (алгоритмов), объединенных единым процессом функционирования, которые, взаимодействуя, реализуют определенную операцию (программу), необходимую для достижения цели, поставленной перед системой в целом.

Сложная система - собирательное название систем, состоящих из большого числа взаимоувязанных элементов. Часто сложными системами называют системы, которые нельзя корректно описать математически либо потому, что в системе имеется очень большое число различных элементов, неизвестным образом связанных друг с другом (например, мозг), либо потому, что мы не знаем природы явлений, протекающих в системе и поэтому количественно не можем их описать.

Иногда сложными называют системы, для изучения которых необходимо решать задачи с непомерно большим объемом вычислений или перерабатывать такой большой объем информации, что для этого даже при использовании самых быстрых ЭВМ потребовалось бы много миллионов лет.

В некоторых случаях сложную систему определяют как систему, которую можно описать не менее чем на двух различных математических языках. В терминологическом словаре по автоматике, информатике и вычислительной технике (М. «Высшая школа», 1989 - стр.138) дается такое определение сложной системы: «Сложная система - это составной объект (система), состоящая из большого числа взаимосвязанных в соответствии с определенными причинами и отношениями элементов.»

Для сложных систем характерны:

  • трудности в математическом и количественном описании;

  • большой объем вычислений при их изучении.

Свойства сложных систем определяются свойствами составляющих их элементов, связями между ними, структурой, архитектурой, целями подсистем.

Сложная система, в свою очередь, может быть элементом (подсистемой) более крупной системы.

Примеры сложных систем: энергосистема, предприятия, ЭВМ, мозг человека, экономическая система страны, транспортная система города, САПР, АСУ ТП.

Существует еще понятие «Большая система» в том же терминологическом справочнике этому понятию дается такое определение.

Большая система - это совокупность множества взаимосвязанных элементов (подсистем), отличающаяся сложностью решаемых задач. Примеры: транспортные, энергетические, информационные системы, которые можно называть - инфраструктурами.

Наличие столь разнообразных способов определения сложной системы свидетельствует о том, что характерных черт "сложности" много и до сих пор еще нет общепринятого определения "сложная система".

Однако это не является сдерживающим фактором для рассмотрения и изучения т.н. понятия "сложных систем". Любая на первый взгляд "несложная система" может оказаться при ее глубоком рассмотрении системой, обладающей признаками сложной системы.

Открытая система - система, допускающая свое развитие, расширение на аппаратном и информационном уровнях.

Открытая система - система, к которой подводится или от которой отводится вещество или энергия.

Замкнутая система - система, к которой не подводится или от которой не отводится вещество или энергия.

Иерархическая система - система, имеющая многоуровневую структуру в функциональном, организационном и в каком-либо ином отношении.

Иерархическая система - система произвольной природы (технической, экономической, биологической, социальной) и назначения, имеющая многоуровневую структуру в функциональном, организационном или в каком-либо ином плане.

 

2. Сущность системного подхода

Системный подход отличается от традиционного предположением, что целое обладает такими качествами (свойствами), каких нет у его частей. Наличием этих качеств целое, собственно, и отличается от своих частей. Данная связь между целыми и его частями была положена в основу первых определений системы, например такого: «система - это совокупность связанных между собой частей».

Это, в общем-то, очевидный факт: целью объединения элементов в систему и является получение таких свойств и способностей в выполнении требуемых функций, каких нет у каждого отдельно взятого элемента:

- есть электромотор (простое вращение);

- есть программируемый контроллер (обработка информации).

Их соединение - программируемый электропривод (частотный привод).

При этом части системы могут, в свою очередь, представлять системы, тогда их называют подсистемами. Подсистема обладает свойством функциональной полноты, т.е. ей присущи все свойства системы.

Системный подход к проектированию АСУ ТП заключается в разбиении всей системы на подсистемы (декомпозиция системы) и учете при ее разработке не только свойств конкретных подсистем, но и связей между ними.

Например, при проектировании системы управления процессом приготовления бетонной смеси может быть поставлена задача максимизации производительности при заданных ограничениях на качество бетонной смеси. Однако данная система может быть подсистемой другой системы (например, домостроительного комбината). Если указанное повышение производительности бетоносмесительного узла не учтено при проектировании подсистем, потребляющих бетон, то показатели функционирования домостроительного комбината останутся на прежних уровнях.

Системный подход опирается на известный диалектический закон взаимосвязи и взаимообусловленности явлений в мире и в обществе и требует рассмотрения изучаемых явлений и объектов не только как самостоятельной системы, но и как подсистемы некоторой большей системы, по отношению к которой нельзя рассматривать данную систему как замкнутую. Системный подход требует прослеживания как можно большего числа связей - не только внутренних, но и внешних, чтобы не упустить действительно существенные связи и факторы и оценить их эффекты.

Системный подход к анализу и разработке систем находит применение в том или ином аспекте многими науками (системотехника, исследование операций, системный анализ и др.). Между этими науками нет четких границ, весьма часто в них используются одинаковые математические методы. Поэтому в настоящее время усилия специалистов направлены на разработку общей теории систем, использующей изоморфизм (аналогичность) процессов, протекающих в системах различного типа (технических, биологических, экономических, социальных). Общая теория систем должна стать теоретическим фундаментом системотехники и других, смежных с ней дисциплин. Остановимся кратко на сущности упомянутых теорий и их применении при проектировании АСУ ТП.

 

3. Научные направления исследования и проектирования систем

Общая теория систем. Это научное направление связано с разработкой совокупности философских, методологических, научных и прикладных проблем анализа и синтеза сложных систем произвольной природы. Считается, что общая теория систем должна представлять собой область научных знаний, позволяющую изучать поведение' систем любой сложности и любого назначения.

С философской точки зрения реальные системы неисчерпаемы в своих свойствах, и для познания действительности необходимы различные уровни абстрагирования. В данной теории используются следующие уровни: символический, или лингвистический; теоретико-множественный; абстрактно алгебраический; топологический; логико-математический; теоретико информационный; динамический; эвристический.

Формулировка термина «система» зависит от принятого уровня абстрагирования и не является единственной.

Рассмотрение задач на каком-либо одном уровне абстрагирования позволяет дать ответы на определенную группу вопросов, а для получения ответов на другие вопросы необходимо провести исследование уже на другом уровне абстракции.

В настоящее время общая теория систем еще далека от завершения. Однако ее полезность подтверждается практическими применениями, в частности, на ее основе развивается теория многоуровневых иерархических систем, к которым относится большинство АСУ ТП.

Системный подход реализуется в основном на следующих фундаментальных науках:

  • системотехника;

  • исследование операций;

  • системный анализ.

 

Системотехника

Данная наука представляет собой направление в кибернетике, изучающее вопросы планирования, проектирования и поведения сложных информационных систем. Это определение системотехники не является строгим. В настоящее время существует множество определений этой науки, что свидетельствует о ее развивающемся характере.

Нет единого определения и сложной системы. Р. Е. Макол сформулировал следующие семь признаков, которые, по его мнению, ограничивают класс систем, рассматриваемых в системотехнике:

  • система создается человеком из различного оборудования и сырья;

  • система обладает цельностью, все ее части служат достижению единой цели;

  • система является большой как с точки зрения разнообразия составляющих ее элементов, так и с точки зрения числа одинаковых частей, возможно, числа выполняемых функций и стоимости;

  • система является сложной, т. е. изменение какой-либо переменной влечет за собой изменение многих других переменных, причем математическая модель системы должна быть достаточно сложной;

  • система является полуавтоматической, т. е. часть функций системы всегда выполняется автоматами, а часть - человеком;

  • входные воздействия системы имеют стохастическую природу, отсюда следует невозможность предсказания поведения системы для любого момента времени;

  • большинство систем, и в первую очередь наиболее сложные системы, содержат элементы конкурентной ситуации.

Большинство АСУ ТП удовлетворяют указанным признакам, поэтому методология системотехники используется при их проектировании.

Процесс проектирования можно подразделить на ряд направлений. В частности, возможны следующие деления:

  • фазы (во времени) конструирования системы;

  • этапы (логические) конструирования системы;

  • аппарат (математический и научный) конструирования системы;

  • части (функциональные) системы;

  • подсистемы общей системы.

Первое направление предполагает, что конструирование системы проходит в хронологическом порядке ряд определенных фаз (например, начало работы, организация рабочей группы, предварительное конструирование, основное конструирование, создание макета экспериментальной проверки, обкатка и оценка испытаний). Следует отметить, что фазы работ в значительной степени зависят от проектируемой системы и не являются одинаковыми для всех систем.

Этапы конструирования системы - это логические этапы. Они не обязательно должны выполняться в заданном порядке. Например, прикладные программы для управляющей вычислительной машины можно разрабатывать одновременно с изготовлением опытного образца системы.

Важная группа этапов, позволяющая успешно разделять проблему на части для анализа, основана на предположении, что любое событие на одном каком-нибудь входе и реакцию системы на это событие можно изучать изолированно от того случая, когда подобные события имеют место на двух или более входах одновременно. Из этого следует, что этапами изучения могут быть разработка в предположении единичных воздействий, разработка в предположении многократных воздействий, совершающихся в известном порядке, и разработка с учетом конкретной ситуации.

Другая важная группа этапов связана с моделированием и заменой моделью реально работающей системы. Ввиду универсальности широко используется статистическое моделирование. Высокая степень, до которой доводится процесс разработки на основе анализа и моделирования, является одной из отличительных черт системотехники.

В качестве аппарата для инженера-системотехника может служить любая математическая дисциплина, но наибольшее значение имеет теория вероятностей и математическая статистика.

Составными частями могут быть локальные системы и системы более высокого иерархического уровня, системы связи, системы отображения информации и др.

Разбиение на подсистемы выполняется с учетом естественной структуры технологического процесса, удобства организации проектирования и других факторов. При этом следует стремиться обеспечить минимум связей между подсистемами.

Особое значение в системотехнике имеет системный подход, который проявляется в ряде принципов конструирования сложной системы.

Главным, фундаментальным принципом является принцип максимума эффективности, точнее, максимума ее математического ожидания. Критерием эффективности является отношение (или разность) показателей ценности результатов, полученных в процессе функционирования системы, к показателю затрат на ее создание. Сложность задачи определения показателя эффективности обусловливается, в частности, тем обстоятельством, что она вытекает из задач системы более высокого уровня и задается ими. Поэтому конструктор конкретной системы должен ориентироваться в проблеме более высокого ранга, чем рассматриваемая, правильно оценивать результаты выполняемой работы. На этапе формулирования критерия эффективности необходим тесный контакт с заказчиком.

При оценке эффективности можно использовать метод аналогии, метод экспертных оценок, метод прямых расчетов, метод математического моделирования и другие методы.

С помощью принципа эффективности можно сформулировать основной метод проектирования систем: единая система разделяется на части по функциональному признаку, устанавливаются возможные варианты реализации этих частей, связей между ними и на заданном множестве вариантов выбирается структура системы, отвечающая требованиям максимума математического ожидания эффективности.

Принцип согласования (субоптимизации) частных (локальных) критериев эффективности между собой и общим (глобальным) критерием гласит, что для оптимального функционирования системы в целом не требуется оптимизации работы каждой из ее подсистем. Для достижения общей цели должны быть согласованы между собой критерии эффективности каждой подсистемы (причем эти частные критерии могут не совпадать с частными оптимумами). В связи с этим улучшение работы одной из подсистем, не согласованное в общесистемном плане, может привести к снижению эффективности системы в целом.

Из принципа оптимума автоматизации вытекает, что не все задачи, особенно для частных случаев, должны решаться автоматически. Уровень автоматизации необходимо обосновать исходя из критериев эффективности.

Принцип централизации информации заключается в том, что система управления и принятия решений эффективна только в том случае, когда информация собирается, хранится и обрабатывается на основе единых массивов, единого банка данных, который может быть и децентрализованным.

Принцип явлений с малой вероятностью утверждает, что основную задачу системы пересматривать нельзя, а основные характеристики системы не должны значительно изменяться для того, чтобы система оказывалось пригодной также в ситуациях, имеющих малую вероятность наступления. В настоящей главе рассмотрены только основные принципы и методы системотехники.

Исследование операций

Это научное направление в исследовании и проектировании систем основано на математическом моделировании процессов и явлений. Различных определений науки об исследовании операций, так же как и системотехники, существует очень много. Более того, трудно провести четкое разделение между этими науками. Полагают, что специалист по исследованию операций имеет склонность к оптимизации операций в существующих системах, в то время как специалист по системотехнике склонен к созданию новых систем. Под операцией обычно понимают действие, осуществляемое некоторой организацией согласно определенным условиям и инструкциям, подразумевая под организацией систему, включающую в себя коллективы людей.

Часто операции являются малоэффективными из-за подмены целей в организации операций. Поэтому, как правило, работа исследователей операций начинается с анализа критерия эффективности операции. Классическим примером успешного применения исследований операций является решение вопроса о целесообразности установки зенитных орудий на торговых судах союзников во время второй мировой войны.

При исследовании операций широко используется системный подход и математическое моделирование.

Как показала практика, методы исследования операций наиболее пригодны для исследования и разработки организационных систем, однако их можно использовать и при проектировании систем управления технологическими процессами на этапе постановки целей, определения показателей эффективности составлении и исследовании математических моделей.

Пример.

Использование исследования операций при проектировании АСУ ТП. Комплекты железобетонных изделий домостроительного комбината (ДСК) доставляются со складов ДСК на объекты строительства специализированным транспортом (тягачами и отцепными полуприцепами). Управление транспортом осуществляется в реальном времени с помощью автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ ДСК).

Задача состояла в том, чтобы найти оптимальное количество заказываемого транспорта и оптимальное размещение отцепных полуприцепов на складах и объектах ДСК. В результате исследования транспортно-монтажный процесс ДСК был разбит на подсистемы: склад; транспорт; объект.

Критериями эффективности функционирования рассматриваемых подсистем служат простои кранов на складах, транспорта, монтажных бригад на объектах.

В качестве показателя эффективности системы в целом были выбраны суммарные убытки ДСК от указанных простоев.

Если не учитывать связи между подсистемами, то можно прийти к выводу, что с целью сокращения простоев транспорта следует сократить его количество. Однако в этом случае увеличится простой монтажных бригад на объектах строительства, т. е. лучшее решение для подсистемы "транспорт" не является лучшим для системы в целом.

В качестве математического аппарата при исследовании была выбрана теория массового обслуживания. В терминах этой теории была составлена математическая модель системы, которая в дальнейшем исследовалась на ЭВМ с использованием метода статистического моделирования.

В результате исследования предложена методика определения количества заказываемых транспортных средств и размещения отцепных полуприцепов, при которой математическое ожидание суммарных убытков от простоев кранов, транспортных средств и монтажных бригад принимает минимальное значение.

 

Системный анализ

Это научное направление является методологией исследования трудно наблюдаемых и трудно понимаемых свойств и отношений в объектах, заключающейся в представлении этих объектов в качестве целенаправленных систем и изучения свойств этих систем и взаимоотношений между целями и средствами их реализации.

Существует множество определений системного анализа (как и исследования операций или системотехники). В нем нет еще установившихся понятий, общепринятой терминологии и единства мнений специалистов по многим принципиальным вопросам. Системный анализ успешно используют при решении таких проблем, как оценка конкретных проектов сложных АСУ, промышленных систем, планов капитальных вложений, народнохозяйственных планов, а также в организации процессов народнохозяйственного планирования.

Исследование в системном анализе разбивается на несколько этапов.

Рассмотрим основные этапы системного анализа, используемые при проектировании организационных и технологических систем управления.

На первом этапе дается постановка задачи, которая состоит из определения объекта исследования, постановки целей, а также задания критериев для улучшения объекта и управления им. Этот этап плохо формализуется, поэтому успех определяется прежде всего искусством и опытом исследователя, глубиной его понимания поставленной проблемы. Этот этап важен, поскольку неправильная или неполная постановка целей может свести на нет результаты последующего анализа.

На втором этапе очерчиваются границы изучаемой системы и ведется ее первичная структуризация. Совокупность объектов и процессов, имеющих отношение к поставленной цели, разбивается на два класса: изучаемую систему и внешнюю среду. Такое разделение происходит в результате последовательного перебора и включения в систему объектов и процессов, оказывающих заметное влияние на процесс достижения поставленных целей.

Окончание перебора может произойти прежде всего потому, что будут исчерпаны все существенные факторы. Систему в этом случае можно рассматривать как замкнутую, т. е. с известной степенью приближения, не зависящей от внешней среды.

Другая возможность ограничения системы от внешней среды основывается на том, что в ряде случаев при изучении системы можно ограничиться лишь влиянием внешней среды на систему и пренебречь (с точки зрения поставленных целей) влиянием системы на среду. При этом получаем открытую систему, поведение которой зависит от входных сигналов, поступающих из внешней среды.

Завершение процесса первичной структуризации состоит в том, что выделяются отдельные составные части - элементы изучаемой системы, а возможные внешние воздействия представляются в виде совокупности элементарных воздействий.

Третий важный этап заключается в составлении математической модели изучаемой системы. Первым шагом в этом направлении является параметризация, т. е. описание выделенных элементов системы и элементарных воздействий на нее с помощью тех или иных параметров. Особую роль играют параметры, принимающие конечные множества значений. Эти параметры позволяют описать процессы и объекты, которые не могут быть охарактеризованы с помощью обычных числовых параметров, а различаются лишь косвенно.

Параметризация изучаемой системы представляет собой лишь первый шаг в построении ее математической модели, Второй важный шаг заключается в установлении различного рода зависимостей между введенными параметрами. Характер этих зависимостей может быть любым: для количественных (числовых) параметров зависимости обычно задают в виде систем уравнений (обыкновенных алгебраических или дифференциальных); для качественных параметров используют табличные способы задания зависимостей, основанные на перечислении всех возможных комбинаций значений параметров.

Наряду с вполне определенными функциональными зависимостями (задаваемыми однозначными функциями) в системном анализе используется различного рода вероятностные соотношения.

Зависимости между элементами обычно являются весьма сложными и разнообразными. Описание всех этих зависимостей также весьма сложно и громоздко. Поэтому при построении математической модели обычно стремятся, по возможности, сократить это описание. Одним из наиболее употребительных приемов является разбиение изучаемой системы на подсистемы выделение типовых подсистем, установление иерархии подсистем и стандартизации связей подсистем на одних уровнях с однотипными системами на других уровнях.

Выделение подсистем и установление их иерархии, помимо упрощения описания, преследует и другую цель: в процессе исследования уточняется первоначальная структура и параметры системы, а также окончательно определяются цели и критерии. В результате этого (третьего) этапа возникает законченная математическая модель системы описанная на формальном математическом языке.

Задачей следующих этапов является исследование построенной модели. В отличие от классического случая для сложных систем, как правило, не удается найти аналитического решений, позволяющего описать поведение системы в общем виде. Поэтому обычно при исследовании пользуются прямым (имитационным) моделированием изучаемой системы на ЭВМ.

В большинстве случаев применяют метод "проб и ошибок", который, в отличие от классического случая, при системном анализе является не только основным, но, как правило, и единственно возможным, поскольку известные аналитические приемы (вариационные методы, принцип максимума Понтрягина и др.), для сложных систем, как правило, непригодны.

Таким образом, системный анализ представляет собой методологию исследования весьма сложных и неопределенных проблем, которая может быть использована при проектировании весьма сложных АСУ ТП.

 

4. Методология проектирования иерархических АСУ ТП

АСУ ТП являются сложными системами управления. Как было указано ранее, существует множество определений сложной системы, которые подчеркивают тот или иной признак сложности. Не всякая АСУ ТП состоит из иерархически организованных подсистем. Но если эта система иерархически организована, ее, несомненно, следует считать сложной. Так как большинство АСУ ТП представляет собой системы комплексной автоматизации каких-либо процессов, состоящих из ряда подпроцессов со своими локальными системами управления, большинство из них является иерархическими в том или ином плане. Отсюда вытекает важность рассмотрения методов исследования и проектирования указанных систем.

Задачи проектирования иерархических АСУ ТП во многом зависят от признаков, которые положены в основу при подразделении сложной системы на соответствующие уровни иерархии.

Чаще всего используется организационный признак, который позволяет отображать фактически существующую субординацию (рис. 1). При этом каждый из уровней можно подразделить еще на ряд подуровней. Так, АСУ ТП первого уровня могут быть подразделены на локальные системы управления отдельными агрегатами и системы комплексного управления технологическими процессами (автоматическими линиями, участками производства и пр.).

В качестве признака часто используется избранный метод управления: регулирование, обучение и адаптация, самоорганизация.

На рис. 1, изображена схема, которая демонстрирует расчленение системы управления по указанным признакам.

а)

б)

Рис.1. Разбиение системы управления на иерархические уровни: a - по уровням и методам управления; б - по интервалам времени

Рис. 2. Двухуровневая система с нижестоящими управляющими системамии единственной вышестоящей управляющей системой

   

В ряде случаев подразделение на основные уровни или расчленение основных уровней на подуровни можно выполнять по признаку, характеризующему определенный аспект деятельности.

Систему можно разбить на иерархически связанные между собой уровни также по временному признаку. В этом случае при отнесении элементов к тому или иному уровню в основу кладется интервал времени, через который необходимо вмешательство последующего уровня в процесс управления нижестоящим уровнем для обеспечения нормального функционирования системы. На рис.1,б приведен пример разбиения задачи управления энергетической системой по временному признаку.

Иерархические системы управления образуются также в результате расчленения какой-либо сложной задачи на более простые подзадачи. В этом случае элементы иерархической структуры называют уровнями сложности принимаемого решения.

В АСУ ТП весьма распространены двухуровневые системы (рис.2), методы синтеза и анализа которых в настоящее время разработаны наиболее полно.

Ввиду того, что алгоритмы управления локальных подсистем С1-Сn не учитывают связей между отдельными подпроцессами, возникает проблема координации. Сущность этой проблемы заключается в следующем: требуется разработать систему более высокого иерархического уровня Со, которая управляла бы локальными подсистемами таким образом, чтобы они функционировали согласованно и были подчинены общей цели.

В теории иерархических систем разработаны несколько принципов, пригодных для синтеза алгоритма функционирования координатора Со, которые подобны принципу) обратной связи в теории автоматического регулирования и управления.

Принцип прогнозирования взаимодействий заключается в том, что управляющие воздействия верхнего уровня распределяются между подсистемами нижнего уровня таким образом, что каждая из подсистем становится автономной относительно других подсистем этого же уровня.

В качестве примера на рис.3,a показано использование этого принципа для цели координации функционирования двух локальных подсистем управления. Подпроцессы Р1 и Р2 связаны между собой посредством связующих переменных U1 и U2. Локальные микро-УВК С1 и С2 выбирают управляющие воздействия  и  на основании сигналов обратной связи у1 и у2, прогнозируемых координатором C0 значений связующих переменных  и .

Если пространство связующих переменных определено, то можно найти ошибку прогнозирования ,

где - вектор координирующих сигналов; U - вектор связующих переменных.

 

а)

б) Рис. 3. Структурные схемы использования принципов координации в цепи обратной связи второго уровня: а - принципа прогнозирования; б - принципа согласования

Синтез алгоритма координации заключается в нахождении итеративной процедуры , с помощью которой на основании значения ошибки прогнозирования на i-м шаге находят значение вектора на (i+1)-м шаге управления:

Если на некотором шаге значение ошибки окажется равным нулю, то задача координации считается решенной. 

Принцип оценки взаимодействий в отличие от принципа прогнозирования взаимодействий утверждает, что задача координации решается всякий раз, когда ошибка прогнозирования е находится в заданной области.

Принцип согласования взаимодействий заключается в том, что элементы С1 и С2 трактуют связующий сигнал как дополнительную переменную решения. Этот принцип утверждает, что управляющее воздействие (вектор m) решает поставленную задачу, когда m является решением задач управления подсистемами С1 и С2 и связующие сигналы, выбранные нижестоящими элементами, совпадают с действительными значениями связующих переменных.

Ошибки управления при синтезе координатора с применением данного принципа (рис.3, б) можно найти согласно выражению:

, где - значение вектора связующих переменных, выбранного локальными системами правления C1 и С2; U - вектор действительных значений связующих переменных. Новое значение координирующего сигнала на (i + 1)-м шаге итерации находится согласно выражению:

В теории иерархических систем рассмотрены вопросы применимости указанных принципов, синтеза процедур координации и анализа скорости их сходимости.

Наиболее часто в двухуровневой АСУ ТП используют линейную процедуру координации. При линейной координации координирующие сигналы подаются дискретно в некоторые последовательные моменты времени. В каждом цикле координации локальные решающие элементы (микро-УВК) осуществляют выбранное ими управление без дальнейшего вмешательства координатора.

Цикл координации определяет требования к производительности решающих элементов и временные соотношения процессов обмена информацией между ними. В связи со стохастическим характером большинства ТОУ и связанного с ним случайным во времени процессом выработки сигналов обратной связи локальными подсистемами длительность цикла координации также является случайной. Поэтому при синтезе алгоритма координации целесообразно использовать теорию массового обслуживания.  

5. Пример использования системного подхода при проектировании АСУ ТП

Рассмотрим пример проектирования автоматизированной системы управления процессом приготовления бетонной смеси (АСУ ТП «Бетон»), причем опишем отдельные фрагменты этого процесса.

В соответствии с методологией системотехники работы по созданию АСУ ТП «Бетон» разобьем на стадии и этапы .

На стадии технического задания удобно использовать методологию системного анализа.

На первом этапе сформулируем цель системы. АСУ ТП производства бетонных смесей предназначена для эффективного контроля и управления технологическим процессом, начиная от подачи материалов со складов и кончая выдачей бетонной смеси потребителям. Цель контроля - повышение экономичности, ритмичности и качества производства, своевременного обеспечения потребителей необходимым количеством смесей заданных параметров.

На втором этапе системного анализа очертим границы изучаемой системы. Определяем, что система должна включать управление следующими процессами: подачей материалов со складов в емкости надбункерного отделения, дозированием, смесеприготовлением, выдачей товарного бетона и доставкой на формовочные участки. Формовочные и другие участки, потребляющие бетон, а также железнодорожный и автомобильный транспорт, доставляющий компоненты бетонной смеси на склады, не входят в систему и могут быть отнесены к внешней среде. Предполагается, что в процессе функционирования в систему поступают заказы на бетонную смесь (с пунктов ее потребления) и компоненты бетонной смеси (со склада цемента и заполнителей).

Рис. 4. Многослойная иерархия задач управления АСУ ТП "Бетон":БС - бетонная смесь

 

Таким образом, внешняя среда влияет на систему. Влиянием системы на внешнюю среду пренебрегаем.

В результате первичной структуризации выделяются элементы технологического процесса, подлежащие автоматизированному управлению, а также входы и выходы, связывающие рассматриваемую систему и внешнюю среду.

На третьем этапе системного анализа предварительно разрабатываем математическую модель системы. На этой стадии ограничиваемся графическим и словесным описанием подсистем и связующих функций.

Учитывая естественную структуру технологического процесса, проводим его декомпозицию на подпроцессы (рис. 4).

В соответствии с декомпозицией процесса на подпроцессы выполняем декомпозицию задачи управления на подзадачи (уровни сложности принимаемого решения).

Общая задача управления процессом в целом подразделяется на ряд последовательно решаемых более простых задач (рис. 4). Вначале на основании данных лабораторного анализа устанавливаются процентные содержания компонентов в бетонных смесях различных марок с учетом влажности и засоренности заполнителей, активности цемента и пр. Результаты решения этой задачи являются исходными данными для решения задачи координации работы подсистем в соответствии с заказами на бетонную смесь, поступающими из внешней среды. На основании данных очереди заказов и результатов решения задачи управления составом, определяются задания дозаторам и смесителям, выбирается цепочка транспортных средств, доставляющих готовую бетонную смесь потребителю, определяются расходные бункера, подлежащие загрузке.

На третьем уровне решаются задачи управления отдельными подпроцессами.

Далее проводится предварительная разработка и выбор комплекса технических средств системы управления (рис. 5).

На основании указанных этапов системного анализа работа распределяется между отдельными исполнителями, составляются планы-графики выполнения проектных и научно-исследовательских работ.

В дальнейшем для ряда подсистем составляются более детальные математические модели. При этом функции переходов, выходов, связующие функции описываются в виде математических выражений, что позволяет исследовать различные алгоритмы управления методом цифрового моделирования на ЭВМ.

Для координации процессов дозирования отдельных компонентов целесообразно использовать линейную процедуру итерации (рис. 6).

При поступлении компонента бетонной смеси в грузоприемное устройство ошибка слежения за изменением массы материала в бункере дозатора из-за наличия переходного процесса велика.

Рис. 5. Организация иерархии АСУ ТП "Бетон": БС - бетонная смесь

После окончания процесса дозирования и затухания переходных процессов масса каждого из компонентов может быть измерена с большей точностью. Если окажется, что вектор процентных отклонений компонентов выходит за пределы некоторой области допустимых значений, следует выбрать тип компонента и соответствующий ему дозатор для досыпки. После реализации выбранной досыпки процедура повторяется до тех пор, пока в соответствии с принципом оценки взаимодействий вектор процентных отклонений не будет находиться в заданной области.

Фазы и этапы проектирования АСУ ТП определены ГОСТ 20913 - 75.

Рис. 6. Схема алгоритма координации работы дозаторов циклического действия

 

Вверх

Тема 2

Меню

Тема 4

 

 

Соседние файлы в папке Кн-ПАС