28

ЗМІСТ

	ВСТУП	5
1	ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ	7
1.1	Основні відомості про ЕОМ	7
1.2	Автоматизована система управління	7
1.3	Автоматизована система керування технічним процесом	10
1.4
2	ФУНКЦІОНАЛЬНЕ ПРИЗНАЧЕННЯ
3	АНАЛІЗ ТА ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ МЕТОДА ВИРІШЕННЯ ЗАДАЧІ
4	ОБГРУНТУВАННЯ ТА ОПИС СТРУКТУР ДАНИХ, ВХІДНИХ ТА ВИХІДНИХ ФОРМ
5	ОПИС ЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ ПРОГРАМИ
6	КЕРІВНИЦТВО ОПЕРАТОРА
7	ВИСНОВКИ
8	ЛІТЕРАТУРА
9	ДОДАТКИ
9.1	Додаток А (лістинг програми)

ВСТУП

Дисципліна «Обчислювальна техніка та програмування» входить до природничо-наукового циклу у системі підготовки бакалаврів за спеціальністю 6.051001 «Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології» і вивчається в перших трьох семестрах відповідно до навчального плану. Мета дисципліни - оволодіння студентами сучасними інформаційними технологіями та набуття навичок програмування. Вивчення цієї дисципліни має виключне значення для успішної діяльності студентів на всіх наступних стадіях учбового процесу. На профілюючих курсах студент, а по закінченні навчання - молодий спеціаліст за фахом зустрінеться з засобами обчислювальної техніки та її використанням, як невід'ємною частиною вимірювальних приладів і систем автоматизації виробничих процесів та наукових досліджень, забезпечення підвищення продуктивності праці та прискорення науково-технічного прогресу.

Електронна обчислювальна машина (скорочено ЕОМ) — загальна назва для обчислювальних машин, що є електронними (починаючи з перших лампових машин, включаючи напівпровідникові тощо) на відміну від електромеханічних (на електричних реле тощо) та механічних обчислювальних машин. В часи широкого розповсюдження аналогових обчислювальних машин, що теж були в своїй переважній більшості електронними, для уникнення непорозумінь використовувалася назва «цифрова електронна обчислювальна машина» (ЦЕОМ) або «рахувальна» (рос. счётная) машина (задля підкреслення того, що цифрова електронна машина саме реалізує безпосередньо обчислення результату, в той час, як аналогова машина, фактично, реалізує процес фізичного моделювання з отриманням результату вимірюванням).

В наш час все частіше з’являється потреба у використанні ЕОМ. Унікальний винахід XX століття — електронну обчислювальну машину — останнім часом найчастіше називають за англійською манерою — комп'ютер (computer), що в перекладі дає те ж саме значення: обчислювач. Досвід широкого практичного застосування ЕОМ досить швидко вказав на несподівані і непередбачені можливості. З'ясувалося, що подібно числам можна ефективно перетворювати будь яку іншу інформацію. Використання ЕОМ є у виробничій діяльності дає змогу швидко обробляти інформацію та інші дані на підприємстві. В даний час використання обчислювальної техніки в системах управління технологічними процесами, проектування, наукових досліджень, адміністративного управління, у навчальному процесі, банківських розрахунках, охороні здоров'я, сфері обслуговування є звичайною справою.

Майже кожен житель нашої планети користується електронними обчислювальними машинами: калькулятор, ПК, мобільні телефони, планшети і т.д. При цьому останні роки як за кордоном, так і в нашій країні характеризуються різким збільшенням виробництва міні-та мікро-ЕОМ (персональні ЕОМ). На основі міні і персональних ЕОМ можна будувати локальні мережі ЕОМ, що дозволяє вирішувати складні завдання з управління виробництвом. Дослідження показали, що з усієї інформації, що утвориться в організації, 60-80% використовується безпосередньо в цій же організації, циркулюючи між підрозділами й співробітниками, і тільки частина, що залишилася в узагальненому вигляді надходить до міністерства і відомства. Це означає, що кошти обчислювальної техніки, розосереджені по підрозділам і робочих місць, повинні функціонувати в єдиному процесі, а співробітникам організації повинна бути поставлена можливість спілкування за допомогою абонентських засобів між собою, з єдиним або розподіленим банком даних. Одночасно повинна бути забезпечена висока ефективність використання обчислювальної техніки. Вирішенню цього завдання в значній мірі сприяла поява мікроелектронних засобів середнього та великого ступеня інтеграції, персональних ЕОМ, обладнання з вбудованими мікропроцесорами. У результаті поряд з регіональними мережами ЕОМ, побудованими на базі великих ЕОМ і розподілених на великій території, з'явилися і знаходять все більше поширення так звані локальні обчислювальні мережі (ЛОМ), що представляють собою відкриту для підключення додаткових абонентських і обчислювальних засобів мережа, що функціонує відповідно до прийнятих протоколами (правилами).

1 Загальні відомості

1.1 Основні відомості про ЕОМ

Класифікація ЕОМ:

- по етапах створення;

- за принципом дії;

- за призначенням;

- за розмірами і функціональними можливостями.

Види ЕОМ:

- малі ЕОМ

- великі ЕОМ (мейнфрейми)

- супер ЕОМ

- персональні комп’ютери

1.2 Автоматизована система управління

Автоматизована система управління (АСУ) — автоматизована система, що ґрунтується на комплексному використанні технічних, математичних, інформаційних та організаційних засобів для управління складними технічними й економічними об'єктами.

АСУ - це сукупність керованого об’єкта й автоматичних вимірювальних та керуючих пристроїв, у якій частину функцій виконує людина.

АСУ являє собою систему управління, яка орієнтована на широке й комплексне використання технічних засобів і економіко-математичних методів для розв'язування інформаційних завдань управління.

Починаючи з 1963 в країні створено і функціонує приблизно 2500 АСУ різного рівня і проблемної орієнтації, у тому числі 500 АСУ підприємств і організацій, 36 міністерств і відомств, 62 територіальних організацій і т. ін.

Створені за, майже, п’ятдесятилітню історію впровадження ЕОМ у сферу управлінської діяльності численні АСУ різняться призначенням, проблемною орієнтацією, місцем застосування, автоматизованими функціями і т. ін. З метою підвищення ефективності витрат на розвиток діючих систем та проектування нових, усунення паралелізму і дублювання в проведенні наукових досліджень і проектно-конструкторських робіт, створення типових проектних рішень і типових АСУ зроблено їх класифікацію.

Автоматична система управління призначена для автоматизації процесів збирання та пересилання інформації про об'єкт керування, її перероблення та видавання керівних дій на об'єкт керування (ДСТУ 2226-93); сукупність економіко-математичних методів, технічних засобів (ЕОМ, пристроїв відображення інформації, засобів зв'язку та інші) і організаційної структури, що забезпечують раціональне керування складними об'єктами і процесами.

АСУ дає змогу розв'язувати задачі перспективного та оперативного планування виробництва, оперативного розподілу завантаження обладнання, оптимального розподілу обладнання та використання ресурсів і інше. АСУ належить до класу людино-машинних систем і складається з функціональної і забезпечувальної частин.

Функціональна частина АСУ включає систему моделей планово-економічних і управлінських задач, забезпечувальна частина — інформаційну і технічну бази, математичне забезпечення, економіко-організаційну базу та інше.

Інформаційна база АСУ — це розміщена на машинних носіях інформації сукупність всіх масивів даних, необхідних для автоматизації керування об'єктом або процесом.

Технічна база — комплекс технічних засобів збору, передачі, обробки, накопичення і видачі даних, а також пристроїв, що безпосередньо впливають на об'єкти управління. Математичне (програмне) забезпечення АСУ поділяється на системне і спеціальне. Перше включає операційні системи (ОС), призначені для управління роботою пристроїв обчислювальних машини, організації черговості виконання обчислених робіт, контролю й управління процесом обробки даних, а також для автоматизації роботи програмістів. За допомогою операційних систем здійснюється також звернення до ЕОМ з віддалених абонентських пунктів.

Спеціальне математичне забезпечення включає пакети прикладних програм, що здійснюють організацію й обробку даних з метою реалізації необхідних функцій управління в рамках певних економіко-математичних та організаційних моделей.

Найвищою класифікаційною ознакою АСУ є предметна сфера її застосування: економіко-організаційна, технологічна і проектно-конструкторська.

Згідно з цим безліч АСУ поділяється на три класи: економіко-організаційні (АСУП),керування технологічними процесами (АСК ТП),проектно-конструкторські (САПР).

Економіко-організаційні АСУ містять міжгалузеві АСУ (автоматизована система планових розрахунків, автоматизована система фінансових розрахунків, автоматизована система державної статистики, автоматизована інформаційно-пошукова система науково-технічної інформації, автоматизована інформаційно-управляюча система Держкомітету зі стандартів і т. ін.), виробничі АСУ (галузеві автоматизовані системи управління, АСУ акціонерних товариств і концернів, автоматизовані системи управління підприємствами та організаціями (АСУП), територіально-адміністративні АСУ (територіальні АСУ областей, АСУ міського господарства, адміністративних районів, територіально-виробничих комплексів).

До складу автоматизованих систем управління виробничими процесами належать системи, які призначені для управління безперервним виробництвом, автоматизованими потоковими лініями, комплексними лініями агрегатів і верстатів, верстатами з числовим програмним управлінням (ЧПУ). Останнім часом верстати з ЧПУ об'єднуються в оброблювані модулі і разом з транспортно-нагромаджувальними системами створюють гнучкі виробничі системи (ГВС).

Системи автоматизованого проектування використовуються для проектування деталей і вузлів машин, елементної бази, виробничого і технологічного проектування.

Нагромаджений досвід упровадження і використання автоматизованих систем довів порівняно високу ефективність багатьох із них.

Крім прямого економічного ефекту впровадження галузевих АСУ мало великий вплив на зміну характеру діяльності управлінського персоналу міністерств і відомств. У результаті автоматизації процесів інформаційного обслуговування підвищилась інформованість управлінського персоналу.

Досить ефективні інші автоматизовані системи управління (АСУП, АСУ ТП, САПР).

Розрізняють також такі типи АСК:

- системи організаційного (або адміністративного) керування (АСОК);

- керування технологічними процесами (АСК ТП).

До АСОК входять автоматизовані системи керування підприємством (АСКП), галузеві автоматизовані системи керування (ГАСК) і спеціалізовані автоматизовані системи керування функціональних органів управління господарством. До останніх належать автоматизовані системи планових розрахунків (АСПР), державної статистики (АСДС), керування матеріально-технічним постачанням (АСК МТП), керування науково-технічним процесом (АСК НТП) та інші. Відомі АСУ об'єктів гірничої промисловості, наприклад, збагачувальних фабрик, шахт, кар’єрів, АСК-Нафта, АСК виробничо-господарською діяльністю, АСК-газ, АСК газодобувним підприємством, АСК газотранспортним підприємством, АСК ТП головних споруд, АСК ТП компресорного цеху, АСК ТП компресорної станції, АСК ТП станції підземного зберігання газу, АСК ТП устаткування комплексної підготовки газу, АСК ТП устаткування попередньої обробки газу.

1.2 Автоматизована система керування технічним процесом

АСК ТП — комплекс програмних і технічних засобів, призначений для автоматизації керування технологічним обладнанням на підприємствах. Під АСК ТП зазвичай розуміється комплексне рішення, що забезпечує автоматизацію основних технологічних операцій на виробництві в цілому або якійсь його ділянці, що випускає відносно завершений продукт.

Призначення - автоматизована система, призначена для оптимізації керування технологічними процесами виробництва.

АСК ТП — це людино-машинна система, що забезпечує автоматизований збір інформації з вимірювальних перетворювачів сигналів і її первинну обробку (фільтрування сигналів, лінеаризація характеристик перетворювачів, «офізичення» сигналів, тобто перетворення та візуалізації сигналів у значеннях параметрів у фізичних одиницях вимірювання: °C, Па, В та ін.) для розрахунку, видачі та реалізації керувальних впливів на технологічне обладнання відповідно до прийнятих критеріїв керування.

АСК ТП здійснює реалізацію впливів на об'єкт керування в темпі перебігу технологічного процесу, тобто в реальному часі, при цьому забезпечує керування об'єктом в цілому, а її технічні засоби беруть участь у виробленні рішень з керування. Важливо зробити акцент на слові «автоматизована». Під цим мається на увазі, що система керування аж ніяк не повністю автономна (самостійна), і потрібна участь людини (оператора) для реалізації певних завдань. Зазначеними обставинами АСК ТП якісно відрізняється від традиційних систем автоматичного керування (САК), які представляють технічні засоби для автоматизації дій людини на окремих ділянках технологічного процесу і призначені для роботи без будь-якого контролю з боку людини та повністю автономні. На відміну від цього в АСК ТП реалізується автоматизований процес прийняття рішень з керування технологічним процесом як єдиним цілим, для чого в ній застосовують різне «інтелектуальне» автоматичне обладнання обробки інформації, в першу чергу сучасні багатофункціональні, високопродуктивні промислові комп'ютери.

Структура АСК ТП:

АСК ТП характеризується єдністю і взаємодією трьох основних складових:

а) об'єкта керування — це технологічні процеси з агрегатами, апаратами, установками та ін. із засобами забезпечення матеріальних потоків, що з'єднують все устаткування;

б) технічні засоби — автоматичне обладнання обробки інформації на базі мікропроцесорної техніки;

в) оперативний персонал — оператори-технологи, диспетчери, експлуатаційний персонал.

Класифікація АСК ТП:

Усі АСК ТП діляться на три глобальні класи:

а) SCADA (англ. Supervisory Control And Data Acquisition) — диспетчерське управління і збір даних. Основне призначення системи — контроль і моніторинг об'єктів за участю диспетчера. У вузькому сенсі під терміном «SCADA» розуміють програмний пакет візуалізації технологічного процесу. У широкому розумінні — це клас автоматизованих систем керування технологічним процесом;

б) DCS (англ. Distributed Control System) — розподілена система керування (РСК). Це система керування технологічним процесом, що характеризується побудовою розподіленої системи вводу/виводу та децентралізацією обробки даних. РСК застосовуються переважно для керування неперервними і гібридними технологічними процесами. У першу чергу це стосується процесів, що тривають місяцями і навіть роками, при цьому зупинка процесу, навіть на короткочасний період, може привести до псування продукції, що виготовляється, поломки технологічного устаткування чи нещасних випадків;

в) PLC (англ. Programmable Logic Controller) — програмований логічний контролер (ПЛК). У вузькому розумінні це — апаратний модуль для реалізації алгоритмів автоматизованого керування з використанням логічних операцій, таймерів, і (в деяких моделях) неперервне регулювання відповідно до заданого закону. У широкому розумінні під ПДК розуміється клас систем. Хоча ПЛК може управляти компонентами системи, що використовуються в SCADA і DCS систем, вони часто є основним компонентом у структурах невеликих систем керування у багатьох галузях виробництва.