4. Алгоритмическое обеспечение аиус

1. Общие вопросы алгоритмизации

В числе основных функций, которые обычно выполняются в АИУС, можно назвать следующие:

1. сбор данных, первичная обработка и регистрация;

2. контроль и анализ текущего состояния объекта;

3. решение задач идентификации объекта;

4. формирование рекомендаций по управлению объектом для оператора;

5. формирование управляющих воздействий на исполнительные устройства;

6. решение задач оптимального управления технологическими объектами, либо оперативно-календарного планирования производственными процессами.

Каждая из 6 функций реализуется в АИУС в соответствии с алгоритмом или группой алгоритмов. Поэтому при проектировании АИУС для обеспечения эффективной разработки ПО системы создается АО, которое и представляет собой комплекс алгоритмов, реализуемых в темпе с процессом (в реальном масштабе времени) с целью выполнения отработки функции АИУС.

Поскольку алгоритмов для конкретной АИУС может быть большое количество (от нескольких десятков до сотен) и они могут отрабатываться 1)либо через заданные интервалы времени, 2)либо при возникновении определенных ситуаций на объекте, то кроме всего прочего возникает необходимость в проведении оценок возможности их совместного функционирования с целью выявления и устранения возможности задержек в выполнении тех или иных алгоритмов, а также выявления и устранения к неправильной отработки каких-либо алгоритмов под влиянием других алгоритмов.

Алгоритм АИУС – совокупность правил (действий, инструкций), реализуемых в ВК (ЦСОИ) и обеспечивающих преобразование исходных данных или данных о состоянии объекта, в искомый результат, т.е. либо в управляющее воздействие на объект, либо в информацию, используемую управляющим и производственным персоналом.

Поскольку АО различных АИУС существенно отличаются друг от друга, что обусловлено:

• многообразием типов объекта управления (ОУ);

• многообразием задач и функций, реализуемых в АИУС;

• многообразием аппаратных средств, используемых для создания АИУС;

то систематизация, классификация АО АИУС, анализ и изучение всех разновидностей алгоритмов весьма сложная задача. Однако можно выделить так называемые типовые алгоритмы, которые применяются практически во всех АИУС. К таковым можно отнести:

1. алгоритмы сбора и первичной обработки данных:

1.1. циклический и адресный опрос датчиков;

1.2. определение истинных значений измеряемой величины по показаниям датчиков;

1.3. распознавание и определение аварийных ситуаций на объекте.

2) алгоритмы цифрового управления и регулирования:

2.1. алгоритмы программно-логического управления (ПЛУ);

2.2. релейное регулирование с обратной связью;

3. регулирование по различным законам (П, ПИ, ПИД) с обратной связью.

3) алгоритмы оптимального управления и оперативно-календарного планирования.

Рассмотрим некоторые алгоритмы из каждой группы.

4.2. Алгоритмы сбора, первичной обработки данных и контроля состояния объекта

Эти алгоритмы обычно являются составной частью АО АИУС, либо выступают как самостоятельное АО для АСНИ. При сборе данных о состоянии объекта можно использовать адресный опрос и циклический опрос датчиков.

Вариант циклического опроса датчиков является наиболее распространенным, и в этом случае все датчики системы разделяются на группы и для каждой из групп задается интервал или период опроса Т_опр.j. При этом датчики в каждой группе опрашиваются в строго определенной последовательности, и информация о показаниях датчиков фиксируется в памяти ВК (ЦСОИ).

При этом обычно после считывания показаний датчиков Х, они пересчитываются в технологические (физические величины) Y по различным правилам (формулам). Далее эти фактические значения технологических (физических) параметров объекта сравниваются с заданными регламентными пределами с целью выявления нештатных ситуаций.

Рассмотрим пример упрощенного алгоритма циклического опроса группы датчиков, первичной обработки их показаний и контроля состояния объекта.

Пусть задано количество датчиков n и Т_опр.j период опроса.

Сигналы, которые выдает каждый из датчиков: х₁,х₂,…,x_i,…,x_n.

Технологические параметры, которые контролируются датчиками:y₁,…,y_n.

Предположим, для упрощения, что 1) алгоритм пересчёта показаний датчиков x в y реализуется формулой: y_i=k_i (), 2) известны также регламентные пределы, в которых должны находиться параметры [], 3) известен алгоритм пересчета номера датчика в адрес подключения к ЦСОИ (см. рис. 4.2.1),.

Рис. 4.2.1. Регламентные пределы величины y.Эти все данные заранее записаны в памяти компьютера.

Схема алгоритма приведена на рис. 4.2.2.

Рис. 4.2.2. Схема алгоритма сбора, первичной обработки и контроля состояния объекта (циклический опрос i-ой группы датчиков с периодом опроса Т_опр j ).