 |
Основы построения, состав и структура типовых систем автоматизированного управления.
|
|
|
|
Автоматизированная система управления (сокращённо АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин "автоматизированная", в отличие от термина "автоматическая" подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации.
В основу разработки АСУ положены следующие принципы: новых задач, системного подхода, первого руководителя, непрерывного развития системы, автоматизации документооборота, согласованности пропускных способностей отдельных частей системы, типовости, однократности ввода данных, надежности и др.
1. Эффективность АСУ повышается при решении новых задач, которые при традиционной ручной технологии управления невозможно решить, либо они решаются частично. К ним относятся задачи оптимизации.
2. С истемный подход к созданию АСУ. Проектирование АСУ должно основываться на системном анализе, как объекта, так и управляющей части. Это означает, что следует определить цели и критерии функционирования системы управления и проводить структурный анализ.
3. Принцип первого руководителя состоит в том, что разработку и внедрение АСУ нужно производить под непосредственным руководством первого руководителя соответствующего объекта.
4. Согласно принципу непрерывного развития системы необходимо при проектировании АСУ предусмотреть возможность быстро реагировать на возникновение новых задач управления и совершенствование старых в процессе развития экономики и отдельных предприятий.
|
|
|
5. Принцип автоматизации документооборота означает, что надо автоматизировать не только те или иные расчеты, но и оформление выходных документов, сбор исходных данных и в определенной мере передачу их и управляющих воздействий.
6. Согласно принципу согласованности пропускных способностей желательно равенство пропускных способностей последовательных звеньев. Пропускная способность каждого последующего звена должна быть не меньше пропускной способности предыдущего звена.
7. Принцип типовости важен при разработке программ и сводится к максимальному использованию стандартных программ и типизации программ решения задач.
8. Важное значение для АСУ имеет принцип однократности ввода данных в машину, согласно которому многократное использование любого рода сведений при решении задач на ЭВМ не должно приводить к повторному вводу каких-то данных в память ЭВМ.
9. Особое значение для большинства АСУ имеет проблема надежности. Для повышения надежности работы систем управления применяют высоконадежные технические средства, автоматическое резервирование важнейших узлов и блоков, введение автоконтроля и др. АСУ должны обладать также повышенной живучестью.
Под живучестью АСУ понимают способность системы к определенной компенсации последствий нарушений и повреждений отдельных ее устройств, позволяющей системе продолжать выполнение основных функций при утрате или временном снижении некоторых второстепенных показателей (точность, быстродействие, объем обрабатываемой информации).
Состав АСУ
В состав АСУ входят следующие виды обеспечений:
¾ методическое обеспечение — документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования;
¾ лингвистическое обеспечение — языки проектирования, терминология;
|
|
|
¾ математическое обеспечение — методы, математические модели, алгоритмы;
¾ программное обеспечение — документы с текстами программ, программы на машинных носителях и эксплуатационные документы;
¾ техническое обеспечение — устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства и их сочетания;
¾ информационное обеспечение — документы, содержащие описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные;
¾ организационное обеспечение — положения и инструкции, приказы, штатное расписание и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений и их взаимодействие с комплексом средств автоматизации проектирования.
Классы структур АСУ
Децентрализованная структура
Построение системы с такой структурой эффективно при автоматизации технологически независимых объектов управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам. Такая система представляет собой совокупность нескольких независимых систем со своей информационной и алгоритмической базой.
Для выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима информация о состоянии только этого объекта.
Централизованная структура
Централизованная структура осуществляет реализацию всех процессов управления объектами в едином органе управления, который осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объектах и на основе их анализа в соответствии с критериями системы вырабатывает управляющие сигналы.
Достоинства: достаточно простая реализация процессов информационного взаимодействия; принципиальная возможность оптимального управления системой в целом; достаточно легкая коррекция оперативно изменяемых входных параметров; возможность достижения максимальной эксплуатационной эффективности при минимальной избыточности технических средств управления.
Недостатки: необходимость высокой надежности и производительности технических средств управления для достижения приемлемого качества управления; высокая суммарная протяженность каналов связи при наличии территориальной рассредоточенности объектов управления.
|
|
|
Централизованная рассредоточенная структура
Основная особенность — сохранение принципа централизованного управления, т.е. выработка управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о состояниях всей совокупности объектов управления. Некоторые функциональные устройства системы управления являются общими для всех каналов системы и с помощью коммутаторов подключаются к индивидуальным устройствам канала, образуя замкнутый контур управления.
В процессе функционирования каждый управляющий орган производит прием и обработку соответствующей информации, а также выдачу управляющих сигналов на подчиненные объекты. Для реализации функций управления каждый локальный орган по мере необходимости вступает в процесс информационного взаимодействия с другими органами управления.
Достоинства: снижение требований, к производительности и надежности каждого центра обработки и управления без ущерба для качества управления; снижение суммарной протяженности каналов связи.
Недостатки: усложнение информационных процессов в системе управления из-за необходимости обмена данными между центрами обработки и управления, а также корректировка хранимой информации; избыточность технических средств, предназначенных для обработки информации; сложность синхронизации процессов обмена информацией.
Иерархическая структура
В таких системах можно выделить, следующие, группы задач, каждая из которых характеризуется соответствующими требованиями по времени реакции на события, происходящие в управляемом процессе:
¾ задачи сбора данных с объекта управления и прямого цифрового управления (время реакции, секунды, доли секунды);
¾ задачи экстремального управления, связанные с расчётами желаемых параметров управляемого процесса и требуемых значений уставок регуляторов, с логическими задачами пуска и остановки агрегатов и др. (время реакции — секунды, минуты);
¾ задачи оптимизации и адаптивного управления процессами, технико-экономические задачи (время реакции — несколько секунд);
¾ информационные задачи для административного управления, задачи диспетчеризации и координации в масштабах цеха, предприятия, задачи планирования и др. (время реакции — часы).
Иерархия задач управления приводит к необходимости создания иерархической системы средств управления. Такое разделение, позволяя справиться с информационными трудностями для каждого местного органа управления, порождает необходимость согласования принимаемых этими органами решений, т. е. создания над ними нового управляющего органа. На каждом уровне должно быть обеспечено максимальное соответствие характеристик технических средств заданному классу задач.
|
|
|
